Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРИРОДА КИСЛОТНОСТИ ПОЧВ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ПРИРОДА КИСЛОТНОСТИ ПОЧВ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

Рабиндра Натх СИНГХ

На правах рукописи

ПРИРОДА кислотности почв

(Специальность № 06.01.0a — Почвоведение)

•Автореферат ■■ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйтиенных наук

МОСКВА — 1975

Диссертационная работа вытпнена на кафедре физической и коллоидной химии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научные руководители: заслуженный деятель науки РСФСР доктор сельскохозяйственных наук профессор С. Н. Алешин, кандидат химических наук доцент А, И. Курбатов. ■' :: ■

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук профессор Н. Н.* Поддубный, кандидат химических наук доцент А. Г. Трещов.

Ведущее учреждение — ВНИИ ; агрохимии и удобрений.

Автореферат разослан

Защита состоится <$0 » О к?^с*/5 Я, 1975 г.-на заседании Совета факультета агрохимии и почвоведения ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТОХА. ■ ;

Просим принять личное участие в работе Совета или прислать отзыв, заверенный 'печатью, в двух экземплярах ■по адресу: 125008, г. Москва А-8„ ул. Тимирязевская, 49, корпус, 8, Ученый совет ТСХА. ч-

Ученый секретарь Совета

академии доцент Ф. А. Девочкин

Введение

Из большого разнообразия-почв Индии важное значение . как по раслростран е н и ю, так и это использованию в сельскохозяйственном производстве имеют красноземные почвы, образовавшиеся на кристаллических породах, и почвы на аллювиальных отложениях, аналогичные подзолистым почвам умеренного климата, сформировавшимся в гумидных условиях.

В Советском Союзе этим почвам соответствуют почвы субтропиков, среди которых.превалирутот красноземы и субтропические поздолы. Красноземы и субтропические подзолы Праспростраяепы на Черноморском побережье 'западной части Грузинской ССР. Красноземы занимают склоны предгорий Кавказского хребта; а подзолистые почвы широко представлены в 'лоймах рек. Значительное распространение красноземных и субтропических - подзолистых -почв фиксировано в долине р. Ингур'н Зугдпдского и Гэльского районов.

Субтропические 'подзолистые -почвы отличаются от красно- ■ земов, а также других типов почв Западной Грузии прежде всего условиями залегганмя и строением профиля. В отличие от кра'скоземоз, развитых на холмистых 'предгорьях, субтропические подзолистые почвы в основном приурочены к выравненным формам рельефа древних озорно-речных террас. Эти дачвы сходны с северными подзолистыми повдами Европейской России. Однако субтропические почвы отличаются рядом своеобразных признаков, как-то: слабовыраженным и даже ■ отсутствием подзолистых горизонтов, высоким содержанием полуторных окислов и гумуса, накопленном большого количества ортштейнсз в нижных горшонгах, меньшим количеством обменного кальция и других катионов.

В северной части СССР под пологом хвойных лесов формируются подзолистые'почвы. Как почвы субтроошков, так и типичные,подзолистые почвы 'Имеют разное происхождение, но они характеризуются кислой реакцией среды. Кислотность их имеет сложную физико-химическую природу, связанную с почвенным поглощаю:

Происхождение юислотности почв и изыскание приемов ее устранения привлекает внимание ■почвоведов, агрохшшков и агрономов, однако теоретические аспекты проблемы разработаны слабо.

В этой связи мы поставили своей задачей изучить следующие вопросы:

1) "происхождение актуальной и лотенщиальной тсислотнос-ти красноземов и подзолистых почв;

2) физико-химические свойства почв и минералогический состав ППК;

3) сходство и отличия субтропических подзолистых (ПОЧВ и типичных 'подзолов;

4) 'СХОДСТВО И ОТЛИЧИЯ субтропических ПОДЗОЛИСТЫХ 1ПОЧВ и красноземов.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объекты исследования

Для исследования были взяты три почвенных игла:

1): а) типичный краснозем, развитый на коре выветривания базальта (вблизи г. Батуми); б) краснозем, развитый на древней коре выветривания (с. Ахал-Сопели, Зугдиди); , " 2) субтропическая подзолистая почва, развитая на переот-ложеи'Ных породах — разрез заложен на опытном участке Зугдидского филиала ВНИИЧИСК;

3) (Подзолистая почва, ■развитая на покротном суглинке — типичная подзолистая почва та еж.по-лесной зоны. Разрез заложен в I км восточнее с. Белый Раст Краснополянского р-на Московской области.

Методы исследования

Для ■исследования «свойств ППК. были использованы нижеперечисленные методы анализа:

1) механический состав по методу Н. А. Качинското;

2) 'рептге неструктурный анализ на дифрактаметре УРС-50 ИМ;

3) дифференциальный термический и термографический анализ на дериватографе системы Ф. Паулнк, Е. Паулик; Л. Эрдей;

' 4) электронномнкроскопнческий анализ на электронном микроскопе УЭМ'В-ЮОБ;

5) спектроф ого метрический анализ (инфракрасная спектроскопия) .на ИК •спектрометре ОЯ-20;

6) определение рН водной и солевой вытяжек проводили потенциометрически на рН-метре Р-340;

7) обменный кальций и магний при вытеснении 1 н. раствором уксуснокислого аммония (метод Шолленбергера);

8) 'определение содержания гуминатов" и фульватов спектроскопически на СФ—4а;

9) определение обменной кислотности;

— по Дайкухара-Катгпену;

— гидролитической — по Каятпену;

— определение «подвижного А1» или минеральной кислотности -по Соколову;

10) определение органической часто гидролитической кислотности с помощью МаР; разработана при выполнении диссертации.

Физико-химмческие свойства исследуемых почв

По механическому составу красноземы являются тяжелы- ■ ми почвами с высоким содержанием физической глины, однако, благодаря хорошей микроструктуре и пористости всего профиля, отрицательные свойства тяжелого механического состава в красноземах не проявляются. Подзол является лепкой почвой с низким содержанием фракции физической глины, особенно в верхних горизонтах. Субтропический подзол 'По механическому составу занимает место -между красноземами и под-волами.

Субтропическая подзолистая почва -по сравнению с кра'сно-з-емамн характеризуется -менее благоприятными физическими свойствами. Наличие сильноуплотненного иллювиального горизонта, цементированного ортштейном, определяет сравнительную н-изкую скважность и -плохую водопроницаемость •нижнего горизонта п-рофиля почвы.

Данные таблицы 1 показывают, что краснозем содержит большое количество гигроскопической воды—от 4,21 до 6,59%*, а ее содержание в подзоле колеблется от 0,58 до 4,09 и в субтропическом подзоле — от 1,20 до 2,70%-,' В элювиальном горизонте подзола ее содержание низко' (0,58%), что н отличает подзол от субтропического подзола.

Такую дифференщфованность содержания' гигроскопической воды в дгодзоле и в субтропическом -педзоле, очевидно, -можно объяснить интенсивными процессами выветривания, проходящими © этих 'почзах, которые сопровождаются разрушением 'минералов до полуторных окислов и кремнекислоты, кроме того, в подзолистом горизонте подзола резко уменьшается содержание гумуса.

В красноземах гигроскопическая влажность, очевидно, в первую очередь обусловлена высоким содержанием гумуса и полуторных окислов 41 так как их содержание не изменяется резко по профилю, как у первых почв, то содержание гигроскопической влаги по профилю более постоянно.

Таблица 1

Физико-химические свойства почв

Почва Глубина (см) и горизонт 5 я п 5 ® §а tj к О я к Й и а- Гумус (%) рн Обменные основания (мгэкв/ 100 г почв)'

водный солевой Cas+ Mgi+ Сумма

Краснозем 0—30 An 5,51 8,64 4,83 3,95 2,17 0,49 2,66

(Батуми) 40—GO Л 5,15 3,29 3.03 4,03 2,17 0,67 2.84

10Э— по В, 4,21 0.О1 4.Ш 3,85 1,97 0,89 2,86

160—170 Bi 4,49 0,48 3„г5 3,85 2.7С 2,07 4,83

Краснозем 0—14 Л, 6,59 2,83 5,00 3,70 1,97 0,93 2,90

(Зугднди) 16—27 ЛВ 5,55 1,33 4,95 3,65 1,35 0,39 1.74

50—60 в 6,05 0,55 5,20 3,65 1,3J 0,79 2,12

S3—03 . ВС 6,47 0,34 5,25 >,60 1.34 1,03 2,41

Су б. подзол 2—18 А. 1,54 3,93 5,35 4,05 1,38 0.59 1.97

(Зугднди) 19—29 Л) В 1,23 1,57 5,23 1ЛР о,м 0,59 1*57

33—15 В, 1,20 0.83 5,30 :*,95 0,93 0,79 1,77

62—72 Bj 1,78 0,60 5,20 1.S8 6,98 2,¿6

100—108 ВС 2,70 0,54 5,53 3.70 2,50 2,56 5.12

Подзол ' 6—12 AiA, 1,44 3,26 1,10 3,45 O.i'O 0,20 1,19

12—26 Аг 0,58 0.43 4,60 3,93 0,40 0,20 0.СЭ

(Белый 26—11 AjB 2,87 0,70 4,95 3,63 5,® I 4,63 ¡0,44

Раст) 41—69 В, 3,S3 0,34 3..13. 3,70 6,58 5.40 11,9й

69-91 ВС 4,09 0,33 5,95 3,95 7,58 6,40 13.С&

Известную долю и это распределение гигроскопической влаги сто горизонтам вносит 'механический состав.

Краснозем из Батуми содержит наибольшее количество гумуса, который достигает 8,64%' в верхнем горизонте.

Краснозем из Зугдиди хар актершуется невысоким содержанием гумуса (2,83%), что 'характеризует его амытостъ. Подзол и субтропический подзол содержат почти одинаковое количество гумуса.

Реакция среды исследуемых почв еллънокнелая и незначительно изменяется по профилю, за исключением подзолистой почвы, где нижние горизонты характеризуются слабокислой реакцией.

Содержание обменных оснований в подзоле увеличивается вниз по профилю от 1,19 до 13,98 мгэкв/100 г, а в субтропическом подзоле от 1,9^ до 5,12 мгэкв/100 г.

'В красноземах обменные основания незначительно изменяются тго профилю. Это указывает на более постоянный состав лпшералыюй части красноземов по профилю и на более ннтен-

сивкые процессы выветривания, захватившие большую толщу, чем подзолистых .почв.

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВА И СТРОЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ППК ПОЧВ

Реитгеноструктурный анализ

Рситгеноструктурный анализ показывает, что во всех четырех разрезах алюмсксиликатная часть ППК состоит -из следующих основных компонентов: минералов труппы каолинита и гидрослюды Оиллита). В некоторых образцах (подзол) ¡присутствуют -м о] тюри л л о н л г, тюгда отмечается присутствие большого -количества " кварца, особенно в лодзоле н субтропическом подзоле.

В верхних горизонтах краснозема из Батуми -минералы каолшштовой группы показывают очень интенсивные отра-.

о '

жения в области 7,14 и 3,75 А, которые не изменяются при насыщении глицерином, -не исчезают при прокаливании до 550вС. Отмеченные эффекты сохраняются до глубины 170 см.

Па ди ф рактопрзммах хорошо выражено отражение в обО

ласти 14 А, которое не изменяется при обработке глицерином

О

и сокращается до Ы А пр*и «прокаливании. Подобные эффекты характерны для минерала вермикулита. В нижнем горизонте, кроме глинистых минералов, присутствует кварц, ниденти-

О

филирующийся но отражениям 4,24 и 3,35 А. В верхних тори-зонтах его (практически -нот.

В образцах краснозема из Зулдиди преобладающими являются также 'минералы каолшпгговой груггпы — отражения ,

. о

7,19:и 3,55 А, ¡присутствует вермикулит, о чем свидетельствует!

1ште1гсив1Еое отражение в области 14 А. '

Субтропический подзол характершуется следующей ассоциацией -минералов: каолинит, вермикулит и иллит. Распределение перечисленных минералов по профилю различно. В верхнем горизонте 'интенсивность отражения -минералов с межплоскостным расстоянием около 14 и 10 А уменьшается вн-из по

О

профилю. В нижних горизонтах отражение около 7 А имеет широкий шж, что свидетельствует о присутствии в образцах каолинита.

В лодзоле из Белого Раста почти такая же ассоциация .минералов, как и в субтропическом подзоле из Зугдиди. Однако отлнчитаяыной особенностью подзола является присутствие набухающих минералов, -лредставленных как индивиду альньгм

минералом (монтмориллонит) , так и смещаннослоГшыми образованиями с различным типом переслаивания пакетов с ла--билыньгмн н стабильными межпакетными промежутка-ми при сольватации глицерином.

Сравнивая дифрактограммы подзола л субтропического подзола, можно отметить следующие различия: ,

1) в cytfrponичсском подзоле не отмечено -набухающих ^минералов типа монтмориллонита;

2) группа -минералов 1 : I представлена в субтропическом ■подзоле каолинитом и ■галлуазнтои;

3) верхний горизонт субтропического'подзола Солее а:мор-физирован, чем в подзоле -из Белого Раста;

4) присутствующий в подзолистой почве и -субтропическом подзоле кварц имеет различное распределение по профилю. Если в подзоле 'кварц распределяется равномерно по 'Профилю, исключая иллювиальный горизонт, то в субтропическом подзоле наименьшее содержание кварца в верхнем горизонте и увеличивается вниз по профилю.

Термографический анализ

Рассматривая тсрмо граммы исследуемых -почв « глинистых минералов, можно отметить, что красноземные почвы из Батуми и Зугдиди, образовавшиеся на изверженных породах, существенно не отличаются друг от друга. Кривые ДТА красноземов характеризуются эндотермическими! эффектами отри 130—150°, обусловленными выделением адсорбированной воды.

Различие в температуре эндотермического эффекта в пределах 130—150° свидетельствует о различной энергии связи адсорбированной воды, определяемой природой поглощенного ка-шона в почве.

Подобный звдоэффект наблюдался при изучении дегидратации монтмориллонита, насыщенного Fe3-1" ш раствора FeCl3 (Алешин и Иванов, 1956). Можно предположить, что обнаруженный на кривых ДТА почв эндоэффект в области 130—■ISO" 'следует ■отнести к дегидратации коллоидов гидрата окиси железа, находящегося на поверхности глинистых минералов.

Эндотермический эффект три 500—580° и экзотермический эффект 'При 900—945° свидетельствует о наличии в красноземах минералов каолинитов о и группы — каолинита или галлу-азита. По Гриму ('1053), у хорошо «кристаллизованного каолинита эндотермический эффект проявляется в пределах 580— 600°, следовательно, в этих почвах присутствует каолинит разной степени -ойристаллиздаанности -или галлуазит.

При рассмотрении термограмм подзола (образовавшегося на покровном суглинке) н субтропического подзола (развитого на переотложенных породах) выясняется, что они обладают 6

гораздо <менее выраженными эффектами, чем тертиограммы красноземных почв.

Эндотермический эффект с 'максимумом в области 120—-155° растянут, и выражен менее отчетливо по -сравнению с крас-. ноземами (особенно для субтропического подзола). Это свидетельствует о том, что -в этих почвах присутствуют высокодисперсные .минералы ¡различной степени гидрофильное™. Ис-. ключением являются образцы 'подзола (Белый Раст) горизонты— ЛгВ, Bi. Отчетливо выделяются двойные эндотермиче-'скне эффекты в области 560—600°. В. данном случае эндоэф-фект при 560—580° является следствием .выделения конституционной воды каолинита и иллита. Острый, четкий шик при .575—580° следует отнести за счет полиморфного превращения кварца. Экзотермический эффект в области 950—950° выражен слабо. По характеру интенсивности указанных 'Эффектов следует, что 'по профилю субтропического -подзола минералогический состав изменяется незначительно. По профилю подзолистой ;почвы из Белого Раста наблюдается увеличение дегидратации с глубиной, особенно 'в иллювиальном горизонте, хотя в ■подзолистом горизонте-второй экзотермический эффект проявляется только за счет полиморфного (превращения кварца. Это говорит о том, что кристаллическая решетка «сходных минералов в иодзола'х разрушается, и (продукты разрушения перемещаются по профилю в виде SiOi и AljOg пНгО.

Характер выраженности эндотермического аффекта !В области 580° и соотношение эндоэффектов игр и 140 и 580е позволя- ' ет констатировать, что в верхнем горизонте -краснозема из Батуми преобладает галлуазит и аморфные полуторные окиси. В образцах из Зугдиди состав минералов илистой фракции мало отличается по сравнению с гтотвой из Батуми, однако, 'по-видимому, в нижнем' горизонте здесь больше галлуазита и окислов железа и алюминия. Подобное явление мы наблюдали в образце почвы из Батуми, .который был взят с глубины 265— 275 см. На термограммах илистой фракции подзола -из Белого Раста эндотермический эффект удаления адсорбированной воды сильно увеличивается вниз по профилю и достигает максимальной величины на глубине 69—91 см.

Это свидетельствует об изменении минералогического состава по профилю почвы, эндотермический эффект в области 560—590° слабо "выражен в верхнем горизонте, резко увеличивается в подзолистом горизонте 'И мало изменяется ниже по профилю. Характер выраженности этих эндоэффектов позволяет нам констатировать преобладание отлита в верхнем горизонте-и вермикулита, в нижележащта горизонтах. Это же подтверждается данными терм'огравиметрического анализа (ДТГ).

Для илистой фракции субтропического подзола отмечается

уменьшение интенсивности эндоэффекта при 130—150, вниз по профилю почвы, тогда как эндоэффект п области 560—580" изменяется мало. Температуры эффектов уменьшаются также вниз по профилю. Данные эффекты позволяют определить в этих образцах гидрослюду и каолинит.

Таким образом, по данным ДТЛ и ДТГ, минералогический состав подзола и субтропического подзола отличаются по степени выветривания.

Электронномикроскопнческнй анализ

' ' ' "т

fia электронных miперофотогр а ф и ях ■красноземных почв видны частицы различной формы, среди которых преобладающими являются овальные, изометрические (реже удлиненные) резисо ограниченные агрегаты, находящиеся в различной стадии окристаллизопанносги. На микрофотографиях краснозема ш Зуэдиди видно, что в верхнем горизонте (Ai) преобладает гндроелюда: изометрическая пластинчата« с - угловатыми краями и присутствует примесь каолинита и гидроокислов железа. В материнской породе обнаруживаются главным образом галлуазит, -имеющий палочковндную форму, обычно ширина их одинакова по всей длине, что подтверждает трубчатое строение частиц галлуазита.

В образцах субтропического подзола преобладает гидрослюда н в меньшей степени присутствует монтмориллонит. В подзоле (Белый Раст) в верхнем горизонте присутствует гндроелюда с примесыо монтмориллонита и каолинита. В нижних горизонтах (ВьВС) преобладают гндрослюды.

И К-спектроскопия

По данным ИК-спектроскошш краснозем из Батуми характеризуется преобладанием каолинита, тогда как галлуазита в ■нем ¡меньше. В горизонте Сг -резко усиливается полоса иогло-.щения в области 1000 см-1 и сливаются полосы 475 и 440 см"1 ■в одну полосу поглощен я в области 470 см-1. Кроме того, исчезают полосы поглощения отри 3700 см-1 и 3620 см-1, что может свидетельствовать о присутствии в этом горизонте, кроме минералов каолин итовой труппы, значительного количества монтмориллонита.

'■"■ Минералогический состав глнннстой фракции субтропического -подзола, по данным ИКС, <мало изменяется тю профилю tit характеризуется наличием каолинита, монтмориллонита и иллита.

Кроме глинистой фракции, методом ИК-спектроскопии нами изучалась также и исходная почва. Спектрограммы их по сравнению с таковыми глинистой фракции характеризуются 8

меньшим но бор-ом полос поглощения, особенно у ¡подзола и субтропического подзола. Однако для красноземов в обшнх чертах характеристические полосы поглощения сохраняются,

ИК^спектр субтропического ¡подзола показывает, что полосы поглощения в области 4000—3600 н 900—400 см-1 сходны с полосами поглощения в этих областях у подзола, тогда как в области 900—1100 см"1 много общего с красноземом из Зугди-ди.

ПРИРОДА КИСЛОТНОСТИ ПОЧВ

Согласно данным табл. 2, обменная кислотность почв ниже гидролитической кнслотностп во всех горизонтах, за исключением краснозема из Зугдидн, где в горизонтах АВ и В обменная кислотность несколько выше, чем гидролитическая, и в нижнем горизонте краснозема из Батуми. Величина обменной кислотности после добавления ^аИ в горизонте Л подзолистой почвы Белого Раста достигла 0,14 мэкв/.ЮО г почвы, в других •же горизонтах всех почв она не превышала 0,07 мэкв/100 г почвы. Эти показатели свидетельствуют о том, что практически обменная кислотность обусловлена только гидролизом ионов алюминия, образующихся вследствие разрушения алю-моенликатной поверхности кристаллической решетки кислых глинистых минералов под воздействием раствора хлористого калия.

Та блнца 2

Кислотность красноземных и подзолистых почв (мэкв/100 г почвы)

Почва Глубина (см) м я о 0-1 а о (- Обменная кислотность ПЦ|> МЧ7М

н+ ш- А1*+

ЛР+ Н+ Н+ Л1а+

- Краснозем 0—30 Ап 6,17 0,07 6,10 10.78 10,04 0,74

(Батуми) 40—50 АВ 4,66 0,07 4,59 8,09 7,60 С.49

100—110 В, 6,92 0.07 6,85 7,81 7,47 С.^7

Краснозем 0—14 А1 7.08 0,07 7,41 10,05 9,82 0,23

(Зугдидк) - 16—27 АВ 12,02 0,07 11.93 11,64 11,15 0.49

50—60 В 17,26 0.07 17,19 13,97 12.99 0,5« '

Субтропический 2—18 А г 1.71 0.07 1.64 4,80 4,85 0,03

подзол 19—29 А(В 2,02 0,07 1,95 4,17 4,12 0,05

(Зугдпди) 35—45 В| 2,54 0,07 2,47 4,17 4,07 0,10

Подзол 6—12 А)Лз 6,58 0;14 6,44 9,56 9.33 0,23

(Белый Раст) 12—26 ла 2.88 0,07 2,81 3,68 3,53 0,10

26—41 АгВ 4ДО 0.07 1,52 5,64 5,64 0,0

Прибавление ЫаР лишь незначительно, а в некоторых случаях и совсем «с влияет на величину гидролитической кислот-

9

ности (табл. 2). Это дает основание предположить, что источником гидролитической кислотности являются не ионы алю-миння, а гумусовые кислоты^; / ;- ч ' _

■ Для проверки данного предположения ; были лроведены опыты по определению'кислотности в образца«, гумусовые вещества-которых были окислены перекисью -.водорода но Гед-ройцу (табл. 3, 4). Результаты этих определений показывают, что в подзолистой почве обменная кислотность по всему профилю практически осталась неизменной. В субтропическом подзоле обменная кислотность увеличилась верхнем горизонте почти в 4 раза, "в; иллювиальном — почти на одну треть, а в нижнем горизонте осталась без изменения. В верхнем горизонте краснозема из Батуми обменная кислотность увеличилась почти в 3,5 раза, в горизонте ЛВ почти в 2 раза, а в нижнем горизонте осталась неизменной. Обмытая кислотность верх-. них горизонтов краснозема из Зугдиди увеличилась незначительно. с ■ * Л ч.:.-"

""ч : Таблица^

Гидролитическая кислотность после окисления органического вещества

; ^Мэкв/100 г почвы

Почва Глубина Горизонт - ЛР+ + -Н+ А1*+

. Краснозем (Батуми) 40—50 А„,„ ЛВ 23,00 12,00 9,00 10,25 14,00 1,75

. " Краснозем ' (Зугдиди) . 0-14 16—27." _ А, ; лв 10,00 - 11,00 - ; 7,50 10,45 2,50 0,55

Субтропический "" , ПОДЗОЛ (ЗугДИДН) 2—18'. 19—29 Г. А, ' Л,В; 9,75 * - .4,75 ^ ; 4^5 4,50 5,50 0,25

Подзол . (Белый Раст) 6—12 12—2© ;; Л,Л2 * Лг ; 5,50 '.,3.00 ' 4,50 ' 2,90 1,00 0,10

1 • - , 1 - - N 4 -■■ , - -.. ■ ■ - ■

Окисление гумуса ; уменьшило' гидролитическую кислот* ность верхнего горизонта подзолистой почвы в 2 раза, в то вре-; мя как в субтропнческом подзоле и е красноземе из Батуми эта.форма кислотности увеличивалась примерно в 2 раза. В, красноземе из Зугдиди; : оставаясь неизменной "<в верхних горизонтах, гидролитическая кислотность немного увеличилась в-нижнем горизонте, х ; ^ " ■ ■■.- * *>

В почвах, где органическое вещество^ связано с минеральной, частью посредство1мгонов.алюминия, окисление ортаниче-, ского вещества ведет к образованию,гидроокисей алюминия, ■ которые при добавлении ИаР в раствор разрушают их и переводят катионы А1 в комплекс фторида алюминия. Это наглядно можно проиллюстрировать .на примере краснозема из Б ату- -ми. В верхнем горизонте этой почвы содержится 8,64% гумуса, 10

окисление «которого ведет к резкому увеличению обменной и гидролитической кислотности. В красноземе из Зугдиди этого явления не наблюдается, так как количество гумуса в нем значительно 'меньше. В субтропическом (подзоле окисление органического вещества также ведет к увеличению обменной и гидролитической кислотности, особенно в гумусовом горизонте. В подзолистой 'почве окисление органического вещества не влияет на обменную кислотность, а гидролитическая кислотность после окисления органического вещества уменьшается. По нашему-мнению, последнее явление можно объяснить тем, что гумусовые вещества связаны непосредственно с малшыветри-ваюишмися -минералами, такими, как гидрослюды, и алюминий в этом случае не освобождается в раствор.

Т а б л и ц аЗ

Обменная кислотность почв после окисления органического вещества

Почва Глубина (см) Горизонт Мэкв/IOO г почвы

AIH+H+ н+ Л1Ч-

Краснозем 0—30 Лп 21.00 0,0 21.00

(Батуми) 40—50 AB 10.00 OJOS 0,95

100—ПО Bt е.05 0,05 6.90

Краснозем 0—14 A, 0,00 0.05 8.95

(Зугдндн) 16—27 AB 12,50 0,05 12,45

50—60 A 17,50 0.05 17,45

Субтропический 2—18 A» 6,50 0,05 6.45

' подзол 19—29 A|B 3,00 0,05 Й,95

(Зугдиди) 35—45 в, 3,00 0,03 2,95

Подзол 6—.12 AjBj 6,55 0,05 0,30

(Белый Раст) 12—26 Аг 3,00 0,05 2,да

26-41 АгВ 2,00 0,05 . 4,95

Обменная'кислотность обусловлена гидролизом ионов ал ю-. Минин, появляющихся в солевом растворе как в исходны«, так и в окисленных почвенных образцах. Это доказывается отсутствием такой кислотности при приба-вленин в фильтрат фторида натрия. Такое же 'прибавление фторида натрия к вытяжке уксуснокислого натрия практически не изменяет титруемую кислотность, чем доказывается, что источник этой формы кислотности обусловлен гумусовыми кислотами, являющимися донорами водородных ионов в щелочной среде. Окисление гумуса перекисью водорода сопровождается освобождением подвижного алюминия, блокированного в органо-мннераль-ных агрегатах почвы.

Гумусовые соединения существуют в почвах как в кислотной форме, так и в форме солей. Активная концентрация водородных ионов (рН)1будет,завнсеть;от силы кислоты, а (потенциальная кислотность от количества ее в почве. ■

Гумусовые кислоты^ почвы, 'находясь в контакте с молекула. ми воды, отдают км водородные ионы, образуя ионы гидроксо-иия и ¡подкисляя воду: " - .

{ГСООНЬ >"аНаОГ[ГССОНЬ^ГС;°0~ + аОН3+.

Соли гумусовых^ кислот—• гуматы, акцептируя водородные ионы их -молекул воды; 'превращают их в- пид роке ильные ионы, подщелачивая воду: ; ■■ ■--

[ГСООК^-К ВЫ2ОГ [ГСООК] ,хВ^в)ОН + ВОН-.

. - ч \ .

* В \химнчсско.м анализе*обычно пользуются дистилл'ирован- . «ой вахоЙ, которая, находясь о равновесии с воздухом, содержит углекислый; газ, растворяет его с образованием угольной кислоты, вследствие * чего" дистиллированная вода имеет рН = 5,7, а не присущую для абсолютно чистой, нейтральной воды рН = 7,0. Поэтому, если при изменении кислотности водной суспензии почвы рН равняется 5,7," то это не означает, что почва кислая, так как в этом,случае лочвенные гумусовые кислоты не отдали а воду '1юны водорода .и не оторвали их от молекул воды, следовательно, будет правильнее считать -почву не кислой и -не щелочной, а нейтральной.

.-^Рассматривая датше рН®/(водная),(приведенные в табл. 1, видти, чго.верхние горизонты подзолистой (почвы имеют более -низкие рН, чем соответствующие ' горизонты субтропических почв. Это характеризует наибольшую активную концентрацию водородных ионов в подзолистой почве,.что'должно быть след-станем 'или лучшей растворимости гу.чусозых кислот, или больше йта силы. Р ;

Для изучения гумусов ы х <к и слот и их солей нами использовался метод Алешина и Болдырева (19&*1) . Как видно ю табл. 5 »6, во всех изучаемых почвах преобладают гуминовые кислоты и соли гуминовых кислот,-причем наибольшее количество Гумилевых кислот выделено из верхнего горизонта краснозема (Батуми) и наименьшее -- из ¡подзола*(Белый Раст). В красноземе из Зугднди н субтропическом подзоле имеется одинаковое количество гуминовых кислот; однако гуминатов в последней в 2 раза меньше. В южных.-почвах отношение гуминатов к' гуминовьгм кислотам:меньше 0,5, а вподзоле колеблется между 1,0 и 0,7. Это отношение свидетельствует о том, что в этих почвагх происходит гумификация в кислой среде.

-Количество фульвокислот й их солей.в< этих почвах значительно меньше гуминовых кислот, однако и ло количеству фуль-

Л г. , т ' ^ Г ' "

• 12 ■ V'

восоединенлл краснозем из Батуми стоит на первом месте, а в остальных (почвах их приблшительно одинаково. По уравнению Гендерсона и Гассельбальха:

^^ — (кислота!

При данном рН„ н при известных соотношениях солен к кислотам были вычислены рК, а из ннх К диссоциации гуминовых кислот, величины которых приведены в табл. 6. Из этих данных видно, что величины 'рК для всех «образцов колеблются от 5,25 до 5,98, для подзола — от 4,23 до 4,60.

Таблица 5

Гумм новые соединенна лочвы (г на 100 г почвы)

Почва 2 Б « А О X 3 В §2 5 с* Д

ю_ г £ |7«Й с- ¿с. г и — Л о £ г; ___ оЗ С

Краснозем (Батуми) 0-ЗЭ 40—50 1,021 0,535 0,331 0,253 0,31 0.47 0,207 0,016 0,122 0,030 0,5-3 2,43

Краснозсм (Зугдидн) 0—14 16—27 0,550 о,гоа 0,260 0,060 0,48 0.28 0,071 0,029 0,019 0,41

Субтропический подзол (Зугдиди) 2—18 10—29 0,583 0.418 0,135 0,156 0,23 0,37 ода 0,012 0,105 0,021 1,612 0.50

Подзол (Белый Раст) 6—12 12—26 0,442 0,123 0,328 0,121 0,74 «,00 0,056 0.093 0,015 1,03 ■т

Таким образом, рН в является характеристикой кислотно-щелочного равновесия почвы а водной среде, в то время как рНс (солевой) характеризует степень неустойчивости (мета-стабнльностн) поверхности глинистых минералов почвы. В том случае, когда величины рВа и 'рНс ]гиже рН дистиллированной воды — 5,7, они не могут служить мерой устранения «кислотности. В качестве такой меры может служить или обменная, или гидролитическая кислотность. Но следует учитывать, что обменная чсислотность вредна растению не только концентрацией •водородных полос, но и появлением в почвенном растворе вошв алюминия различной основности, которые понижают доступность растению фосфат-миюноа, а адсорбкруясь на поверхности клеточкой стенки корневых волосков, они понижают проницаемость этих стенок для других ионов. Для устранения такого (вредного действия алюминия целесообразно применять органические удобрения, которые окисляются и образуют анионы органических кислот, большинство которых комплск-

сируясь с алюминием, обезвреживают его действие. Что же касается дальнейших.приемов устранения-, почвенной кислотности, то следует понимать, .что устранение обусловлено не тем, что кальций или другой какой-либо катион вытесняет ион водорода из потаенного поглощающего комплекса, взаимодействуя с анионами, способными образовать' малодиссоциирован-, ные соединения, такие, как: карбонат, фосфат, гидроксил и такие молекулы, как аммиак и -другие аминопроизводные, характеризующиеся "способностью акцептировать водородные ионы. ~ - "■'

-■V.-'' л - Таблица 6

Величина рК для гушшовой кислоты

4 , ,. Почва - Глубина рк К

Краснозем ' * ■ 0^30 " 5,25 5,6 Ю-8

(Батуми) " <' 40^50 5,36 4,4 Ю-в

Краснозем - " " .,..' - 0-1 if . . ,5,32 4,8 10-.«

(Зугдидн)' '■■' 16—27 '5,50 3,2 10-® ,

Субтропический ' 2-18 ' 5,98 1,0 10-"

подзол (Зугдидн) 19—29 ' 5,66 2,2 10-«

Подзол % , &—12 . 4,23 5,9 Ю-5

(Белый Раст) .V";' 12—26' * 4,60 2,5 Ю-5

- ; Что же касается появления иона "алювдшия в растворе при взаимодейстш кислых минералов п-очв ср аств ором нейтральных солей, то, согласно С. Н; Алешину (1935, 1945), это происходит за счет 'химического взаимодействия соли с силикатными ионами в обмен на'водородные 'ионы*, которые, в свою очередь, освобождают, ионы.алюмнння^'из'. кристаллической решетки. Так как поверхность кислого минерала разрушается, то появляются в растворе>алюминии и окись кремния в виде нерастворимого геля. Данные дер нвато графического анализа исходных почв и после обработки - KCl подтверждают это "мнение., ■■ ' • • , ■. --

Так, например, кривые ДТА краснозема: (Зугдидн) показывают, что эндотермический эффект при температуре 580°, после обработки.KCl, уменьшается и проявляется еще один эффект при 575°, Появление нового тика три 575° объясняется появлением SiOa , : . > ■

■.. v.На кривых ДТА эффекты щ области 300—150° после обра- ботки раствором KCl тоже 'изменяются/ Появляется эндотермический эффект при 390? и в подзоле (Белый Раст), но уже при 340°, что характерно для гнббсита и гетита. Все эти изменения доказывают, что KCl влияет:не.только на кристалличе-

скую решетку глинистых минералов, но также и на гиббсит и гетит, количество которых в красноземах может достигать значительных величин (18—20(%').

При обработке КО почти во ®сех образцах почв рН понижается до 4 и ниже. В этом 'Интервале р-Н могут растворяться не только аморфные соединения алюминия, но и частично гиббсит 'И гетит, в 'результате чего в растворе появляется значительное количество ионов алюминия, обуславливающих кислотность почв.

Выводы

1. Реакция среды исследуемых почв кислая и незначительно изменяется по профилю, за исключением подзола, где нижние горизонты характеризуются менее кислой реакцией. Содержание обменных оснований в подзоле сильно увеличивается вниз по профилю (с 1,19 до 13,96 мэкв/100 г почвы), в субтропическом подзоле (с 1,97 до 5,12 мэкв/100 г почвы), а в красноземах же изменяется незначительно.

2. Показано, что во фракции < 2мк кр-аснозема из Батуми преобладают минералы 'каолии'итовой группы — каолинит и галлуазнт, а в красноземе из Зулдчгдн минералы каолинитовой <и иллитовой труппы. В -них также содержатся ©кристаллизованные 'полуторные окислы, что свидетельствует о менее длительных процессах выветривания н образования Зугдндското краснозема и субтропического подзола. Выявлена идентичность минералогического состава почвы в целом и глинистых минералов ее.

3. Мин ер а логический состав субтропического подзола отличается от краснозема меньшей окрисггаллнзованностью мние-

, ралав -и присутствием свободного кварца. Субтропический подзол и основном содержит каолинит, тчшрослюды и слюды.

Минералогический состав верхних тор-нзонтов подзола мало отличается от минералогического состава субтропического подзола.

4. Минералогический состав красншемов изменяется по профилю. В (верхнем горизонте преобладают -минералы каолинитовой тртапы, а в нижнем горизонте вместе с каолиннтозой группой обнаруживается монтмориллонит (Батуми). В красноземе 113 Зугдиди минералогический состав л о «профилю меняется -меньше, однако электронномнкроскопнческгнй '.метод показывает преобладание галлуазиата п подстилающей породе.

В'субтртош-ческда1 подзоле минералогический состав по профилю существенно не изменяется, а в подзоле изменяется заметно. В верхнем горизонте обнаруживается каолинит и гидрослюды, а в нижнем — вермикулит.

5. Установлено, что обменная кислотность по>го ниже гидролитической кислотности во всех горизонтах, за исключением

нижнего горизонта краснозема из^Зугдвди.~ Практически обменная оеис л отпоет ь обусловлена толь'юо гидролизом ионов алюминия, шыделяющнх-ся вследствие разрушения алкхмосили-катной поверхности кристаллической решетки кислых глинистых минералов под воздействием хлористого калия.

С. Гидролитическая кислотность обусловлена в основном присутствием свободны« 'Малораство^лимых слабых кислот, что доказывается сохранением кислотности фильтрата при обработке его фторидом натрия, и частично-—гидролизом алюминия. "

7. Изучение органической части ПИК этих оточв показало, что краснозем из Батуми богат органическими веществами, а красншем из Зугдиди содержит /мало гумуса. Субтропический . подзол и подзол.; содержат^одинаковое количество органнче- -ского вещества. " ; .'...■ "-V

" В изучаемых почвах'всоставе органического вещества пре-" обладают гумусовые кислоты и их соли над ;/фулывосоедине-ниямн. . 1 " . ;' . :' ..

8. Экспериментально показано, что органическое вещество в чсрасноземных и субтропических »подзолистых почвах -играет защитную роль в переходе алюминия из кристаллической решетки в ионную'форму, значительно снижая его подвижность и вредное влияние на культурные растения.

* СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Сравнительная характеристика красноземов Советского Союза и Индии (в -соавторстве)— Доклады ТСХА, вып. 213, 1975 г. (в печати). ■ . ' ' >

-■ 2. О кислотности; красноземных и -подзолистых ¡почв (в со- ■ авторстве)—Доклады ТСХА, ®ып; 213, 1975 {в печати).

Объем 1 п. л. Заказ 1514.; ^. Тираж 150

Типография Московской с.-х. академик имГ К, А. Тимирязева 125003, Москва А-8, Тимирязевская .ул., 44