РОЛЬ ФРАКЦИЙ ИЛА В НАЧАЛЬНОМ ФОРМИРОВАНИИ ПРОФИЛЯ
ПОЧВЫ
//
Сохраним планету Земля: Сборник докладов Международного экологического форума,
1-5 марта 2004 года; СПб./ Под ред. Б.Ф.Апарина; Центральный музей почвоведения
им. В.В.Докучаева, СПб; 2004. - С. 435-441.
А.В.Накаряков, Пермский университет, Пермь,
<nakaryakov@psu.ru>
Исследования проводились в 1971-93 гг. на отработанном дражном полигоне р. Б.Сап в подзоне южной тайги Среднего Урала (Накаряков,1980; Трофимов, Накаряков,1989). На спланированные дражные отвалы 10-см слоем насыпаны: 1) Апах дерново-луговой почвы («почва»); 2) красно-бурый суглинок, - горизонт С «почвы» («суглинок»). 5 лет вносились N60P60K60, учитывался урожай, затем участок находился под пастбищем.
Фракционирование
ила проведено по модернизированной методике Н.И.Горбунова (1974); ручное
разминания, как субъективное, заменено воздействием на состав ППК почвы.
Выделены илы (таб.1): ВПИ (нативный ил) - отмучен при исходном составе ППК; КПИ
|
1. Фракции ила рекультивированных почв, % |
||||||
|
См |
ВПИ |
КПИ |
ЩПИ |
ТПИ |
∑ |
М.а. |
|
"Почва",
NPK - вариант |
||||||
|
0-2 |
1,0 |
2,8 |
14,4 |
14,1 |
32,3 |
28,6 |
|
2-5 |
1,1 |
3,1 |
14,8 |
14,9 |
33,9 |
29,8 |
|
5-10 |
1,2 |
3,4 |
14,9 |
14,8 |
34,3 |
30,1 |
|
... контроль |
||||||
|
0-2 |
0,9 |
3,1 |
14,4 |
15,1 |
33,5 |
28,6 |
|
2-5 |
1,1 |
3,6 |
14,9 |
16,0 |
35,6 |
30,0 |
|
5-10 |
1,2 |
3,4 |
15,5 |
14,9 |
35,0 |
31,1 |
|
ОСР0,95 |
0,1 |
0,2 |
0,9 |
0,9 |
2,1 |
0,67 |
|
Суглинок, NPK -
вариант |
||||||
|
0-2 |
2,4 |
5,6 |
23,8 |
1,5 |
33,3 |
34,6 |
|
2-5 |
3,1 |
5,8 |
25,2 |
1,0 |
35,1 |
36,6 |
|
5-10 |
3,4 |
6,1 |
23,8 |
1,0 |
34,3 |
35,9 |
|
10-15 |
2,4 |
4,3 |
18,3 |
1,5 |
26,5 |
27,2 |
|
... контроль |
||||||
|
0-2 |
2,5 |
6,0 |
23,7 |
1,5 |
33,7 |
33,6 |
|
2-5 |
3,3 |
6,3 |
25,7 |
1,0 |
36,3 |
36,3 |
|
5-10 |
3,3 |
6,3 |
25,1 |
1,1 |
35,8 |
35,6 |
|
10-15 |
2,2 |
4,6 |
16,6 |
1,3 |
24,7 |
25,6 |
|
ОСР0,95 |
0,2 |
0,7 |
1,4 |
0,2 |
2,5 |
1,1 |
|
*М.а. – количество ила в механализе **ОСР 0,95 -
обобщенная существенная разность |
||||||
(кислый ил) -
после декальцирования; ЩПИ (щелочной холодный ил) отмучен в Na-форме, при рН 7,0, без нагревания; ТПИ (щелочной
горячий ил)- отмучен в Na-форме, после
кипячения 0,5 часа при рН 8,0. Отмучивание велось до посветления. Слой 10-15 см
в «суглинке» представлен мелкоземом, отобранным из каменистой массы, в которой
самого мелкозема только 10-20%.
Сумма фракций илов в
"почве" оказалась больше, чем в механализе, что объясняется
набуханием органических коллоидов в процессе 3,5-месячного анализа.
Цифры показали статистически существенную элювиально-иллювиальную дифференциацию «зародыша» профиля. Это можно считать доказательством лессиважа.
В «почве» по ТПИ показан в два раза больший вклад в дифференциацию, чем по ЩПИ (проще диспергируемая фракция), - это может быть доказательством того, что перемещаются микроагрегаты, отслаивающиеся при просыхании ниже ВРК. Вклад более мобильных ВПИ и КПИ меньше.
В "суглинке" доля ВПИ в лессиваже высокосущественна, разности в 4 раза превышают ошибку. Вклад КПИ в суглинке несущественен. По "ЩПИ" получен почти одинаковый лессиваж на контрольном и удобренном вариантах. ТПИ на "суглинке" аккумулируется в слое 0-2 см (на «почве» этот слой обеднен ТПИ) что связано с формированием гумусовых плёнок вокруг крупнопылеватых и песчаных частиц (Накаряков,2003).
Данные валового
состава ила (таб.2) показывают, что можно совместить концепции
лессиважа, как
«переноса ила без его химического изменения», и «оподзоливания», как сначала
разрушения в А2, а потом синтеза в В1, а не
противопоставлять их. В почве ил
«переносится» не чистой водой, а водой, насыщенной углекислотой, химически
активными выделениями корней, микроорганизмов и продуктами разложения
органических остатков (органические кислоты, ферменты, фенолы и т.д.).
|
2. Общий химический состав илистой фракции |
||||||||||||||||
|
См |
ППП |
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
Р2О5 |
å |
С |
N |
C/N |
SiO2: Al2O3 |
SiO2: Fe2O3 |
Al2O3: Fe2O3 |
|
Ил исходной "почвы" |
||||||||||||||||
|
0-10 |
41,2 |
54,7 |
23,4 |
12,5 |
1,68 |
2,28 |
- |
- |
1,30 |
95,9 |
|
|
|
4,0 |
11,6 |
2,9 |
|
... через 14 лет опыта, - вариант NPK |
||||||||||||||||
|
0-2 |
33,7 |
55,0 |
20,8 |
11,9 |
1,20 |
2,17 |
3,8 |
2,6 |
1,19 |
98,7 |
14,7 |
1,12 |
13,1 |
4,5 |
12,3 |
2,7 |
|
2-5 |
30,8 |
56,2 |
21,3 |
12,5 |
1,21 |
2,22 |
1,9 |
1,6 |
1,17 |
98,1 |
13,0 |
1,01 |
12,9 |
4,5 |
12,3 |
2,8 |
|
5-10 |
30,0 |
54,2 |
21,8 |
13,2 |
1,26 |
2,26 |
2,2 |
1,9 |
1,10 |
97,9 |
12,9 |
1,09 |
11,8 |
4,2 |
10,9 |
2,6 |
|
…контроль |
||||||||||||||||
|
0-2 |
35,1 |
54,5 |
21,8 |
12,4 |
1,29 |
2,07 |
2,5 |
2,5 |
1,12 |
98,2 |
15,0 |
1,05 |
14,3 |
4,2 |
11,7 |
2,8 |
|
2-5 |
32,3 |
55,7 |
22,2 |
13,8 |
1,30 |
2,25 |
1,9 |
1,6 |
1,06 |
99,8 |
13,7 |
1,03 |
13,3 |
4,3 |
10,8 |
2,5 |
|
5-10 |
30,7 |
56,2 |
22,2 |
13,9 |
1,25 |
2,27 |
2,1 |
1,7 |
1,01 |
100,6 |
13,0 |
1,02 |
12,7 |
4,3 |
10,8 |
2,5 |
|
ОСР0,95 |
0,7 |
2,1 |
0,9 |
0,7 |
0,08 |
0,17 |
0,4 |
0,4 |
0,02 |
- |
0,6 |
0,07 |
|
|
|
|
|
Ил исходного суглинка |
||||||||||||||||
|
0-10 |
14,2 |
56,0 |
23,4 |
11,6 |
1,38 |
2,73 |
- |
- |
0,20 |
95,3 |
|
|
|
4,1 |
12,9 |
3,2 |
|
... через 14 лет опыта, - вариант NPK |
||||||||||||||||
|
0-2 |
10,2 |
56,7 |
21,1 |
12,1 |
1,12 |
2,81 |
3,9 |
1,3 |
0,24 |
99,3 |
2,5 |
0,24 |
10 |
4,6 |
12,5 |
2,7 |
|
2-5 |
7,9 |
58,0 |
20,2 |
12,2 |
1,12 |
2,75 |
2,2 |
1,6 |
0,24 |
98,3 |
1,1 |
0,11 |
10 |
4,9 |
12,7 |
2,6 |
|
5-10 |
8,1 |
58,2 |
20,2 |
12,4 |
1,12 |
2,79 |
2,2 |
1,7 |
0,23 |
98,8 |
1,2 |
0,16 |
8 |
4,9 |
12,5 |
2,6 |
|
10-15 |
12,0 |
57,8 |
21,9 |
11,0 |
1,13 |
2,49 |
1,5 |
1,3 |
0,26 |
97,4 |
2,8 |
0,28 |
10 |
4,5 |
12,4 |
2,8 |
|
… контроль |
||||||||||||||||
|
0-2 |
10,6 |
58,4 |
20,4 |
11,7 |
1,10 |
2,73 |
2,3 |
1,4 |
0,22 |
98,2 |
2,4 |
0,21 |
11 |
4,9 |
13,3 |
2,7 |
|
2-5 |
8,5 |
59,0 |
20,2 |
12,0 |
1,09 |
2,78 |
1,8 |
1,5 |
0,19 |
98,5 |
1,3 |
0,11 |
12 |
5,0 |
13,1 |
2,6 |
|
5-10 |
8,4 |
60,1 |
19,5 |
11,5 |
1,08 |
2,66 |
1,7 |
1,1 |
0,20 |
97,8 |
1,2 |
0,17 |
7 |
5,2 |
13,9 |
2,7 |
|
10-15 |
12,1 |
58,3 |
20,8 |
11,0 |
1,17 |
2,39 |
1,4 |
1,4 |
0,23 |
96,7 |
2,8 |
0,20 |
14 |
4,9 |
14,6 |
3,0 |
|
ОСР0,95 |
0,6 |
2,3 |
1,0 |
0,8 |
0,05 |
0,11 |
0,3 |
0,4 |
0,01 |
|
0,2 |
0,04 |
|
|
|
|
Перераспределение щелочноземельных элементов по профилю и в
сравнении с исходным содержанием вполне объяснимо разницей в их структурных
позициях (Горбунов,1974). Магний находится в основном внутри
кристаллов первичных и вторичных минералов, а кальций - в поверхностных, обменных и потенциально
обменных позициях, поэтому по кальцию произошло резкое обеднение, а по магнию
статистически существенных изменений нет.
В содержании кремния, алюминия и в соответствующих молекулярных
отношениях зарегистрировано профильное перераспределение, характерное для
подзолистых почв. В содержании железа не обнаружено обеднения к «стартовому»
уровню, есть даже статистически несущественная аккумуляция. Поскольку алюминий
резко (с учетом срока) уменьшился, - молекулярные отношения алюминия к железу
тоже уменьшились.
В распределении биогенных элементов по «зародышевому» профилю сказалось
внесение удобрений, что ясно видно из сравнения контрольного и удобренного
вариантов. Неожиданно, что не зафиксировано прибавки углерода (соответственно,
и гумуса) на NPK – вариантах, что можно объяснить
более активной минерализацией.
Относительно
изменения валового состава ила, маловероятно, чтобы наиболее активная
тонкодисперсная часть почвы, переносимая в виде суспензии в, пусть слабых, но
растворах кислот и других химически активных, в том числе способных к
хелатированию, соединений, - не была бы обеднена катионами, металлами,
переходящими в раствор с поверхности глинистых кристаллов. После переноса и
закрепления на новом месте глинистые кристаллы омываются такими же
растворами, - условия для диссоциации ионов. Остающийся в избытке оксид кремния
достаточно убедительно объясняет известные, вышеописанные изменения химического
состава по профилю.
Выводы
Механический перенос тонких фракций
в профиле доказывается данными механического анализа. Теоретически его
возможность следует из сравнения объема, занимаемого илистой фракцией, с
объемом пор. Объем пор в 3-5 раз больше. Следует изучать механизмы,
удерживающие тонкие фракции от более активного перемещения по направлению силы
тяжести, при «попутном» транспорте воды.
Изменения в валовом составе ила по
«микропрофилю» вполне объяснимы диссоциацией ионов только с поверхности илистых
частиц, а не полным их гидролизом. Общеизвестна способность корневых выделений
активизировать диссоциацию с поверхности мицелл. Это соответствует и цифрам по
анализу общей массы «почвы» и «суглинка».
А.В.Накаряков // Сохраним планету Земля: Сборник докладов
Международного экологического форума, 1-5 марта 2004 года; СПб./ Под ред.
Б.Ф.Апарина; Центральный музей почвоведения им. В.В.Докучаева, СПб; 2004. - С.
435-441. nakaryakov@psu.ru; nakaryakov@mail.ru