CC BY
56
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.41
РАЗЛИЧИЕ В ЗНАЧЕНИЯХ pН ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВ ПРИ ПОЛЕВОМ И ЛАБОРАТОРНОМ АНАЛИЗАХ
Ю.Н. Водяницкий, В.Г. Минеев
В гидроморфных почвах наблюдаются заметные различия в величинах рН, определяемых в лаборатории (водная суспензия) и в полевых условиях (почвенный раствор). Величина 5рН может быть как положительной, так и отрицательной. Среди главных причин, влияющих на нее, — лабораторная подготовка образцов почв и суспензионный эффект. Знак рН-эффекта (величина 5рН) зависит от участия гумуса, карбонатов и доли обменных оснований в формировании разрушаемых в лаборатории агрегатов. Он отрицательный в бескарбонатных почвах с низкой долей обменных оснований и фуль-ватным составом гумуса, положительный — в карбонатных или почвах, обогащенных обменными основаниями и с гуматным составом гумуса. При значительном 5рН-эф-фекте величину рН суспензии нельзя рассматривать как адекватный показатель кислотности почв.
Ключевые слова: рН водной суспензии, рН почвенного раствора, гидроморфные почвы, суспензионный эффект, высушивание почвы.
Введение
Показатели кислотно-основных свойств почв являются их важнейшей генетической характеристикой и используются практически во всех почвенных исследованиях. В настоящее время различают актуальную и потенциальную кислотность. Последняя в свою очередь подразделяется на обменную и гидролитическую [12]. Актуальную и обменную кислотность считают наиболее важными для практического почвоведения, поскольку они являются основными источниками протонов в жидкой фазе почв и определяют их физические, химические и агрохимические свойства, например плодородие. В частности, их учитывают при планировании известкования почв [10].
В соответствии с общепринятыми методиками актуальную и обменную кислотность определяют в лабораторных условиях в водных или солевых (KCl) вытяжках из почв или в почвенных суспензиях при разных соотношениях почвы и раствора [4, 11]. Актуальную кислотность измеряют в почвенной суспензии или в отфильтрованной водной вытяжке из почв при соотношение почва:рас-твор = 1:2,5 и 1:5 [4]. Обменную кислотность определяют в суспензии 1н. KCl или в отфильтрованном растворе этой же соли при соотношении почва:раствор = 1:2,5 [4].
Состав почвенного раствора изучают гораздо реже, что связано с трудностями его выделения из почвы и последующего анализа. Иногда это делают в полевых режимных экспериментах в течение длительного времени, чтобы выявить влияние сезонных изменений на свойства почвы. Удобнее
режимные наблюдения выполнять в гидроморфных почвах с высокой водонасыщенностью, чем в сухих автоморфных почвах [14]. В частности, отмечается переориентация почвоведов Нидерландов на полевое определение рН в своих переувлажненных почвах [21]. Многочисленные данные свидетельствуют о несовпадении величин рН, определенных в суспензии (рНсусп) в лаборатории и в живой почве (рНр_р). В общем случае рН = = ЗрНсусп - рНр-р Ф 0.
Режимные наблюдения представляют большую ценность, так как дают представление о сезонных изменениях в живой почве. Их можно использовать для сопоставления величин рН почвенного раствора и почвенной суспензии.
Среди причин, влияющих на величину 5рН-эффекта, выделим две: лабораторная подготовка образцов почв и суспензионный эффект.
Цель работы — выявить различия в значениях рН гидроморфных почв в почвенном растворе и водной суспензии и попытаться проанализировать две основные причины 5рН-эффекта.
Результаты и обсуждение темы
Изменение свойств гидроморфньх почв в результате лабораторной подготовки образцов. Высушивание гидроморфной почвы меняет ее редокс-ста-тус: она становится окисленной. Наиболее наглядно — изменение цвета подгумусовых горизонтов: характерная сизоватость оглеенной почвы быстро (за несколько часов) приобретает бурый оттенок [1], что связано с окислением эфемерных Ре(П)-минералов. В последние годы природа одно-
го из них установлена: это двойной слоистыи гид-роксид Ре(П)/Ре(Ш) [3]. Его окисление приводит к образованию Ре(Ш)-соединений, которые в водной суспензии частично образуют аквакомплексы трехвалентного железа. Влияние их на величину рН хорошо изучено. Аквакомплекс трехвалентного железа в водной среде проявляет свойства относительно сильной кислоты по следующей реакции [4]:
Ре(И20)63+ + Н20 ^ Ре(Н20)5(0Н)2+ + Н30+, или в более простой форме:
Ре3+ + И20 ^ Ре(0И)2+ + Н+.
Константа равновесия реакции (Какваре(ш)), характеризующая кислотные свойства аквакомп-лекса Ре(Ш), относительно велика — 10-2,19. Это означает, что данный аквакомплекс выступает как сильный донор протонов, более существенный, например, чем аквакомплекс алюминия, для которого КакваА1(111) = 10-5,02 [4].
Таким образом, за счет высушивания гидро-морфной почвы повышается содержание Ре(Ш)-соединений, а при дальнейшем воздействии воды возможно образование аквакомплексов трехвалентного железа, понижающих рН суспензии.
Влияние высушивания на сульфидные почвы. Сульфиды обычно наследуются от материнской породы. В осадочных породах доминируют сульфиды железа: пирит (Ре82), марказит (Ре82), пирротин (Ре1+х8). В гипергенных восстановительных условиях относительно устойчив только пирит. Сульфидные почвы часто образуются на морских отложениях в приморских маршах и болотах, их площадь в мире составляет около 20 млн га [23].
Окисление сульфидов приводит к образованию сульфатнокислых почв. Пирит окисляется как за счет кислорода воздуха, так и окисленного железа Ре3+ [24]:
4Ре82 + 1402 + 4Н20 ^ ^ 4Ре2+ + 8Н+ + 880|", 4Ре82 + 14Ре3+ + 8Н20 ^ ^ 15Ре2+ + 16Н+ + 280|".
При окислении пирита выделение протонов ведет к снижению рН. Другие работы [17] показывают, что процесс окисления сульфидов на первом этапе приводит к образованию элементной серы — 8°, при этом подкисление незначительное. На втором этапе 80 окисляется до 80|" и рН значительно падает, причем начало второго этапа зависит от степени буферности почвы.
Подробные исследования таежных сульфатно-кислых почв в Восточной Фенноскандии провели П.В. Красильников и С.А. Шоба [9]. Лабораторные анализы выявили некоторые аномалии. Так,
значения рН водной суспензии супесчаного бурозема (мыс Картеш в Карелии) колеблются от 3,3 до 4,9, солевой суспензии — 2,9—4,4; в некоторых горизонтах значения рНсол даже выше рНвод: ДрН = рНвод — рНсол < 0. В Международной базе почвенных данных горизонты с ДрН < 0 получили название «герик» (geric properties) [11] с очень низкой величиной ЕКО и возможностью поглощения анионов. При попытке определить сумму оснований по Каппену их содержание оказалось отрицательным.
Причины такой аномалии объясняются специфическим минералогическим составом сульфатно-кислых почв. Подробно кислотность исследована в маршевых почвах Австралии [19]. Значения рН водных суспензий, приготовленных из влажных и высушенных образцов маршевых почв (n = 9), резко различаются. Если у высушенных образцов в среднем рН = M± m = 3,8 ± 0,75, то у влажных — в среднем 7,5 ± 0,30. Почвы резко различны по цвету: влажные образцы — черные, а высушенные — ярко-желтые или красно-бурые. Черный цвет влажных образцов обязан наличию пирита, а цвет высушенных определяется новообразованными гидроксидами и оксигидросульфатами железа. Высушенные образцы приобретают ярко-желтый цвет за счет гётита (aFeOOH) и ярозита (KFe3(OH)6(SO4)2), красно-бурый — за счет гётита, ферригидрита (2Fe2O3 • FeOOH • 4H2O)ишвер-манита (Fe8O8(OH)6SO4) [19]. Именно обилиено-вообразованных частиц гидроксидов и оксигид-росульфатов железа с положительным зарядом в широком интервале значений рН обеспечивает разницу ДрН < 0.
В австралийских маршевых почвах изучали влияние осушения на свойства поровой и дренажной воды [17]. В поровой воде при ЕЙ = —151 мВ величина рН равнялась 6,21, а в дренажной, с ЕЙ = = 515 мВ, она снизилась до 3,26.
В Нидерландах в настоящее время кислотность почв определяют, как правило, в почвенном растворе в полевых условиях. Анализ 124 образцов показал, что средние значения рН в поровой воде увлажненной почвы составили 6,65 ± 0,54, а после осушения территории снизились до 4,97 ± 1,33 [21]. Таким образом, одно только высушивание сульфидных почв способно заметно снизить величину рН почвенного раствора.
Влияние высушивания на оксиды марганца. Оксиды марганца высоко чувствительны к изменению редокс-условий. Хранение сухой почвы в лаборатории ведет к повышению доли подвижного марганца, извлекаемого различными реактивами. Было показано, что этот эффект обусловлен восстановительным действием на оксиды марганца органического вещества [25, 26].
Влияние разрушения агрегатов, склеенных органическим веществом. В бескарбонатных почвах
агрегаты формируются главным образом за счет склеивания тонких минеральных частиц гумусовыми кислотами [15, 16]. Последние взаимодействуют с частицами при участии разных функциональных групп, которые при этом дезактивируются. В результате искусственного разрушения агрегатов контакты минеральных частиц нарушаются и гумус восстанавливает свою активность. При дальнейшем взаимодействии с водой в суспензию могут поступать протоны, принадлежавшие гумусу.
Влияние разрушения агрегатов, скрепленных минеральными коагуляторами. Среди последних наиболее высока активность Са2+, М£2+ и А13+ [7]. Но влияние оснований и алюминия на кислотность противоположно. При взаимодействии А13+ с водой происходит подкисление: А13+ + Н2О ^ ^ А1(ОН)2+ + Н+. В результате может сформироваться отрицательный 5рН-эффект. Обменные основания Са2+ и М£2+, напротив, подщелачивают среду. Активность их особенно высока в карбонатных почвах. Агрегаты формируются за счет склеивания тонких минеральных частиц с участием катионов Са, которые формируют кальцит (СаСОз) или известь (Са(ОН)2). После искусственного разрушения агрегатов контакты минеральных частиц нарушаются, кальцит и известь взаимодействуют с водой. Происходят следующие реакции [22]:
СаСО3 + 2Н+ ^ Са2+ + Н2О + СО2, Са(ОН)2 + 2Н+ ^ Са2+ + Н2О.
В результате нейтрализации протонов величина рН водной суспензии возрастает. Таким образом, может сформироваться положительный 5рН-эффект.
Почвы в разной степени обогащены обменными основаниями и обменным алюминием. Так, в торфяно-глеевой почве сумма обменных оснований (Л) равна 1—8 мг • экв/100 г почвы, или 4—5% от емкости катионного обмена, а в верхних горизонтах подзола — 2—2,5 мг • экв/100 г, или 21—29% от суммы обменных катионов. Но в черноземе типичном Л = 30—45 мг • экв/100 г, или 100% всех обменных катионов [7]. Это различие определяет состав «клея», скрепляющего частицы в агрегаты. В почвах подзолистого ряда агрегаты формируются за счет фульватного гумуса и коагулирующего действия обменных катионов А13+; в черноземных почвах — за счет гуматного гумуса и обменных оснований, что и определяет различие в знаке 5рН-эффекта.
Влияние высвобождения клеток микроорганизмов из почвенных агрегатов. Клетки микроорганизмов несут отрицательный заряд. Значительная доля их в почве сосредоточена внутри агрегатов, что предотвращает прямое действие на свойства раствора. Но в лаборатории в результате разрушения агрегатов клетки высвобождаются и повышают
дисперсность твердой фазы, что увеличивает суспензионный эффект.
Таким образом, лабораторная подготовка почвы к определению рН суспензии уже сама ведет к изменению ее свойств. Это не может не отразиться на величине 5рН-эффекта.
Суспензионный эффект в почвенной суспензии. Поскольку жидкая фаза почв представлена водными растворами солей или водорастворимых органических соединений (главным образом, органических кислот), основными компонентами твердой фазы являются оксиды и гидроксиды металлов. В качестве потенциалопределяющих ионов выступают Н+ или ОН- (в зависимости от среды). В результате преобладающей адсорбции одного из этих ионов поверхностью оксида она приобретает соответствующий знак заряда. Вероятность адсорбции Н+ и ОН- зависит от сродства поверхности к этим ионам, которое определяется энергией их взаимодействия с поверхностью. В частности, рН изоэлектрической точки основных оксидов, присутствующих в почвах, возрастает в ряду: 8Ю2 (1,0—3,7) < Ре2О3 (5,4—8,6) < А12О3 (6,4—9,2) [13]. Соответственно, в почвенных условиях поверхность оксида кремния в целом заряжена отрицательно и обладает кислотными свойствами:
[8Ю2] т • пОН-|(п - х) Н+| хН+,
где п — число потенциалопределяющих ионов, х — число противоионов в диффузной части двойного электрического слоя.
Поверхность оксида железа, напротив, приобретает положительный заряд и обладает основными свойствами: [БеО] т • пН+|(п — х) Н-|хН-. Оксид алюминия имеет амфотерные свойства: в кислой среде поверхность заряжена положительно, в щелочной — отрицательно.
Образование двойного электрического слоя на границе раздела фаз оказывает существенное влияние на определение различных физико-химических показателей дисперсных систем, в том числе почвенной кислотности, и называется суспензионным эффектом [4, 5]. Суть его заключается в том, что рН суспензии часто значимо отличается от рН равновесного раствора, отделенного от дисперсной фазы. Количественно суспензионный эффект определяется тем же соотношением: 5рН = рНсусп - рНр-р < 0, где рНсусп, рНр-р — значения рН суспензии и равновесного (чистого) раствора.
Суспензионный эффект обусловлен той частью противоионов, которые при разделении твердой и жидкой фаз уходят вместе с частицами дисперсной фазы. Можно сформулировать некоторые общие зависимости суспензионного эффекта от состава и свойств дисперсной среды [5]:
— на величину эффекта влияет дисперсность твердой фазы (гранулометрический состав почв):
чем выше дисперсность частиц, их удельная поверхность, емкость катионного и анионного обмена, тем значительнее суспензионный эффект;
— дисперсная частица, обладающая кислыми свойствами (например, кварц), будет сдвигать рН суспензии в кислую область, а обладающая основными свойствами (например, гидроксид трехвалентного железа) — в щелочную;
— при увеличении концентрации электролита суспензионный эффект снижается вследствие сжатия двойного электрического слоя.
Одним из механизмов реализации суспензионного эффекта является эффект электроселективности (концентрационно-валентностный эффект). Он возникает при изменении общей концентрации раствора, контактирующего с почвой, например, при высушивании или увлажнении почвы [8, 13]. В соответствии с законом действующих масс при увеличении общей концентрации раствора (высушивание почвы) увеличивается доля адсорбированных однозарядных ионов, в том числе H+.
Таким образом, величина суспензионного эффекта закономерно убывает в ряду: суспензии > пасты > почвы с естественной влажностью. В этом смысле измерение рН in situ наиболее правильно определяет реальную активность иона в жидкой фазе почвы, в то время как другие методы, в том числе связанные с выделением почвенного раствора, дают искаженную информацию.
ЬрН-эффект в бескарбонатных почвах. Проанализируем данные длительного полевого мониторинга гидроморфной камбисоли на западе Франции [18]. Здесь в течение полутора лет вели наблюдения за температурой, величинами рН и Eh и составом почвенного раствора; кроме того,
Величины рН почвенного раствора оглеенной камбисоли вблизи г. Фужер (Западная Франция) с глубины 50—80 см в течение 1999—2000 гг. и водной (над чертой) и солевой (под чертой) суспензий [18]
Раствор Суспензия
Дата рН Дата рН Дата рН Глубина, см рНвод/рНсол
22.02.1999 7,24 16.08.1999 6,42 7.01.2000 8,07 40—60 4,85
16.03.1999 7,19 23.08.1999 6,42 19.01.2000 8,01 3,82
29.03.1999 7,10 20.09.1999 6,28 9.02.2000 8,14 60—70 4,85
14.04.1999 7,10 27.09.1999 6,37 15.02.2000 8,16 3,75
26.04.1999 7,11 11.10.1999 6,96 31.03.2000 8,02 70—80 4,21
12.05.1999 7,08 29.10.1999 7,36 6.04.2000 7,87 3,42
26.05.1999 7,37 10.11.1999 7,60 20.04.2000 7,95 Среднее 4,64
9.06.1999 7,40 30.11.1999 7,85 9.05.2000 8,03 3,66
21.06.1999 7,28 6.12.1999 7,87 5.06.2000 7,90 Ошибка 0,21
5.07.1999 7,19 15.12.1999 7,90 Среднее 7,42 0,12
19.07.1999 6,85 23.12.1999 7,94 Ошибка 0,10
с помощью портативного мёссбауэровского спектрометра изучали изменение состава эфемерных Ре(П)/Ре(Ш) двойных слоистых гидроксидов. Определяли также величину рН почвенных суспензий, приготовленных из образцов, извлеченных с разных глубин. Это позволило сравнить величины рН почвенного раствора на глубине 50—80 см и водных и солевых суспензий, полученных из образцов, взятых с той же глубины (табл. 1). Как видно, среднее значение рН почвенного раствора — 7,42 ± 0,10, тогда как водной суспензии — всего 4,64 ± 0,21. В среднем величина 5рН = 4,64 - 7,42 = = -2,78. Таким образом, на основании полевых исследований почвы из группы сильнокислых можно перевести в группу нейтральных.
Особый интерес представляют переувлажненные пойменные почвы. Почвы речных пойм центра Русской равнины подробно изучал Г.В. Добровольский. В его книге [6] приведены сопряженные данные о величинах рН почвенных суспензий и рН почвенно-грунтовых вод. Так, в 1954—1956 гг. в пойменной дерново-подзолистой почве р. Клязьмы («Чашниково», Московская обл.) значения рН почвенной суспензии составляли 5,3—5,8, тогда как почвенно-грунтовых вод на этом участке — 5,7—7,4; 5рН < 0, т.е. кислотность, полученная на основании лабораторного анализа, также оказалось завышенной.
Почвы с высокой долей обменных оснований. В качестве таковых проанализируем данные мониторинга почв разной степени оглеения трех катен в Среднем Предуралье — Ласьве, Бекряте и Мулян-ке [2]. Различие величины рН определяли по формуле: 5рН = рНсусп — рНр-р. Исходные значения рН и 5рН даны в табл. 2.
В результате установлены следующие зависимости. Во-первых, величина 5рН>0, что указывает на подщелачи-вание почв в ходе лабораторного анализа. Во-вторых, величина 5рН выше в почвах тяжелого гранулометрического состава, чем в почвах легкого. Если в супесчаных почвах ка-тены Ласьва он равен 0,2—1,1 (в среднем 0,63), то в тяжелосуглинистых катены Бекрята 5рН = 0,4—1,0 (в среднем 0,74). В-третьих, 5рН-эффектвыше в нижних подгумусовых горизонтах, чем в гумусированных. Так, в почвах тяжелого гранулометрического состава в ка-тене Бекрята в гор. EL(BT) величина 5рН = 0,4—0,8 (в среднем 0,62), тогда как в гор. PY его величина достигает 0,6—1,0
Таблица 1
Таблица 2
Величины рН почвенного раствора дерново-подзолистых карбонатных почв в Среднем Предуралье в течение 2003 г.,
а также значения рН водной суспензии [2]
Горизонт, Дата, катена Ласьва рНр-р рНсусп Л тт
глубина, см 08.05 28.05 04.06 20.06 02.07 15.07 30.07 13.08 01.09
Агродерновая супесчаная неоглеенная почва, разр. 1
PY 0—34 5,7 5,4 5,5 5,9 5,5 5,7 5,4 5,0 5,1 5,5 ± 0,10 5,9 0,4
EL 34—48 5,8 5,8 6,0 6,2 6,0 5,9 5,5 5,3 5,3 5,7 ± 0,11 6,0 0,3
Агродерновая супесчаная слабоглееватая почва, разр. 2
PY 0—31 4,6 4,5 4,5 4,6 4,2 4,9 4,2 4,2 4,1 4,5 ± 0,09 5,5 1,0
EL 31—40 4,9 4,6 4,8 5,1 5,1 5,0 4,5 4,3 4,0 4,7 ± 0,13 5,8 1,1
Дерново-подзолистая супесчаная глееватая почва, разр. 3
АУ 0—25 5,5 5,3 5,2 5,3 5,4 5,1 4,8 5,2 4,8 5,2 ± 0,10 5,6 0,4
EL 25—38 5,8 5,4 5,5 5,5 5,8 4,6 4,6 4,5 5,0 5,2 ± 0,21 5,9 0,7
Дата, катена Бекрята
23.04 07.05 14.05 03.06 17.06 16.07 04.08 19.08 28.08
Агродерново-подзолистая тяжелосуглинистая глееватая почва, разр. 11
РУ 0—30 5,0 4,6 5,1 4,9 6,9 5,0 5,5 4,4 5,0 5,2 ± 0,14 5,6 0,4
ELВТ 30—55 4,8 4,8 4,9 5,0 6,8 4,8 4,4 4,5 4,3 4,9 ± 0,15 5,9 1,0
Агродерново-подзолистая тяжелосуглинистая глееватая почва, разр. 12
РУ 0—30 5,4 4,6 5,2 5,1 5,1 4,8 4,3 4,5 4,9 4,9 ± 0,24 5,7 0,8
EL 30—42 5,8 5,0 5,3 5,2 5,2 4,9 4,6 4,8 4,4 5,0 ± 0,24 5,9 0,9
Агродерново-подзолистая тяжелосуглинистая глеевая почва, разр. 13
РУ 0—30 5,7 5,2 5,8 5,6 5,7 5,1 5,0 5,5 5,4 5,4 ± 0,12 6,0 0,6
EL 30—42 5,4 5,7 5,4 5,7 5,4 5,3 5,6 5,2 5,5 ± 0,14 6,1 0,6
Гумусово-глеевая тяжелосуглинистая почва, разр. 14
РУ 6—23 6,6 6,1 6,4 6,5 6,3 6,0 5,5 5,7 5,1 6,0 ± 0,10 6,7 0,7
EL 23—43 6,1 6,2 6,3 6,2 6,3 5,5 5,6 5,6 5,4 5,9 ± 0,06 6,8 0,9
Дата, катена Мулянка
06.05 15.05 26.05 18.06 04.07 20.08
Аллювиальная перегнойно-глеевая слоистая типичная почва, разр. 32
Н 0—15 7,3 6,7 7,1 7,0 7,0 6,5 6,9 ± 0,12 7,3 0,4
АН 15—32 6,8 6,4 6,7 6,6 6,9 6,4 6,6 ± 0,09 6,7 0,1
Агрозем аллювиальный светлый глееватый тяжелосуглинистый, разр. 33
РУ 0—29 5,8 5,5 6,1 5,5 5,6 5,1 5,6 ±0,13 6,0 0,4
С1 29—49 6,2 5,9 6,0 6,1 5,8 6,3 6,1 ±0,08 6,8 0,7
Аллювиальная слоистая типичная глееватая почва, разр. 34
АУ 0—30 6,9 6,5 6,7 6,4 6,3 6,7 6,6 ± 0,09 7,7 1,1
С1 30—41 6,6 6,8 6,7 6,6 6,5 6,6 6,6 ± 0,04 7,7 1,1
(в среднем 0,85). Это легко объяснимо, так как роль обменных оснований в формировании агрегатов в подгумусовых горизонтах выше, чем в гумусовых, где в этом процессе задействованы и гумусовые кислоты, а их активизация при разрушении агрегатов действует противоположным образом, чем обменных оснований.
В катене Мулянка максимальное подщелачи-вание в ходе лабораторного анализа произошло в аллювиальной слоистой типичной глеевой почве разр. 34, где величина 5рН =1,1.
Карбонатные почвы. Интересующую нас информацию можно получить и из другого источника. Выявить значения 5рН-эффекта возможно
не только из полевых исследований, но и из лабораторных (вегетационные сосуды или ризобок-сы), если рН определяют не только в водной суспензии, но и в почвенном растворе. Результаты изучения влияния ризосферы индийской горчицы (Brassica juncea) на карбонатные почвы (Австралия и Южная Корея) представлены в работе [20]. Сравнение значений рН показало следующее. Две австралийские высококарбонатные почвы имели величину 5рН, равную 9,2 — 8,0 = 1,2, и 5рН, равную 8,2 — 7,8 = 0,4; две корейские низкокарбонатные почвы — 5рН = 6,2 — 5,8 = 0,4 и 5рН = = 6,4 — 5,0 = 1,4. Положительные величины показателя 5рН-эффекта указывают на подщелачива-ние почв в ходе лабораторного анализа.
Таким образом, кислотность почвы, определенная в лаборатории в приготовленных почвенных суспензиях, может существенно отличаться от таковой, полученной в почвенном растворе в поле.
Выводы
В гидроморфных почвах зоны гумидного климата наблюдаются заметные различия в величинах рН, определенных в лаборатории в водной и солевой суспензиях или в почвенном растворе в полевых условиях. Среди главных причин, влияющих на величину 5рН-эффекта — лабораторная подготовка образцов почв и суспензионный эффект. Эти различия зависят от карбонатности почв. Значение рН почвенных суспензий бескарбонатных почв ниже такового рН почвенного раствора, определенного в поле. Напротив, значения рН водной суспензии карбонатных почв несколько выше в почвенном растворе.
Авторы благодарят Давида Лазаревича Пинского за обсуждение статьи и полезные советы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Водяницкий Ю.Н. Диагностика переувлажненных минеральных почв. М., 2008.
2. Водяницкий Ю.Н, Васильев А.А., Кожева А.В, Сатаев Э.Ф. Особенности поведения железа в дерново-подзолистых и аллювиальных почвах Среднего Пред-уралья // Почвоведение. 2006. № 4.
3. Водяницкий Ю.Н., Шоба С.А. Эфемерные Ре(П)/Ре(Ш) двойные слоистые гидроксиды в гидроморфных почвах // Почвоведение. 2015. № 3.
4. Воробьева Л.А. Теория и методы химического анализа почв. М., 1995.
5. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М., 1976.
6. Добровольский Г.В. Почвы речных пойм центра Русской равнины. М., 1968.
7. Кауричев И.С., Панов Н.П., Розов Н.Н. и др. Почвоведение. М., 1989.
8. Кокотов Ю.А., Пасечник В.А. Равновесие и кинетика ионного обмена. Л., 1970.
9. Красильников П.В., Шоба С.А. Сульфатнокис-лые почвы Восточной Фенноскандии (на внеберего-вых отложениях). Петрозаводск, 1997.
10. Минеев В.Г. Агрохимия. М., 2004.
11. Мировая коррелятивная база почвенных ресурсов: Основа для международной классификации и корреляции почв / Сост. В.О. Таргульян, М.И. Герасимова. М., 2007.
12. ОрловД.С. Химия почв. М., 1985.
13. Пинский Д.Л. Ионообменные процессы в почвах. Пущино, 1997.
14. Соколова Т.А., Толпешта, И.И., Трофимов С.Я. Почвенная кислотность. М., 2007.
15. Травникова Л.С., Титова Н.А., Шаймухаме-тов М.Ш. Роль продуктов взаимодействия органической и минеральной составляющих в генезисе и плодородии почв // Почвоведение. 1992. № 10.
16. Хан Д.В. Органо-минеральные соединения и структура почв. М., 1969.
17. B^ton E.D., Bush R.T., Sullivan L.A. Acid-volatile sulfide oxidation in costal flood plain drains: iron-sulfur cycling and effects on water quality // Environ. Sci. Technol. 2006. Vol. 40. P. 1217—1222.
18. Feder F, Trolard F, Klingelhofer G, Bourrie G. In situ Mossbauer spectroscopy: Evidence for green rust (fougerite) in a gleysol and its mineralogical transformation with time and depth // Geochim. Cosmochim. Acta. 2005. Vol.69. P.4463—4483.
19. Fitzpatrick R.W., Self P.G. Iron oxyhydroxides, sulfides and oxyhydroxysulfates as indicator of acid sulfate weathering environments // Adv. GeoEcol. 1997. Vol. 30. P. 227—240.
20. Kim K.-R, Owens G, Kwon S.-I. Influence of Indian mustard (Brassica juncea) on rhizosphere soil solution chemistry in long-term contaminated soils: A rhizobox study // J. Environ. Sci. 2010. Vol. 22. P. 98—105.
21. Lucassen E.C.H.E.T., Smolders A.J.P., Roe-lofs J.G.M. Potential sensitivity of mires to drought, acidification and mobilisation of heavy metals: the sediment S/(Ca + Mg) ratio as diagnostic tool // Environ. Poll. 2002. Vol. 120. P. 635—646.
22. Mengel K, Kirkby E.A. Principles of plant nutrient. Bern, 1987.
23. Pons L.J., Breemen N. van, Dixon J.B. Physiography of costal sediments and development of potential soil acidity/Acid Sulfate Weathering. Medison, 1982. P. 1—18.
24. Rassmusen K., Willems M. Pyrite oxidation and leaching in excavated lignite soil//Acta Agric. Scand. 1981. Vol.31. P. 107—115.
25. Ross D.S., Hales H.C., Shea-Maccarthy G.C., Lan-zirotti A. Sensitivity of soil manganese oxides: Drying and storage cause reduction // Soil Sci. Soc. Amer. J. 2001. Vol. 65. P. 736—743.
26. Ross D.S., Hales H.C., Shea-Maccarthy G.C., Lan-zirottiA. Sensitivity of soil manganese oxides: XANES spectroscopy may cause reduction// Ibid. 2001.Vol. 65. P. 744—752.
Поступила в редакцию 25.04.2015
THE DIFFERENCE IN pH
OF GLEYSOLS IN FIELD AND LABORATORY ANALYSES
Yu.N. Vodyanitskii, V.G. Mineev
There are marked differences in pH values, defined in the lab in water suspension or in soil solution under field conditions in gleysols and stagnosoils. Value SpH = pHsusp — pHsol can be either positive or negative. Among the main reasons that affect the value of the SpH-effect: the effect of soil sample preparation lab and suspension effect. Mark pH-effect (size SpH) depends on the participation of humus, carbonate and share exchange basis in forming, destructible in the laboratory aggregates. The value SpH is negative in noncarbonate soils with low participation rates and the fulvo-composition of humus. In contrast, the value of SpH is positive in calcareous soils or fortified with exchange bases and gumat-composition of humus. With a significant SpH-effect value pHsusp cannot be regarded as an adequate measure of the acidity of the soil.
Key words: suspension pH, soil solution pH, carbonate soils, gleysols, stagnosoils, suspension effect, drying of the soil.
Сведения об авторах
Водяницкий Юрий Никифорович, докт. с.-х. наук, профессор каф. общего почвоведения ф-та почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова. E-mail: [email protected]. Минеев Василий Григорьевич, акад. РАСХН, докт. биол. наук, профессор, зав. каф. агрохимии ф-та почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова. Тел.: 8(495) 939-35-44; e-mail: anna [email protected].
