07.11.2017
31.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
Роль гумуса в процессах подзолообразования
 26.08.2012

Значение гумуса, как одного из важных или даже решающих факторов в развитии характерного профиля подзолистых почв, можно считать общепризнанным. Однако вопрос о ближайшем характере влияния гумуса на процессы подзолообразования до сих пор не вполне ясен и по этому вопросу высказаны различные взгляды.
С точки зрения прежних авторов, основанной на учении Берцелиуса и особенно Мульдера о перегнойных кислотах, решающее значение в процессах подзолообразования приписывалось «креповой» и «апокреновой» кислотам, причем с влиянием первой, принимая во внимание растворимость «кренатов» Са, Mg, Fe" и Al, связывалось развитие подзолистого горизонта, тогда как накопление железа и алюминия в иллювиальном горизонте, особенно если последний выражен в форме ортштейна, объяснялось переходом «кренатов» названных элементов в «апокренаты» (и FeO - в Fe2O3) под влиянием окислительных процессов в периоды просыхания почвы. Наиболее подробное изложение этой точки зрения было дано Сибирцевым, который отметил также, что условиями, способствующими обращению почвы в подзол, кроме накопления в поверхностном горизонте перегнойных кислот типа «креповой» и «апокреновой», являются: а) периодическая фильтрация влаги, б) бедность почвенной массы цеолитами и другими солеобразными минеральными веществами и в) временное преобладание восстановительных процессов над окислительными, вызываемое насыщением почвы водой; при этом окись железа переходит в закись, т. е. в подвижное состояние.
Сибирцевым же было высказано предположение, что осаждение железа в ортштейнах может быть отчасти обязано деятельности железобактерий. Позже это предположение было повторено Хорнбергером, однако не получило определенного подтверждения.
В настоящее время изложенная выше точка зрения защищается Вильямсом с тем, однако, отличием, что апокреновая кислота считается им за продукт не окисления, а наоборот, восстановления креповой кислоты под влиянием анаэробных бактерий; кроме того, Вильямс предполагает не только растворение свободных гидратов окисей Аl и Fe (а также фосфатов) под влиянием «креновой» кислоты, но и распад алюмосиликатного каолинового ядра, причем алюминий выносится в форме «крената», а кремнекислота частью вымывается в состоянии коллоидного раствора, частью же выделяется в виде аморфной кремнеземистой присыпки. Эти взгляды, однако, не подкреплены экспериментальными данными и в отношении аморфного кремнезема противоречат данным Гедройца. Можно упомянуть, что Мюллер, стоявший также на химической точке зрения, представлял процесс оподзоливания в более простой форме, не выделяя роли «креновой» и «апокреновой» кислот. По его мнению, гуминовые кислоты и их кислые соли растворяют окись железа, раствор вымывается вглубь и, приходя в соприкосновение с более значительным количеством оснований, образует осадок основных гуматов.
С развитием учения о коллоидах на смену этим чисто химическим представлениям, особенно за последние три десятилетия, пришли взгляды, объяснявшие процессы оподзоливания и ортштейно-образования с точки зрения коллоидной природы гуматов. Эта точка зрения была развита Майером, Коссовичем, Ротером, Аарнио, Моррисоном, Глинкой и другими исследователями и сводится в общих чертах к следующему. При кислой реакции в верхних горизонтах, в которых сосредоточена главная масса органического вещества, гумусовые коллоиды приобретают большую степень дисперсности и оказывают защитное действие на минеральные коллоиды (в виде гидратов Аl и Fe) и на глинистые частицы. Вымываемые из верхних горизонтов золи и суспензии осаждаются (коагулируются) на некоторой глубине под влиянием электролитов, нейтрализующего действия невыщелоченных оснований или путем взаимной коагуляции противоположно заряженных золей. Необходимым условием для развития процесса оподзоливания является предварительное вымывание из верхних горизонтов карбонатов кальция и магния и других простых солей.
В дополнение к этому некоторые авторы предполагали также возможность восстановления окиси железа в закись, которая легче, чем окись железа, переходит в подвижное состояние под влиянием гумусовых веществ. Возможность этого явления подтверждается позднейшими работами.
Обстоятельное освещение процессов подзолообразования с коллоидно-химической точки зрения было дано, как известно, Гедройцем, который на основании своих исследований развил следующие представления. Первой стадией подзолообразования является вступление в поглощающий комплекс водородного иона; развитие этой стадии возможно после вымывания простых солей. Вступление водородного иона вызывает процессы, характерные для второй стадии подзолообразования; они состоят в энергичном распылении поглощающего комплекса, причем гуматная часть последнего вымывается в форме коллоидных золей гуматов, а алюмосиликатная часть подвергается распаду на кремнекислоту и гидроокиси алюминия и железа. Вымываясь вниз, они могут снова коагулироваться в горизонте В. Как можно видеть, по Гедройцу, главная причина оподзоливания - наличие обменного водородного иона, вступление которого в поглощающий комплекс объясняется условиями влажного климата. Гумусовые вещества, согласно изложенному представлению, играют не активную, а только пассивную роль, подвергаясь распылению вместе с коллоидными алюмосиликатами.
К другому выводу, принимающему во внимание активную роль гумусовых веществ в процессах подзолообразования, пришел Матсон, развивший учение об изоэлектрическом выветривании, в основе которого лежит взгляд об амфотерном характере почвенного коллоидального комплекса. Основываясь на собственных экспериментальных исследованиях по изучению поведения почвенных коллоидов, Матсон приходит к выводу, что характерные изменения в пределах профиля подзолистой почвы должны быть приписаны преобладающему рН различных горизонтов. В свою очередь, рН обусловливается климатом и растительностью, которые кладут начало образованию гумусового слоя. Характерный белесый горизонт подзола является результатом кислого гидролиза коллоидного комплекса, который (гидролиз) приводит к ионизации полуторных окислов, играющих роль базоидной части комплекса. Железо и алюминий направляются вниз главным образом в виде ионных комплексов в соединении с органическими (гуминовыми), кремниевыми и другими кислотами. Эти ионные комплексы осаждаются в горизонте В, где рН выше и комплекс поэтому ближе к изоэлектрическому состоянию. На основании теории изоэлектрического выветривания, состав амфотерного комплекса должен зависеть от преобладающего рН таким образом, что, чем рН выше, тем больше должно быть в комплексе базоидов (т. е. полуторных окислов). Низкий рН должен, наоборот, привести к образованию комплекса, в котором соотношение между ацидоидами и базоидами широкое. В подзолистом горизонте коллоидный комплекс, теряя часть полуторных окислов, характеризуется широким отношением ацидоидов к базоидам, причем в состав первых, кроме SiО2, входят гуминовые кислоты, замещающие кремнекислоту, которая, как известно, также подвергается вымыванию из этого горизонта. Коллоидный комплекс в горизонте В, где рН выше, обладает относительно узким соотношением между ацидоидами и базоидами.
Будучи сходной в общих чертах с представлениями Гедройца, концепция Матсона, однако, отличается тем, что гумусовым веществам отводится важная активная роль как в создании условий, необходимых для оподзоливания (влияние на рН), так и в процессах перемещения полуторных окислов и кремнекислоты из подзолистого горизонта в горизонт В.
Теория Матсона встретила сочувственное отношение со стороны ряда авторов, хотя она и не исчерпывает всей сложности явлений, происходящих при процессах подзолообразования, так как не касается вопроса о разложении первичных минералов, которое установлено новейшими работами.
Не считая необходимым вдаваться в критику теории «изоэлектрического выветривания», развитую Матсоном, можно напомнить сказанное уже выше по поводу результатов работы А.П. Вишнякова и С.А. Рабиновича, которые не совпадают с теорией изоэлектрического выветривания, так как при всех значениях рН гидроокись железа в присутствии гуминовой и низкомолекулярных органических кислот (за исключением уксусной) обнаружила отрицательный заряд.