О биологическом накоплении кремнекислоты в почвах
27.08.2012
Несколько лет назад, изучая подзоловидные почвы западин среди черноземов лесостепи в пределах Татарской и Чувашской республик, я натолкнулся на ряд фактов, приведших меня к мысли, что накопление свободной «аморфной» кремнекислоты в так называемых солодях может быть обязано биологическим факторам, в частности диатомовым водорослям. Впоследствии это предположение подтвердилось при просмотре нескольких образцов солодей Западной Сибири из коллекции Е.Н. Ивановой, а также полученного мною от А.А. Завалишина образца «глубокоосолоделой» почвы из района оз. Севан. Все эти образцы, особенно последний, содержали большие количества диатомовых.
Однако ряд обстоятельств, отвлекших мое внимание на другие работы, не дал мне возможности заняться более обстоятельно изучением этого вопроса и только в последнее время мне удалось, при участии Е.И. Тюриной, произвести необходимые дополнительные исследования, которые вместе с прежними материалами подтвердили предположение о биологическом накоплении кремнекислоты в солодях и, кроме того, выяснили, что наряду с диатомовыми еще более важным фактором этого накопления являются высшие растения.
В настоящее время можно считать установленным, что кремнекислота силикатов и алюмосиликатов, освобождаясь при их выветривании, подвергается постепенному выносу из верхних горизонтов коры выветривания. Этот вынос, совершающийся, по-видимому, главным образом в форме высокодисперсного золя, значительно превосходит одновременно идущий гораздо более слабый вынос полутораокисей как по абсолютной, так и по относительной величине, если принять во внимание содержание кремния, алюминия и железа в земной коре. Поэтому выделение свободного гидрогеля кремнезема (не связанного с гидроокисями алюминия и железа) в верхних горизонтах коры выветривания и в подавляющем большинстве почв, как правило, отсутствует; на ранних и промежуточных стадиях выветривания кремнекислота связывается в форме вторичных алюмосиликатов (сиаллиты Гаррасовица) с довольно широким соотношением SiO2 : R2O3; в дальнейшем это соотношение, вследствие вымывания кремнекислоты, постепенно суживается и на конечных стадиях выветривания, представленных в природе латеритами, отношение SiO2 : R2O3 может быть уже меньше единицы.
Единственным, пока хорошо известным, исключением из этого общего процесса является накопление аморфного кремнезема в так называемых солодях, установленное покойным акад. К.К. Гедройцем. Причина этого накопления, по мнению Гедройца - происхождение солодей из солонцов, алюмосиликатная часть поглощающего (коллоидального) комплекса которых, будучи насыщена натрием, легко распыляется и разрушается при действии воды, причем образующиеся золи кремнекислоты и гидрата окиси алюминия ведут себя при этих условиях совершенно другим образом, чем сказано выше, а именно: золь кремнекислоты переходит в гель, а золь гидрата окиси алюминия удаляется из горизонта осолодения.
Только что изложенный взгляд К.К. Гедройца был основан главным образом на аналитических данных по определению аморфной кремнекислоты в солодях из районов распространения солонцово-солончаковых комплексов, а также на работе Т.Г. Попова, который высказал аналогичный взгляд на происхождение солодей, основываясь на морфологическом изучении солодей и солонцов. Что же касается экспериментальных исследований К.К. Гедройца по этому вопросу, то они в сущности ограничиваются только доказательством повышенной дисперсности алюмосиликатной части почв, насыщенных натрием. Относительно предположения о наличии при деградации солонцов (или осолодении) условий, вызывающих переход золя кремнекислоты в гель и одновременно дающих возможность вымываться золю гидрата окиси алюминия (и железа), Гедройц ограничился только указанием на исследование Фрейндлиха и Кона (Freundlich и Cohn), подтвердивших замеченное Флеммингом (Flemming) явление повышения чувствительности золя кремнекислоты к электролитам при наличии незначительных количеств щелочи. Но, по данным Фрейндлиха и Кона, максимальное понижение электролитического порога (в 4 раза по сравнению с нейтральной реакцией) наблюдается при такой концентрации щелочи (0,027 н. КОН), которая едва ли вообще возможна в солонцах; при снижении концентрации щелочи до 0,0045 п. понижение электролитического порога коагуляции кремнекислоты уже очень незначительно - 3800 ммоль NaCl вместо 4000; но даже и эта концентрация щелочи, соответствующая рН свыше 11,0, может встретиться разве только в самых злостных солонцах. В типичных же солонцах заметного накопления аморфной кремнекислоты, по данным анализов К.К. Гедройца и Е.И. Ивановой, не наблюдается. Таким образом, причина своеобразного поведения кремнекислоты в солодях не была раскрыта, что, по-видимому, признавал и сам Гедройц, говоря, что «мои соображения по этому вопросу чисто теоретического характера и прочного фундамента еще не имеют».
Тем не менее взгляд Гедройца на происхождение солодей из солонцов (а этих последних из солончаков), подкрепленный большим аналитическим материалом по определению аморфной кремнекислоты в солодях из районов распространения солонцово-солончаковых комплексов, где предположение о происхождении солодей из солонцов напрашивалось на основании: морфологических наблюдений, получил, как известно, очень широкое признание. А наличие аморфной кремнекислоты, определяемой по методу Гедройца, стало руководящим признаком для решения вопроса о бывшем засолении почв.
