Контрольна робота
на тему:
Ґрунтоутворюючий процес. Хімічний склад ґрунтів. Роль
окислювально-відновних процесів у ґрунтоутворенні та формуванні
родючості ґрунту
План
1. Ґрунтоутворюючий процес.
2. Хімічний склад ґрунтів.
3. Роль окислювально-відновних процесів у ґрунтоутворенні та формуванні
родючості ґрунту.
1. Елементарні грунтові процеси та загальна схема ґрунтотворення
Усі фактори ґрунтотворення тісно взаємопов’язані, діють сумісно,
зумовлюючи спрямованість й інтенсивність цього процесу.
Ґрунтотворення (педогенез) – складний комплекс взаємозв’язаних і
взаємозумовлених хімічних, фізичних, біологічних явищ і процесів
перетворення та переміщення речовин й енергії в межах ґрунтового
профілю.
Ґрунтотворення починається з моменту поселення живих організмів на
скельних породах, або на продуктах їх вивітрювання та перевідкладення.
Первинний ґрунтотворний процес, по суті, збігається з вивітрюванням, а в
подальшому ці процеси розділяються в просторі та часі. Синтез і розклад
органічних і мінеральних сполук, їх вимивання та акумуляція, надходження
та витрачання вологи й тепла називають первинними складовими
ґрунтотворення.
Розрізняють такі протилежно спрямовані процеси, що протікають одночасно
і взаємопов’язано, в результаті яких із гірської породи утворюється нове
самостійне природне тіло – ґрунт: 1) розклад мінералів гірських порід,
утворення нових мінералів, а також елементів живлення рослин у доступних
формах; 2) утворення органічної речовини, її розклад, синтез нових
органо-мінеральних сполук у процесі гуміфікації та їх руйнування,
акумуляція та вивільнення елементів зольного й азотного живлення рослин;
3) взаємодія органічних і мінеральних речовин з утворенням
органо-мінеральних сполук різного ступеня рухомості; 4) переміщення та
осадження в товщі ґрунту мінеральних, органічних та органо-мінеральних
продуктів ґрунтотворення; 5) надходження та втрати вологи і тепла. їх
називають елементарними ґрунтовими процесами (ЕГП), концепція яких
розроблена І.П.Герасимовим. Під ними розуміється сукупність взаємопов
‘язаних біологічних, хімічних та фізичних явищ, що протікають у ґрунті
та формують його генетичний профіль із характерним набором ґрунтових
горизонтів, складом і властивостями. О. А. Роде називає їх ґрунтовими
макропроцесами, на відміну від мікропроцесів, що охоплюють ізольовані
частини ґрунтового профілю. Концепція ЕГП являє собою спробу, з одного
боку, розчленувати глобальний ґрунтотворний процес на універсальні
складові, а з іншого – об’єднати уявлення про велику різноманітність
мікропроцесів. Кожен генетичний тип ґрунту (ГТГ) характеризується
визначеним, тільки йому властивим сполученням ЕГП, хоча окремі ЕГП
можуть і повинні зустрічатися (в різних сполученнях) у різних ГТГ.
Елементарні ґрунтові процеси – це горизонтотворні та профілетворні
процеси, що відрізняє їх від загальних ґрунтотворних процесів.
Виділяють сім груп елементарних ґрунтових процесів.
Біогенно-акумулятивні ЕГП (підстилкоутворення, торфоутворення,
гумусоутворення, дерновий процес) протікають у ґрунті під безпосереднім
впливом живих організмів або продуктів їх життєдіяльності,
супроводжуються утворенням біогенних органогенно-акумулятивних
поверхневих генетичних горизонтів. Гідрогенно-акумулятивні ЕГП -зв’язані
з минулим або сучасним впливом ґрунтових вод на ґрунтотворення. До них
належать засолення, загіпсування, карбонатизація, орудніння, окремніння,
олуго-віння, кольматаж та інші. Метаморфічні ЕГП – це група процесів
трансформації породотворних мінералів на місці, без
елювіально-ілювіального перерозподілу компонентів у профілі. їх
відносять до процесів внутрішньо-ґрунтового вивітрювання. До ґрунтових
вони належать тільки в межах профілю. Найпоширеніші сіалітиза-ція,
монтморилонітизація, фералітизація, ферсіалітизація, озалізнення,
оглеєння, оструктурювання тощо.
Група процесів, пов’язаних із руйнуванням або перетворенням ґрунтового
матеріалу в специфічному елювіальному горизонті з виносом із нього
продуктів руйнування, або трансформацією мінеральної частини ґрунту
низхідними або боковими токами води, називається елювіальними ЕГП.
Наслідком цього є збіднення елювіального горизонту півтораоксидами,
обмінними основами, мулом і відносне збагачення кремнеземом. Відомо
кілька процесів, результатом проходження яких є формування елювіальних
горизонтів: опідзолення, знемулювання (лесиваж), псев-доопідзолення,
псевдооглеєння, осолодіння, елювіально-глеєвий процес та інші. Одночасно
з елювіальними проходять й ілювіально-акумулятивні ЕГП, у випадку, коли
елювіювання не виходить за межі ґрунтового профілю. При цьому
відбуваються процеси акумуляції речовин у середній частині профілю,
трансформація і закріплення винесених з елювіального горизонту сполук.
До них відносять глинисто-ілювіальний процес, гумусово-ілювіальний,
залізисто-ілювіальний, алюмо-гу-мусово-ілювіальний,
залізисто-гумусово-ілювіальний та інші.
До педотурбаційних ЕГП належить змішана група процесів механічного
перемішування ґрунтової маси під впливом різних природних і
антропогенних факторів і сил (самомульчування, розтріскування,
кріотурбація, біотурбація, вітровальна педотурбація, агротурбація,
пучіння і таке інше). Група процесів, що ведуть до руйнування та
знищення ґрунту як природного тіла, називаються деструктивними ЕГП. Це
ерозія, дефляція, зсування, захоронения тощо.
У процесі ґрунтотворення кожен ґрунт проходить низку послідовних стадій
(рис. 70), спрямованість, тривалість та інтенсивність яких зумовлюється
комплексом факторів ґрунтотворення та їх еволюцією в конкретній точці
земної поверхні.
1. Стадія початкового (або первинного) ґрунтотворення на скельних
гірських породах має назву первинного ґрунтотворення. Вона досить довга,
оскільки властивості ґрунтового тіла, характерні для зрілого ґрунту, ще
не сформувалися. Мала потужність субстрату, який охоплює ґрунтотворення.
Повільно йде акумуляція елементів ґрунтової родючості. Профіль дуже
слабко диференціюється на генетичні горизонти.
2. Стадія розвитку ґрунту змінює початкове ґрунтотворення. Вона
протікає з наростаючою інтенсивністю, аж до формування зрілого ґрунту з
характерним профілем і комплексом властивостей.
3. Стадія рівноваги, або клімаксу, протягом якої підтримується динамічна
рівновага грунту з середовищем, тобто з існуючим комплексом факторів
ґрунтотворення.
4. На певному етапі стадія рівноваги змінюється еволюцією ґрунту.
Еволюція грунту може йти у різних напрямках: шляхом нарощування
потужності ґрунту або шляхом її зменшення; шляхом засолення ґрунту або
його розсолення; шляхом деградації ґрунтової родючості або підвищення її
рівня.
Розвиток і еволюція ґрунтів і ґрунтового покриву в цілому на земній
поверхні протікає не випадково, а у відповідності із загальною історією
ландшафту. Вона визначається глобальними геологічними процесами (тобто
кліматичними, тектонічними та морфоструктурними).
В.А. Ковда – прихильник єдиної еволюційної ланки ґрунтів, які утворилися
на водно-акумулятивних рівнинах. Він виділив стадії еволюції ґрунтів, що
послідовно змінюються: гідроакумулятивна, гідроморфна, мезогідроморфна,
палеогід-роморфна, протерогідроморфна, неоавтоморфна.
Елементарні ґрунтові процеси визначаються складом і життєдіяльністю
рослинних і тваринних організмів, характером ґрунтотворних порід,
кліматом і рельєфом, тривалістю дії самих процесів і дають у різних
фізико-географічних зонах певні сполучення – типи ґрунтотворення. Вчення
про типи ґрунтотворення має довгу і складну історію. Зазначимо, що в
ґрунтознавстві немає єдиної думки про типи ґрунтотворення і
загальноприйнятого чіткого визначення цього поняття. Одні дослідники
вважають, що кожному типу ґрунту повинен відповідати і тип
ґрунтотворення, інші – що типів ґрунтотворення значно менше, ніж типів
ґрунтів. Зокрема, К.Д.Глінка, С.С.Неуструєв виділили п’ять типів
ґрунтотворення, К.К.Гедройц – чотири, а В.Кубієна – дев’ять.
Нові погляди на ґрунтотворний процес та напрямок ґрунтотворення
викладені в працях В.А.Ковди, О.А.Роде, І.П.Герасимова, М.А.Глазовської,
І.С.Кауричева, С.В.Зонна. І в даний час більшість дослідників тип
ґрунтотворення пов’язують із наявністю або домінуванням того чи іншого
профілеутворюючого ЕГП, спільного для декількох типів ґрунтів. Іншими
словами, тип ґрунтотворення – це домінування якогось ЕГП у ґрунті.
Кожен тип ґрунтотворення зумовлює формування певної гами однотипних
ґрунтів, а ЕГП беруть участь у формуванні всіх типів ґрунтів. Це
засвідчує єдність ґрунтотворного процесу.
Вся різноманітність ґрунтів у природі – результат тривалого природного
розвитку основних ґрунтоутворюючих процесів – типів ґрунтотворення,
зокрема підзолистого, чорноземного (дернового, гумусово-акумулятивного),
болотного (гідромор-фного), солонцьового (галогенного), латеритного
(фералітного).
Підзолистий процес ґрунтотворення розвивається під дією лісової,
насамперед хвойної, рослинності в умовах вологого клімату, особливо
інтенсивно на безкарбонатних материнських породах. Суть його – в
активному руйнуванні (гідролізі) мінеральної частини грунту переважно
під впливом органічних кислот (типу фульвокислот) та виносі продуктів
руйнування з верхніх горизонтів у нижні або за межі ґрунтового профілю
при промивному водному режимі. Він приводить до формування ґрунтів
різного ступеня опідзолення, в яких елювіальні горизонти збіднені
колоїдами, обмінними основами, зокрема Са2+, відносно збагачені
кремнеземом, характеризуються кислою реакцією ґрунтового розчину,
несприятливими фізико-механічними властивостями, а ілювіальні горизонти
збагачені мулом, гідроксидами заліза та алюмінію. Посиленню підзолистого
процесу сприяють перезволоження ґрунтової товщі та оглеєння.
Чорноземний (дерновий, гумусово-акумулятивний) процес ґрунтотворення
протікає під впливом багаторічної трав’яної рослинності в умовах
помірно-вологого клімату, особливо інтенсивно на карбонатних
материнських породах (лесах). Головна його суть – це збагачення
материнської породи гумусом. Помірне зволоження при непромивному типі
водного режиму, чергування низхідних і висхідних потоків ґрунтової
вологи зумовлює рівномірне просочування ґрунтової товщі гумусом.
Наявність карбонатів, насиченість ґрунтово-вбирного комплексу кальцієм,
закріплення ґрунтових колоїдів (гумусу і глини) сприяє формуванню
агрономічно-цінної водостійкої грудкувато-зернистої структури.
Руйнування мінеральної частини ґрунту не відбувається.
Під впливом цього процесу утворюються чорноземні ґрунти, характерними
рисами яких є висока гумусованість, насиченість ґрунтово-поглинального
комплексу кальцієм, близька до нейтральної та нейтральна реакція
середовища, сприятливі фізико-механічні властивості.
Солонцьовий (галогенний) процес ґрунтотворення розвивається під впливом
легкорозчинних солей, в основному хлоридів, сульфатів і карбонатів
натрію.
Згідно з класичною схемою К.К.Гедройца, при формуванні ґрунтів
солонцьового комплексу спочатку виникає солончаковість, потім при
вимиванні солей -солонцюватість, а при подальшому промиванні –
осолодіння.
Солончаковість (засолення) – це накопичення в грунті легкорозчинних
солей у кількостях, що перевищують 0,1% від маси сухого ґрунту, особливо
натрієвих, їх джерело, у першу чергу, – мінералізовані ґрунтові води та
засолені материнські породи.
Солончакові ґрунти зберігають будову профілю первинного ґрунту, але
володіють поганими фізико-хімічними властивостями, у ґрунтовому розчині
спостерігається підвищена концентрація солей, вони можуть виділятися у
вигляді прожилок, кристалів, сольових вицвітів, кірок і т.п. Низька
родючість цих ґрунтів пояснюється тим, що солі пригнічують ріст і
розвиток рослин, створюючи високий осмотичний тиск ґрунтового розчину.
Солонцюватість (осолонцювання) полягає в докорінній зміні структурного
стану всієї ґрунтової товщі у зв’язку з диспергацією ґрунтових колоїдів
під впливом обмінно-поглинутого катіона натрію та при пониженні
концентрації солей у ґрунтовому розчині (розсоленні). Це призводить до
руйнування структурних агрегатів. Поглинаючи багато води і сильно
набухаючи, ґрунтова маса стає в’язкою, при висиханні сильно
розтріскується. Для таких ґрунтів характерні погані фізико-механічні
властивості, наявність катіонів натрію в ґрунтово-поглинальному
комплексі, лужна реакція ґрунтового розчину. В профілі ґрунту чітко
виділяються елювіальний та ілювіальний горизонти.
Осолодіння – це процес інтенсивного руйнування (гідролізу) мінеральної
частини ґрунту при заміні обмінно-поглинутого натрію (Na+) в
ґрунтово-поглинальному комплексі іоном водню (Н+) і вилуговуванні
продуктів руйнування. Розвивається при застої води на поверхні ґрунту,
особливо інтенсивно в западинах, подах, де анаеробні умови й оглеєння
посилюють процеси руйнування мінералів. Профіль таких ґрунтів
елювіально-ілювіально диференційований, оглеєний. Реакція ґрунтового
розчину у верхніх горизонтах кисла, з глибиною стає нейтральною і навіть
лужною.
Болотний (гідроморфний) процес ґрунтотворення розвивається під впливом
болотної, головним чином, мохово-осокової рослинності в умовах
постійного пе-резволоження, що викликає оглеєння і накопичення
слабкорозкладених органічних решток у вигляді торфу. В ґрунтовій товщі
розвиваються анаеробні бактерії, що використовують органічну речовину як
енергетичний матеріал, і кисень з окисних сполук, які внаслідок цього
переходять у закисну форму. Цей процес розкис-нення (відновлення
ґрунтів) називається оглеєнням, а збагачена закисними сполуками ґрунтова
маса – глеєм, із сизуватим, синім чи зеленкуватим забарвленням,
спричиненим наявністю відновленого заліза. У таких умовах відбувається
накопичення й консервування органічної речовини, що приводить до
наявності в ґрунті великих запасів азоту та фосфору. Під впливом
болотного процесу ґрунтотворення формуються інтразональні торф’яники,
болотні і торф’яно-болотні ґрунти.
Латеритний (фералітний) процес ґрунтотворення розвивається в умовах
теплого й вологого клімату (субтропіки, тропіки), де інтенсивні процеси
вивітрювання гірських порід та ґрунтотворення приводять, з одного боку,
до вилуговування кремнезему, з іншої – до вивільнення й накопичення
півтораоксидів заліза й алюмінію та формування глинистих мінералів типу
каолініту. Під впливом латеритного процесу ґрунтотворення формуються
червоноземи, жовтоземи, коричневі, червоно-коричневі ґрунти тощо.
Описані типи ґрунтотворення, їх поєднання та особливості прояву в різних
природних умовах визначають усю різноманітність ґрунтів у природі.
2. Хімічний склад
Валовий хімічний склад мінеральної частини ґрунту успадковується від
кори вивітрювання, а також виражає характер процесів ґрунтотворення. Він
є функцією гранулометричного, а як наслідок – мінералогічного складу.
Приблизно половину літосфери та ґрунту складає кисень; друге місце
займає кремній -майже чверть; десяту частину – алюміній і залізо; усього
кілька процентів – кальцій, магній, натрій і калій.
У “живому” ґрунті є органічна речовина, вода, гази, тому в ньому у 20
разів більше вуглецю і в 10 разів – азоту. Збільшується в ґрунті також
кількість кисню й водню, зменшується вміст алюмінію, заліза, калію,
кальцію та магнію.
o
неральна частина, то валовий хімічний склад ґрунту переважно
визначається складом та кількісним співвідношенням мінералів, які його
формують. Серед основних мінералів велику фракцію складають кварц та
польові шпати, а тонкодисперсну фракцію – глинисті алюмосилікати. У
відповідності з цим у валовому хімічному складі ґрунтів переважають
кисень і кремній, менше алюмінію, дуже мало заліза, титану, кальцію,
магнію, калію та натрію, інші елементи – в мікрокількостях.
Результати аналізу валового хімічного складу ґрунтів виражаються в
процентах вмісту різних оксидів. Він зручний тим, що точність розрахунку
можна перевірити за сумою, яка має дорівнювати 100 ± 5%. Умовно для
елементів зі змінною валентністю вміст елемента доцільно виражати в
процентах. Для цього процентний вміст оксиду перемножується на
відповідний коефіцієнт, який є часткою від ділення атомної маси
визначеного елемента на молекулярну масу відповідного оксиду. Наприклад,
для кремнію: К = атомна маса Si2 молекулярна маса Si02 = 28.09/60.06 =
0.468, тоді кількість 77.85% Si02 відповідає кількості 36.43% Si
(77.85×0.468).
Інколи виникає потреба в перерахунках на безгумусний, безкарбонатний,
прожарений ґрунт. Такі дані зручні для зіставлення валового складу
органоакумулятивних горизонтів і мінеральних, особливо для мулистої
фракції. Можна вести розрахунок на об’ємну масу ґрунту.
Розподіл хімічних елементів по окремих фракціях механічних елементів
залежить від їх мінералогічного складу. Кремнію найбільше у фракціях
розміром понад 0,25 мм. Це зв’язано з тим, що тут знаходиться багато
кварцу. У дрібніших фракціях більше польових шпатів та інших первинних
мінералів, особливо залізовмісних. Тому тут збільшується вміст алюмінію
та заліза. У мулуватій фракції багато глинистих мінералів, а отже чимало
алюмінію та заліза.
Вміст Si02 закономірно знижується зі зменшенням розміру фракцій при
відповідному збільшенні вмісту А1203 і Fe 2Or Різниця у валовому
хімічному складі окремих горизонтів ґрунтового профілю використовується
для діагностики елементарних ґрунтових процесів. Наприклад, для групи
елювіальних ЕГП характерне збіднення елювіальних горизонтів А1203та Fe
203й відносне збагачення Si02. При проходженні елювіальних ЕГП в
ілювіальних горизонтах часто відбувається накопичення Fe203 та А12Ог
Водночас, однаковий профіль за хімічним складом (елювіально-ілювіальний)
може формуватись при проходженні різних елементарних ґрунтових процесів:
опідзолення (руйнування первинних і вторинних мінералів), знемулення або
лесиваж (переміщення глинистих мінералів у незруйнованому стані),
відбілювання (зняття плівок заліза із зерен мінеральних частинок зверху
та виніс сполук заліза в ілювіальну частину профілю), осолодіння
(руйнування мінералів у лужному середовищі зверху та виніс продуктів
руйнування до ілювіальної частини), глеєелювіальний процес (руйнування
мінералів у відновних умовах зверху профілю та виніс продуктів
руйнування в ілювіальну частину).
Суттєву роль у генезисі бурувато-підзолистих оглеєних ґрунтів
Передкарпаття відіграють процеси елювіальної деградації. Дані аналізу
валового хімічного складу їх мінеральної частини свідчать, що верхня
частина профілю (гумусово-елювіальний, елювіально-гумусовий та частково
елювіально-ілювіальний горизонти) збіднені А1203, Fe203 та, меншою
мірою, СаО, MgO і МпО і відносно збагачені кремнеземом (Si02).
Ілювіального накопичення елементів, винесених із верхньої частини
профілю, практично не відбувається.
Аналогічні закономірності можна встановити в ґрунтах підзолистого й
солонцьового типу ґрунтотворення.
У ґрунтах черноземного типу ґрунтотворення елювіально-ілювіальні процеси
не проходять або вони супутні. Тому диференціація профілю за вмістом
окремих хімічних елементів виражена слабко або відсутня взагалі (табл.
27). Підвищення вмісту СаО в нижній частині профілю цих ґрунтів
пояснюється наявністю карбонатів кальцію, а не трансформацією
материнської породи в процесі ґрунтотворення.
Вміст окремих елементів у ґрунті визначається їх присутністю у складі
конкретних мінералів та органічних сполук.
Кремній входить до складу первинних і вторинних мінералів, опалу,
халцедону, їх накопичення пов’язане з біогенними або гідрогенними
процесами.
Вуглець є основою специфічної органічної речовини ґрунту – гумусу.
Кисень входить до складу мінералів і гумусу.
Водень міститься переважно в ґрунтовій волозі та органічних сполуках.
Визначає реакцію ґрунтового розчину.
Залізо і алюміній входять до складу первинних і вторинних мінералів,
накопичуються в формі гідроксидів та оксидів, беруть участь у процесі
структуроутворення.
Кальцій накопичується у формі солей – карбонатів і сульфатів, присутній
у тонкодисперсних глинистих мінералах, гумусі, входить до складу
обмінно-поглинутих катіонів. Стабілізує реакцію ґрунтового розчину,
закріплює гумусові речовини, бере участь у структуроутворенні.
Магній входить до складу глинистих мінералів, особливо монтморилоніту,
вермикуліту, хлориту, вміщується в деяких первинних мінералах, входить
до складу ґрунтово-поглинального комплексу. У посушливих умовах
акумулюється у ґрунті у вигляді хлоридів і сульфатів.
Калій знаходиться переважно в глинистих мінералах тонкодисперсних
фракцій (гідрослюди) та деяких первинних мінералах (біотит, мусковіт,
калієві польові шпати). Є необхідним елементом живлення рослин.
Натрій входить до складу деяких первинних мінералів (натрієвмісні
польові шпати). В посушливих умовах накопичується у вигляді хлоридів або
в значних кількостях у складі ґрунтово-поглинального комплексу. Викликає
засолення та осолонцювання ґрунтів.
Азот входить до складу гумусу, органомінеральних сполук, є обов’язковим
елементом живлення рослин.
Фосфор – складова частина органічної речовини ґрунту. Накопичується
також у формі кислих, середніх та основних солей фосфорної кислоти,
переважно з кальцієм, залізом і алюмінієм.
Сірка входить до складу гумусу, а також накопичується у вигляді
сульфатів кальцію і магнію, особливо за посушливих умов.
3.Окисно-відновні процеси в ґрунтах
У ґрунті широко розповсюджені окисно-відновні процеси і в цьому
відношенні його можна розглядати як складну окисно-відновну систему.
Процесами окиснення називаються:
;
3) віддача електронів без участі водню і кисню:
Зворотні процеси мають назву “відновлення”.
Реакції окиснення і відновлення завжди протікають одночасно. У цьому
процесі беруть участь дві або кілька речовин: одні втрачають електрони,
окиснюються (реакція окиснення), інші – приєднують електрони,
відновлюються (реакція відновлення). Донор електронів називається
відновником (він окиснюється), акцептор-окиснювачем (він відновлюється).
У загальному вигляді реакція записується так:
де Ох – окиснювач; Red- відновник; є – електрони; п – кількість
електронів, що беруть участь у реакції.
Окиснювальні процеси проходять при перетворенні органічної речовини в
ґрунті. Наприклад, окиснення тирозину та інших ароматичних амінокислот у
меланіни, сполук ненасиченого ряду, дубильних речовин, цукрів,
амінокислот, білків та інших речовин, що входять до складу рослинних
решток. В цілому окиснювальним процесом є також гуміфікація.
Більшість реакцій окиснення органічних речовин ґрунту належить до групи
необернених. Оберненими окисно-відновними реакціями є широко
розповсюджені в ґрунті реакції окиснення і відновлення заліза (Fe3+o
Fe2+), марганцю (Мп4+ N3+). У ґрунті проходить
окиснення і відновлення кисню і водню (022Н+), сірки
(S64-»S2″), вуглецю (С02 СН4). Більшість із цих реакцій має
біохімічну природу, тобто тісно пов’язана з розвитком мікробіологічних
процесів. Тому інтенсивність останніх значною мірою впливає на ступінь
розвитку окисно-відновних процесів.
Основний окиснювач у ґрунті – молекулярний кисень ґрунтового повітря та
ґрунтового розчину.
Розвиток окисно-відновних процесів у ґрунті тісно пов’язаний з умовами
його аерації, а отже, залежить від усіх властивостей ґрунтів, що
визначають стан газообміну (структура, щільність, гранулометричний склад
і т.п.) і, перш за все, від вологості.
Інтенсивність і спрямованість окисно-відновних процесів залежать від
стану зволоженння і аерації ґрунтів, а також від вмісту в них органічної
речовини і температурних умов, сприятливих для розвитку біохімічних
процесів.
Погіршення аерації в результаті перезволоження ґрунту, ущільнення,
утворення кірки та інші причини призводять до зниження величини
окисно-відновного потенціалу. Найбільш різке падіння потенціалу
відбувається в ґрунтах при вологості, близькій до повної вологоємності,
коли порушується нормальний газообмін ґрунтового повітря з атмосферним.
Крім того, суттєво впливає на окисно-відновні процеси в ґрунті вміст і
форма органічних речовин. Швидке зниження величини потенціалу при
перезволоженні ґрунту спостерігається, як правило, тільки в гумусових
горизонтах. Свіжа, не розкладена органічна речовина, що містить багато
білків і розчинних вуглеводів, – найліпший матеріал для життєдіяльності
мікроорганізмів та сприяє інтенсивному розвитку відновних процесів у
перезволоженому ґрунті. Для кількісної характеристики окисно-відновного
стану ґрунту використовують величину окисно-відновного потенціалу (ОВП),
яка, як правило, є опосередкованою, оскільки будь-який ґрунт містить
одночасно окиснені та відновлені форми сполук, що й зумовлюють величину
ОВП, яку визначають експериментально.
Окисно-відновним потенціалом ґрунту (ОВП) називають різницю потенціалів,
що виникає між ґрунтовим розчином і поміщеним у ґрунт електродом із
інертного металу (платини).
Вимірюється ОВП за допомогою потенціометра й виражається в мВ. Як
електрод порівняння використовують каломельний електрод. Величина
окисно-відновного потенціалу (Еов) характеризується рівнянням Петерса.
Згідно з рівнянням, чим вища концентрація окисника, тим вищий потенціал.
Якщо активні концентрації окисника і відновника однакові, то відношення
(окисн.)/(віднов.) дорівнює одиниці і тоді Еов=Ео.
Потенціал системи, в якій активність окисника і відновника однакові і
дорівнюють одиниці, називається нормальним потенціалом окисно-відновної
системи.
Окисно-відновний потенціал по відношенню до водню позначають Eh.
Зміну потенціалу вираховують до умовного стандартного електрода. В
електрохімії за нього взято водневий електрод. Потенціал стандартного
нормального водневого електрода (який насичений при тиску в 1 атм
газоподібним воднем і знаходиться І в рівновазі з розчином, активність
водневих іонів якого дорівнює одиниці) умовно вважається таким, що
дорівнює нулю. Величина і знак заряду інших електродів, що
використовуються при визначенні ОВП системи, встановлюється шляхом
порівняння з водневим електродом.
Напруженість окисно-відновних процесів у ґрунтах певною мірою пов’язана
з умовами реакції середовища – з величиною рН. Реакція середовища
впливає на інтенсивність і спрямованість мікробіологічних процесів.
Для одержання порівняльних даних по окисно-відновних умовах в
середовищах із різною величиною рН Кларк запропонував використовувати
показник rН2, який являє собою від’ємний логарифм тиску концентрації
молекулярного водню.
Величина гН2, вища за 27, свідчить про переважання в ґрунті окисних
процесів. Для відновних процесів у ґрунтах характерна величина, нижча 27
(22-25). Про інтенсивний розвиток відновних процесів свідчить величина
гН2, нижча 20.
Конкретний прояв окисно-відновних процесів у ґрунті залежить від його
генетичних особливостей та стану водно-повітряного й температурного
режимів. Тому різні ґрунти мають свої особливості у розвитку
окисно-відновних процесів та сезонної динаміки їх прояву.
В дерново-підзолистих ґрунтах нормального зволоження величини ОВП
змінюються в межах 550-750, у чорноземах 400-600 мВ. Найбільш низькими
потенціалами характеризуються болотні ґрунти та ґрунти рисових полів, що
перебувають під тривалим затопленням. При значеннях Eh менше 200 мВ
спостерігається інтенсивний розвиток відновних процесів із типовими
ознаками ґлеєутворення. Ґрунти нормального зволоження характеризуються
відносно вирівняною величиною ОВП впродовж вегетаційного періоду, однак
у періоди підвищеного зволоження ґрунтів і найбільш інтенсивного
розвитку мікробіологічних процесів спостерігається деяке зниження його
величини.
Найбільш контрастною динамікою окисно-відновних процесів
характеризуються ґрунти, яким притаманне тимчасове перезволоження:
дерново-підзолисті, бурувато-підзолисті, дерново-глеєві та інші.
Роль ОВП у ґрунтотворенні та родючості uґрунтів. Окисно-відновні процеси
пов’язані з процесами перетворення рослинних решток, накопичення гумусу.
Надлишкове зволоження уповільнює розклад органічної речовини, сприяє
переважному утворенню фульвокислот. Зміна умов зволоження і висушування,
відновлення і окиснення найсприятливіша для проходження процесів
розкладу органічної речовини, рослинних решток, дегуміфікації.
ОВ-режим вирішально впливає на співвідношення у ґрунті елементів з
різним ступенем окиснення. При відновленні сполук заліза і марганцю
підвищується їх розчинність, рухомість, вони мігрують по профілю.
З відновними явищами пов’язані розвиток у сезонно-надлишково зволожених
ґрунтах елювіально-глейового процесу та формування елювіальних
горизонтів. При зміні відновних умов на окисні утворюються
залізо-марганцеві новоутворення: ортштейни, конкреції, бобовини, плівки
тощо. При відновленні сульфатів з’являються H2S, FeS2, які надають
ґрунтові темного кольору.
Поживний режим ґрунту складається несприятливо як при різко окисних, так
і при різко відновних умовах: анаеробіоз призводить до накопичення у
ґрунтах H2S, CH4, H2, NH3 і т.ін. Оптимальні умови для процесів
нітрифікації створюються при Eh 350-500 мВ. Головний прийом регулювання
ОВ умов – оптимізація водно-повітряного режиму ґрунтів.
Використана література
Підвальна Галина Станіславівна, Позняк Степан Павлович Гумусовий стан
автоморфних грунтів Пасмового побужжя.- Львів: Вид. центр ЛНУ, 2004.-
192с.
Липовий, Юрій Анатолійович Визначення міцнісних характеристик грунтів за
даними випробування палею – зондом: Автореф. дис. канд. техн. наук:
Спец. 05.23.02.- К., 2003.- 20с.
Кафедра грунтознавства і географії грунтів (1993-2003): До 10-річчя
заснування кафедри/ За заг. ред. С.П.Позняка.- Львів: Вид. центр ЛНУ ім.
І.Франка, 2003.- 70с.- 6.00
Чорний І.Б. (Чорний, Іван Борисович) Географія грунтів з основами
грунтознавства: Навч. посіб. для студ. географ. фак. пед. ВУЗів.- К.:
Вища школа, 1995.- 240с.- 10.00
Смітюк, Наталія Михайлівна Інтенсифікація пробопідготовки при аналізі
грунтів та геологічних зразків: Автореф. дис. на здоб. наук. ступ. канд.
хіміч. наук:Спец.: 02.00.02.- Дніпропетровськ, 2004.- 20с.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
