Способ определения показателя оглеения почв
Изобретение относится к области химии почв и может быть использовано в качестве критерия гидроморфизма почв. Способ включает последовательную обработку образца почвы сначала по методу Тамма, а затем по методу Мера-Джексона, в результате чего определяются величины Feокс и Feдит(послед). Показатель оглеения почв расчитывают по выражению Кгл=Feокс:[Feокс+Feдит(послед)]. Способ позволяет с высокой точностью определять значения показателя оглеения почв. 2 табл.
Изобретение относится к области химии почв и может быть использовано для установления критерия оглеения почв.
Прототипом [3, 6] является критерий Швертмана КШ=Feокс:Feдит, для подсчета которого содержание оксалаторастворимых Feокс и дитиониторастворимых Feдит соединений железа определяют по параллельной схеме. При росте оглеения почвы значение критерия Швертмана возрастает от 0 до 1. Считается, что Feокс представляет собой часть от Feдит.
Но имеются данные о фактическом нарушении принципа аддитивности вытяжек. С одной стороны, доказано катализирующее действие Fe(II)-минералов на растворимость Fe(III)-(гидр)оксидов [1, 2]; это может привести к такому сильному нарушению аддитивности, что КШ>1. С другой стороны, возможно проявление артефакта - новообразования в ходе обработки реактивом Тамма трудно растворимого Fe(II)-оксалата (FeC2O4·2Н2O) [4, 5], который занизит величину Feокс.
Целью изобретения является точное определение значения показателя оглеения почв, варьирующего в четких границах от 0 до 1.
Способ осуществляют следующим образом. У образца определяют содержание аморфных + слабоокристаллизованных соединений Feокс путем обработки оксалатом аммония по Тамму. Затем у образца, лишенного оксалаторастворимых соединений, определяют содержание дитиониторастворимого железа; обозначим это железо Feдит(посл). Затем подсчитывают показатель переувлажнения почв из выражения КП=Feокс(испр):[Feокс+Feдит(послед)].
Пример расчета. Взят образец почвы из гор. G разреза Р-64 темногумусовой глеевой почвы, катена Соболи, Пермская обл.
Прототип. Образец почвы поделили на две части. Первая часть почвы массой 1.5 г обработана кислым оксалатом аммония в течение 2 час при отношении почва:раствор = 1:100. Обработку проводили дважды. После этого суспензию отфильтровали и в растворе определили содержание Feокс с помощью атомной абсорбции на приборе AAS-4. Содержание Feокс=0.39%.
Затем вторую часть почвы массой 1 г обработали дважды дитионит-цитрат-бикабонатом по Мера-Джексону с последующим определением Feдит на приборе AAS-4. Содержание Feдит=2.21%.
Значение критерия Швертмана:
КШ=Feокс:Feдит=0.39: 2.21=0.18.
Предлагаемый способ. Остаток почвы, обработанный реактивом Тамма, сняли с фильтра. Этот остаток массой 1 г обработали дважды дитионит-цитрат-бикабонатом по Мера-Джексону с последующим определением Feдит(послед) на приборе AAS-4. Содержание Feдкт(послед)=1.07%. Всего при последовательной схеме обработки из первой части образца извлечено: Feокс+Feдит(посл)=0.39+1.07=1.46%.
Показатель оглеения почв Кгл:
Кгл=Feокс:[Feокс+Feдит(посл)]=0.39:1.46=0.27.
Новый критерий по своей структуре не способен выйти за указанные рамки.
В табл.1 и 2 приведены значения критерия Швертмана КШ и показателя оглеения почв Кгл.
Лесные почвы Предуралья. Чтобы сравнить эффективность критерия Швертмана и показателя оглеения почв Кгл, сопоставим их с цветом почв, выраженным в системе CIE-L*a*b*. Степень красноты почв характеризуется содержанием условного красного пигмента Hem усл., значения которого варьируют от 0 в оглеенных горизонтах до 1.0-1.1% в красных метаморфических иллювиальных горизонтах. Известно, что критерий Швертмана реагирует на оглеение увеличением своего значения [28]. Следовательно, между его величиной и Hem усл. должна быть обратная связь. Проверим согласие двух критериев с цветом почв.
Корреляционный анализ показал, что между Hem усл. и значением критерия Шертмана КШ имеет место ожидаемая обратная статистическая связь: r=-0.75. Использование показателя оглеения почв Кгл повышает степень обратной связи с цветом почвы: r=-0.77. Таким образом, новый показатель более адекватно характеризует оглеение лесных почв.
Степные почвы Ставрополья. Как видно из табл.2, у 1/3 образцов отмечается аномально высокие значения критерия Швертмана (КШ=1.11-1.37), приходящиеся на темную слитую почву на микросколоне и гумусово-гидрометаморфическую слитизированную почву в микропонижении. Использование показателя оглеения почв Кгл дает более правдоподобные величины: 0.68-0.83. Второе важное обстоятельство состоит в том, что верхние горизонты трех разрезов по показателю переувлажнения сближаются. Если значение критерия Швертмана составляет в среднем 0.52 в слитизированном черноземе на микроповышении, то в гумусово-гидрометаморфической слитизированной почве в микропонижении оно в среднем 1.25, то есть в 2.4 раза выше. Средние значения показателя оглеения почв Кгл варьируют гораздо меньше (0.55 и 0.78), то есть в 1.4 раза, что кажется более правдоподобным, учитывая малое расстояние (3 м) между этими разрезами.
Список литературы
1. Водяницкий Ю.Н. О растворимости реактивом Тамма железистых минералов // Почвоведение. 2001. №10. С.1217-1229.
2. Водяницкий Ю.Н. Химия и минералогия железа в почвах / Почв. ин-т им. В.В.Докучаева. М., 2003. 238 с.
3. Зайдельман Ф.Р. Морфоглеегенез, его визуальная и аналитическая диагностика// Почвоведение. 2004. №4. С.389-398.
4. Pickering W.F. Metal ion speciation - soil and sediments (a review) // Ore Geol. Rev. 1986. V.1. №1. Р.83-146.
5. Scheinost A.C., Krerzchmar R.S., Prister S., Roberts D.R. Combining selective sequential extractions, X-ray absorptoin spectroscopy, and principal component analysis for quantitative zinc speciation in soil // Environ. Sci. Technol. 2002. V.36. P.5021-5028.
6. World reference base for soil resources. Draft. Isss/Isric/Fao, Wageningen-Rome. 1994. 161 p.
Таблица 1. | ||||||||
Цвет почв, выраженный через содержание условного красного пигмента (Hem усл.); содержание железа (Fe), экстрагированного по параллельной и последовательной схемам из лесных почв Предуралья; критерий Швертмана КШ предлагаемый показатель оглеения почв Кгл | ||||||||
Горизонт, глубина, см | Hem усл., % | Fe в параллельной схеме, % | Feдит в последовательной схеме, % | Сумма Fe в последовательной схеме, % | Разность ΔFe (параллельное-последовательное) | КШ | Кгл | |
Окс | дит | |||||||
Р-71 Агролитозем темногумусовый, катена Орлы | ||||||||
PU 0-25 | 0.25 | 0,25 | 1,57 | 1,04 | 1,29 | 0,28 | 0,16 | 0,19 |
ССа 25 и> | 0.60 | 0,02 | 0,50 | 0,48 | 0,50 | 0,00 | 0,04 | 0,04 |
Р-72 Агробурозем, катена Орлы | ||||||||
PYп 0-29 | 0.55 | 0,23 | 2,27 | 1,60 | 1,83 | 0,44 | 0,10 | 0,13 |
ВМ1 29-40 | 0.79 | 0,16 | 2,40 | 1,75 | 1,91 | 0,49 | 0,07 | 0,08 |
ВМ2 40-70 | 0.93 | 0,12 | 2,99 | 2.22 | 2,34 | 0,65 | 0,04 | 0,05 |
ВС 70-110 | 1.02 | 0,07 | 2,90 | 2,20 | 2,27 | 0,63 | 0,02 | 0,03 |
С 110-130 | 1.19 | 0,04 | 3,00 | 2,40 | 2.44 | 0,56 | 0,01 | 0,02 |
Р-73 Темногумусово-глеевая почва, катена Орлы | ||||||||
AU 2-30 | 0.02 | 0,60 | 1,32 | 0,81 | 1,41 | -0,09 | 0,45 | 0,42 |
BTg 30-45 | 0.20 | 0,34 | 0,90 | 0,70 | 1,04 | -0,14 | 0,38 | 0,33 |
G 45-59 | 0.00 | 0,45 | 1,16 | 0,67 | 1,12 | 0,04 | 0,39 | 0,40 |
ВТ 59-71 | 0.56 | 0,25 | 1,44 | 1,08 | 1,33 | 0,11 | 0,17 | 0,19 |
C1 105-120 | 0.79 | 0,20 | 2,77 | 2,00 | 2,20 | 0,57 | 0,07 | 0,09 |
C2 120-140 | 0.58 | 0,25 | 1,53 | 1,04 | 1,29 | 0,24 | 0,16 | 0,19 |
Р-61 Агродерново-подзолистая почва, катена Соболи | ||||||||
PY 0-29 | 0.08 | 0,37 | 1,19 | 0,64 | 1,01 | 0,18 | 0,31 | 0,37 |
EL 29-40 | 0.11 | 0,25 | 1,16 | 0,71 | 0,96 | 0,20 | 0,22 | 0,26 |
BT1 60-90 | 0.48 | 0,23 | 1,55 | 1,13 | 1,36 | 0,19 | 0,15 | 0,17 |
С 140-150 | 0.08 | 0,19 | 1,79 | 1,19 | 1,38 | 0,41 | 0,11 | 0,14 |
Р-62 Агродерново-подзолистая глееватая почва, катена Соболи | ||||||||
PYg 0-30 | 0.02 | 0.57 | 1,42 | 0,66 | 1,23 | 0,19 | 0,40 | 0,46 |
BELg 30-50 | 0.24 | 0,52 | 1,67 | 0,93 | 1,45 | 0,22 | 0,31 | 0,36 |
ВТ1 50-70 | 0.37 | 0,46 | 1,69 | 0,86 | 1,32 | 0,37 | 0,27 | 0,35 |
С 140-160 | 0.42 | 0,25 | 1,70 | 1,16 | 1,41 | 0,29 | 0,15 | 0,18 |
Р-63 Агробурозем, катена Соболи | ||||||||
PY 0-30 | 0.30 | 0,18 | 1,79 | 1,35 | 1,53 | 0,26 | 0,10 | 0,12 |
ВМ1 30-49 | 0.36 | 0,11 | 1,91 | 1,39 | 1,50 | 0,41 | 0,06 | 0,07 |
ВМ2 49-71 | 0.61 | 0,08 | 2,85 | 1,97 | 2,05 | 0,80 | 0,03 | 0,04 |
ВС 71-91 | 0.52 | 0,07 | 1,78 | 1,41 | 1,48 | 0,30 | 0,04 | 0,05 |
С 100-140 | 0.39 | 0,05 | 1,81 | 1,40 | 1,45 | 0,36 | 0,03 | 0,03 |
Р-64 Темногумусово-глеевая почва, катена Соболи | ||||||||
AU 5-31 | 0.06 | 0,35 | 1,69 | 1,20 | 1,55 | 0,14 | 0,21 | 0,23 |
Bg 31-52 | 0.11 | 0,33 | 1,72 | 1,26 | 1,59 | 0,13 | 0,19 | 0,21 |
G 52-79 | 0.00 | 0,39 | 2,21 | 1,07 | 1,46 | 0,75 | 0,18 | 0,27 |
С 120-130 | 0.46 | 0,17 | 1,48 | 1,13 | 1,30 | 0,18 | 0,11 | 0,13 |
Р-65 Перегнойно-гумусовая глеевая почва, катена Соболи | ||||||||
А 2-33 | 0.01 | 0,66 | 1,41 | 0,57 | 1,23 | 0,18 | 0,47 | 0,54 |
G 33-56 | 0.00 | 0,64 | 1,90 | 0,94 | 1,58 | 0,32 | 0,34 | 0,40 |
Вg 56-80 | 0.10 | 0,59 | 2,04 | 1,19 | 1,78 | 0,26 | 0,29 | 0,33 |
Таблица 2. | |||||||
Содержание железа (Fe), экстрагированного по параллельной и последовательной схемам из степных почв Центрального Предкавказья; исходный критерий Швертмана КШ и предлагаемый показатель оглеения почв Кгл | |||||||
Горизонт, глубина, см | Fe в параллельной схеме, % | Feдит в последовательной схеме, % | Сумма Fe в последовательной схеме, % | Разность ΔFe (параллельное-последовательное) | КШ | Кгл | |
окс | дит | ||||||
Разрез 91-80. Чернозем слитизированный (микроповышение) | |||||||
Дернина 0-9 | 0,39 | 0,58 | 0,23 | 0,62 | -0,04 | 0,67 | 0,63 |
AU 9-15 | 0,35 | 0,67 | 0,27 | 0,62 | 0,05 | 0,52 | 0,56 |
AUnc 15-36 | 0,32 | 0,71 | 0,30 | 0,62 | 0,09 | 0,45 | 0,52 |
AUv,nc 36-55 | 0,30 | 0,68 | 0,29 | 0,59 | 0,09 | 0,44 | 0,51 |
BCv,bc 112-135 | 0,23 | 0,80 | 0,34 | 0,57 | 0,23 | 0,29 | 0,40 |
Cv 150-170 | 0,32 | 1,05 | 0,40 | 0,72 | 0,33 | 0,30 | 0,44 |
Разрез 91-81. Темная слитая типичная (микросклон) | |||||||
Дернина 0-6 | 0,72 | 0,59 | 0,20 | 0,92 | -0,33 | 1,22 | 0,78 |
AU 6-15 | 0,63 | 0,68 | 0,17 | 0,80 | -0,12 | 0,93 | 0,79 |
AUnn 8-13* | 0,73 | 0,66 | 0,35 | 1,08 | -0,42 | 1,11 | 0,68 |
AUv 15-30 | 0,43 | 0,77 | 0,24 | 0,67 | -0,10 | 0,56 | 0,64 |
BCv,bc 128-145 | 0,20 | 0,94 | 0,87 | 1,07 | -0,13 | 0,21 | 0,19 |
Cv 145-160 | 0,16 | 1,07 | 0,91 | 1,07 | 0 | 0,15 | 0,15 |
Разрез 91-82. Гумусово-гидрометаморическая слитизированная (микропонижение) | |||||||
AU 0-10 | 0,82 | 0,60 | 0,17 | 0,99 | -0,39 | 1,37 | 0,83 |
AUnn 8-13* | 0,75 | 0,67 | 0,31 | 1,06 | -0,39 | 1,12 | 0,71 |
AUv 10-20 | 0,84 | 0,68 | 0,18 | 1,02 | -0,34 | 1,24 | 0,82 |
AUv 20-40 | 0,83 | 0,66 | 0,24 | 1,07 | -0,41 | 1,26 | 0,77 |
BCq,bc 130-150 | 0,44 | 0,89 | 0,74 | 1,18 | -0,29 | 0,49 | 0,37 |
Cv,q 150-160 | 0,36 | 0,96 | 0,86 | 1,22 | -0,26 | 0,38 | 0,29 |
* - ожелезненные зоны |
Способ определения показателя оглеения почв, включающий обработку почвы реактивом Тамма с определением содержания железа Feокс, отличающийся тем, что в остатке почвы после обработки реактивом Тамма последовательно определяют содержание железа по Мера-Джексону Feдит(послед), после чего подсчитывают показатель оглеения почв Кгл=Feокс:[Feокс+Feдит(послед)].