597

Варианты заданий для выполнения расчетов

Таблица 1 – Валовой химический состав иллювиально-железистого подзола, % на абсолютно-сухую почву (Р.П. Морозова, 1974)

Таблица 2 – Валовой химический состав бурой лесной почвы Кавказа, % на аб- солютно-сухую почву (В.М. Фридланд, 1953)

Таблица 3 – Валовой химический состав агрочернозема глубокого малогумусного глубинно-глееватого среднесуглинистого на лессовидном суглинке, % на абсолютно-сухую почву (Приднестровское подолье, А.С. Лесовский, 2014)

Таблица 4 – Валовой химический состав агрочернозема глубокого малогумусного тяжелосуглинистого на лессовидном суглинке, % на абсолютно-сухую почву (Приднестровское подолье, А.С. Лесовский, 2014)

101

Таблица 5 – Валовой химический состав агрочернозема глубокого малогумусного среднесуглинистого на лессовидном суглинке, % на абсолютносухую почву (Приднестровское подолье, А.С. Лесовский, 2014)

Таблица 6 – Валовой химический состав агрочернозема глубокого малогумусного среднесуглинистого на оглееных лессовидном суглинке, % на абсо- лютно-сухую почву (Приднестровское подолье, А.С. Лесовский, 2014)

Таблица 7 – Валовой химический состав агрочернозема глубокого малогумусного тяжелосуглинистого на лессовидном суглинке, % на абсолютно-сухую почву (Приднестровское подолье, А.С. Лесовский, 2014)

Таблица 8 – Валовой химический состав дерновой среднеподзолистой тяжелосуглинистой почвы, % на абсолютно-сухую почву

(Пермский край, В.П. Дьяков, 1971)

102

Таблица 9 – Валовой химический состав дерновой среднеподзолистой тяжелосуглинистой почвы, % на абсолютно-сухую почву

(Пермский край, В.П. Дьяков, 1971)

Таблица 10 – Валовой химический состав дерновой сильноподзолистой тяжелосуглинистой почвы, % на абсолютно-сухую почву

(Пермский край, В.П. Дьяков, 1971)

Таблица 11 – Валовой химический состав торфянистого подзола на озовом песке, % на абсолютно-сухую почву (Ленинградская обл.)

Таблица 12 – Валовой химический состав сильноподзолистой почвы на ленточной глине, % на абсолютно-сухую почву (Ленинградская обл.)

103

Таблица 13 – Валовой химический состав подзолистой иллювиально-гумусово- железистой почвы на граните, % на абсолютно-сухую почву

(Восточное Забайкалье, Т.А. Соколова, И.А. Соколов, В.О. Таргульян)

Таблица 14 – Валовой химический состав горно-подзолистой иллювиальножелезистой почвы, % на абсолютно-сухую почву

(Восточное Забайкалье, Т.А. Соколова, И.А. Соколов, В.О. Таргульян)

Таблица 15 – Валовой химический состав подбура на граните, % на абсолютно-сухую почву

(Восточное Забайкалье, Т.А. Соколова, И.А. Соколов, В.О. Таргульян)

Таблица 16 – Валовой химический состав бурой лесной почвы, % на абсолют- но-сухую почву (Кавказ, А.А. Роде, В.Н. Смирнов, 1972)

104

Таблица 17 – Валовой химический состав темно-каштановой почвы, % на абсо- лютно-сухую почву (Л.И. Прасолов, И.Н. Антипов-Каратаев)

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОТНОШЕНИЙ

В СИСТЕМЕ ПОЧВА-ПОРОДА

Цель работы. Охарактеризовать почвенно-геохимические процессы перераспределения химических элементов в системе почва – горная порода. Познакомиться с методами расчета индексов Гарассовица.

Выполнение задания

1.Используя представленные выше задания рассчитать молекулярные отношения и определить степень выветривания минеральной части почвы по данным валового анализа, используя коэффициенты Гарассовица и сделать соответствующие выводы.

2.Показать, какие элементы накапливаются, какие выносятся. О наличии, каких процессов это свидетельствует. Для каких элементов отмечается контрастное распределение по профилю, для каких - биогеохимическое накопление и т. п.

3.Соотнести расположение элементов с увеличением их заряда, молекулярной массы, радиуса иона и т. п. Показать, о чем говорит увеличение либо снижение Кi, ba, ba1, ba2, β, γ в профиле исследуемой почвы, о наличии каких ЭПП это свидетельствует. Каковы могут быть механизмы и условия накопления или миграции тех или иных элементов. В форме каких соединений могут накапливаться или мигрировать эти элементы.

4.Какие биогеохимические барьеры могут образоваться в данном профиле?

5.Рассчитать геохимические коэффициенты (выветривания, окисления, биологической продуктивности и др.) и дать их оценку для профиля и генетических горизонтов.

6.Результаты работы оформляются в виде отчета на бумажном носителе.

105

Индексы Гарассовица (молекулярные отношения) представлены ниже.

Кi = SiO2 /Аl2O3, (1)

ba = К2О + Nа2O + СаО + МgО / Аl2О3, (2) ba1 = К2O + Nа2O /Аl2O3, (3)

ba2 = СаО + МgО/Аl2О3, (4)

β = ba1 почвы (коры выветривания)/ ba1 породы (гор. С), (5) γ = ba2 почвы (коры выветривания)/ ba2 породы (гор. С). (6)

Молекулярные отношения считаются с учетом молекулярной массы элемента: содержание элемента в горизонте сначала делится на молекулярную массу элемента или его оксида, а потом – рассчитываются сами отношения.

Индексы Гарассовица характеризуют степень выветривания почвенной толщи.

1.Увеличение относительной доли Al в составе материала почвенного горизонта свидетельствует об увеличении содержания доли вторичных минералов по отношения к первичным, богатым щелочными и щелочноземельными металлами (ba) и/или кремнеземом (Ki).

2.Цифры показывают количество атомов/молекул К и Na, приходящихся на 1 молекулу Al2O3. Увеличение коэффициента ba1 свидетельствует об увеличении относительного накопления минералов щелочных металлов (т.е. преимущественно первичных) по отношению к вторичным минералам (алюмосиликатам).

3.Коэффициент ba2 свидетельствует об относительном накоплении первичных минералов Са и Mg по отношению к вторичным алюмосиликатам.

4.Молекулярный коэффициент β показывает вынос щелочных элементов

иотносительное накопление вторичных алюмосиликатов относительно породы при значениях β < 1; и накопление щелочных элементов и относительный вынос вторичных алюмосиликатов относительно породы при значениях β > 1.

5.Молекулярный коэффициент γ показывает вынос щелочноземельных металлов и относительное накопление вторичных алюмосиликатов относительно породы при значениях γ < 1; и накопление щелочноземельных элементов и относительный вынос вторичных алюмосиликатов относительно породы при значениях γ > 1.

Одна из важнейших причин дифференциации веществ в почвенном профиле – радиальные геохимические барьеры, формирующиеся между геохимически контрастными генетическими горизонтами. Например, с бескарбонатными и карбонатными (щелочной барьер), с гумусовыми горизонтами (А1 – биогеохимический барьер, S – испарительный барьер и т. п.). Миграционные потоки в вертикальном профиле ландшафта могут быть направлены не только свер-

106

ху вниз, но и снизу вверх, т. е, радиальные барьеры отражают вертикальную геохимическую контрастность и дифференцированность как элювиальных, субаквальных, так и супераквальных ландшафтов. Концентрация химических элементов на барьерах может во много раз превышать их средние содержания в соседних горизонтах или вмещающем их горизонте.

В качестве критериев степени контрастности радиальной дифференциации могут служить значения варьирования, приблизительно кратные средним квадратичным отклонениям δ распределения коэффициентов радиальной дифференциации относительно среднего содержания элементов в почвообразующих породах Сi: очень слабая - (Сi ± 1δ), слабая - (Сi ± 1δ - Ci ± 2δ), средняя -

(Ci ±2 δ - Сi ± 3δ), сильная - (Ci > 3δ).

Пример выполнения задания

Таблица – Валовой химический состав дерново-слабоподзолистой среднесуглинистой почвы на тяжелом покрывном суглинке, % на абсолютно-сухую почву (Московская область)

1. Таблица – Индексы Гарассовица, рассчитанные по данным валового анализа дерново-слабоподзолистой среднесуглинистой почвы на тяжелом

покрывном суглинке, % на абсолютно-сухую почву (Московская область)

2. По данным расчета молекулярных отношений прослеживается накопление кремнезема в верхней и срединной частях профиля данной почвы.

107

Наблюдается слабое накопление SiO2 в элювиальной части профиля и плавное снижение его вниз по профилю (Ki).

Также идет накопление в средней части профиля, таких элементов как Al2O3, Fe2O3, MgO, Na2O. Доля щелочных и щелочноземельных металлов заметно повышается в горизонте А1 по отношению к породе.

3. Доля Аl (Al-Fe-алюмосиликатов) повышается в иллювиальной толще почвы B. Это говорит и слабом подзолистом процессе и более интенсивном – альфегумусовом и процессе лессиважа.

Коэффициент γ отчетливо показывает наличие биогеохимического барьера в виде гумусового и переходного горизонтов, где за счет этого повышена доля щелочноземельных металлов по отношению к породе.

1. Примеры геохимических барьеров представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 – Наиболее распространенные геохимические барьеры в почвах

Дерново-слабоподзолистая почва характеризуются контрастностью физи- ко-химических условий. При радиальной миграции веществ в генетическом профиле можно четко выделить два геохимического барьера.

Гумусовый горизонт А1 с фульватным составом органического вещества выполняет роль биогеохимического барьера. Иллювиальный горизонт В с интенсивно протекающими в его пределах процессами глинообразования и лессиважа является активным сорбционным барьером.

Геохимические коэффициенты

С помощью различных геохимических параметров можно проводить количественные климатические реконструкции, определять интенсивность процессов осадконакопления и почвообразования (выветривания, выщелачивания, засоления, биопродуктивности растений и др.). С этой целью используют следующие геохимические коэффициенты:

108

1) коэффициенты выветривания:

- CIA=[Al O /(Al O +СаО⃰+NaO+К О)]◦100 (Са бескарбонатный). Коэф-

2 3 2 3 2 2

фициент отражает соотношение первичных и вторичных минералов в валовом образце и называется коэффициентом химического выветривания и является одним из показателей динамики климата;

-CIW=[Al2O3/(Al2O3+СаО⃰+Na2O)]◦100 – индекс выветривания глинистых пород, который является мерой выветривания поступавшей в область осадконакопления тонкой алюмосиликокластики относительно пород источников сноса. Величина индекса CIW возрастает с ростом степени выветрелости материала;

-Al2O3/(СаО+Na2O+К2О+MgO). Представляет отношение Al2O3 (глинистая состовляющая) к основным катионам, выносимым в почвенные растворы.

2)TiO2/Al2O3 – коэффициент однородности или титановый модуль позволяет оценить однородность почвообразующих пород и определить наличие приноса вторичного материала;

3)Al2O3/Na2O (AN – коэффициент зрелости). При значениях AN ˂30 – степень химической дифференциации слабая; 30-60 – средняя, ˃60 – высокая;

4)натриевый модуль Na2O/Al2O3

5)гидролизатный модуль ГМ=(Al2O3+TiO2+Fe2O3+MnO)/SiO2 позволяет разделять породы, содержащие продукты гидролиза (каолинит, оксиды алюминия, железа, марганца), и кремнезем. Чем выше значения этого модуля, тем более сильное и глубокое выветривание претерпевали породы источников сноса, чем меньше, тем выше зрелость осадочной породы;

6)алюмокремниевый модуль АМ=Al2O3/SiO2 дублирует гидролизатный модуль и также показывает степень зрелости осадочных отложений;

7)калиевый модуль КМ=К2О/Al2O3 свидетельствует о минеральном составе глинистой составляющей, о преобладании определенных минералов в отложениях: плагиоклазов, гидрослюды или хлорита;

8)Fe2O3+MnO/Al2O3 – коэффициент окисления – характеризует интенсивность окисления почвенного материала;

9)коэффициенты биологической активности: MnO/Al2O3; MnO/Fe2O3; (MnO+Fe2O3)/ Fe2O3 – отражают интенсивность преобразования минеральной части почвы в результате биологических процессов. Наибольших значений показатели достигают в зрелых почвах и уменьшаются по мере возрастания поступления материала литогенной природы;

10)(СаО+MgO)/Al2O3 – отражает накопление кальцита и доломита

.

109

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТОВ СОДЕРЖАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА В ПОЧВАХ

Таблица 1 – Форма содержания железа (%) в агросерых почвах Брянского ополья