способ определения показателя оглеения почв

Формула изобретения

Способ определения показателя оглеения почв, включающий обработку почвы реактивом Тамма с определением содержания железа Fe _окс, отличающийся тем, что в остатке почвы после обработки реактивом Тамма последовательно определяют содержание железа по Мера-Джексону Fe_{дит(послед)}, после чего подсчитывают показатель оглеения почв К_гл =Fe_окс:[Fe_окс+Fe _{дит(послед)}].

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химии почв и может быть использовано для установления критерия оглеения почв.

Прототипом [3, 6] является критерий Швертмана К_Ш=Fe _окс:Fe_дит, для подсчета которого содержание оксалаторастворимых Fe_окс и дитиониторастворимых Fe_дит соединений железа определяют по параллельной схеме. При росте оглеения почвы значение критерия Швертмана возрастает от 0 до 1. Считается, что Fe _окс представляет собой часть от Fe_дит .

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 К _Ш>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 Fe_окс.

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 Fe_окс путем обработки оксалатом аммония по Тамму. Затем у образца, лишенного оксалаторастворимых соединений, определяют содержание дитиониторастворимого железа; обозначим это железо Fe_{дит(посл)}. Затем подсчитывают показатель переувлажнения почв из выражения К _П=Fe_{окс(испр)}:[Fe _окс+Fe_{дит(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 Fe _окс с помощью атомной абсорбции на приборе AAS-4. Содержание Fe_окс=0.39%.

Затем вторую часть почвы массой 1 г обработали дважды дитионит-цитрат-бикабонатом по Мера-Джексону с последующим определением Fe_дит на приборе AAS-4. Содержание Fe_дит=2.21%.

Значение критерия Швертмана:

К_Ш=Fe _окс:Fe_дит=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 Fe _{дит(послед)} на приборе AAS-4. Содержание Fe _{дкт(послед)}=1.07%. Всего при последовательной схеме обработки из первой части образца извлечено: Fe_окс +Fe_{дит(посл)}=0.39+1.07=1.46%.

Показатель оглеения почв К_гл:

К _гл=Fe_окс:[Fe_окс +Fe_{дит(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 К _Ш и показателя оглеения почв К_гл.

Лесные почвы Предуралья. Чтобы сравнить эффективность критерия Швертмана и показателя оглеения почв К_гл , 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 К _Ш имеет место ожидаемая обратная статистическая связь: r=-0.75. Использование показателя оглеения почв К _гл 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 (К_Ш=1.11-1.37), приходящиеся на темную слитую почву на микросколоне и гумусово-гидрометаморфическую слитизированную почву в микропонижении. Использование показателя оглеения почв К_гл 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 К_гл 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 Fe (параллельное-последовательное)	КШ	К гл
				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
PY п 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
C 1 105-120		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 Fe (параллельное-последовательное)	КШ	К гл
	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