СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ОГЛЕЕНИЯ ПОЧВ Российский патент 2008 года по МПК G01N33/24 

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 К_Ш предлагаемый показатель оглеения почв К_глГоризонт, глубина, смHem усл., %Fe в параллельной схеме, %Fe_дит в последовательной схеме, %Сумма Fe в последовательной схеме, %Разность ΔFe (параллельное-последовательное)К_ШК_глОксдитР-71 Агролитозем темногумусовый, катена ОрлыPU 0-250.250,251,571,041,290,280,160,19С_Са 25 и>0.600,020,500,480,500,000,040,04Р-72 Агробурозем, катена ОрлыPY_п 0-290.550,232,271,601,830,440,100,13ВМ₁ 29-400.790,162,401,751,910,490,070,08ВМ₂ 40-700.930,122,992.222,340,650,040,05ВС 70-1101.020,072,902,202,270,630,020,03С 110-1301.190,043,002,402.440,560,010,02Р-73 Темногумусово-глеевая почва, катена ОрлыAU 2-300.020,601,320,811,41-0,090,450,42BT_g 30-450.200,340,900,701,04-0,140,380,33G 45-590.000,451,160,671,120,040,390,40ВТ 59-710.560,251,441,081,330,110,170,19C₁ 105-1200.790,202,772,002,200,570,070,09C₂ 120-1400.580,251,531,041,290,240,160,19Р-61 Агродерново-подзолистая почва, катена СоболиPY 0-290.080,371,190,641,010,180,310,37EL 29-400.110,251,160,710,960,200,220,26BT₁ 60-900.480,231,551,131,360,190,150,17С 140-1500.080,191,791,191,380,410,110,14Р-62 Агродерново-подзолистая глееватая почва, катена СоболиPY_g 0-300.020.571,420,661,230,190,400,46BEL_g 30-500.240,521,670,931,450,220,310,36ВТ₁ 50-700.370,461,690,861,320,370,270,35С 140-1600.420,251,701,161,410,290,150,18Р-63 Агробурозем, катена СоболиPY 0-300.300,181,791,351,530,260,100,12ВМ₁ 30-490.360,111,911,391,500,410,060,07ВМ₂ 49-710.610,082,851,972,050,800,030,04ВС 71-910.520,071,781,411,480,300,040,05С 100-1400.390,051,811,401,450,360,030,03Р-64 Темногумусово-глеевая почва, катена СоболиAU 5-310.060,351,691,201,550,140,210,23B_g 31-520.110,331,721,261,590,130,190,21G 52-790.000,392,211,071,460,750,180,27С 120-1300.460,171,481,131,300,180,110,13Р-65 Перегнойно-гумусовая глеевая почва, катена СоболиА 2-330.010,661,410,571,230,180,470,54G 33-560.000,641,900,941,580,320,340,40В_g 56-800.100,592,041,191,780,260,290,33

Таблица 2.Содержание железа (Fe), экстрагированного по параллельной и последовательной схемам из степных почв Центрального Предкавказья; исходный критерий Швертмана К_Ш и предлагаемый показатель оглеения почв К_глГоризонт, глубина, смFe в параллельной схеме, %Fe_дит в последовательной схеме, %Сумма Fe в последовательной схеме, %Разность ΔFe (параллельное-последовательное)К_ШК_глоксдитРазрез 91-80. Чернозем слитизированный (микроповышение)Дернина 0-90,390,580,230,62-0,040,670,63AU 9-150,350,670,270,620,050,520,56AUnc 15-360,320,710,300,620,090,450,52AUv,nc 36-550,300,680,290,590,090,440,51BCv,bc 112-1350,230,800,340,570,230,290,40Cv 150-1700,321,050,400,720,330,300,44Разрез 91-81. Темная слитая типичная (микросклон)Дернина 0-60,720,590,200,92-0,331,220,78AU 6-150,630,680,170,80-0,120,930,79AUnn 8-13*0,730,660,351,08-0,421,110,68AUv 15-300,430,770,240,67-0,100,560,64BCv,bc 128-1450,200,940,871,07-0,130,210,19Cv 145-1600,161,070,911,0700,150,15Разрез 91-82. Гумусово-гидрометаморическая слитизированная (микропонижение)AU 0-100,820,600,170,99-0,391,370,83AUnn 8-13*0,750,670,311,06-0,391,120,71AUv 10-200,840,680,181,02-0,341,240,82AUv 20-400,830,660,241,07-0,411,260,77BCq,bc 130-1500,440,890,741,18-0,290,490,37Cv,q 150-1600,360,960,861,22-0,260,380,29* - ожелезненные зоны

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 Fe_окс и Fe_{дит(послед)}. Показатель оглеения почв расчитывают по выражению К_гл=Fe_окс:[Fe_окс+Fe_{дит(послед)}]. Способ позволяет с высокой точностью определять значения показателя оглеения почв. 2 табл.

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)}].