IV. Мольные доли элементов, % от суммы молей

Горизонт	Глубина, см	Сумма, моль/кг	Si	AI	Fe	Са	Mg	К	Na	О
А1Е	2-11	43,47	28,0	3,9	0,7	0,4	0,4	1,1	0,8	64,6
Е	11-27	46,92	27,9	4,2	0,7	0,3	0,4	1,1	0,8	64,6
Е	33-42	47,32	28,6	3,2	0,7	0,4	0,4	1,0	0,8	64,8
В1	60-87	46,29	26,6	4,9	1,2	0,4	0,7	1,3	0,7	64,3
В2	90-110	46,21	26,1	5,2	1,3	0,5	0,7	1,2	0,8	64,1
ВЗ	170-190	45,86	25,4	5,8	1,4	0,4	1,0	1,2	0,8	64,0

Сумма оксидов, как видно из таблицы, составляет от 89 до 97 %. Недостающее до 100 % количество приходится на MnO, Р₂0₅, S0₃ и на органические ве­щества. Наименьшая сумма – 89,35 % - найдена для верхнего го­ризонта А₁Е, в котором содержится наибольшее количество орга­нического вещества. По весовому содержанию оксиды располага­ются в следующий убывающий ряд: Si0₂ >> AI₃O₃ > Fe₂0₃ > K₂0 > MgO, CaO, Na₂0.

При пересчете на элементы этот ряд сохраняется, но соотноше­ние элементов меняется. Так, в горизонте А₁Е отношение SiО₂/Al₂О₃ равно 8,4, тогда как отношение Si/Al = 7,4. Еще резче это различие выражено при сопоставлении кремния и железа. В том же горизонте отношение SiО₂/Fe₂О₃ = 28,4, a Si/Fe – 19,0.

Пересчетные коэффициенты отношений зависят от атомных масс и формулы оксида. В таблице 17 приведены некоторые массовые пе­ресчетные коэффициенты.

Пересчетные коэффициенты неодинаковы, и это означает, что выводы о накоплении, миграции элементов, их перераспределении в почвенном профиле будут различны в зависимости от выбранной формы выражения результатов анализа.

Более контрастны за­ключения при использовании не массовых, а мольных величин. Например. В массовом выражении количество А₁ в 2-3 раза превышает содержание Fe, а по числу атомов в 4-5 раз больше, чем Fe (см. табл. 14). По массе количество Са в верхних горизонтах в 1,5-2 раза больше, чем Mg, но по числу атомов уровни содержания Са и Mg соизмеримы или даже Mg преобладает. Также сглаживаются разли­чия между К и Na.

Таблица 17

Массовые пересчетные коэффициенты

Исходное отношение	Искомое отношение	Пересчетный коэффициент
Si02 Аl2О3	Si Аl	0,88
Si02 Fe2О3	Si Fe	0.67
Si02 СаО	Si Са	0,63
Si02 MgO	Si Mg	0.77
Si02 K2О	Si K	0.56
Si02 Na2О	Si Na	0.63

Генетические вопросы в почвоведе­нии во многом основаны на количественной химической характе­ристике почв и на соотношении элементов (или групп элементов), поэтому выбор способа вычисления имеет принципиально важное значе­ние. В зависимости от решаемой задачи могут быть использованы различные способы расчета результатов анализов. Наиболее упот­ребительны из них следующие:

• вычисление на воздушно-сухую массу (навеску) почвы;

• вычисление на абсолютно сухую (высушенную при 105 °С) почву;

• расчет на прокаленную почву;

• расчет на безгумусную массу почвы;

• расчет на бескарбонатную почву;

• расчет на безгумусную и бескарбонатную почву;

• вычисление на определенный объем почвы.

Кроме того, прибегают и к различным частным показателям. Например, пересчет ведется не на всю почву, а на ее часть. Так, со­держание углерода и азота можно вычислять не на всю массу поч­вы, а только на количество содержащегося в ней органического ве­щества. Это позволяет выявить качественные особенности гумуса. Каждый показатель и способ расчета должен опираться на определенный физический смысл, только тогда он будет полезен и не внесет путаницы в оцен­ку химических свойств почвы.

Цель пересчета элементного состава почвы на высушенную на­веску обусловлена необходимостью сопоставления почв в некотором условно выбранном стандартном состоянии. Влажность почв – величина переменная, зависит от срока и условий взятия об­разца в поле, его хранения, влажности воздуха в лаборатории. По­этому принято расчет вести на почву, высушенную при 105 °С. Счи­тается, что при этом удаляется гигроскопическая вода (сорбирован­ная из воздуха), но не затрагивается вода конституционная.

Если для анализа была взята влажная или воздушно-сухая почва, то для пересчета на абсолютно сухую почву содержание определяемого элемента умножают на коэффициент 100 + W , где W - влажность почвы в расчете на высушенную при

100

105 °С навеску.

Для пересчета элементного состава на безгумусную, бескарбо­натную почву и т. п. используется коэффициент иного вида: 100 , где х – процентное содержание

100-х

в почве гумуса, карбонатов или любого другого компонента (или их суммы), влия­ние которого на элементный состав необходимо элиминировать.

Различия в способах расчета обусловлены тем, что со­держание воды в почве вычисляют на безводную навеску, тогда как содержание гумуса (карбонатов и т. п.) – на всю массу почвы, включая гумус (карбонаты и т. п.).

Пересчет элементного состава на безгумусную (бескарбонатную и т. п.) навеску осуществляют для того, чтобы выявить реальную профильную дифференциацию почвы по элементному составу. Неодинаковое содержание какого-либо элемента в двух сравниваемых генетических горизонтах может быть обусловле­но тремя различными причинами:

1) неоднородностью почвообразующей породы;

2) абсолютным накоплением или потерей элемента за счет пе­реноса его соединений в почвенном профиле;

3) относительным накоплением (потерей) элемента вследствие потери (накопления) в данном горизонте других химических ве­ществ.

Различают абсолютное накопление (потерю) и относительное. Кажущееся обеднение генетического горизонта каким-либо элементом (отно­сительная потеря) часто наблюдается при аккумуляции гумуса, карбонатов или легкорастворимых солей. Если, например, в верх­нем перегнойно-аккумулятивном горизонте накопилось значи­тельное количество органического вещества, то доля минеральных компонентов (не накапливающихся в составе органического ве­щества) окажется пониженной, если элементный состав выражать в молях или процентах на воздушно-сухую почву. Доля тех же элементов в нижележащем горизонте окажется уже повышенной. Это может повлечь ложный вывод о миграционных про­цессах в профиле почвы. Рассматриваемые способы пересчета позволяют избежать ложных выводов, сделать верное заключение о процессах миграции и аккумуляции веществ.

Почвообразовательный процесс сопровождается не только химическими изменениями; меняется и объемная масса (относительная плотность) почвы. Это может происходить за счет механического разрыхления или уплотнения почвообразующей породы, а также вследствие привноса вещества, заполняющего поры почвы. Выщелачивание ряда веществ может увеличивать порозность почвы, что, в свою очередь, снижает плотность горизонта. В таких условиях информация об элементном составе окажется неполной или неточной, если не учитывать изменение объема почвы. Особенно важны эти параметры при решении балансовых задач.

Относительную плотность почвы можно учесть двумя путями:

1) выражением элементного состава не на единицу массы почвы, а на единицу ее объема;

2) подсчетом запасов элементов. Запасы обычно вычисляют для каждого горизонта почвы в отдельности в расчете на гектар или на призму с площадью горизонтального сечения, равной 1 м². Для быстрого вычисления запасов можно воспользоваться формулой:

З = 1000hVХ, где

З – запас элемента, кг/га, в слое почвы мощностью h, см;

V – объемная масса почвы;

X – содержание элемента, %.

Запасы элементов вычисляют послойно (на горизонт или на определенную мощность почвенного слоя). Общий запас элемента в почве (в кг/га, т/га, г/см² и т. п.) находят суммированием запасов во всех генетических горизонтах, например:

З_Σ = З_A1 + З_Е + З_В + …

Практически в большинстве случаев ограничиваются нахождением запасов элементов в пахотном слое почвы (0-20 см), в слое 0-50 см или 0-100 см.

Анализ запасов элементов или веществ позволяет вскрыть причины некоторых изменений химического состава, происходящих при распашке почв, их окультуривании, мелиорации. Изучение только содержания элементов в отдельных слоях почвы может при­вести к ошибочным выводам. Типичный пример – характер изме­нения содержания углерода органического вещества при распашке целинных почв. Практически в любых целинных почвах макси­мальное содержание органического углерода приурочено к самому поверхностному слою, чаще всего это слой 0-5 см или 0-10 см.