Окислительно-восстановительная емкость и буферность почв

Для характеристики окислительно-восстановительного состояния почв используется также понятие об окислительно-восстановительной емкости и буферности почв.

Окuслuтельно-восстановuтельная емкость почвы отвечает максимальному количеству восстановителя (окислителя), которое может быть связано с почвой.

Под окислительно-восстановительной буферностью понимается способность почв противостоять изменению ОВП при действии различных факторов, нарушающих сложившееся ОВ-равновесие. Почвы, различающиеся по генетическим свойствам, при одних и тех же условиях увлажнения, аэрации, температуры обладают различной «податливостью» к изменению ОВП, к развитию восстановительных процессов.

Так, в дерново-подзолистых почвах при избыточном увлажнении восстановительные процессы развиваются быстрее, чем в черноземных и каштановых почвах, которые более устойчивы к изменению их ОВ состояния при избыточном увлажнении, и, наоборот, они быстро восстанавливают потенциал до его первоначального значения при последующем постепенном высушивании. Различная ОВ-буферность почв обусловлена главным образом различиями в содержании гумуса и его качественном составе, а также различиями в содержании несиликатных форм железа и степени их гидратации.

Невысокая гумусность дерново-подзолистых почв, фульватный характер гумуса, накопление несиликатных соединений железа являются причиной низкой буферности данных почв к изменению ОВП при избыточном увлажнении. Для черноземов и каштановых почв характерен гуматный тип малоподвижного гумуса, консервативность минеральных форм железа. Поэтому при их переувлажнении ОВП изменяется медленно, т. е. они обладают повышенной буферностью к развитию восстановительных процессов.

Зависимость Еh от pН

Многие окислительно-восстановительные реакции в почвах идут с участием ионов водорода, поэтому Eh зависит от рН раствора. Как правило, в кислой среде окисление идет при более высоких значениях Eh по сравнению с щелочными условиями, т.е. чем выше рН почвы, тем меньше при прочих равных условиях будет содержание в почве восстановленных форм соединений различных элементов. Подкисление почвы должно вызывать обратную реакцию - накопление соединений, характеризующихся наименьшей степенью окисления.

Окислительно-восстановительное состояние почв

Eh в разных типах почв и почвенных горизонтах укладываются обычно в пределах 100-750 мВ, опускаясь иногда до отрицательных значений. По ОВ состоянию почвы подразделяются на две большие группы: 1) с преобладанием окислительных и 2) с преобладанием восстановительных условий.

К первой группе относится большинство типов автоморфных почв, Eh которых колеблется в довольно узких пределах. Для почв этой группы, находящихся в обычном для них режиме увлажнения, характерны следующие средние значения Eh, мВ; для дерново-подзолистых и подзолистых почв 450-600; для серых лесных, черноземов и сероземов 500-650. Общей тенденцией для этих почв в условиях оптимального увлажнения являются несколько более высокие показатели Eh в горизонтах В по сравнению с гумусовым горизонтом (на 20-50 мВ). Но эта общая закономерность профильного распределения ОВП сильно зависит от конкретных погодных условий. Поэтому она часто нарушается. Так, в периоды избыточной влажности потенциал этих почв, особенно их гумусовых горизонтов, может снизиться до 350-250 мВ.

Вторая группа включает почвы полугидроморфные и гидрооморфные, т. е. почвы с близким залеганием грунтовых вод (луговые, пойменные, болотные и почвы, подтопленные водохранилищами). В луговых и пойменных почвах отмечаются колебания ОВП от 450 до 300 мВ. Наиболее низкие показатели ОВП свойственны нижним оглеенным горизонтам и горизонтам грунтовых вод (+ 1007-100 мВ). Болотные почвы чаще характеризуются стабильными низкими показателями Eh = - 200 мВ и ниже.

Установлено, что снижение Eh до 350-450 мВ служит обычно показателем среды, в которой окислительные условия меняются на восстановительные. ОВП порядка 200 мВ и ниже свидетельствуют об интенсивном развитии в почвах восстановительных процессов с типичными признаками глееобразования.