ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«Международный университет природы, общества и человека «Дубна»

Филиал «Угреша»

Кафедра Экология и природопользование

РЕФЕРАТ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Почвоведение

ТЕМА: ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧВ

Выполнила: студент

2 курса группы Эг-11

Кафедры «Экологии и

природопользовании»

Чернецкий. А.И

Проверила:

Гончарова. М.В.

Дата защиты:_______

Оценка: ____________

Дзержинский

2012

Эволюция почв

Введение: ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ- ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ

БИОХИМИЧЕСКИХ РАВНОВЕСИЙ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3

Глава 1. Эволюция минеральной части почвы. Эволюция и изме­нение глин,,,,,,,,,4

Глава 2. Эволюция органической части почвы,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,7

Глава 3. Формирование и эволюция органо-минеральных ком­плексов,,,,,,,,,,,,,,,,11

Глава 4. Динамика ионных равновесий,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,15

Глава 5. Растительность и биологический цикл катионов,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,19

455

ЧАСТЬ ВТОРАЯ. ГЛАВНЫЕ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Глава 1. Эволюция почв: общие принципы,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,24

Глава 2. Эволюция гумусовых почв с ненасыщенным поглощающим,,,,,,,,,,,,,,,,,,,31

комплексом

Глава 3. Эволюция гумусовых почв с насыщенным поглощающим,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,36

комплексом

Глава 4. Эволюция почв на карбонатных породах,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,42

СОДЕРЖАНИЕ

59 f

Глава 5. Климатическая эволюция почв умеренного и холодного,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,48

климата

Глава 6. Эволюция почв с избыточным увлажнением в умеренном,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,56

климате (гидроморфные почвы)

Глава 7. Эволюция почв в жарком климате,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,62

Глава 8. Эволюция почв в присутствии натрия,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,70

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Генетические основы классификации почв,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,72

ЛИТЕРАТУРА:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,76

Часть первая происхождение и формирование биохимических равновесий

ЭВОЛЮЦИЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ПОЧВЫ. ЭВОЛЮЦИЯ и ИЗМЕНЕНИЕ ГЛИН

ВВЕДЕНИЕ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Первичные минералы материнских пород в процессе почво­образования превращаются различными описанными в литературе способами в новые соединения — как растворимые или аморфные, так и в кристаллические. Все вместе они образуют комплекс выве­тривания, в котором кристаллические элементы со слоистой струк­турой представляют собой глинистые минералы.

Процессы выветривания в целом можно рассматривать как две противодействующие группы процессов. К первой принадлежит энергичный и часто полный гидролиз минералов, высвобождающий элементы с меньшей молекулой, преимущественно растворимые. Часть их выщелачивается и переходит в дренирующие профиль воды, остальные, напротив, кристаллизуются на месте сразу же или через промежуточную фазу аморфных соединений. Таким предста­вляется новообразование глин (неосинтез), описанный Милло (Millot, 1964). Вторая группа характеризуется постепенным пре­образованием минерала, приводящим к появлению нового, нера­створимого вещества с сохранившейся в целом кристаллической структурой. В этом случае лишь очень немногие компоненты пер­вичного минерала растворяются и выщелачиваются.

Эти два процесса выветривания наблюдаются во всех типах климата. Однако гидролиз с возможным последующим новообразо­ванием чаще встречается в странах жаркого климата, в частности экваториального, тогда как постепенная трансформация минералов более характерна для районов с умеренным или холодным климатом. Влияние условий среды (величины рН и степени дренажа) на резуль­тат выветривания всегда значительно, но особенно в первом случае. Результаты неосинтеза могут оказаться различными в зависимости от содержания катионов в растворе и условий дренажа. Так, если все растворимые элементы окажутся выщелоченными, то ни о каком неосинтезе не может быть и речи.

Превращение первичного минерала в глину может иметь раз­личную интенсивность и степень в зависимости от среды. Если оно происходит вяло, говорят об унаследованности; более интенсивное превращение с потерей растворимых компонентов и упрощением структуры называется деградацией, в противоположном случае,, то есть при усложнении кристаллической решетки и обогащении какими-то элементами, речь идет об аградации. Все эти термины принадлежат Милло.

Во всех случаях глина является относительно устойчивым эле­ментом (эта устойчивость проявляется в большей или меньшей сте­пени в зависимости от среды и типа глины), сохраняющимся при последующей эволюции. В этом отношении между минеральной и органической частями почвы наблюдается известное сходство: первичные вещества — минералы или свежее органическое веще­ство — довольно быстро трансформируются; в обоих случаях наблюдается промежуточная, метастабильная стадия с медленной эволюцией (глина и гумус). Каждая из двух промежуточных форм может образоваться одним из двух способов: либо путем посте­пенной трансформации первичного органического вещества, сохра­няющегося нерастворимым, либо путем неосинтеза за счет ранее освободившихся элементов.

ПОЛНЫЙ ГИДРОЛИЗ И НЕОСИНТЕЗ

Рассматриваемый тип выветривания преобладает в условиях экваториального климата и приводит к разным результатам в зави­симости от условий среды (наличия и степени дренажа, величины рН почвенного раствора, содержания в нем катионов). Можно разли­чать две более или менее четко отграниченные фазы: фазу гидро­лиза, или освобождения элементов, которые могут быть и нераство­римыми, и фазу перестройки выветривающегося минерала, то есть новообразования. Различная растворимость компонентов в рас­сматриваемой среде, определяющая их более или менее быстрый вынос, играет решающую роль в свойствах новообразованных глин.

Нейтральный и кислый гидролиз. Эксперименты Педро (Pedro, 1964) прекрасно продемонстрировали влияние рН на процессы выветривания. Он смог воспроизвести в лаборатории весь процесс естественного выветривания некоторых пород, насыщая их горячей водой и отделяя нерастворившуюся часть пород от «гидролизата». Опыт проводился при температуре 70° и в разных условиях дре­нажа.

Основным результатом эксперимента явилось выделение двух типов гидролиза — одного в присутствии чистой воды в слабо­кислой или нейтральной среде (присутствие С0₂ несколько меняет результаты), другого — в кислой среде (с добавлением уксусной кислоты, рН= 25)

Нейтральный гидролиз благоприятствует акку­муляции окислов железа и алюминия (100% первоначального железа и 70% алюминия) при энергичном выносе кремнезема и оснований. Во многом этот процесс близок к ферраллитизации.

Кислый гидролиз ускоряет выветривание и способ­ствует выносу всех освободившихся элементов. Однако в этом случае алюминий выносится во много раз быстрее (в 250 раз по срав­нению с предыдущим случаем); кремнезем, вынос которого замедлен по сравнению с алюминием и железом, обнаруживает тенденцию к остаточной аккумуляции. Порог, разграничивающий степень растворимости кремнезема и алюминия, лежит, по-видимому, в обла­сти значений рН = 5—6 (Segalen, 1965). Последний процесс не­сколько напоминает подзолообразование, но с двумя существен­ными отличиями. Во-первых, он идет намного быстрее, чем подзо­лообразование, протекающее обычно в холодном климате; во-вторых, при оподзоливании образуется большая масса инертного кварца, играющего роль фильтра, так что все растворимые элементы, в том числе кремнезем, быстро выносятся в нижнюю часть профиля.

Вызывает удивление заметное обеднение алюминием (30%), наблюдаемое при нейтральном гидролизе, что было отмечено Лелонгом (belong, 1967) при балансовых расчетах ферраллитного выветривания. Это можно объяснить слабощелочной реакцией среды, связанной с локальным освобождением оснований в мине­рале в ходе выветривания (Marshall et al., 1965). Часть алюминия в такой ситуации становится подвижной и выносится. Лелонг считает, что по осаждению алюминия (в форме гиббсита) на большем или меньшем удалении от минерала можно говорить хотя бы о локальном щелочном гидролизе.

Влияние среды на неосинтез. Происходит ли переход освобо­дившихся элементов в кристаллическое состояние непосредственно или через стадию аморфных гелей? Эта проблема обсуждалась и ранее (Duchaufour, 1965); большинство авторов согласны с суще­ствованием стадии гелей или хотя бы скрытокристаллических промежуточных форм.

Количество и природа новообразованных глин колеблются в зависимости от внутрипочвенного микроклимата (дренаж) и кон­центрации растворимых ионов, особенно двухвалентных. Внутри- почвенный микроклимат играет очевидную роль: все, что способ­ствует выносу растворимых кремнезема и алюминия, препятствует образованию глины. Наилучшими оказываются условия перио­дической водонепроницаемости, способствующие во влажный период сохранению элементов и образованию смешанного геля; временное иссушение приводит к его коисталлизации.

Роль рН растворов и содержания в них^двухвалентных ионов велика. Экви с сотрудниками (Acquaye et al., 1965) показал, что при рН ниже 5 растворимость кремнезема и алюминия значительна; с повышением рН растворимость алюминия резко падает, что приводит к поглощению кремнезема осадком гидроокислов алю­миния. При кислых рН количество кремнезема, поглощенного алюминием, остается незначительным. Таким образом, при рН около 5 при затрудненном дренаже образуются глины, бедные кремнеземом (каолинит).

С приближением рН к нейтральным значениям в результате повышения в растворах концентрации Са и Mg количества кремне­зема, поглощенного алюминием, возрастают. Педро получил гель, очень богатый кремнеземом, но без кристаллических элементов. Добавление к нему соли магния вызвало образование кристалли­ческой глины с высоким содержанием кремнезема. Позднее Мел их (Mehlich, 1967) продемонстрировал роль двухвалентных катионов (Са и Mg) в образовании кремнеземистых алюмосиликатов с высокой емкостью поглощения. Впоследствии мы увидим, что новообразова­ние монтмориллонита в вертисолях связано с двумя условиями среды — умеренно плохим дренажем и высоким содержанием кальция и магния.

Если рН ниже 5, и особенно если в почве много растворимых органических соединений, глинообразование затруднено. Беквит с сотрудниками (Beckwith et al., 1964) продемонстрировали отри­цательное влияние анионов органических кислот на поглощение растворимой кремнекислоты полуторными окислами: в умеренном климате новообразование глины всегда идет слабо и медленно, сходя на нет в присутствии очень кислого грубого гумуса. Подзо­листый процесс на первых этапах сохраняет в растворенном состоя­нии продукты распада — кремнезем и алюминий.

ТРАНСФОРМАЦИЯ СЛОИСТЫХ МИНЕРАЛОВ

Процесс трансформации, медленный и постепенный, протекаю­щий в умеренном климате, сохраняет минералы в первичном кри­сталлическом состоянии, внося лишь незначительные изменения — вынос каких-либо элементов в результате выщелачивания (дегра­дация) или внесение дополнительных элементов за счет среды (аградация).

Этот процесс является нормальным для слоистых силикатов (слюд) в умеренном климате. Трудно представить себе этот процесс a priori для каркасных силикатов, например полевых шпатов. Однако теперь уже установлено, что и они претерпевают медленную эволю­цию в том же направлении путем ретроморфоза, так что в не содер­жащей слоистых силикатов породе на месте полевых шпатов обра­зуется серицит (Millot, 1964). В результате чисто почвенного выве­тривания почва наследует этот серицит.

Приведем два примера трансформации слоистых силикатов в почве, один по типу наследования с последующей деградацией (Millot et al., 1965), другой по типу аградации в кислой среде (Jackson, 1963; Schwertmann, 1964; de Villiers, 1967).

Эволюция слюд в кислой среде, наследование и деградация

(Millot et al., 1965). Эволюция слюды, например биотита в иллит (или вермикулит), является нормальным процессом для слабо­кислой и биологически активной фазы. Трансформация минерала мало интенсивна, и лишь наиболее неустойчивые элементы осво­бождаются и выносятся; таковы некоторые ионы К, располагаю­щиеся в межпакетных пространствах, атомы Mg и Fe в октаэдриче- ских слоях. Изменения тетраэдрических слоев пока еще ничтожны, и еще можно говорить об унаследованности.

На следующем этапе все усиливается; затрагиваются и тетра- эдрические слои, почти полностью выносится К; А1 тетраэдриче­ских координаций вымывается или перемещается в октаэдры, тетраэдрический слой нарушается, отрицательный заряд глины падает, появляется способность к разбуханию — все это указывает на деградацию. Последним членом этого эволюционного ряда является монтмориллонит с неупорядоченной структурой за счет бесчисленных пустот в тетраэдрическбм слое; кажется, что на этой стадии слабо окристаллизованные слои неустойчивы и в очень кислой среде могут разрушаться с выносом всех компонентов.

Общая схема представляется в следующем виде: биотит—> —> иллит —> вермикулит —> монтмориллонит —> растворимые или аморфные элементы.

Аградация иллитов в алюмосодержащие хлориты. Рассматривае­мая трансформация складывается из двух последовательных про­цессов — деградации, подобной вышеописанной, и аградации. Фаза деградации доходит до образования вермикулита, после чего начинается собственно аградация сначала в алюмосодержащие вермикулиты, затем во вторичные хлориты. Из почвенных раство­ров в межплоскостные пространства внедряется алюминий, орга­низуясь в гиббситовые слои. В противоположность предыдущему случаю вторичные хлориты типа 2/1/1 кажутся хорошо окристал- лизованными и сравнительно устойчивыми (Gac, 1968).

Схема этих трансформаций такова:

иллит —> вермикулит —> вторичный хлорит.

Оба типа эволюции характерны для очень кислых сред с тен­денцией к оподзоливанию; оба они начинаются с деградации, причем если деградация обладает средней интенсивностью, то есть если оподзоливание протекает медленно и постепенно, процесс деграда­ции сдерживается и наступает аградация с формированием алюмо- содержащих хлоритов. В случае сильного оподзоливания деграда­ция необратима: уменьшающиеся заряды слоев не могут удержать ионы А1 в межпакетных пространствах, и они выносятся в нижние горизонты.

ВЫВЕТРИВАНИЕ ГЛИН

Как мы уже говорили, глины являются сравнительно устой­чивым компонентом минеральной части почвы. Однако рассмотрен­ные примеры деградации показали, что и глины могут быть под­вержены выветриванию с разрушением слоев и освобождением составляющих их компонентов. Возникает вопрос об экологических условиях, способных вызвать такие нарушения.

По единодушному мнению, из всех почвенных глин наиболее устойчивым является каолинит, наименее стойкими — монтморил­лониты; иллиты и вермикулиты занимают промежуточное поло­жение.

В умеренном климате каолинит оказывается устойчивым, в то время как другие типы глин могут деградировать под воздейст­вием различных условий — в очень кислой среде, в присутствии растворимого агрессивного органического вещества, способного закомплексировать освободившийся алюминий, при достаточной влажности, но хорошем дренаже, не препятствующем выносу образовавшихся соединений. Те же условия необходимы и для оподзоливания. Парфенова с сотрудниками (1960), Роде (1965), Гоголев с сотрудниками (1964) объясняют процессом оподзолива­ния поверхностное разрушение глин в дерново-подзолистых почвах СССР; де Конинк (de Coninck et al., 1968) отмечает, что алюмосодер- жащие хлориты могут деградировать и освобождать алюминий в присутствии избытка комплексирующего органического веще­ства.

В тех же условиях в жарком климате каолинит может разру­шаться. Поверхностное разрушение каолинита в очень кислых и гумусных ферраллитных почвах было описано Лелонгом (belong, 1967). Условия отличаются от условий оподзоливания в умеренном поясе высокими температурами, ускоряющими и усугубляющими все процессы. Педро и Беррье (Pedro, Berrier, 1966) наблюдали аналогичную деградацию каолинита в лаборатории при высокой температуре, что подтвердило полевые исследования.

ЭВОЛЮЦИЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ПОЧВЫ ВЫВОДЫ

Проблемы классификации почвенных глин. Из всего i лше- изложенного следует, что любая заслуживающая внимания клас­сификация почвенных глин должна учитывать их генезис и эво­люцию, а не только общие, может быть временные, черты их струк­туры. Как и в случае почв, в случае глин классификация должна иметь генетическую базу.

Принципиальное отличие иллитов от каолинитов представляется нам связанным не столько с различиями в структуре и свойствах, сколько в происхождении. Иллиты являются унаследованными глинами, каолиниты же новообразованными — этот неосинтез интенсивен в жарком климате (belong, 1967), ограничен и замедлен в умеренном (Dejou, 1967; некоторые граниты Центрального Фран­цузского массива).

С хлоритами и особенно с монтмориллонитами дело обстоит сложнее. Необходимо различать первичные хлориты (магнезиаль­ные) и вторичные (алюмосодержащие), отличающиеся своей устой­чивостью в кислой среде.

Монтмориллониты, очевидно, относятся к двум существенно различным категориям: а) неосинтезированным (настоящие монт­мориллониты) — результату или непосредственного синтеза из растворов при их концентрации, или постепенного формирования через стадию аморфных соединений в среде, обогащенной Са и Mg, при определенных условиях микроклимата, характерных для формирования вертисолей, и б) монтмориллонитами деградации кислых сред с подзолистой тенденцией, генезис которых мы уже рассмотрели.

Швертманн (Schwertmann, 1962) и Росс (Ross et al., 1966) пока­зали различие между этими двумя типами глин; по их мнению, вторые хуже окристаллизованы, часто отличаются беспорядочной структурой; кроме того, некоторые из их свойств близки к свой­ствам вермикулитов— у них есть еще А1 тетраэдрических коорди- наций, они.могут фиксировать К и легко менять расстояния между слоями.

Сравнение выветривания в тропиках и в умеренном климате.

Во влажном и жарком климате полный гидролиз является общим правилом. Минералы типа унаследованных иллитов крайне редки. Преобладают монтмориллониты (неосинтез при плохом дренаже и в присутствии двухвалентных катионов), каолиниты (неосинтез в кислой среде с замедленным дренажем), наконец, гиббситы, если ускоренный дренаж позволит удалить большую часть кремнезема, что связано, как мы видели, со слабокислым (слабощелочным) гид­ролизом, широко распространенным в экваториальном климате с его обильными осадками и быстрым разложением органического вещества. Лелонг доказывает возможность кислого гидролиза в самых верхних горизонтах с разрушением каолинита и выносом продуктов разрушения — процесс, несколько напоминающий опод- золивание в умеренных широтах, но более интенсивный и резко выраженный.

В умеренном или холодном климате постепенная трансформация приводит к образованию минералов типа иллита или вермикулита при кислом, даже в условиях мюллевого гумуса, гидролизе. Глина в биологически активных средах представлена типом унаследован­ных иллитов; трансформации типа аградации возможны в кислой среде с оподзоливанием. Деградация, приводящая к образованию особого типа монтмориллонита с последующим разрушением слоев, указывает на сильное оподзоливание.

Неосинтезированные глины умеренного климата мало изучены, так как они содержатся в ничтожных примесях и часто остаются незамеченными при анализах. Наблюдения Дежу (Dejou, 1967) могут подтвердить, что они в аналогичной экологической обстановке близки глинам жарких стран — каолинит в кислой среде, монт­мориллонит в среде с Са и Mg.

Присутствие галлуазита, расцениваемое рядом авторов как конечный этап эволюции аллофанов в некоторых андосолях умерен­ного климата, могло бы подтвердить эту гипотезу: галлуазит действительно близок каолиниту и может рассматриваться как начальная фаза эволюции к каолиниту

эволюция

ОРГАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПОЧВЫ

ВВЕДЕНИЕ

Свежее органическое вещество, возвращаясь в почву в форме подстилки, более или менее энергично трансформируется под влиянием различных биологических факторов. Часть его минера­лизуется с освобождением газообразных соединений типа С0₂ и NH₃, другая часть трансформируется в гумусовые соединения, физико-химически связанные с минеральной частью почвы (гли­нами).

Скорость преобразований свежего органического вещества может сильно колебаться, например лист дуба или ясеня в биоло­гически активной среде разлагается через год, а хвоя сосны в неак­тивной среде может сохраняться до 10 лет. Существенную роль играет и почвенная фауна.

Тип гумуса, образующийся при трансформациях свежего орга­нического вещества, определяется двумя процессами — скоростью распада, то есть скоростью исчезновения подстилки с поверхности почвы, и ролью гумификации: природой, обилием и устойчивостью новообразованных гумусовых соединений. Гумификация является сложным процессом; биологическая деятельность играет главную роль недолгое время, затем медленная эволюция гумусовых соеди­нений, тесно связанная с условиями среды, существенно меняет свойства гумуса и его взаимоотношения с минеральной частью почвы. Этим процессом созревания нельзя пренебрегать. С другой стороны, ежегодный опад на поверхность почвы долгое время изу­чался в целом, потом стали обращать внимание на содержание в нем азота (C/N) и более или менее устойчивых к микробному разло­жению элементов.

Совсем недавно внимание привлекли воднорастворимые компо­ненты почвы. Они более или менее быстро отделяются от менее растворимых веществ и фильтруются в минеральные горизонты, где претерпевают весьма различные изменения. Воднорастворимые продукты могут образоваться как из подстилки, так и из живых листьев.

КРАТКОВРЕМЕННАЯ ЭВОЛЮЦИЯ СВЕЖЕГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА

Рассмотрим отдельно воднорастворимые и нерастворимые веще­ства.

Эволюция группы воднорастворимых соединений. Эти соедине­ния обнаруживаются в подстилках в различных количествах; часть их вымывается дождями из живых листьев. Состав этих соединений также сильно варьирует в зависимости от видов расте­ний. Поступая в почву, значительная часть соединений претерпевает биодеградацию, приводящую к их быстрому исчезновению, другие сохраняются и эволюционируют путем потери растворимости в малополимеризованные гумусовые соединения (входящие во фрак­цию фульвокислот). В зависимости от скорости биодеградации, скорости потери растворимости, проницаемости субстрата водно- растворимым веществам удается мигрировать на большую или меньшую глубину профиля почвы, причем их роль в эволюции и формировании профиля становится значительной.

Главным фактором эволюции воднорастворимых соединений в почве является аэрация; в анаэробных условиях она идет значи­тельно медленнее. Это имеет решающее значение для генезиса почв.

Последующее обсуждение касается эволюции воднорастворимых веществ в нормально аэрируемой среде, где на первый план высту­пает сравнение между результатами разложения в зависимости от рН и природы подстилок.

а) Английские исследователи установили, что фенольные соеди­нения из растений более или менее быстро полимеризуются в зави­симости от рН среды, в частности от содержания кальция.

Еще в 1954 г. Хэндли (Handley, 1954) показал, что в видах растений, дающих грубый гумус; некоторые танины фиксируют протеины с помощью микробиологической деятельности, образуя часто малорастворимые комплексы, пропитывающие ткани растений, что делает их более устойчивыми к распаду. В 1961 г. тот же автор противопоставил гидролизуемые танины некоторых растений кон­денсированным, образующимся в подкисляющих среду растениях, таких, как вереск. Первые в отличие от вторых не мешают казеину разрушаться.

Коулсон с сотрудниками (Coulson et al., 1960) особо подчерки­вает косвенное влияние внешней среды, особенно рН и содержа­ния оснований, на эволюцию фенольных кислот бука. В самом деле, листья бука способны продуцировать в зависимости от усло­вий или мюллевый гумус, или модер (и даже мор). В 1964 г. теми же авторами был установлен порог рН (около 5), разделяющий два пути эволюции. При рН ниже 5 разложение протеинов значительно

ослаблено, а при более высоком рН оно может идти нормально. Эксперимент, близкий к опытам Хэндли, привел Коулсона к ана­логичным выводам — гидролизуемые танины не защищают желатин от воздействия трипсина в противоположность так называемым конденсированным танинам (катехолам, особенно лейкоантоцианам).

Вереск в отличие от дуба, богатого гидролизуемыми танинами, содержит в основном последний вид танина. Если же окинуть общим взглядом результаты исследований англичан, то напраши­вается вывод об определяющей роли рН в процессах разложения и гумификации, тогда как состав подстилок отходит на второй план.

б) Недавние исследования воднорастворимых компонентов под­стилок, проведенные в Нанси, привели нас к противоположным выводам о преобладающей роли продуцируемого органического вещества по сравнению с условиями среды: так, даже в очень бедной и кислой среде некоторые виды дают воднорастворимые, быстро эволюционирующие и быстро подвергающиеся биодеградации соеди­нения.

Манжено, Метч и Жакэн (Mangenot, Metche, Jacquin, 1966) показали быструю эволюцию воднорастворимых веществ некоторых нейтрофилов и нитратофилов, таких, как \Melandryutn rubrum, особенно богатых азотом. Диастазическое окисление фенольных соединений очень быстро приводит к образованию черноцветных соединений типа меланинов, близких некоторым гуминовым кисло­там. Роль вида растения здесь вполне очевидна, но можно возразить, что речь идет об особом случае, что эти виды могут произрастать лишь в среде очень специализированной, нейтрофильной и биоло­гически очень активной и невозможно предрешить, что произойдет с этими видами в кислой среде, которая никоим образом не способ­ствует их произрастанию.

Но есть и другие мелиорирующие виды, сильно повышающие биологическую активность и способствующие образованию мюлле- вого гумуса даже в кислой среде, бедной питательными элементами. Это — ольха, некоторые злаки, например Festuca sylvatica. Послед­няя, составляя иногда до 30—50% отмершей массы, способствует быстрейшему разложению хвои пихты и листьев бука, смешиваясь с ними. Этот факт был подтвержден опытами в вогезских лесах на бедных кислых породах.

Экспериментально определялся состав продуктов разложения двух подстилок, дающих мюллевый (овсяница, пихта, бук) и гру­бый (сосна и вереск) гумус. Мюллевая подстилка содержала в два раза больше воднорастворимых веществ, обладала C/N около 19, тогда как в грубогумусной подстилке C/N воднорастворимых веществ было равно 14, кроме того, она дала много агрессивных и комплексирующих соединений.

Интересна также и сезонная эволюция воднорастворимых ком­понентов органического вещества. Под мюллевой подстилкой осенью резко увеличивается их вынос, весной происходит почти полная биодеградация, и чуть ли не весь азот переходит в минеральные формы (соли алюминия и азота). Летом аммиачный азот переорга­низуется, часть азотных солей выщелачивается — эта фаза совпада­ет с периодом новообразования гуминовых кислот. Перегруппи­ровка аммиачного азота отмечалась многими авторами в лесных типах гумуса (Wittich, 1961; Bonneau, 1967) на обрабатываемых землях (Chabannes, Barbier, 1963—1967).

Грубый гумус, напротив, характеризуется очень медленной эволюцией инфильтрующегося органического вещества: минерализа­ция слабая и неполная, нитрификация почти отсутствует, образу- зуются только фульвокислоты с малой молекулой.

Брюкерт с сотрудниками (Bruckert et al., 1967) смог проследить эволюцию ароматических и алифатических кислот под двумя вариантами подстилок. В случае мюлля весной обнаруживаются лишь следы этих кислот, в грубогумусовых подстилках в основ­ном испытывают биодеградацию именно алифатические кислоты, а ароматические сохраняются. Последнее отмечалось и Шнитцером для подзолистых почв (Schnitzer et al., 1960).

Можно сделать два важных вывода:

1. Выделить первостепенную роль состава подстилок в биологи­ческой активности среды, даже если условия для биологической жизни оказываются a priori неблагоприятными. '

2. Противопоставить происхождение и эволюцию гумусовых веществ двум типам подстилок. В целях единообразия номенклатуры назовем гумусовые кислоты, образующиеся из мюлля, неосинтези- рованными за счет ранее минерализовавшегося азота, и, напротив, фульвокислоты из грубого гумуса можно считать остаточными, или унаследованными, претерпевшими лишь незначительные изменения.

Эволюция нерастворимых компонентов. Как и в предыдущем случае, эволюция целлюлоз, гемицеллюлоз и лигнина также сильно зависит от условий среды и разложения. В биологически активной среде с быстрым разложением сначала благодаря деятельности фауны идет механическое разложение и объединение растительными остатками минерального субстрата. Прежде всего разрушаются карбогидраты, освобождая лигнин, проходящий окисление, деме- токсилацию и приобретающий многочисленные карбоксильныё ради­калы, повышающие его емкость обмена. Такой малотрансформиро- ванный лигнин вступает в химические контакты с глинами и катио­нами. Это уже элемент гумуса, хотя и не извлекаемый пирофосфа- том; вероятно, он входит в гумины (Bonneau et al., 1964).

Трансформации лигнина в гумины может способствовать высо­кое содержание азота в растительных остатках (Jacquin, 1963), а также высокий рН и обилие Са в среде.

В кислых и биологически неактивных средах эволюция расти­тельных остатков идет другим путем. Хэндли (Handley, 1954) продемонстрировал исчезновение лигнина сначала из тканей и более позднее разрушение целлюлозы. В дальнейшем подтвердилось (Mangenot, Jacquin, 1960), что в кислой среде лигнин распадается на растворимые мономеры или хотя бы мономеры с малой молеку­лой, которые, как и полифенол-протеиновые комплексы, медленно полимеризуются, едва достигая стадии фульвокислот или бурых гуминовых кислот.

МЕДЛЕННАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ГУМУСА

После быстрой биологической фазы гумификации наступает мед­ленная фаза физико-химических процессов, в течение которой про­исходит полимеризация молекул и расширяются связи с прочими компонентами почвы, особенно с глинами. Это фаза созревания гумуса, приводящая к устойчивому равновесию между образовав­шимся и разрушающимся гумусом. Все свойства горизонта А₄ зави­сят от этого равновесия.

Роль климата и микроклимата. Климат и микроклимат играют существенную роль в процессе созревания гумуса. В жарком кли­мате изучался гумус последовательного ряда почв — от феррал- литных, свойственных постоянно влажному экваториальному клима­ту, до тропических субаридных (Duchaufour, Dommergues, 1963). Замечено последовательное обеднение гумуса фульвокислотами и увеличение степени полимеризации пропорционально длитель­ности сухого сезона.

В умеренной или холодной зоне Европы наблюдается сущест­венная разница между процессами гумификации в западных райо­нах с атлантическим климатом и восточноевропейскими континен­тальными районами. В первом случае фульвокислоты и бурые гуми- новые кислоты преобладают над серыми, а мощности гумусовых горизонтов незначительны. В континентальном климате, наоборот, сильнее идет полимеризация и гумификация (чаще преобладают серые гуминовые кислоты), мощности гумусовых горизонтов значи­тельно выше. Этим процессам способствуют также и колебания микроклимата (Duchaufour, 1960).

Устойчивость образовавшихся гумусовых соединений. Незави­симо от генезиса любое гумусовое соединение, вступив в физико-химические связи с минеральным коллоидом, становится нераство­римым и относительно устойчивым. Минерализация замедляется, а минеральные компоненты такого комплекса как бы защищают его органическую часть от микробов. Лаач (Laatsch, 1963) назвал минеральные соединения «стабилизаторами» по отношению к гумусу. Степень минерализации азота, измеряемая любым способом, является превосходным критерием, позволяющим оценивать устой­чивость гумусовых соединений.

Степень минерализации оказывается различной у разных типов гумуса, что объясняется генезисом органического вещества, зре­лостью гумуса, влиянием стабилизаторов.

Слабокислый лесной мюлль обнаруживает наиболее высокую активность минерализации (1—3%) в силу своей молодости. В при­сутствии стабилизаторов такие типы гумуса легко становятся устой­чивыми. Это происходит в андосолях, где железо и алюминий спо­собствуют полимеризации фульвокислот и защищают их от бакте­рий; то же самое наблюдается в рендзинах. В черноземах, гумус которых принадлежит к наиболее высокоорганизованному типу, минерализация происходит медленно. По радиокарбоновым датиров­кам (Paul et al., 1964) средний возраст гумуса черноземов — 1000 лет.

Гумус сельскохозяйственных почв имеет те же колебания устой­чивости, что и гумус лесных почв. Средний возраст гумуса нормаль­но и обрабатываемой почвы измеряется 40 годами, причем степень его минерализации оказывается сравнимой с минерализацией лесно­го мюлля (Jenkinson, 1965). Все факторы, усиливающие биологи­ческую активность, понижают содержание гумуса в почве: таковы интенсивная обработка, внесение органических удобрений, очень богатых азотом, и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Гумификация складывается, по-видимому, из двух фаз. Первая фаза включает более или менее быстрые биохимические преобразо­вания свежего органического материала, порождающего истинный гумус, тесно связанный с минеральным субстратом, иногда мало .полимеризованный (бурые гуминовые кислоты). Первая фаза опре­деляется природой первичного материала и свойствами подстилки. Во второй фазе эволюция идет медленно и в большей степени зависит от окружающей среды, в частности от климата. Эту фазу можно назвать фазой созревания. В некоторых случаях полимеризация гумусовых веществ может быть очень высокой — образуются серые гуминовые кислоты с большой молекулой, тесно связанные с минеральной частью почвы и очень устойчивые.

Майодон и Симонар (Mayaudon, Simonart, 1960) совершенно четко отделили молодой гумус, образование которого еще связано с деятельностью микроорганизмов, от состарившегося, развитого,, значительно более устойчивого и с иными свойствами.

В первой фазе мы, присоединяясь к Кумаде (Kumada, 1965),. считаем возможным выделить два ведущих процесса образования гумусовых соединений: быстрое окисление соединений с большой молекулой (лигнин), дающее нерастворимые или малорастворимые продукты, и полимеризацию веществ, более или менее растворимых, с малой молекулой (полифенолы, фенольные кислоты). В последнем случае возможны два варианта. В кислой и малоактивной среде фенолы и аминокислоты наследуются из растительных остатков; они слабо и медленно полимеризуются, нередко лишь после мигра­ций в профиле, давая грубый гумус. В очень активной среде, наобо­рот, происходит полная биодеградация растворимых соединений, сопровождающаяся минерализацией азота. Гумус создается тогда из продуктов микробного неосинтеза. Этот процесс описан рядом авторов (Mayaudon, Simonart, 1963—1965; Martin et al., 1967; Robert-Gero et al., 1967).

Принципиальная разница в гумификации очень активного лес­ного мюлля и неактивного мора или модера заключается в следую­щем: в мюлле сосуществуют два типа гумусовых соединений различ­ного происхождения — унаследованные и неосинтезированные. В море или модере гумификация сводится к очень постепенной, скорее физико-химической трансформации компонентов, освобож­дающихся при разложении свежего органического вещества.

Если мюлль становится кальциевым, ускоряется трансформация элементов с большой молекулой, и новообразованные продукты сразу же попадают под защиту карбонатов, в результате профиль обогащается органическим веществом.

Наконец, если идет медленное созревание гумусовых веществ в контрастных климатических и микроклиматических условиях, то оно приводит к формированию сильно полимеризованных соеди­нений (серых гуминовых кислот), стабилизированных тесной связью с глинами (черноземы).

ФОРМИРОВАНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

ВВЕДЕНИЕ

Органо-минеральные комплексы играют, по-видимому, огромную роль в жизни почвы, их образование и эволюцию можно рассмат­ривать как итог воздействия живой материи на минеральную часть почвы, а изучение их должно быть в центре внимания почвоведения, исследующего главным образом динамику почв.

Следует отметить существенную разницу между образованием органо-минеральных комплексов в слабокислых и хорошо аэрируе­мых почвах с высокой биологической активностью и в очень кислых и плохо аэрируемых почвах с малоинтенсивной биологической дея­тельностью.

В первых, мюллевых, почвах растворимое органическое веще­ство из подстилок подвергается быстрой биодеградации; преобла­дающие гумусовые соединения являются нерастворимыми (гумино­вые кислоты и гумины), они образуются отчасти в результате мик­робного неосинтеза, отчасти после непосредственных преобразова­ний органического вещества. Фульвокислоты в большинстве случаев связаны с неподвижными гуминовыми кислотами.

Гумусовые вещества, глины (а также некоторые катионы, играющие известную роль в химических связях) образуют в целом нерастворимый комплекс, находящийся в почве чаще всего во флокулированном состоянии или в виде более или менее крупных агрегатов. Часто он называется глинисто-гумусовым; главную роль играют ионы обменного кальция, флокулирующие этот комплекс.

В почвах с низкой биологической активностью (модером или грубым гумусом) растворимые органические вещества из подстилок сохраняются почти в неизмененном виде, их полимеризация слаба или отсутствует. С катионами они образуют подвижные псевдора­створимые комплексы. Если в почвах существует глина, то катио­ны, необходимые для химических связей между глиной и гумусом, устраняются в этом процессе. Но очень часто глины выветриваются и разрушаются, причем их новообразование не всегда возможно. Нерастворимые хлопья глинисто-гумусового комплекса, характер­ные для активного мюлля, стремятся к деградации, исчезают или заменяются другим типом органо-минеральных комплексов, под­вижных, псевдорастворимых.

ОБРАЗОВАНИЕ ГЛИНИСТО-ГУМУСОВОГО КОМПЛЕКСА

Сначала рассмотрим биологически активную среду, где нераство­римые комплексы образуются с невероятной скоростью.

Гумусовые соединения (гуминовые кислоты и гумины), как и глины, предоставляют массу возможностей для электроотрица­тельных связей. Следовательно, роль связующих катионов с их поло­жительными зарядами чрезвычайно высока. Наиболее важны двух­валентные Са⁺⁺ и Mg⁺⁺ и трехвалентные А1⁺⁺⁺ и Fe⁺⁺⁺. Важная роль их как мостиков не исключает присутствия их в других местах, в частности на контактах слоев глины, или между слоями, или в центрах сферических молекул гумусовых соединений. Влия­ние природы компонентов на стабильность глинисто-гумусового комплекса мы рассмотрим более подробно; наконец, мы попытаемся разобраться в биохимических процессах образования гранул мюл- левого гумуса.

Роль компонентов глинисто-гумусового комплекса. Роль ком­понентов в создании прочности структуры определялась двумя методами. Некоторые исследователи (Arshad et al., 1966; Кузнецова, 1966) применяют аналитические методы разделения агрегатов раз­личной структурной устойчивости и затем анализируют их с помощью всего комплекса современных методов. Другие почво­веды (Хан, 1965; Келлерман и др., 1966; Scharpenseel, 1966) пред­почитают синтетические методы, создавая искусственные структур­ные агрегаты из разных веществ и стремясь затем измерить их неустойчивость.

Тип глины играет существенную роль. Большинство авторов согласны с тем, что глины типа 2/1 более благоприятны с точки зрения структуры, чем глины 1/1 (каолинит). Келлерман указывает, что монтмориллонит фиксирует на своей поверхности в 4 раза больше железа, чем то же количество каолинита. Шарпензель показывает высокую способность к связи между монтмориллонитом и гумусом, особенно если связующим катионом является же­лезо.

К наиболее эффективным из связующих катионов относятся кальций, железо и алюминий. В лесных мюллевых почвах самым важным из катионов является железо, с ним же особенно легко вступают в связь бурые гуминовые кислоты (Пономарева,- 1964). Глинисто-гумусовые комплексы с железом обнаруживают среднюю устойчивость.

Ион кальция, преобладающий в гумусных почвах и вертисолях, осуществляет наиболее эффективную связь между глинами 2/1 и серыми гуминовыми кислотами с высокой полимеризацией.

В вертисолях в очень устойчивом кальциевом комплексе при­сутствует некоторое количество железа (может быть, в виде комплекс­ного нерастворимого аниона), которое очень трудно извлечь (Алек­сандрова, 1960). Состояние его и роль пока не ясны. Напомним, что метод извлечения гумусовых соединений, по Тюрину, базируется на существовании двух форм железа.

Алюминий, особенно А1⁺⁺⁺, появляющийся в больших количест­вах при рН < 5, играет несомненную роль в кислых почвах (бурые кислые лесные почвы), беря на себя часть функций железа, которого иногда бывает недостаточно из-за процессов выноса. Эти функции заключаются в образовании энергично флокулируемых агрегатов на основе глины с малым процентом гумуса (Ehrhardt, 1967). При этом алюминий может довольно эффективно препятство­вать оподзоливанию.

Характер гумусового цемента имеет большое значение в проч­ности структуры. Давно уже встал вопрос о роли, которую играют в этом полисахариды и полиурониды микробиологического проис­хождения. Сначала по этому поводу были высказаны противоречи­вые взгляды, потом они несколько сблизились (Harris et al., 1964; Clapp, Emerson, 1965; Monnier, 1965).

Серые и бурые гуминовые кислоты в интересующем нас аспекте также несколько различаются: бурые имеют более или менее длин­ные алифатические цепочки и образуют не слишком прочные ком­плексы с глиной; серые гуминовые кислоты более тесно соединяются с глиной с помощью более или менее сферических ядер ароматической природы. Образуются мелкие, но устойчивые агрегаты. Это подтверж­дается рядом исследований (Arshad et al., 1966; Кузнецова, 1966).

Образование зерен построенных структур. Такие зерна харак­терны для мюллевых типов гумуса. Наименьшая структурная еди­ница, но с наиболее прочными связями может сформироваться толь­ко на основе более или менее концентрированного ароматического ядра, образующего пленочку, прочно обволакивающую слои глины; химическая связь осуществляется при этом одним или несколькими катионами — кальцием и железом (Hess, Schoen, 1964).

Такие элементарные агрегаты могут объединяться в более круп­ные с помощью бурых гуминовых кислот (названных Тюриным в 1961 г. свободными), образующих менее прочные и более пористые сооружения благодаря своим алифатическим цепочкам. В лесных мюллях на этой стадии железо представляется основным агентом химической связи. Наконец, не исключаются временные связи в очень активных почвах, образуемые цепочками полиуронидов или полисахаридов. Они объединяют частички размеров крупного песка или мелкой пыли в более крупные.

ФОРМИРОВАНИЕ и эволюция ОРГ.-МИНЕР. комплексов

При обсуждении агрегатообразования постоянно возникает еще не решенный вопрос: могут ли алифатические цепочки гумусовых кислот внедряться в межплоскостные расстояния разбухающих глин? Возможность проникновения туда групп NH₂ аминокислот была показана (Sieskind, 1963). Шнитцер (Schnitzer et al., 1967) доказал факт межплоскостной сорбции натриевым монтмориллони­том молекул фульвокислот. Она возможна лишь в очень кислой среде, а, как известно, все устойчивые структуры образуются в нейтральной среде. Аршад с сотрудниками (Arshad et al., 1966) убедительно аргументирует ничтожную роль или полное отсутствие процессов межплоскостной сорбции в создании наиболее устойчивых структур.

Итак, наиболее устойчивые гумусово-глинистые агрегаты харак­теризуются развитием вокруг листочков глины очень конденсирован­ных ароматических ядер.

ОБРАЗОВАНИЕ ПСЕВДОРАСТВОРИМЫХ КОМПЛЕКСОВ

Наиболее обильны и долговечны эти комплексы в биологически малоактивных почвах, которые мы и рассмотрим.

Общие представления о растворимости соединений тяжелых катионов. Известно, что растворимые органические соединения образуют с катионами, особенно тяжелыми (Fe⁺⁺, Fe⁺⁺⁺, Mn⁺⁺, А1⁺⁺⁺ и др.), псевдорастворимые комплексы типа комплексов Вер- нера, или хелатов, способные мигрировать в почвах. Величины рН обычно лимитируют подвижность Fe⁺⁺, Fe⁺⁺⁺ и А1⁺⁺⁺ в виде ионов в почвах, а образование комплексов органических веществ с этими ионами сильно увеличивает пределы растворимости. Однако для каждого органо-минерального комплекса существует порог рН (изо- электрическая точка). Он значительно выше для Fe⁺⁺, чем для Fe⁺⁺⁺, так что реакции окисления могут легко вызвать выпадение железа в осадок. Колебания величин гН₂ существенны и для растворимости комплексов с Мп⁺⁺. Все эти теоретические рассуж­дения неоднократно подтверждались экспериментально. Повыше­ние гН₂ способствует осаждению комплексированного железа, а понижение гН₂ — его растворению в результате закомплексовы- вания. В профилях наблюдаются те же процессы: во влажный период в анаэробных условиях восстанавливается железо, и обра­зуются комплексы, в сухое время одного повышения гН₂ оказы­вается иногда недостаточно, и комплекс сохраняется. Причиной осаждения комплекса может быть также избыток положительного заряда (Adachi, 1964; Kyuma et al., 1964; King, Bloomfield, 1966).

Образование и природа псевдорастворимых комплексов. Изуча­лась комплексообразующая способность органических анионов, состояние катионов в комплексе и природа возникающих связей.

Наибольшей активностью в комплексообразовании отличаются органические кислоты, полифенолы и соединения танина; в меньшей степени это присуще аминокислотам (Кауричев и др., 1960—1962; Muir et al., 1964).

Шнитцер с сотрудниками (Schnitzer et al., 1965) подчеркивают склонность к образованию комплексов у кислот с несколькими карбоксильными радикалами и особенно у тех, где наблюдается наложение радикалов ОН на СООН, например у лимонной кислоты. Последняя является прекрасным комплексообразователем и, кроме того, встречается в больших количествах в подстилках (Muir et al., 1964). Катион может быть закомплексирован в двух формах — ани­онной и катионной. В первом случае образуется очень устойчивый комплексный анион. Fe⁺⁺ или А1⁺⁺⁺ включается в комплексную органическую молекулу, и положительные заряды оказываются замаскированными. В катионной форме катион связан с группами СООН и сохраняет свой положительный заряд. Такой комплекс менее устойчив в виде закиси (Александрова, 1967); в этой второй форме железо может находиться и в виде окиси и, по Райту (Wright et al., 1963), катион находится в виде комплексного гидрата типа Fe (ОН)⁺⁺, Al (ОН)⁺⁺, Fe (ОН)+, А1 (ОН)+.

Изучение комплексов в экспериментальном почвоведении: искус­ственное создание комплексов. Многие авторы получали в лабо­ратории искусственные комплексы, на которых изучали свойства природных. Подобные исследования были особенно успешны в части решения вопросов о количествах катиона, входящего в комплекс, а также об осаждении и о разрушении комплексов почвенного профиля биологическим путем. Мюр с сотрудниками (Muir et al., 1964) исследовали искусственные комплексы, образованные лимон­ной кислотой и железом.

Шнитцер и Скиннер (Schnitzer, Skinner, 1963—1965) изучали искусственные комплексы железа и алюминия с фульвокислотами из горизонта В подзола в плане их устойчивости и факторов, опре­деляющих эту устойчивость. Многими авторами выяснялись воз­можности биодеградации и определяющие ее экологические условия.

Практические последствия процессов миграции и аккумуляции.

Из всего вышеизложенного можно заключить, что количество железа и алюминия, мигрирующих в профиле, пропорционально интенсивности образования комплексирующих анионов, высокой кислотности и степени восстановительных свойств среды, благопри­ятствующих максимальной мобилизации. Часть комплексов с Fe⁺⁺*^b и А1⁺⁺⁺ устойчива и не реагирует на изменение рН при миграции по профилю, часть катионных комплексов менее устойчива и быстро выпадает при появлении в растворе Са⁺⁺, в окислительной среде, при повышении рН, увеличении содержания закомплексованного катиона и т. д. Нарушение соотношения катион/анион в комплексе может происходить двумя путями: увеличением содержания катиона в процессе миграции (физико-химическое осаждение) и уменьшением содержания аниона (биодеградация).

После быстрого выпадения в осадок следует фаза медленной эволюции, связанная с двойной полимеризацией (и органической и минеральной части бывших комплексов). Фульвокислоты эволю­ционируют в сторону гуминовых кислот, а катионы — к нераство­римым Fe (ОН)₃ и А1 (ОН)₃. В такой ситуации железо способствует большей полимеризации гумуса и связано обычно с более сложными гумусовыми соединениями, не всегда извлекаемыми пирофосфатной вытяжкой (Duchaufour, 1963; Duchaufour, Jacquin, 1966).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Образование и эволюция органоминеральных комплексов имеют огромное значение, обусловливая существенные моменты генезиса почв. От них зависят такие важные свойства почв, как структура, миграции катионов и даже — косвенно — природа и свойства поглощающих комплексов.

Можно в целом противопоставить две основные категории почв:

а) Биологически очень активные (с мюллевым гумусом), в кото­рых быстро создаются «построенные» структуры, а растворимые органические вещества сразу же исчезают в горизонте А₄; миграция элементов, в частности некоторых катионов, сводится к минимуму.

б) Кислые и слабо аэрируемые почвы с малой биологической активностью (с грубым гумусом или модером). В них вследствие не­хватки важнейших катионов, значительная часть которых выносится в форме псевдорастворимых комплексов, не создается построенных структур в А₄. В горизонте В псевдорастворимые комплексы претер­певают дальнейшую эволюцию с образованием новых структурных отдельностей различных размеров. Эти структуры не имеют отно­шения к «построенным», они создаются в результате физико-механи­ческих процессов, глина не играет принципиальной роли в их обра­зовании, цемент в основном аморфный. Образуются или мелкие агрегаты (Altmuller, 1962), или конкреции, иногда сплошные кон­креционные горизонты типа жерствы. Осажденные гумусовые вещества препятствуют дальнейшей эволюции гидроокислов к кри­сталлическим формам (Schwertmann, 1966), кроме тех случаев, когда органическое вещество в сильной мере минерализуется.