7.4. Типи окисно-відновних режимів
Класифікація окисно-відновних режимів базується на обліку рівнів потенціалів окиснення, які зумовлюють якісні зміни окисно-відновних процесів у ґрунтах, а також супроводжуються зміною умов живлення рослин і напряму ґрунтотворного процесу.
Домінування у ґрунтах окисних чи відновних процесів дає змогу поділити їх на дві групи. До першої групи належать автоморфні ґрунти і частина ґрунтів зі слабо вираженим гідроморфізмом. Друга група налічує болотні і заплавні ґрунти, а також ґрунти рисових чеків. Розподіл ґрунтів на дві великі групи є доволі умовним і недостатньо обґрунтованим для вирішення багатьох генетичних і прикладних задач.
Згідно з класифікацією, запропонованою А. І. Перельманом, у зоні гіпергенезу вирізняють три можливі варіанти окисно-відновних ситуацій:
окисна;
відновна без сірководню (глейова);
відновна сірководнева.
За А. І. Перельманом, геохімічні особливості, у випадку розвитку відновних процесів, пов’язані не стільки з величиною Eh, скільки з наявністю або відсутністю сірководню та його похідних. Окисна ситуація, згідно з трактуваннями цього ж автора, характеризується присутністю вільного Оксигену чи інших сильних окисників, а такі елементи, як Fe, Mn, Cu, S, мають високі ступені окиснення.
Відповідно до класифікації А. І. Перельмана, всі ґрунти поділяють на три ряди, залежно від особливостей прояву у них окисно-відновних процесів.
Перший ряд – ґрунти з домінуванням окисного середовища. До них автор зачислює автоморфні ґрунти (чорноземи, сірі лісові, буроземи, каштанові та ін.).
Другий ряд – ґрунти з відновною глейовою ситуацією – об’єднує заболочені ґрунти, з розвитком стійких відновних глейових процесів у постійно перезволожених генетичних горизонтах профілю.
Третій ряд – ґрунти з відновною сірководневою ситуацією – налічує солончаки і солончакуваті болотні ґрунти степів і пустель, перезволожені сульфатними водами підвищеної мінералізації.
Детальне угрупування ґрунтів за окисно-відновними режимами здійснив І. С. Кауричев. Відповідно до цього угрупування розрізняють чотири типи окисно-відновних режимів у ґрунтах (рис.7.2):
ґрунти з абсолютним домінуванням окисних процесів;
ґрунти з домінуванням окисних процесів;
ґрунти з контрастним окисно-відновним режимом;
ґрунти з домінуванням відновних умов у всьому профілі.
Істотною особливістю цього угрупування є те, що воно враховує специфіку не тільки на загальному рівні ОВП, характерну для групи ґрунтів, але і сезонну динаміку окисно-відновних процесів. Окрім цього, у ньому враховано профільний розподіл окисно-відновних процесів.
Рис.7.2. Угрупування ґрунтів за типами окисно-відновновних режимів
(за І. С. Кауричевим)
Трансформація і міграція хімічних компонентів у ґрунтах пов’язані не тільки із загальним типом окисного режиму, а також з його стабільністю та характером переходів у ландшафті від однієї окисно-відновної ситуації до іншої. Надзвичайно важливого значення набуває розтягнення або, навпаки, стискання перехідних зон, амплітуда коливання значень потенціалів окиснення, що впливає на умови росту і розвитку кореневих систем рослин, потоки елементів та формування контактних горизонтів. Власне, з цією метою угрупування ґрунтів стосовно окисно-відновного режиму доповнено виокремленням характерних зон у профілі ґрунту або ландшафті, відмінних, насамперед, за стійкістю окисних режимів. Виокремлюють ці зони з урахуванням середнього рівня ОВП та характеру розміщення еквіпотенціальних ліній, тобто ліній, які з’єднують у профілі ґрунту ділянки з однаковими значеннями потенціалу окиснення. Наприклад, для типових ландшафтів середньої і південної частин тайгової зони Д. С. Орлов вирізняє такі зони:
Зона стабільного переважання окисних процесів (величини ОВП у середньому > 450 мВ). Еквіпотенціальні лінії розподілені рівномірно і часто паралельно до поверхні. Коливання потенціалів до глибини 1 м, зазвичай, не перевищує 50-100 мВ.
Зона стійкого розвитку відновних процесів (величини ОВП < 350-400 мВ, переважно – 200-250 мВ). Розміщення еквіпотенціальних ліній – рівномірне. Мінливість потенціалів виражена різко.
Зона нестійких величин Це ґрунти, у яких розвиток ОВП характеризується плямистістю і істотно залежить від погодних умов.
Перехідні зони. Це перехідні ареали між стійкими окисними і стійкими відновними полями.
Щодо сільськогосподарської типізації окисно-відновних режимів і стану ґрунтів, то: по-перше, вона повинна охоплювати весь діапазон потенціалів окиснення, характерний для ґрунтів – від -200 до +700 мВ, по-друге, має містити інтервали значень ОВП відповідно до їхнього впливу на ріст і розвиток окремих культур. Така градація необхідна для успішного вирішення питань, пов’язаних з регулюванням окисного режиму у меліорованих ґрунтах, а також для оптимального вибору культур на ґрунтах з різною окисно-відновною ситуацією. Одну з перших шкал для чорноземів та деяких інших ґрунтів Вірменії запропонував Н. К. Хтрян. Побудовано шкалу на основі експериментально встановлених значень ОВП у досліджуваних ґрунтах (табл. 7.2).
Наведену вище шкалу використовують для характеристики окисно-відновних режимів ґрунтів, проте ступінь деталізації та межі інтервалів потребують подальшого вдосконалення й уточнення.
Таблиця 7.2
Шкала окисно-відновних потенціалів (за Н. К. Хтряном)
Характер процесів |
ОВП, мВ |
Інтенсивно відновні |
< 200 |
Помірно відновні |
200- 300 |
Слабовідновні |
300-400 |
Слабоокисні |
400- 500 |
Помірно окисні |
500-600 |
Інтенсивно окисні |
> 600 |