книги из ГПНТБ / Горбунов, Н. И. Минералогия и коллоидная химия почв

высокодисперсных минералов по профилю. В черноземах оно до­ вольно равномерно, в дерново-подзолистых неравномерно — вследствие вымывания из подзолистого горизонта в иллювиаль­ ный. По той же причине несиликатные полуторные окислы в дер­ ново-подзолистых почвах сосредоточены в иллювиальном гори­ зонте, где они часто образуют конкреции и ортштейны. Промыв­ ной режим дерново-подзолистых почв, наличие высокодисперсных органических коллоидов и кислая реакция способствуют диспер­ гированию и перемещению тонких частиц, в том числе глинистых минералов.

Данные химического анализа хотя и косвенно, но также сви­ детельствуют о том, что в дерново-подзолистых почвах на оса­ дочных породах четвертичного возраста каолинит либо отсутст­ вует, либо его мало. В илистой фракции отношение Si02: R20 3 близко к 3, а, как известно, у каолинита это отношение равняет­ ся 2 .

Итак, мы приходим к выводу, что в дерново-подзолистых поч­ вах, большинство которых развивается на моренных и покровных суглинках, каолинит не только не преобладает, но может присут­ ствовать лишь в качестве небольшой примеси.

Вопрос о составе высокодисперсных минералов дерново-под­ золистых почв имеет большое практическое значение. Если при­ знать в этих почвах преобладание каолинита, то следует ожи­ дать в илистой фракции низкое содержание калия и магния и небольшую емкость поглощения катионов. Если же признать преобладание или присутствие значительного количества гидро­ слюд и монтмориллонита, то следует ожидать, что илистая фрак­ ция довольно богата калием, магнием, отчасти кальцием и имеет значительную емкость поглощения катионов.

Было бы ошибочным считать, что содержание калия в или­ стой фракции указывает на обеспеченность почвы этим элемен­ том. Надо учесть абсолютное количество этой фракции. В под­ золистом горизонте илистой фракции иногда содержится мало, хотя она богата гидрослюдами и, следовательно, калием. Если илистой фракции много, то внесение калийных удобрений не име­ ет первостепенного значения. Само собой разумеется, что реак­ ция растений на калийные удобрения зависит не только от со­ держания гидрослюд, но и от других причин: вида и сорта расте­ ний, соотношения катионов и т. п. Заслуживает внимания также содержание магния, который присутствует в монтмориллоните и вермикулите, но почти не содержится в каолините. Следователь­ но, минералогический состав илистой фракции позволяет делать прогноз в отношении запасов калия, магния, кальция, что имеет прямое отношение к плодородию почв и внесению удобрений.

■Забегая вперед, укажем, что каолинит преобладает в красно­ земах. Таким образом, если признать присутствие каолинита в дерново-подзолистых почвах, то следует предположить сходство генезиса этих почв и красноземов, с чем согласиться нельзя.

153

В дерново-подзолистых почвах преобладают минералы, харак­ терные для начальной стадии — гидрослюды и монтмориллонит. Так как каолинит указывает на одну из конечных стадий вывет­ ривания минералов, то дерново-подзолистые почвы являются бо­ лее молодыми, чем красноземы. В дерново-подзолистых почвах много невыветрелых первичных минералов: полевых шпатов, слюд, т. е. имеется большой потенциальный резерв зольных эле­ ментов, а в красноземах эти минералы отсутствуют либо их мало

СЕРЫЕ ЛЕСНЫЕ ПОЧВЫ

Эти почвы распространены в переходной лесостепной зоне, под пологом широколиственных лесов. Вследствие значительно­ го количества осадков и слабого испарения в почвах преобладает нисходящий ток воды, что способствует вымыванию коллоидной и илистой фракций вниз по профилю. Поэтому почти всегда мож­ но наблюдать белесую присыпку на гранях структурных отдель­ ностей и другие признаки оподзоливания. Слабокислая или кис­ лая реакции и промывной режим почв вызывают разрушение си­ ликатов, передвижение коллоидов и неравномерное распределе­ ние высокодисперсных частиц по профилю.

Почвообразующей породой серых лесных почв являются по­ кровные и моренные суглинки разного механического состава. Иногда почвообразующей породой служат карбонатные отложе­ ния. На территории СССР нам не удалось обнаружить серые лесные почвы на элювии изверженных пород, поэтому для ха­ рактеристики глинистых минералов в таких почвах мы восполь­ зовались образцами из Болгарии.

Минералогический состав серых лесных почв изучен многими авторами (Бомбер, 1967; Горбунов, 1963, 1964; Горбунов, Туник, 1969; Мачева, 1961; Роде, Феофарова, 1955; Родионов, Градусов, 1967; Рудченко, 1963). Результаты наших исследований серых лесных почв представлены в табл. 43 и на рис. 21.

В илистых фракциях этих почв обнаружены минералы монтмориллонитовой группы и гидрослюды. Эти минералы находятся в смешаннослоистых образованиях. В одних случаях преобла­ дает монтмориллонит, в других — гидрослюда. Монтмориллонит как индивидуальный минерал найден лишь в одном образце, взя­ том на глубине 160—170 см. Как видно из табл. 43, количество окиси калия колеблется в широких пределах, следовательно, варьирует и содержание гидрослюдистых компонентов по про­ филю. С помощью рентгенографических анализов найдена при­ месь вермикулита, каолинита, хлорита, аморфных веществ. Из других минералов следует упомянуть о присутствии небольшого количества гиббсита и гетита.

Емкость поглощения илистой фракции (разр. 5-Т) довольно высокая: 53—57 мг-экв на 100 г, что косвенно свидетельствует о наличии монтмориллонита и гидрослюд.

154

155

В серой лесной почве, развитой на граните, присутствуют в значительном количестве минералы каолинитовой группы. Основ­ ная часть каолинита унаследована от почвообразующей породы.

ЧЕРНОЗЕМЫ

Высокодисперсные минералы черноземов изучались многими

1964; Панов, Гончарова, 1968; Петков, 1965; Пономарев, Анти­ пов-Каратаев, 1947; Рудченко, 1963; Седледкий, 1945; Чижикова, 1967; Шурыгина, 1963). Мы изучали эти почвы комплексом ме­ тодов: рентгено-дифрактометрическим, термическим, электронно­ микроскопическим, химическим.

Большинство исследователей считают, что черноземы, разви­ тые на суглинках и глинах четвертичного возраста, в илистой и коллоидной фракциях содержат диоктаэдричеекие гидрослюды и монтмориллонит как компоненты смешаннослоистых гидрослюдамонтмориллонитовых образований.

На рентгенограммах обычно обнаруживается диффузное отра­ жение 12—13 А, т. е. промежуточное для монтмориллонита и гид­ рослюд. Это отражение мало изменяется при насыщении образца этиленгликолем, что также указывает на тесную связь двух ми­ нералов. Нам приходилось лишь в немногих образцах чернозе­ мов встречать монтмориллонит в чистом виде, т. е. в качестве самостоятельного, индивидуального, минерала. О присутствии іидрослюдистого компонента свидетельствует содержание К20. Соотношение Si02: R20 3 для этой фракции обычно больше 2,5—3,0, т. е. меньше, чем в чистом монтмориллоните, что дает повод предполагать присутствие бейделлита. Смешаннослоистые гидрослюды — монтмориллонит встречаются также в дерновоподзолистых почвах, но в черноземах обычно преобладает монт­ мориллонит, а в дерново-подзолистых — гидрослюды. Кроме то­ го, в черноземах высокодисперсные минералы обычно распреде- • лены по профилю равномерно, а в дерново-подзолистых — нерав­ номерно.

Кроме монтмориллонита и гидрослюд, в черноземах в незна­ чительных количествах присутствуют окристаллизованные полу­ торные окислы (гетит, гиббсит). Минералы полуторных окислов обычно встречаются в верхней части профиля, где окислитель­ ные процессы и высушивание создают условия для кристаллиза­ ции аморфных гидроокислов железа и алюминия

Органические вещества черноземов образуют с полуторными окислами и глинистыми минералами прочные адгезионные соеди­ нения, поэтому не всегда удается удалить гумус окислением перекисью водорода. По той же причине гумус прочно склеивает

157

минеральные частицы в структурные агрегаты. Гумус не входит в межслоевое пространство монтмориллонита, а остается на его поверхности.

В черноземах присутствуют также хлорит и каолинит. В большом количестве каолинит обнаружен в черноземах на каолинитовой породе. Каолинит здесь унаследован от породы, где он образовался в течение длительного времени выветривания полевых шпатов и слюд, входящих в состав гранита или глин древнего возраста. В данном случае подтверждается большое значение породы, возраста почвы и условий выветривания пер­ вичных минералов для образования вторичных.

Нам удалось изучить черноземы на элювии гранита в Запо­ рожской области и на палеогеновой глине в Ростовской области, (табл. 44, 45). Из приведенных данных видно преобладание в илистой фракции черноземов минералов каолинитовой группы. Емкость поглощения катионов илистой фракции в этих почвах не превышает 31,9 мг-экв на 100 г; содержание в пей окиси калия меньше 1%, содержание других оснований невелико. Несколько повышенная, по сравнению о каолинитом, емкость поглощения катионов объясняется присутствием органических коллоидов.

Из других минералов в илистых фракциях черноземов сле­ дует отметить присутствие аморфных веществ, а по данным рент­ генографического анализа — небольшого количества высокодис­ персного кварца. Чернозем на палеогеновой глине несколько от­ личается от чернозема на элювии гранита тем, что в нем больше аморфных веществ и меньше каолинита. Минералы полуторных окислов в этих черноземах содержатся в ничтожном количестве и лишь в верхних горизонтах.

Таким образом, черноземы по составу высокодисперсных ми­ нералов следует разделить на две группы — в одной присутст­ вуют минералы монтмориллонит-гидрослюдистой группы с пре­ обладанием монтмориллонита, а в другой —минералы каолини­ товой группы. Различие в составе минералов следует объяснить породой, возрастом и условиями выветривания первичных мине­ ралов.

КАШТАНОВЫЕ ПОЧВЫ

Каштановые почвы распространены в зоне сухих степей, юж­ нее черноземов. Они часто находятся в комплексе с солонцовы­ ми почвами и черноземами. Почвообразующими породами явля­ ются обычно суглинки и глины. Высокодисперсные минералы каштановых почв изучались рядом авторов (Горбунов, 1955, 1963, 1964; Золотарева, 1969; Рубилин, 1956; Султанбаев, 1970;

Чакветадзе, 1964).

Мы изучали высокодисперсные минералы на образцах, пре­ доставленных Е. В. Рубилиным, К. И. Трофименко и М. Н. Пер­ шиной и другими исследователями. Образцы были взяты из каш­ тановых почв, развитых на осадочных породах и элювии гранита.

158

160

В каштановых почвах, развитых на осадочных породах, об­ наружена преимущественно гидрослюдисто-монтмориллонито- вая ассоциация минералов, а на элювии гранита — каолинито- во-гидрослюдистая (табл. 46).

Детальные исследования позволили установить, что в илис­ той фракции светло-каштановой почвы Волгоградской обл. (разр. 7510) содержится главным образом монтмориллонитовый компонент. В соответствии с таким минералогическим составом содержание калия несколько больше 1%, а магния выше 3%. Емкость поглощения катионов довольно высокая: і54—60 мг-экв на 100 г фракции менее 0,001 мм. Соотношение Si02: R20 3 равно примерно 3. В той же фракции каштановой почвы на карбонат­ ной породе (разр. 1, Сев. Осетия) также присутствуют гидрослюды и минералы монтмориллонитовой группы, однако в отли­ чие от светло-каштановой почвы гидрослюд больше. Соотно­ шение Si02: R20 3 в и л и с т о й фракции несколько меньше. Следо­ вательно, в этой почве образование глинистых минералов задер­ живается на гидрослюдистой стадии из-за присутствия карбона­

тов.

Темно-каштановые почвы на элювии гранита (разр. 32, Орен­ бургская обл.) содержат каолинит и гидрослюды, при этом с глубиной количество каолинита увеличивается, а гидрослюд уменьшается. Судя по термограммам и рентгенограммам, явное присутствие каолинита обнаруживается глубже 30—35 см. Као­ линит в этой почве, вероятно, унаследован от породы, так как современные условия не способствуют его образованию. Емкость

до 2 ,1 .

В илистой фракции темно-каштановой почвы на элювии гра­ нита (разр. 15, Акмолинская обл.) присутствуют гидрослюды и каолинит, но в отличие от разр. 32 содержание каолинита с глу­ биной здесь резко возрастает. На глубине 50—60 см и особенно на глубине 90—-100 см каолинит преобладает. Несомненно, этот минерал унаследован от породы.

Различное количество гидрослюд и каолинита на разной глу­ бине согласуется с содержанием магния и калия. Количество последнего, за исключением верхнего гумусового горизонта, меньше 1%. Емкость поглощения катионов илистых фракций книзу падает с 48 до 21 мг-экв на 100 г. С увеличением каоли­ нита отношение кремнезема к полуторным окислам сужается.

Из других минералов в илистой фракции изученных почв об­ наружены небольшое количество кварца, минералы полуторных окислов и аморфные вещества. В темно-каштановой почве (разр. 32) на глубине 0—5 см имеется значительное количество окристаллизованных полуторных окислов, на что указывает эф­ фект около 300° на термограмме.

162