ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2007, № 3, с. 318-330
УДК 631.48
ФИЗИКА ПОЧВ
ВЛИЯНИЕ ЖЕЛЕЗО-СОДЕРЖАЩИХ ПИГМЕНТОВ НА ЦВЕТ ПОЧВ НА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ СРЕДНЕ-КАМСКОЙ РАВНИНЫ
© 2007 г. Ю. Н. Водяницкий1, А. А. Васильев2 , А. В. Кожева2, Э. Ф. Сатаев2, М. Н. Власов2
1 Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН, 119017, Москва, Пыжевский пер, 7 2 Пермская государственная сельскохозяйственная академия им. Д.Н. Прянишникова, 614600,
Пермь, ул. Коммунистическая, 23 Поступила в редакцию 15.11.2004 г.
Изучение цвета в системе С\Е-Ь*а*Ь* показало, что среди почв Пермского Предуралья на современных и древнеаллювиальных отложениях нет объектов, целиком состоящих из бурых горизонтов; даже в верхней части профиля автоморфных почв формируются горизонты с низкой красно-цветностью. Цвет большинства почв не зависит от суммарного содержания частиц Fe-(гидр)окси-дов. Исключение составляют почвы на двучленных отложениях, где на цветовой тон подстилающей тяжелосуглигнистой толщи влияют гематит-содержащие илистые частицы. В верхних горизонтах других автоморфных почв носителем красного пигмента является не столько гематит aFe2Oз, сколько Fe-содержащие гидроксиды: фероксигит 5FeOOH и Fe-вернадит Fe-5MnO2. В оглеенных горизонтах содержится много свободных соединений железа: до 3.2% (Ре203)дит, которые слабо влияют на красноту. Разработана диагностика горизонтов с признаками гидроморфизма, включающая определение цвета как исходных образцов, так и образцов после окисления органического вещества Н202. Отличительная черта гидроморфных горизонтов - позеленение почвы после окисления оргпнического вещества, тогда как образцы автоморфных горизонтов краснеют.
ВВЕДЕНИЕ
Описание цвета входит в число обязательных процедур как в Российской классификации почв [10], так и в Мировой базе почвенных данных [25]. В Российской классификации принято словесное описание цвета почв. В Мировой базе данных цвет почв описывается в системе Манселла.
Предложенные ранее колориметрические системы - Манселла и МКО-31, мало удобны для численной оценки цвета почв. В системе Манселла основная характеристика цвета - его цветовой тон Hue - выражена в полярных координатах, что неудобно. В системе МКО-31 (CIE-Yxy) величины красного (х) и зеленого (у) цвета почв варьируют очень незначительно, что затрудняет использование системы. Разработанная в 1976 г. система CIE-L*a*b* представляет собой универсальное цветовое пространство, в рамках которого четко выделяются цветовые различия почв разного генезиса [5].
Цветовые характеристики почв на аллювиальных отложениях Предуралья (как современных, так и древних) изучены слабо. Их цвет сложным образом зависит от развития почвообразовательных процессов (подзоло-, глее- и торфообразова-ния) и от состава аллювия.
Цели исследований: 1) численно оценить профильное распределение цветового тона различных почв на современных и древних аллювиальных отложениях Средне-Камской низменной равнины, 2) выявить влияние (гидр)оксидов железа
на цвет почв, 3) установить оптические критерии гидроморфизма этих почв.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Изучали почвы пяти катен разной степени гидроморфизма центральной части Пермской обл. сформировавшиеся на современном и древнем аллювии.
На древнеаллювиальных отложениях надпойменных террас р. Кама изучали две катены. Первая катена Ласьва (Краснокамский р-н) представлена разрезами песчаных агроземов (разр. 1-2) и супесчаной дерновой глееватой почвой (разр. 3). Вторая катена Бекрята (Краснокамский р-н) представлена тяжелосуглинистыми агродерново-подзолистыми почвами (разр. 11-13) и тяжелосуглинистой гумусово-глее-вой почвой (разр. 14). Протяженность катен 800-1000 м. Свойства этих почв описаны ранее [3].
Аллювиальные почвы изучали в трех геохимических катенах, протяженность каждой катены около 500 м. Третья катена расположена в пойме на правобережной части долины крупной р. Кама в г. Пермь и включает 3 разреза (41-43). Четвертая катена расположена в пойме на правом берегу средней р. Обва (правого притока р. Кама). Катена находится в 15 км к западу от с. Карагай и в 130 км к северо-западу от г. Перми в пределах Верещагинско-Васильевских увалов и включает 3 разреза (51-53). Пятая катена расположена на правобережной части поймы малой
р. Мулянка (левый приток р. Камы) в 5 км к югу от г. Пермь и включает 3 разреза (32-34). Почвы на современном аллювии внутри катен различаются по гранулометрическому составу и степени гидроморфизма [3]. Первая, вторая, третья и пятая катены расположены в пределах Средне-Камской низменной равнины [16].
К о л и ч е с т в о в а л о в о г о ж е л е з а и м а р г а н ц а определяли рентгенфлуоресцент-ным методом на приборе Tefa-6111.
С о д е р ж а н и е с в о б о д н ы х с о е д и н е-н и й ж е л е з а п о М е р а - Д ж е к с о н у ^е2О3)дит определяли после 2-кратной обработки почвы дитионит-цитрат-бикарбонатом. Массовое отношение: дитионит №^204/почва = 1 : 1. Один грамм дитионита растворяли в 100 мл буферного раствора. После фильтрации суспензии содержание Fе дит в растворе определяли с помощью атомной абсорбции на спектрофотометре AAS-3.
0 п р е д е л е н и е о р г а н и ч е с к о г о у г -л е р о д а (С орг) в почве проводили по методу Тюрина.
Э л е к т р о н н а я п р о с в е ч и в а ю щ а я м и к р о с к о п и я. Фазовый состав минералов Fe и Мп определялся на просвечивающем электронном микроскопе JEМ-100 С. Использовался метод микродифракции электронов в сочетании с качественным определением состава той или иной фазы на микроанализаторе "Кеvеx" [2].
С п е к т р о ф о т о м е т р и ч е с к а я х а р а к-т е р и с т и к а п о ч в. Цвет почв определяли на спектроколориметре "Пульсар" с интегральной сферой. Прибор определяет коэффициенты отражения на 24 фиксированных длинах волн в видимой части спектра 380-720 нм за одну вспышку импульсной лампы. Образец массой 8-10 г насыпается в прозрачную кювету и уплотняется. Затем кювета вставляется в прибор и на нее направляется луч лампы. После каждой вспышки лампы кювета немного сдвигается для того, чтобы при последующей вспышке луч попадал на другой участок почвенного образца. В результате прибор снимает спектральную кривую с трех участков образца, а затем компьютер суммирует и усредняет полученную информацию о цвете почвы. Дальнейшая свертка информации о полной спектральной кривой с помощью компьютера выявляет вклад четырех основных цветов и светлоты в координатах системы С1Е-Ь*а*Ь*. Характеристика цвета почв в системе С1Е-Ь*а*Ь* приводится ниже.
Для изучения пигментирующей роли гумуса использовали 2-кратную обработку почвы 50% Н202. Первый раз почву обрабатывали при комнатной температуре, второй раз - на водяной бане.
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЦВЕТА ПОЧВ
Оптическая система С1Е-Ь*а*Ь* в декартовых координатах количественно отражает вклад четырех основных цветов. Ось абсцисс характеризует степень красноты (+а*) и зелености почвы (-а*), а ось ординат - степень желтизны (+Ь*) и синевы (-Ь*). Точка в начале координат характеризует серый цвет. Третья ось, перпендикулярная плоскости а*-Ь*, определяет светлоту почвы Ь* от 0 до 100 [5, 17]. После получения цветовых характеристик данной почвы желательно выразить ее цвет одним числом. Для этого используется концепция "содержания условного красного пигмента".
С о д е р ж а н и е у с л о в н о г о к р а с н о г о п и г м е н т а в а в т о м о р ф н ы х п о ч в а х. Для численной оценки цвета использовалась модифицированная нами методика Баррона-Тор-рента [17], основаннная на анализе цвета большого набора гематит-содержащих почв. Согласно нашей методике [5], на первом этапе определяется показатель красноцветности почвы R(ab) в координатах а*-Ь*:
R(ab) = а(а2 + Ь2)1/2/7Ь.
Затем по эмпирическому уравнению подсчи-тывается содержание в почве условного красного пигмента Нет усл (%), который и характеризует цвет почвы:
Нет усл = ^(аЬ) - 0.54] : 1.97. Связав оптическую характеристику (Нет усл) с содержанием свободных (гидр)оксидов железа в почвах (в %), определенное по Мера-Джексону, получаем новый оптико-химический показатель: долю условного красного пигмента среди всех (гидр)оксидов железа:
ю(Нет усл) = Нет уалАТе203)дит.
Показатель ю(Нет усл) является ключевым для решения вопросов о проявлении в конкретной почве основного элементарого почвообразовательного процесса и классификационного положения почв. Его значение высоко у рубефици-рованных почв (>0.4), характеризуется средней величиной у брюнифицированных почв (0.4-0.1) и низкой у оглеенных почв (<0.1) [5]. Этот показатель эффективен для диагностики контрастных по цвету почв. Но использовать его для дифференциации гидроморфных и автоморфных сильно гумусированных лесных почв удается не всегда. Для детального анализа цветовых характеристик почв Пермского Предуралья были выбраны (п = 20) образцы пахотных и гумусовых горизонтов (группа 1), а также горизонтов с признаками гидроморфма (группа 2). Оказалось, что доля условного красного пигмента в первой группе ю(Нет усл) равна 0.00-0.08 и составляет в среднем 0.04, а во второй группе 0.00-0.14, в среднем 0.03. По этому критерию гидроморфные и авто-морфные почвы не различимы. Второй недостаток - показатель ю(Нет усл) не идентифицирует оторфованные горизонты. В той же выборке
почв для двух оторфованных горизонтов величина w(Hem уел) равна 0.06 и 1.40. Столь огромное варьирование говорит о непригодноети показателя. Вее это наетоятельно требует разработки более тонких цветовых показателей для детальной диагноетики етепени гидроморфизма почв.
И д е н т и ф и к а ц и я г и д р о м о р ф н ы х п о ч в п о ц в е т у и е х о д н о г о о б р а з ц а. Близкие по цветовым характериетикам почвы не удаетея разграничить по одному признаку. Необходимо иепользовать как минимум два признака. Для идентификации горизонтов е признаками гидроморфизма иепользовали: черноту (мелани-зацию) (100 - L*) и краеноту а* почв. Но в координатах этих проетых признаков разграничить клаееы автоморфных горизонтов и горизонтов е признаками гидроморфизма в почвах Предуралья не удалоеь. В евязи е этим мы попыталиеь точнее оценить черноту почв (100 - L*), внеея
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.