Химический и минералогический состав

3.3 Химический и минералогический состав

Валовой химический состав карбонатных черноземов по полной схеме изучен для многих разрезов во всех рассмотренных геогра­фических областях. Отмечается достаточно строгая стабильность в профильном распределении основных окислов и величин отношений SiO₂:R₂O₃; SiO₂:Аl₂О₃ и SiO₂:Fe₂O₃. Выявляется вторичная аккумуляция ряда биологически важных элементов в верхних горизонтах.

Минералогический состав карбонатных черноземов изучен в Молдавии Алексеевым в 1971. Эти исследования показали, что по сравнению с другими подтипами чернозема карбонатный характеризуется наименьшей преобразованностью своей минеральной части, наиболее высоким содержанием полевых шпатов в составе частиц крупнее 0,001 мм (особенно плагиоклазов) и слюд. Так, в горизонте А Ч^к содержится 9,8% мусковита (Алексеев, 1971).

Эти данные наводят на мысль о первичности карбонатных чер­ноземов в эволюционном ряду их подтипов. Она подтверждается и количественными сопоставлениями состава глинистых минералов в разных черноземах. Карбонатный чернозем характеризуется аккумулятивным типом глинистого профиля, поскольку здесь глинообразование превалирует над разрушением глинистых минералов. Содержание глинистых минералов увеличивается вверх по профилю и обусловлено накоплением смектита и илпита.

Глинообразование в этих почвах осуществляется в условиях высокого нагрева поверхностных горизонтов и периодического их увлажнения, непромывного водного режима, щелочной реакцией и вы­сокими концентрациями растворов. Повышение температуры и периодическое увлажнение сопровождается гидролитическим выветриванием. Происходит слабое выщелачивание оснований (Nа, К, Са, Mg, Fе). Слоистые силикаты претерпевают трансформацию. Накопление глины обусловлено дегидратацией слюд, в первую очередь серицита и триоктаэдрической слюды. Неустойчивый иллит-смектит переходит в смектит, чем обусловлено снижение его содержания в верхних горизонтах. Продукты гидролиза – Al₂O₃ и SiO₂ – осаждаются основаниями также с образованием смектитовой фазы (Алексеев,1971; Алещенко, 1973).

 

3.4                   Гранулометрический состав

Глубина, см	[<0,001мм]
0-20 20-30 40-50 70-80 80-90 110-120 140-150 160-170 180-200 260-300 300-350 350-400	24 25 24 23 24 23 20 21 19 17 18 15

Сведения о гранулометрическом составе и физических свойствах Ч^К Молдавии опубликованы в двух опубликованных работах (Агрофизическая характеристика, 1977; Атаманюк и др., 1977) Данные, полученные по профильному распределению ила для четырёхметровой толщи черноземов карбонатных суглинистых, приведены в таблице 5.

 

Таблица 5. Статистические характеристики содержания фракции <0,001 мм в черноземе карбонатном суглинистом, %

Первый метр равномерно насыщен илом (23-25%), глубже его содержание начинает падать (140-150 см – 20%, 350-400 см – 15%), т.е. наблюдается вторичное оглинивание гумусированной части почвенного профиля (Черноземы СССР, 1974).

Микроагрегированность Ч^к Молдавии высокая: выход свободного ила по отдельным разрезам не превышает 2% (Крупенников, 1967), по многочисленным данным, в слое 0-20 см он составил 1,48%, до 150 см – 0,62-1,17% (Атаманюк, и др., 1977). Отмечена слабая тенденция возрастания плотности в слое 0-20 см, которая в среднем для ряда гранулометрических групп составляет 1,20; соответственно общая порозность равна 54,6%.

Различия в физических свойствах в сравнении с другими представителями типа при том же гранулометрическом составе незначительны, однако Ч^к имеют худшие физические свойства. Вероятно, здесь оказывает влияние карбонатности с поверхности.

 

 Рис.4. Вещественный состав карбонатных черноземов:

1 - гумус, %;

2 – СО₂,%;

3 - Са²⁺+Mg²⁺, мг_*экв/100 г почвы;

4 - ил, %;

5 - рН

 

 

 

 

3.5      Строение чернозёмов

Все чернозёмы имеют общее генетическое строение профиля, а именно:

А_д – гумусовый горизонт.

А – гумусовый переходный горизонт.

В₁ – деструктивно-карбонатный иллювиальный горизонт.

В₂ – иллювиальный горизонт гипса и легкорастворимых солей.

ВС – переходный горизонт.

С – почвообразующая порода.

 

Рис. 5. Строение чернозема карбонатного

 

 

Чернозем карбонатный (целинный)

А_д Серо-коричневый, темный; зернисто-порошистый; обилие корней; слабоуплотненный; суглинистый.

А Темно-бурый; зернистый; в ниж­ней части профиля карбонатная пле­сень; переход постепенный, слабоуп­лотненный; суглинистый.

В₁ Бурый, комковатый; карбонатная плесень и мицелий; переход постепенный; уплотненный; по всему профилю червоточины, копро­литы, кротовины, суглинистый.

В₂ Буровато-серый (белесоватый от карбонатной плесени), комковатый; обилие карбонатных новообразова­ний; кротовины; переход постепен­ный; слабоуплотненный; суглинистый.

ВС Грязно-желтый, бесструктур­ный; обилие карбонатных новооб­разований; слабоуплотненный; суглинистый.

С Желто-бурый, карбонатные мице­лий и плесень; суглинистый

 

Чернозем карбонатный (пахотный)

А_пах Темно-бурый; комковато-порошистый; корни, корешки; переход постепенный; слабоуплотненный; пылевато-суглинистый.

А Коричневато-бурый; комковато-зернистый; карбонатная плесень; пе­реход постепенный; уплотненный; суглинистый.

В ₁ Бурый; крупно-комковатый, с примесью зернистости; копролиты, кротовины, карбонатная плесень; пе­реход постепенный; уплотненный; суглинистый.

В₂ Бурый со светло-палевым оттен­ком; комковатый; обилие карбонатной плесени; переход постепенный; уплотненный; суглинистый.

ВС Палевый; бесструктурный; кро­товины, отдельные затеки гумуса; карбонатная плесень, конкреции; уп­лотненный, суглинистый.

С₁ Светло-палевый; карбонатные конкреции; уплотненный; суглинистый.

С₂ Палево-желтый; лёссовидный суг­линок.

3.6Почвенный раствор

 

Ещё в 1906 году С.А.Захаров показал, что важней характеристикой чернозёмов служит состав почвенного раствора. Карбонатность почв контролируется наличием в них растворенных бикарбонатов кальция и магния. Данные опытов приведены в таблице 6. В растворе почвы количество кремния и алюминия ничтожно. Железа в верхнем слое очень мало, но с глубиной их количество увеличивается. Это связано с тем, что карбонат блокируют железо, что является одной из причин хлороза растений, проявляющегося на почвах с высоким содержанием СаСО_3. Почвенный раствор изучали на контрольных делянках без удобрений, поэтому высокое содержание в Ч^к азота в виде нитратов следует объяснять более энергичным ходом нитрификации в этих почвах по сравнению, например, с карбонатами обыкновенными.

 

Таблица 6. Состав почвенного раствора, выделенного спиртовым методом, мг/л (1968г.)

Также если сравнить количество Са в карбонатных и обыкновенных чернозёмах, то можно увидеть существенную разницу: количество кальция в Ч^к в 1,7-2,1 раза выше, чем в обыкновенном. Различие в пользу первого наблюдается даже в тех слоях, где обыкновенные чернозёмы уже содержат СаСО₃. Количество кальция в почвенных растворах из черноземов динамично по глубинам, месяцам и годам (рис.6). Однако и при учете этого обстоятельства приоритет Чк выглядит абсолютно бесспорным. Таким образом, установлена ещё одна кардинальная генетическая особенность карбонатных чернозёмов.

Рисунок 6. Содержание кальция в почвенном растворе карбонатного чернозёма