Содержание легкоподвижных форм марганца и железа (часть 2)
Определение марганца, железа в вытяжке 1н KCl имеет следующие несомненные преимущества:
1. Так как в этой же вытяжке определяется: значение pH, вели чины обменной кислотности, обменных форм водорода и подвижного алюминия, кальция и магния. Это дает возможность выяснить все взаимосвязи между основными элементами, определяющими кислотно-щелочное состояние почвы «в чистом виде» не осложненном инородными влияниями, например, разницей в поведении катионов и анионов, которая неизбежна при работе с разными экстрагентами.
2. Вытяжкой 1н KCl извлекаются главным образом (но не абсолютно селективно) двухвалентные соединения марганца и железа, то есть именно те, которые оказывают наибольшее действие на растения.
3. Использование одной вытяжки значительно повышает производительность труда аналитиков, что играет определенную роль и научных исследованиях, и особенно в перспективе, учитывая дальнейшее использование полученных данных в практике агрохимической службы.
Объектами исследований являлись образцы пахотных почв областей и республик Северо-Запада Нечерноземной зоны (табл. 18).
Содержание легкоподвижного марганца в почвах региона колеблется в широких пределах от 0.008 до 0.400 мг-экв/100 г. Велики различия в содержании марганца и в почвах с одинаковыми уровнями реакции. He установлено достоверной взаимосвязи между гранулометрическим составом почв, их гумусированностью и содержанием легкоподвижного марганца. Хотя средневзвешенное содержание его по мере снижения кислотности (рН KCl) закономерно уменьшается, из-за большой вариабельности свойств почв взаимосвязь между этими параметрами довольно слабая. Коэффициенты корреляции между рН KCl - lgMn для почв разного гранулометрического состава находятся в пределах -0,10-0.35. Такая взаимосвязь характерна для массивов разнородных почв, отличающихся по происхождению, условиям увлажнения и т.п. Иное дело, когда рассматривается влияние уровней реакции на подвижность марганца при известковании конкретной почвы.
В многолетних опытах 5 и 54 были рассчитаны ежегодные взаимосвязи рН KCl - lgMn за период с 1968 по 2004 год. Выявлена высокая достоверная, отрицательная корреляция между этими показателями - r колебался от -0.55 до -0.89 (среднее значение -0.69). Еще более тесные взаимосвязи наблюдались в вегетационных опытах, где нивелировались территориальная пестрота и водно-воздушный режим почв. Определены в этих опытах также ежегодные коэффициенты корреляции для других показателей кислотного режима, которые колебались:
- обменный водород - легкоподвижный марганец от +0.40 до +0,83;
- легкоподвижные марганец - железо от +0.42 до +0.84,
- обменный водород - легкоподвижное железо от -0.20 до +0.66.
В последнем случае взаимосвязи неустойчивы по годам, иногда корреляция даже изменяет знак.
На основании данных содержания легкоподвижного марганца возможен прогноз содержания легкоподвижных форм железа. Расчеты показывают, что среднее содержание этих форм железа в дерново-подзолистых почвах составляют (мг/кг):
при pH KCl 3.9-4.1 ~14 мг (с интервалом колебаний от 4 до 30 мг/кг),
при pH KCl 4.4-4.6 ~10 мг (с интервалом колебаний 2.5-20 мг/кг),
при pH KCl 5.0 ~4 мг/кг,
при pH KCl 5.5 ~2.5 мг/кг.
Поскольку содержание обменного водорода и легкоподвижного железа коррелируют между собой слабо, эти факторы оказывают влияние на содержание легкоподвижного марганца почти независимо друг от друга (табл. 19)
Совокупный коэффициент множественной корреляции (Mn-H-Fe весьма высок, что свидетельствует о сильном влиянии обоих факторов на содержание марганца. Высокое значение коэффициента множественной корреляции (0.86) и рассчитанной методом наименьших квадратов уравнение множественной регрессии позволяют с высокой степенью надежности предсказать содержание легкоподвижного марганца и на основании данных содержания в почвах обменного водорода и легкоподвижного железа.
Отсутствие тесной положительной связи между содержанием в почвах обменного водорода и двухвалентного железа в целом для всего массива данных на первый взгляд кажется странным.
Пo данным И.П. Сердобольского (1950) Fe+2-Fe+3, Mn+2-Mn+4, H+-Н по существу образуют единую, взаимосвязанную окислительно-восстановительную систему, в которой каждый из катионов зависит с других:
Активной составной частью почвенной окислительно-восстановительной системы является и кислород.
В настоящее время прежние представления об окислительно-восстановительных процессах, как о реакциях присоединения или отдачи водорода или кислорода в значительной мере пересмотрены. Некоторые восстановительные реакции могут идти и без участия катиона водорода. Н.Г. Зырин и Д.С. Орлов (1964) в качестве примера приводят реакцию Fe+3+e↔Fe+2. При этом становится понятным относительно слабое влияние обменного водорода на содержание Fe+2, которое, видимо, заключается лишь в его участии в восстановлении марганца.
Влияние кислотности на подвижность железа может заключаться в другом. Как известно в гумусовом горизонте дерново-подзолистых почв содержится 2-4% Fe2О3, что составляет около 60-80 т на гектар. Растворимость солей трехвалентного железа при нормальной реакции почвы очень невелико, однако резко повышается при подкислении. Например, снижение pH почвы с 5 до 4 увеличивает ее в 1000 раз.
Наиболее важную роль при этом играют условия аэрации, которые определяют окислительно-восстановительное равновесие в почвах, и оказывают влияние как на содержание двухвалентных форм марганца и железа, так и на структуру кислотности почв - содержание в ней обменного водорода и алюминия. В этом отношении показательны результаты проведенных нами опытов на различных почвах, по изучению влияния переувлажнения на структуру почвенной кислотности.
