Содержание легкоподвижных форм марганца и железа (часть 3)
Методика проведения опытов без растений такова: в сосудах без отверстий емкостью 6-8 л помещались разные кислые и известкованные почвы в одной серии сосудов в течение 5-6 месяцев поддерживались условия нормального увлажнения (60% от полной влагоемкости), во второй создавались условия переувлажнения (около 90%)и в третьей 100%. Через определенные промежутки времени в свежеотобранных почвенных образцах определялись подвижные формы алюминия, марганца и железа, обменная кислотность и т.д. Результаты опытов приведены в таблице 20.
Из приведенных данных явствует, что переувлажнение почв существенно увеличивало содержание восстановленных форм марганца и железа. Особенно значительным (в 50-100 раз) было увеличение содержания железа в опытах с переувлажнением, когда вода выступала над поверхностью почвы на 0.5 см. Было отмечено, что параллельно с увеличением содержания растворимых форм железа в почвах происходило почвы эквивалентное (на 0.87 и 0.40 мг*экв) снижение содержания подвижного алюминия и увеличение обменного водорода. При этом реакция почвы становится значительно менее кислой (значение рН KCl на разных почвах возрастало на 0.4-1.4 единицы, хотя титруемая обменная кислотность не снижалась, а повышалась.
Для других опытов была подобрана почва с невысоким содержанием марганца и железа, поддерживались несколько менее жесткие условия переувлажнения (90% от полной влагоемкости) и увеличение содержания марганца и железа было несколько меньшим. Однако, общие закономерности подтвердились полностью - переувлажнение повысило уровень реакции, содержание легкоподвижных марганца и железа. Изменился характер взаимосвязей между этими почвенными параметрами (рис. 8 и 9).
Высокое содержание обменных водорода, легкоподвижных марганца и железа в дерново-подзолистых почвах является свидетельством преобладания восстановительных процессов. Первопричиной их является не избыток влаги как таковой, а недостаток кислорода. Выпадающие атмосферные осадки, насыщенные кислородом, не приводят к увеличению подвижности марганца и железа в почве. Именно поэтому в многочисленных опытах не установлено достоверного влияния осадков и обычных для вегетационного периода колебаний влажности на содержание легкоподвижны; соединений этих элементов. Возрастание восстановленных форм марганца и железа в переувлажненных почвах легко объяснимо с позиций более низкого значения окислительно-восстановительного потенциала.
При пониженных значениях окислительно-восстановительного потенциала почвы (на почвах переувлажненных) и низком значении pН значительная часть почвенных соединений марганца будет восстанавливаться до двухвалентного и количество восстановленного марганца может оказаться токсичным для растений.
Следует отметить, что известкование как нормально, так и переувлажненных почв снижает содержание легкоподвижных форм марганца железа, однако более высокое содержание этих элементов при переувлажнении приводит к тому, что в произвесткованных умеренными дозами извести почвах могут оставаться слишком высокие, токсичные концентрации марганца и железа. Из этих теоретических представлений вытекает важный в практическом отношении вывод - необходимость увеличения доз внесения извести на переувлажненных почвах, хотя генеральной линией должна быть оптимизация водно-воздушного режима. Пересушивание таких произвесткованных почв может привести к резкому недостатку марганца и железа, как необходимых растениям элементов.
Таким образом, в почвах объективно существует сложное взаимовлияние - с одной стороны - кислотности на содержание разновалентных форм железа и марганца, с другой - железа и марганца на содержание обменного водорода, подвижного алюминия и т.п.
С этих позиций можно объяснить повышение уровня реакции, происходящее при переувлажнении. По нашему мнению, при анаэробных условиях происходит вытеснение обменного алюминия из поглощающего комплекса находящимся в растворе восстановленным железом (а такое вытеснение возможно, т.к. ионы железа обладают большим удельным зарядом) и частичное замещение им этих обменных позиций. По К.А. Блэку (1973), наблюдавшему повышение pH в затопляемых почвах тропиков Гайаны, упрощенная схема происходящих в почве процессов выглядит так:
Таким образом, вовлеченным в эту систему, оказывается и алюминий, хотя он и не является элементом с переменной валентностью. Вообще поведение в почве металла с переменной валентностью очень сильно а висит от валентного состояния. Как указывалось выше, двухвалентное железо (в условиях переувлажнения) было способно вытеснять алюминий из почвенного поглощающего комплекса. Наоборот, по данным опытов S.W. Thomas (1964), ион трехвалентного железа, внесенный в почву, был склонен исчезать из обменной формы и замещался другими катионами (водородом и алюминием). В наших опытах внесение соли двухвалентного марганца в 2.7 раза повышало содержание легкоподвижного железа, а оно на 80-85% представлено двухвалентными закисными сочинениями. Внесение же окисной соли железа (FeCl3), наоборот, в 3.7 раза снижало содержание двухвалентного марганца, но повышало содержание подвижного алюминия.
