ВЛИЯНИЕ ГЛЕЕОБРАЗОВАНИЯ НА УДЕЛЬНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ

Физические свойства почв в значительной мере обусловлены удельной поверхностью их твердой фазы. Как следует из рассмотренных данных, из­менение химических свойств оглеенных горизонтов приводит к глубокой трансформации их физических свойств.

Если оглеение развивается на фоне застойно-промывного водного ре­жима на кислой породе, то происходит интенсивная потеря ила — до 50% и более — из верхних слоев. В случае оглеения таких же кислых пород в усло­виях застойного режима, а карбонатных пород — как при застойном, так и при застойно-промывном наблюдается накопление ила, своеобразное «ог- линивание» горизонта. Именно поэтому в условиях застойно-промывного режима оглеение кислых (и нейтральных) пород сопровождается уменьше­нием общей удельной поверхности почв, а при застойном — ее увеличением (рис. 4.1) [Зайдельман, Болатбекова, 1984; Зайдельман, 1985].

На основе данных о величинах общей, внешней и внутренней удельных поверхностей, определенных адсорбционными методами с использованием в качестве адсорбатов молекул воды и азота, можно оценить некоторые осо­бенности строения твердой фазы почв и пород [Воронин идр., 1974].

Оглеение качественно изменяет поверхности твердой фазы. Ее адсорб­ционная емкость увеличивается. Этому в условиях застойного водного ре­жима (или застойно-промывного на карбонатных породах) способствует также утяжеление гранулометрического состава глеевых горизонтов. Эти же при­чины приводят к увеличению обшей удельной поверхности, активной по отношению к воде, — Sq- Однако степень увеличения 5J) и характер измене­ния ее различных составляющих — внешней S_e, внутренней £,, и удельной поверхности по азоту 5^N — неоднозначны для почвообразующих пород раз­ного генезиса и глеевых горизонтов, сформированных на этих породах (табл.

Рис. 4.1. Изменение общей удельной поверхности твер­дой фазы понвообразующих пород разного генезиса под

влиянием оглеения (горизонты С и G):

1 — пермские, 2 — аллювиальные, 3 — ленточные, 4 — моренные,

5 — покровные

Таблица 4.3

Изменение удельной поверхности глинистых почвообразующих пород Нечерноземной зоны при оглеении, м²/г

[Зайдельман, Болатбекова, Малиновский]

* Удельная поверхность: 5₀— общая, — внутренняя, S_e — внешняя, S^N — по адсорбции N₂.

Внутренняя удельная поверхность твердой фазы 5,- слагается из поверх­ности, ограничивающей межпакетные пространства в решетке лабильных силикатов и микрополостей, которые заполняются водой в процессе форми­рования условного монослоя молекул воды по БЭТ.

Величина внешней удельной поверхности S_e определяется степенью дис­персности микроагрегатов, как имеющих, так и не имеющих внутреннюю поверхность. Наконец, удельная поверхность по азоту 5^м — это поверхность микроагрегатов или отдельных почвенных частиц, за исключением поверх­ности микроагрегатных полостей, в которые не проникают молекулы азота.

Отношение S_e/^ резко возрастает в почвах и горизонтах, где в процессе почвообразования возникают условия для организации почвенных частиц в микроагрегаты. Это позволяет признать, что внутри микроагрегатов суще­ствуют полости, не доступные молекулам азота, в которых может адсорбиро­ваться влага [Воронин, 1978]. Обычно при оглеении наблюдается законо­мерное увеличение абсолютных значений этого отношения, хотя в породах разного генезиса они оказываются существенно различными.

При оглеении пермских карбонатных глин увеличение внутренней по­верхности происходит в результате увеличения содержания лабильных сили­катов и выноса карбонатов, не имеющих внутренней поверхности [Витязев, 1981]. Резкое увеличение соотношения (с 1,0 в неоглеенной породе до 1,6 в глее) свидетельствует о том, что в почвах на пермских глинах в резуль­тате оглеения возникают лучшие условия для агрегирования. Этому способ­ствует значительное накопление органического вещества, кальция и магния.

В неоглеенных и оглеенных горизонтах аллювиальных глинистых отло­жений обнаружены равные абсолютные значения Зуб*⁴. Это интересное яв­ление, по-видимому, можно объяснить тем, что в процессе оглеения и ра­створения цементов происходит высвобождение не элементарных гранул, как это имеет место, например, в пермских карбонатных глинах, а мелких микроагрегатов.

Моренные неоглеенные глины отличаются высокой исходной микроаг- регированностью. Об этом свидетельствуют высокие значения соотношения Sg/S*¹ ~ 1,7. Однако пленки гидроокиси железа ограничивают развитие гид- ратных слоев в межпакетных пространствах лабильных силикатов. Оглее­ние, вызывая растворение оксидных пленок железа, способствует активному микроагрегированию всей массы оглеенной морены.

В лессовидной глине, как и в моренной, оглеение не вызывает заметно­го изменения удельной поверхности ПО азоту И соотношения Sg/tf"¹.

Таким образом, можно в качестве гипотезы высказать предположение о том, что в зависимости от генезиса почвообразующих пород клеющие веще­ства (оксиды железа, карбонаты, гуматы железа и кальция) могут связывать как элементарные гранулы, так и микроагрегаты. В результате оглеения в первом случае возможно последующее агрегирование элементарных гранул (в пермских и лессовидных глинах), а во втором, при освобождении мик­роагрегатов, их взаимная коагуляция происходит в меньшей мере (в ленточ­ных и моренных глинах) или не происходит вообще (в аллювиальных гли­нах). Отметим и еще одну важную в мелиоративном отношении особенность. Следствием глееобразования в условиях застойного водного режима всегда является увеличение общей и внешней удельной поверхности твердой фазы. Поэтому глеевые горизонты, сформировавшиеся в условиях застойного вод­ного режима, должны обладать более высокой влагоемкостью и, следова­тельно, меньшим коэффициентом водоотдачи, чем неоглеенные горизонты породы тождественного или близкого гранулометрического состава. Такой вывод справедлив для глеевых горизонтов, образованных на суглинистых и глинистых породах, не подверженных активному обезыливанию. Напротив, в легких породах (например, на флювиогляциальных песках) при застойном режиме или на кислых суглинистых и глинистых породах при застойно­промывном режиме на фоне интенсивного обезыливания оглеенные и глее­вые горизонты могут отличаться известным снижением влагоемкости по срав­нению с влагоемкостью исходных почвообразующих пород.

4.4.