ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД ПОД ВЛИЯНИЕМ ГЛЕЕОБРАЗОВАНИЯ ПРИ РАЗНЫХ ТИПАХ ВОДНОГО РЕЖИМА (МОДЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ)

Механизм глееобразования, его последействия и роль в формировании почв могли быть раскрыты с необходимой полнотой лишь в процессе иссле­дования изменений почвообразующих пород разного генезиса и состава на фоне по крайней мере двух контрастных типов водного режима — застойно­промывного и застойного.

Первый характеризуется тем, что избыточная влага заполняет все поры горизонта или профиля, вызывает условия анаэробиоза, а затем просачивает­ся в глубь почвы, вынося из сферы реакции продукты взаимодействия. При застойном типе водного режима твердая фаза породы постоянно находится в анаэробных условиях. Она полностью обводнена, а продукты реакции оста­ются на месте или медленно диффундируют к зоне аэрации на границе разде­ла почвенный раствор—воздух. Из этого следует, что изучение изменений поч­вообразующих пород под влиянием глееобразования должно быть тесно связано с характером водного режима, в котором протекает этот процесс.

Методика постановки модельных исследований заключалась в следую­щем (рис. 2.4). Различные почвообразующие породы помещали в сосуды на основание из отмытого кислотой кварцевого песка. В опыте по оценке глее­образования в условиях застойно-промывного режима использовали сосуды с дренажем для слива лизиметрических вод. Изучение глееобразования при застойном водном режиме вели в сосудах без дренажа. Образец породы за­ливали раствором, содержащим сахарозу (1%).

В варианте «оглеение на фоне застойно-промывного режима» породы на 10 дней заливали раствором. Через 10 дней затопления раствор сливали че­рез отверстие в дне сосуда. После просыхания в течение 1—2 суток образец вновь заливали таким раствором. В варианте «оглеение на фоне застойного режима» сахарозу вносили в одну и ту же порцию раствора, постоянно за­тапливающего образец каждый раз после завершения ферментации преды­дущей порции углеводов. В варианте «застойно-промывной режим» дренаж­ные воды анализировали после каждого сброса.

2.1.4.1. Изменения цвета пород, окислительно-восстановительного потенциала и состава лизиметрических вод

В суглинистых породах появление отчетливых цветовых признаков оглеения в виде сизовато-серых (в кислом лессовидном суглинке) и сизовато-голубых (в карбонатной морене) оттенков можно было обнаружить в поверхностном

Рис. 2.4. Схема опыта по моделированию глееобразования на раз­ных почвообразующих породах в условиях застойно-промывного и застойного водного режимов

слое через 2—3 месяца после начала опыта. Через 6—8 месяцев в поверхност­ном слое (0,5-2,5 см) сформировался сплошной лентообразный слой реду­цированного глея*. В условиях застойно-промывного режима этот слой к концу наблюдений на лессовидном суглинке (через два года) приобрел беле­совато- и серовато-сизую окраску, которая в сухом состоянии имела одно­родный серый цвет. В лессовидном кислом суглинке ниже этого слоя оглее­ния возникало поле голубовато-сизых пятен.

В карбонатной морене под слоем редуцированного глея основной крас­новато-бурый цветовой тон оставался близким к исходному, но на его фоне по отдельным каналам появлялись сизоватые пятна. Лишь по прошествии более длительного периода (более 2—3 лет) вся масса образца карбонатного моренного суглинка под слоем глея резко изменяла свою окраску с ярко- красного на приглушенный коричневато-бурый цвет, по основному фону которого появлялась масса мелких сизовато-синих пятен глея.

¹ Редуцированный глей (Gr) — однородно окрашенный в серый, сизо-серый, голубой, зеленовато-голубой, синий цвет слой или фрагмент слоя (горизонта).

Рис. 2.5. Окислительно-восстановительный потенциал при моделировании глееобра­зования в условиях застойно-промывного водного режима:

а) морена карбонатная суглинистая; б) лессовид­ный кислый суглинок; в) флювиогляциальный пе­сок; 1 — при затоплении; 2 — после сброса воды

В результате длительного оглеения флювиогляциальный песок, имевший в исходном состоянии ярко-желтую окраску, приобрел белесовато-серый цвет, наиболее отчетливо выраженный при застойно-промывном водном режиме.

Таким образом, цветовые признаки глееобразования проявляются весьма быстро на породах различного минералогического состава, причем глееобра­зование на кислых породах в усло­

виях застойно-промывного водно­го режима приводит к появлению поверхностных глеевых горизонтов, окрашенных в серые, серовато-си­зые или белесые тона.

При моделировании глееобра­зования на разных породах можно обнаружить закономерные различия окислительно-восстановительного потенциала, обусловленные их хи­мическим составом. В условиях за­стойно-промывного режима обна­ружено, что наиболее быстро и резко потенциал падает в песке (рис. 2.5). Наиболее высокие значе­ния потенциала наблюдаются в кар­бонатном моренном суглинке. Вме­сте с тем после выноса основной массы карбонатов в конце наблю­дений окислительно-восстанови­тельный потенциал всех трех пород оказался практически тождествен­ным (-350, —400 мВ). Интересно и то, что после периодов высушива­ния в условиях застойно-промыв­ного водного режима окислитель­но-восстановительный потенциал в кислых породах существенно не ме­нялся, тогда как в карбонатных быстро возрастал.

В условиях застойного режима (рис. 2.6) на фоне постоянного пе­реувлажнения до полной влагоем­кости вначале на всех породах на­блюдалась фаза незначительного снижения ОВП (до 200-250 мВ).

Затем происходило резкое, глубокое и устойчивое падение потенциала (до -400 мВ в песке, до -200...-300 мВ в кислом лессовидном суглинке и до —100...—150 мВ в карбонатном моренном суглинке).

Отметим и то, что обводнение контрольных образцов лессовидного и мо­ренного суглинков и песка без внесения органического вещества не меняло потенциала на протяжении двухлетнего периода наблюдений в условиях за­стойно-промывного и застойного режимов.

со

Рис. 2.6. Окислительно-восстановительный потенциал при моделировании глееобразования в условиях застойного режима:

а) опыт; б) контроль; 1 — морена суглинистая; 2 — лессовидный суглинок; 3 — флювиогляциальный песок. Стрелка — срок внесения сахарозы

Поэтому до тех пор, пока карбонатные породы обладают достаточно большим резервом углекислых солей, способных нейтрализовать органиче­ские кислоты и другие соединения, их минеральная масса при прочих рав­ных условиях в большей мере защищена от «агрессии» органических соеди­нений, чем кислые породы. Этим объясняется, в частности, известное торможение глееобразования на карбонатных породах и на элювии основ­ных пород, описанное ранее Е. MUckenhausen (1958), Н. Zakozek (1952) и др.

Химический состав лизиметрических вод в условиях застойно-промывно­го режима и поверхностных вод в опыте с застойным режимом отражает сущность процессов, происходящих в минеральной массе пород при глееоб- разовании. Так, добавка органического вещества, способного к фермента­ции, вызывает заметное подкисление лизиметрических вод (по сравнению с контролем) в условиях застойно-промывного режима. Вместе с тем при зас­тойном режиме эти изменения оказываются менее значительными или несу­щественными.

В условиях оглеения на фоне застойно-промывного режима наблюдает­ся интенсивный вынос кальция из карбонатной морены и в меньшей мере из лессовидного суглинка. В контрольных образцах вынос кальция оказался незначительным.

На фоне застойно-промывного режима на разных породах установлен различный характер выноса железа, алюминия и марганца с лизиметриче­скими водами. Максимальный вынос железа вначале наблюдается из кислых пород, особенно из лессовидного суглинка (150—300 мг/кг FeO) при относи­тельно невысоком содержании FeO в лизиметрических водах из карбонатно­го моренного суглинка (10-120 мг/кг).

Однако затем вынос железа по мере декальцинирования этой породы резко увеличился и почти вдвое превысил вынос из кислого лессовидного суглинка (соответственно 220 и 120 мг/кг). Наконец, на завершающем этапе наблюдений вынос железа из всех пород стабилизировался и оказался близ­ким в песке, моренном и лессовидном суглинках (5—20 мг/кг). Почти одно­временно или несколько позже за пиком выноса железа для каждой из ис­следованных пород прослеживались невысокие максимумы выноса алюминия. Все породы в начальный период элювиирования почти одновременно дают близкие максимумы выноса марганца.

2.1.4.2.