CC BY
40Abstract. The article aims to study the moisture regime of black soil leached by winter rye cultivation and to define the rate of irrigation in case of moisture deficit over vegetation. Research was carried out on the basis of the Altai State Agricultural University in 2001-2003. Winter rye cultivation of Elita variety was carried out according to the agricultural techniques recommended for Altai Krai. Vegetation periods there are characterized by low hydrothermal coefficient due to the continental climate. To increase the yield of winter rye, all techniques should provide the necessary level of soil moisture through moisture supply and watering over vegetation. June 2001 was characterized by insignificant precipitation and by the beginning of July it was a negative situation - the soil layer 0-20 cm under winter rye was moistened to 14.3 mm only. Therefore, it was a need for irrigation norms from 507 to 340 t/ha in the arable layer of black soil. Precipitation of summer 2002 provided the required moisture treatment of the arable layer. In July the moisture level dropped significantly. In mid-August, there was a definite lack of soil moisture in the 0-20 cm layer reaches 34.5 mm. Moisture conditions of black soil in summer of 2003 were inappropriate for plants. By the end of June, the deficit of productive moisture was 24.4 mm, from mid-July to the end of the vegetation period the level was between 35 and 40 mm, which required an increased irrigation norm at least 350 t/ha.
Keywords: leached black soil, rye, density, total and productive reserves of moisture, water lack, irrigation, irrigation norms.
Author details: S.V. Makarychev, Doctor of Sciences (biology), professor (e-mail: [email protected]).
For citation: Makarychev S.V. Moisture regime of black soil for the cultivation of grain crops and ways to eliminate water deficit in soil // Vladimir agricolist. 2020. №4. P. 17-21. D0I:10.24411/2225-2584-2020-10140.
D0I:10.24411/2225-2584-2020-10141 УДК 631.41
О ФАКТОРАХ ПЕПТИЗИРУЕМОСТИ СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВ
В.В. ОКОРКОВ, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, (е-mail:okorkovw@yandex. ги)
Верхневолжский федеральный аграрный научный центр
ул. Центральная, д. 3, п. Новый, Суздальский район, Владимирская область, 601261, Российская Федерация
Резюме. Целью исследования было - выявить факторы, вызывающие повышенную пептизируемость солонцовых почв. Впервые физико-химическая сущность солонцового процесса почвообразования отражена академиками К. К. Гедройцем и И.Н. Антиповым-Каратаевым на основе представлений о пептизирующем действии обменного натрия на почвенные коллоиды. Однако возникли сомнения относительно происхождения малонатриевых солонцов. Это привело к поиску и других агентов солонцеватости почв, которые критически рассмотрены автором. На основе натриевого адсорбционного соотношения $АЯ) установлено, что в зависимости от концентрации почвенных растворов меняется и соотношение в них ионов натрия к сумме катионов кальция и магния для достижения определенного содержания обменного натрия в почвенном поглощающем комплексе (ППК). Это свидетельствует о возможности формирования и малонатриевых солонцов в природных условиях. Выявлено, что высокодисперсная часть солонцовых почв представлена отрицательно заряженными гидрофобными коллоидами. Коагуляция наиболее гидрофильной части их, сосредоточенной в А1-горизонте, протекает по нейтрализующему заряд механизму. В момент коагуляции ионами Н+ и К+ теряется заряд всех функциональных групп, а ионами Мд2+, и А13+ - их части. Установлены тесные взаимосвязи между степенью пептизации ила, с одной стороны, и содержанием обменного натрия и дзета-потенциалом, с другой, для почв солонцовых комплексов Северного Казахстана и Алтайского края. Роль обменного натрия, повышающая величину электрокинетического потенциала, обусловлена более легким переходом его с поверхности твердой фазы в жидкую по сравнению с двухвалентными катионами. Это формирует более высокий отрицательный заряд твердой фазы почвы. Наряду с обменным натрием пептизацию почвенных коллоидов могут вызывать и одновалентные катионы К+. Это было доказано на примере почв солонцовых комплексов Тургайской области (Казахстан). В ранее проводимых исследованиях отсутствие тесной связи степени пептизации ила с содержанием обменного натрия в малонатриевых солонцах могло быть связано с недоучетом пептизирующего действия обменного калия.
Ключевые слова: солонцы, факторы пептизации ила, механизм коагуляции, степень диссоциации поглощенных катионов.
Для цитирования: Окорков В.В. О факторах пептизируемости солонцовых почв // Владимирский земледелец. 2020. №4. С. 21-32. DOI:10.24411/2225-2584-2020-10141.
При освоении целинных земель в конце пятидесятых - шестидесятых годов ХХ века в Казахстане в пашню было вовлечено до 25% почв солонцовых комплексов, в том числе 13% - с солонцами более 30%. Поэтому повышение продуктивности пашни за счет улучшения свойств вовлеченных в нее солонцовых земель являлось актуальной задачей. В 70-е годы ХХ столетия коллективом Всесоюзного научно-исследовательского института зернового хозяйства во главе с академиком ВАСХНИЛ А. И. Бараевым была разработана, активно внедрялась и совершенствовалась почвозащитная система земледелия для засушливых условий страны. На этом этапе освоения и использования целинных земель одним из направлений земледельческой науки была разработка путей повышения продуктивности сельскохозяйственных угодий на комплексных солонцовых землях. Их площадь в Северном Казахстане достигала 16,6 млн. га. Трудность решения этих задач заключалась, прежде всего, в большом разнообразии солонцовых почв.
В Российской Федерации площадь солонцовых земель составляет более 29,1 млн. га (Кирюшин и др., 1996) [1]. В пашню вовлечено около 27% их площади (табл. 1). Больше всего этих почв в Сибири (12677,4 тыс. га) и Поволжье (8101,5 тыс. га).
Солонцы относятся к числу наиболее сложных для сельскохозяйственного использования почв. В естественном состоянии они малопродуктивны. Однако в благоприятные по увлажнению годы на средних и глубоких солонцах с мощностью надсолонцового горизонта более 10-15 см урожаи зерновых и кормовых культур приближаются к уровню
g/iaduMipckiu ЗемлеЗЪдеф
№ 4 (94) 2020
1. Распределение солонцовых почв по основным регионам РФ, тыс. га [1]
урожайности на окружающих зональных почвах. Это свидетельствует о достаточно высоком потенциальном плодородии солонцов и целесообразности их введения в сельскохозяйственный оборот после комплекса мелиоративных мероприятий. Для их освоения не может быть предложена единая агротехнология, а требуется ее дифференциация с учетом индивидуальных свойств солонцовых почв.
Из-за невозможности в короткие сроки провести мелиоративные работы на больших площадях осваиваемых солонцовых земель, приемы повышения их плодородия делят на приспособительные и собственно мелиоративные. Освоение первыми не требует капитальных затрат и может быстро выполняться путем дифференцированного применения несложных агротехнических
мероприятий. Вторые мероприятия направлены на коренное улучшение комплекса агрономических свойств в сравнительно короткие сроки за счет привлечения значительных капиталовложений. Поэтому они требуют точных знаний и представлений причин их неблагоприятных агрономических свойств, обусловленных повышенной пептизируемостью высокодисперсной части ППК.
Цель данной работы - на основе собственных исследований и литературных данных выявить факторы, вызывающие повышенную пептизируемость солонцовых почв.
Работа основана на материалах исследований за 1976-1994 гг. и публикациях до 2014 года.
Результаты и обсуждение. Физико-химическая сущность солонцового процесса почвообразования впервые была отражена в работах академика К.К. Гедройца [2]. Согласно его представлениям, основная причина развития в почве солонцовых процессов - пептизирующее действие обменного натрия, что ведет к выносу коллоидов на глубину с образованием иллювиальных горизонтов, характеризующихся
неблагоприятными физическими и водно-физическими свойствами.
По мнению К.К. Гедройца, солонцы развиваются из солончаков. На этой стадии почвообразования происходит вхождение ионов натрия в обменное состояние, чему благоприятствует многократное преобладание их над ионами кальция в жидкой фазе. Безгипсовые и бескарбонатные солонцы эволюционизируют далее в солодь.
Считая обменный натрий основным критерием солонцеватости, И.Н. Антипов-Каратаев разработал классификацию солонцовых почв. Согласно ей к солонцам отнесены почвы с содержанием натрия более 20% от емкости обмена [3]. Однако она противоречила ряду фактических данных. Широкие исследования выявили, что наряду с натриевыми солонцами в различных регионах страны широко распространены солонцы с содержанием обменного натрия значительно меньше указанной величины, но характеризующиеся морфологически типичным солонцовым профилем. Ряд ученых [3, 4] отнесли малонатриевые солонцы к реликтовым образованиям. По мнению их и других исследователей, на ранней стадии почвообразования они сформировались как типичные натриевые солонцы и обладали характерными для них неблагоприятными физико-химическими свойствами. В дальнейшей их эволюции при изменении условий почвообразования произошла замена обменного натрия двухвалентными катионами кальция, с сохранением морфологических признаков солонца.
Одной из причин отрицания И.Н. Антиповым-Каратаевым возможности образования
малонатриевых солонцов при воздействии солевых растворов связано с тем, что по его расчетам даже при 4-кратном преобладании в жидкой фазе ионов натрия над ионами кальция в обменное состояние входило всего около 4% натрия от емкости поглощения. Однако сотрудники Американской лаборатории засоления, исходя из уравнения Е.Н. Гапона [5], выведенного из закона действующих масс, установили тесную линейную связь между отношением обменного натрия к сумме обменных кальция и магния (У), с одной стороны, и соотношением этих ионов в жидкой фазе (Х), с другой, рассчитываемым по уравнению:
где концентрации ионов в жидкой фазе выражены в мг-экв/л. Жидкой фазой являлись вытяжки из почвы, насыщенной до полной влагоемкости [6].
В работе [7] также была описана ранее полученная
Регион Всего солонцовых почв Из них
пашня сенокосы пастбища залежь
Поволжский 8101,5 2815,5 2951,4 2320,3 14,3
СевероКавказский 4139,8 1700,0 1252,3 1187,5 -
Уральский 4196,7 1196,6 2238,1 759,4 2,6
ЗападноСибирский 9590,7 1991,5 6598,2 951,4 49,6
ВосточноСибирский 3086,7 52,8 3001,5 29,8 2,6
Всего по РФ 29115,4 7756,4 16041,5 5248,4 69,1
взаимосвязь между отношением обменного натрия к сумме обменных кальция и магния (У) и величиной SAR (Х) жидкой фазы, выделяемой из почвы, увлажненной до 37-39%. Для 98 образцов лугово-черноземного солонца взаимосвязь между указанными параметрами была следующей:
При использовании последней связи была построена зависимость отношения ионов натрия к сумме двухвалентных катионов кальция и магния в почвенном растворе нейтрального (сульфатного и хлоридно-сульфатного) засоления от его концентрации в образцах лугово-черноземного солонца (рис. 1) для двух уровней содержания обменного натрия: 21-22,6% (SAR = 19,8-21,8) и 29,2-30,3% (SAR = 31,1-32,8).
1 - 21,0-22,6% (SAR = 19,8-21,8);
2 - 29,2-30,3% (SAR = 31,1-32,8).
Рис. 1. Зависимость отношения ионов натрия к сумме катионов кальция и магния в почвенном растворе от его концентрации в образцах почвообразующей породы лугово-черноземного солонца при постоянном содержании в нем обменного натрия
При использовании уравнения 2 значение SAR = X для содержания обменного натрия 20% от емкости обмена вычислялось из выражения У = 1/4 = 0,008 + 0,0130 SAR и составляло 18,6 (SAR = 0,968 : 0,0520).
Данные показали, что чем ниже концентрация жидкой фазы, тем выше преобладание ионов натрия над двухвалентными катионами. При содержании обменного натрия около 20% отношение натрия к сумме кальция и магния в жидкой фазе при концентрации ее 70-80 мг-экв/л было выше 4, а при концентрации 200 мг-экв/л составило 1,54-1,60. В случае содержания обменного натрия в породе 30% и концентрации раствора 80 мг-экв/л содержание ионов натрия было в 8 раз выше, чем ионов Са и Mg, а
при концентрации 280 мг-экв/л - в 2,6 раза.
Исходя из уравнения 2, малонатриевые солонцы с содержанием обменного натрия 10-20% могут формироваться при воздействии нейтральных солевых растворов с 8<SAR<19. Эти значения SAR растворов обеспечивают близкие величины обменного натрия и по уравнению, выведенному американскими исследователями [6].
Широкие исследования по географическому распространению солонцовых почв показали, что наряду с натриевыми в различных регионах часто встречались и малонатриевые солонцы. Поэтому большое внимание было уделено изучению роли поглощенного магния в повышении пептизируемости почвенных коллоидов малонатриевых солонцов. Принимая во внимание преобладание в составе поглощающего комплекса этих солонцов катионов магния, исследователи [8] ввели понятие о магнезиальных солонцах, а на основе этого решили, что магний (как и натрий) может вызывать солонцеватость почв. Тщательные исследования, представленные в работах [9-11], показали, что магний и кальций близки по своему действию на высокодисперсную часть почв.
Проанализировав имеющиеся материалы, И.Н. Антипов-Каратаев [3] связал отрицательное действие обменного магния не с влиянием на агрофизические свойства солонцов, а с его физиологическим действием на растения. Идею магниевой солонцеватости почв не подтвердили и обстоятельные материалы Л.Я. Мамаевой [12].
Несмотря на это, была выдвинута компромиссная «магниево-натриевая» точка зрения на природу солонцеватости [13], согласно которой только сам магний не повышает пептизируемость почвы, но в присутствии небольшого количества натрия действует с ним аддитивно. Однако приводимое в работе минимальное количество натрия, увеличивающее пептизирующее действие магния, достаточно велико (20% от емкости обмена).
В изучении факторов солонцеобразования значительную роль исследователи отводили и биологическому направлению. Влияние высшей и низшей растительности связывалось с разложением минеральной части почв и с освобождением кремнезема и полуторных гидроксидов [14-17]. Но это можно связать и с разной степенью адаптации определенных видов растительности к окружающей среде.
Некоторые исследователи [18] определенное значение в генезисе солонцовых почв придавали процессам, развивающимся в период временного избыточного увлажнения. Повышение подвижности и перемещения железоорганических соединений
40 80 120 160 200 240 280 Сумма катионов, мг-экв/л
возможно, но оно ограничено небольшим периодом этого состояния.
Большое внимание ученые уделяли роли подвижных органических и минеральных соединений различной природы в возможности формирования солонцов. Однако природа их подвижности обычно не обсуждалась. Так, В.А. Ковда [19] большое значение придавал цементирующему влиянию подвижных веществ, образующихся при интенсивном гидролизе натриевых алюмосиликатов, в особенности кремнекислоте.
В концепции Б.В. Андреева [20] солонцеватость связывалась с накоплением гидрофильных коллоидов (в особенности кремнекислоты), образующихся при опреснении гальмиролизных минералов, формирующихся в условиях засоления и неустойчивых при удалении солей. В этом случае обменный натрий является не причиной, а следствием солонцового процесса, так как появляется в результате разрушения кристаллической решетки натриевых гальмиролизных минералов. Он может усиливать гидрофильность почвенных коллоидов.
Подвергнутая экспериментальной проверке концепция Б.В. Андреева о разрушительном влиянии на глинистые минералы водорастворимых солей не нашла подтверждения в работах В.И. Кирюшина [21-22]. Наоборот, последние тормозят процессы деградации минералов, о чем свидетельствует меньшая интенсивность выветривания минералов в солевых горизонтах солонцов по сравнению с аналогичными по глубине слоями незасоленных почв. Однако указанные представления развивались в исследованиях В.Н. Михайличенко и Н.Я. Яцынина [23-24]. По мнению авторов, эти продукты гальмиролиза являются термодинамически устойчивыми типично лиофильными системами. Устойчивость их и лиофилизированных ими дисперсий обусловлена уже не электростатическим фактором, а адсорбционно-сольватным. Однако пороги коагуляции этих соединений кислотами и солями с ионами кальция, магния и натрия одного порядка и составляют всего несколько ммолей/л, что не позволяет относить их к гидрофильным, а тем более считать «высаливание» механизмом коагуляции. Данные о коагулирующем действии нормальной соды в концентрации около 2,0 ммолей/л противоречат наблюдаемой высокой пептизирующей способности ее вплоть до 200 ммолей/л в отношении черноземной почвы [3]. Кроме того, установлено [25], что при применении лишь неионогенных гидрофильных высокомолекулярных стабилизаторов при достаточном покрытии ими поверхности гидрофобных коллоидов, коагуляция наступает при концентрации электролитов
порядка нескольких молей/л. При этом различия в порогах коагуляции от валентности противоионов сглаживаются.
Так как наиболее важной характеристикой высокодисперсной части почв при отнесении ее к определенному классу коллоидных систем (гидрофобные и гидрофильные) является отношение к электролитам, то в работе [7] определялись пороги коагуляции различными электролитами золей, выделенных из солонцовых почв Северного Казахстана, Алтайского края и Западной Сибири (табл. 2). Для сравнительной оценки их устойчивости к электролитам использовали коллоидную часть иллювиального горизонта средненатриевого черноземного солонца и илистую фракцию Na-бентонита.
Как видно из данных таблицы 2, коагуляцию почвенных золей вызывают преимущественно разбавленные растворы хлористых солей. Однако для золей, выделенных из гумусово-элювиальных горизонтов солонцов Северного Казахстана, пороги коагуляции ионами калия варьировали от 250 до 680 ммолей/л. Величины порогов коагуляции золей электролитами, их зависимость от валентности катионов в соответствии с правилом Шульце-Гарди свидетельствуют о гидрофобности и отрицательном заряде выделенных золей. По коагулирующей силе ионы магния превосходили ионы водорода и для большинства золей близки к ионам кальция. Потеря устойчивости ила Na-бентонита наиболее строго подчинялась правилу Шульце-Гарди.
Устойчивость выделенных золей по отношению к ионам водорода, магния, кальция и алюминия сравнительно близка, особенно при выражении коагулирующих концентраций в мг-экв/л, что свидетельствует о ведущей роли нейтрализационных эффектов при коагуляции ими. По отношению к одновалентным катионам наблюдается резкая дифференциация выделенных золей. Наименее устойчивы к действию одновалентных катионов золи из иллювиальных и переходных горизонтов, а наиболее устойчивы - из элювиальных. Очевидно, на коагуляцию их одновалентными ионами калия и натрия влияют и концентрационные механизмы, что объясняется весьма слабой связью их с органической и органоминеральной частью почвы. Поэтому для уменьшения диссоциации ионов калия и натрия (перехода их в жидкую фазу) необходим большой избыток их в растворе.
Были проведены исследования по влиянию электролитов на интенсивность рассеивания света золем, выделенным из элювиального горизонта солонца, при длине волны 465 нм под углом 45° [7]. Видно (рис. 2), что в момент коагуляции ионами калия
№ 4 (94) 2020
Владимирский Земледелец,!)
2. Порог коагуляции и коагулирующая сила электролитов в отношении золей, выделенных из солонцов Северного Казахстана (1-8), Западной Сибири (9), Алтайского края (10) [7]
№ образца Горизонт Электролит, моль/л Коагулирующая сила 2- и 3-х валентных катионов по сравнению с одновалентными ионами или К+
№С1 КС1 НС1 1^С12 СаС12 А1С13 Са2+ А13+
Фракция менее 0,001 мм
1 А1 - 250 - - 2,5 - - 100 -
2 А1 - 500 - - 2,5 - - 200 -
3 А1 - 250 - - 2,5 - - 100 -
4 А1 - 680 28 2,3 1,1 0,20 296 613 3400
5 а2 - 500 - 5,0 3,3 2,5 100 152 200
1 в1 - 250 - - 7,5 - - 33 -
2 В1 - 31,2 6,2 2,5 1,2 - 12 25 -
6 В1 - 15,6 2,5 0,90 1,1 0,40 17 14 39
7 В1 - 15,6 2,5 1,2 1,1 0,30 13 14 52
8 В1 - 15,6 2,5 0,60 0,60 0,40 26 26 39
9 В2 - 15,6 1,6 0,60 0,60 0,25 26 26 62
10 А1В1 0-10 см - 31,2 5,0 1,2 1,1 0,75 26 28 42
10 А1В1 10-20 см - 47,0 5,0 1,2 1,1 0,40 39 43 120
10 В2 - 12 2,5 0,63 0,60 0,44 19 20 27
10 ВС - 12 1,2 0,46 0,74 0,25 26 16 48
N8- бентонит 75,0 62,5 9,0 2,2 1,9 0,25 34 40 300
Фракция менее 0,0002 мм
8 В1 89,0 22,5 1,2 0,50 0,43 0,28* 178/45 207/52 318*/80
Примечание. Знак - означает отсутствие данных. Номера образцов соответствуют разрезам остаточных (1 и 6), малонатриевых (3) и средненатриевых (2,4,5,7,8) черноземных солонцов Северного Казахстана, малонатриевых (9) солонцов Западной Сибири, средненатриевых (10) каштановых солонцов Алтайского края. Для фракции менее 0,0002 мм дан порог коагуляции хлорным железом.
и водорода увеличение интенсивности рассеивания света органоминеральным золем в 3 раза, а ионами магния в 2 раза выше, чем ионами кальция и алюминия. Очевидно, в этом случае катионы кальция и алюминия взаимодействуют с функциональными группами одного вида, ионы магния - двух, водорода и калия - трех видов.
Более высокая коагулирующая способность хлористого алюминия по сравнению с хлористым кальцием объяснена полным (количественным) и прочным связыванием золем ионов алюминия. Менее прочная связь золя с ионами кальция требует некоторого их избытка в растворе. При коагуляции золя ионами водорода и калия теряется заряд 3-х функциональных групп. Механизм потери его ионами Рис. 2. Изменение интенсивности рассеивания света золем, водорода преимущественно нейтрализационный, выделенным из элювиального горизонта солонца, от а ионами калия - концентрационно-
десятичного логарифма концентрации (г-ион/л) ионов[7] нейтрализационный. В последнем случае это связано
с увеличением гидрофильности органических и
I
10 ■
0---■--------
-5 -4 -3 -2 -1 0 С
+ - обозначения, соответствующие визуально наблюдаемому процессу коагуляции;
1 - К+, 2 - Н+, 3 - Мд2+, 4 - Са2+, 5 - А13+.
органоминеральных коллоидов, что повышает их устойчивость к электролитам.
Роли заряда в повышении пептизируемости солонцовых почв особое внимание уделял К.К. Гедройц [2]. Он считал, что поглощающий комплекс почвы представляет коллоидно раздробленную ее часть. В этом состоянии она представляет неустойчивую систему, стремящуюся повысить устойчивость либо увеличением дисперсности за счет перехода в молекулярное состояние, либо понизить раздробленность путем объединения в более крупные агрегаты. Для нерастворимой в воде «коллоидальной части почвы» этому объединению препятствует электрический заряд, обеспечивающий взаимное отталкивание отрицательно заряженных почвенных частиц. По К.К. Гедройцу, все факторы, повышающие заряд коллоидных частиц, получили название «стабилизаторов», противоположные - «инстабилизаторов». Анионам, несущим одноименный с почвенными коллоидами заряд, отводилась стабилизирующая роль, катионам -инстабилизирующая. При этом пептизирующее действие обменного натрия в солонцах академик Гедройц объяснял более слабым инстабилизирующим действием ионов натрия, чем стабилизирующим -гидроксильных ионов. В этом процессе уделялось мало внимания таким анионам как НРО42-, СО32-, SiO32-.
И.Н. Антипов-Каратаев [3] развил и уточнил коллоидно-химические представления академика Гедройца. Высокую пептизируемость коллоидов иллювиального горизонта он объяснял сольватацией (гидратацией) почвенных частиц и существованием на их поверхности двойного слоя ионов. Он писал: «Для сохранения самостоятельности в осадке частички должны быть покрыты защитными слоями, не позволяющими им примыкать друг к другу и срастаться. Защитными слоями в водной среде являются, конечно, гидратные оболочки. Если при помощи пептизаторов образовать двойной слой ионов на поверхности частичек и повысить электрокинетический потенциал их, то произойдет усиление взаимного отталкивания частичек, разрыхление осадка путем увеличения толщины гидратных слоев, с последующим отрывом частичек от осадка и переходом в раствор под влиянием броуновского движения».
Создание двойного слоя с достаточно высоким значением дзета-потенциала на почвенных
частицах при их пептизации достигается благодаря трем процессам: 1. «Адсорбции
потенциалопределяющих ионов»; 2. «Обмену менее гидратированных ионов на более гидратированные в адсорбированном состоянии (многовалентных на одновалентные ионы)»; 3. «Диссолюции». Под диссолюционной пептизацией автор понимал
частичное растворение (диссолюция) раствором щелочи осадка гуминовой кислоты, за счет которого образуется пептизатор на поверхности почвенных частиц, оформляется двойной электрический слой и утолщается гидратная оболочка. Однако экспериментального подтверждения высоких значений дзета-потенциала автором не было получено.
Дальнейшее развитие теории двойного электрического слоя почв выполнено в исследованиях научной школы С.Н. Алешина [26-29], М.Б. Минкина [30] и В.И. Кирюшина [31].
Так как по литературным данным [2, 3, 21, 22, 27, 30] пептизируемость солонцовых почв зависела как от содержания обменного натрия, так и величины электрокинетического потенциала, то на примере почв солонцовых комплексов Северного Казахстана в ряде работ была изучена взаимосвязь между указанными параметрами.
Солонцовые почвы черноземной зоны Северного Казахстана [22] различались по гидрологическому режиму, степени и химизму засоления, гумусированности и содержанию обменного натрия, почвообразующим породам, минералогическому составу их высокодисперсной части. Преобладали солонцы, сформированные на покровных аллювиально-делювиальных отложениях тяжелосуглинистого и легкоглинистого гранулометрического состава. Среди глинистых минералов преобладающими являлись гидрослюды, монтмориллонит, хлорит, вермикулит, каолинит, смешаннослойные (биотит-вермикулит и биотит-хлорит). Для солонцов Тургайской области почвообразующей породой была каолиновая кора выветривания с преобладанием каолинита и небольшой примесью гидрослюды. Почвообразующие породы солонцов Кустанайской области -четвертичные отложения тяжелого
гранулометрического состава. Они подстилались соленосными третичными глинами.
В работе [22] на образцах почв из 350 разрезов черноземных солонцов установлена зависимость степени пептизации ила (микроагрегатный анализ по Н.А. Качинскому) в горизонте В1 солонцов от содержания обменного натрия (рис. 3).
Представленная зависимость в общем виде имеет криволинейный экспоненциальный характер. В диапазоне от 0 до 10% обменного натрия от емкости обмена степень пептизации ила колебалась в пределах 8-20%. С дальнейшим увеличением обменного натрия в ППК интервалы колебания степени пептизации ила изменялись от 12-23% при 10% обменного натрия до 22-45% при содержании его 20% от емкости поглощения. В пределах 18-22% обменного натрия
Рис. 3. Степень пептизации ила в горизонте В1 солонцов в зависимости от содержания обменного натрия [22]. наблюдался заметный скачок в изменении степени пептизации ила. Затем она значительно возрастала
и при 40% содержании обменного натрия достигала 60-90%. В целом же, степень пептизации ила не строго зависела от содержания обменного натрия и, несомненно, помимо него определялась еще и другими факторами - различиями в гидрофильности почвенных коллоидов (табл.2, рис. 2) и структуре поглощающего комплекса.
Выявлено, что преобладание магния над кальцием в ППК в 1,5 раза и выше несколько усиливало пептизирующее действие обменного натрия при повышенном его количестве в почве, не оказывало существенного влияния при низком его содержании.
На рисунке 4 [31] представлены данные по взаимосвязи степени пептизации ила с содержанием обменного натрия и дзета-потенциалом для гумусово-элювиального и В1 горизонтов солонцов Северного Казахстана. Для А1-горизонтов эта связь линейная и менее тесная, чем для В1-горизонтов. По мнению авторов, это обусловлено увеличением степени пептизации ила верхних горизонтов за счет повышения гидрофильности органических и органоминеральных коллоидов (табл. 1, рис. 2). В
(е - основание натуральных логарифмов) Рис. 4. Взаимосвязь степени пептизации ила (Т, %), дзета-потенциала и содержания обменного натрия в процентах от емкости обмена в горизонтах А1 и В1 солонцов Северного Казахстана [31].
Рис. 5. Зависимость дзета-потенциала от содержания обменного натрия в почвах солонцовых комплексов Алтайского края [7]
Рис. 6. Зависимость степени пептизации ила (Т, %) от дзета-потенциала и содержания обменного натрия в иллювиальных горизонтах почв солонцовых комплексов Алтайского края [7]
В1-горизонтах степень пептизации ила возрастала по экспоненциальной зависимости, как от содержания обменного натрия, так и величины дзета-потенциала. В обоих горизонтах наблюдали положительную линейную связь между дзета-потенциалом и содержанием обменного натрия от емкости обмена. Ведущая роль обменного натрия в повышении дзета-потенциала солонцов Северного Казахстана несомненна.
Решающая роль обменного натрия на ^-потенциал выявлена и на почвах солонцовых комплексов Алтайского края (рис. 5). Минералы легкой фракции этих комплексов (0,01-0,05 мм) представлены, главным образом, кварцем, полевыми шпатами и глинисто-слюдистыми обломками с органическим веществом [32-33]. Содержание кварца над полевыми шпатами преобладало в 2 раза. С уменьшением размера частиц количество его снижалось. Более тонкая фракция иллювиальных горизонтов (0,01-0,001 мм) состояла преимущественно из глинисто-слюдистых обломков с органическим веществом. Среди минералов фракции менее 0,001 мм в основном преобладали гидрослюды.
В иллювиальных горизонтах и почвообразующей породе с ростом обменного натрия ^-потенциал увеличивался по линейной
зависимости. Величина его превышала значения, характерные для N8-гидрослюд [7,22, 31]. Главенствующее влияние на величину дзета-потенциала указанных горизонтов оказала адсорбция ионов СО32- в качестве потенциалопределяющих на поверхности железо-, кальций- и магний содержащих минералов в тяжелой фракции этих солонцовых комплексов [32-33]. Об их наличии свидетельствовали высокие значения рН равновесных растворов. Средние их величины для В1, В2 и С горизонтов соответственно составили 8,62, 9,05 и 9,05.
Гиперболическую взаимосвязь дзета-потенциала с содержанием
обменного натрия наблюдали для гумусово-элювиальных горизонтов. Это связано с низкой емкостью обмена, увеличивающей степень диссоциации обменного натрия, распределением последнего преимущественно на внешней поверхности поглощающего комплекса, с низкой концентрацией дисперсионной среды [7], слабо сжимающей двойной электрический слой.
В иллювиальных горизонтах почв солонцовых комплексов Алтайского края, с ростом содержания обменного натрия и величины дзета-потенциала, наблюдали линейную связь со степенью пептизации ила (рис. 6).
Особенно значимо выявляется влияние обменного натрия на электрокинетический потенциал в содовых солонцах [2]. Здесь за счет щелочного гидролиза ионов СО32- величина рН жидкой фазы может повышаться до 10 единиц. Это вызывает переход кислотных групп органического вещества, обладающего высокой гидрофильностью, в заряженные солевые формы. При адсорбции такого органического вещества на поверхности минеральной части почвы совместно действуют как электростатический, так и сольватный факторы стабилизации.
На поверхности Mg-, Ca- и Fe- минералов илистой фракции ионы СО32- адсорбируются в качестве потенциалопределяющих, резко увеличивая их заряд, который вызывает пептизацию минеральной части верхних и нижних горизонтов солонцов [7]. .
Определяющая роль обменного натрия во влиянии на электрокинетический потенциал почв солонцовых комплексов обусловлена более легким переходом его с поверхности твердой фазы в жидкую (степень диссоциации) по сравнению с двухвалентными катионами кальция и магния. Это обусловливает более высокий отрицательный заряд поверхности твердой фазы.
Проведенное изучение степени диссоциации обменного натрия глин и пород [7, 31] при различном его содержании в поглощающем комплексе при соотношении дисперсной фазы к дисперсионной среде 1:5 показало, что прочность связи обменного натрия с поверхностью глинистых минералов в целом увеличивается в последовательности: каолинит - монтмориллонит - гидрослюда - вермикулит (рис. 7). Объяснение отмеченной закономерности связано с наличием нескомпенсированных зарядов из-за замещения в кристаллической решетке четырехвалентного кремния в тетраэдрических слоях и трехвалентного алюминия в октаэдрических катионами более низкой валентности, а также вследствие ненасыщенности связей на боковых гранях, углах кристаллической решетки глинистых минералов. У гидрослюдистых минералов и вермикулита
Владишрскш ЗемлеШеЩ)
1 - бентонит, 3 - гидрослюдистый суглинок, 4 - каолин, 5 - вермикулит
Рис. 7. Степень диссоциации обменного натрия (а) в зависимости от его содержания в поглощающем комплексе №/Са глинистых минералов и пород [31]
изоморфные замещения наблюдаются, главным образом, в тетраэдрических слоях, дефицит заряда локализован вблизи поверхности элементарных слоев. Это определяет более высокую прочность связи обменных катионов у этих минералов. У монтмориллонитовых минералов дефицит заряда связан с замещениями в октаэдрическом слое, расположенном в центре элементарного слоя. Поэтому обменные катионы, расположенные на большем расстоянии от заряженных центров, слабее связаны с поверхностью твердой фазы. У каолинитовых минералов, которым изоморфные замещения несвойственны, способность к обмену обусловлена, главным образом, наличием нарушенных связей и замещением водорода наружного слоя гидроксилов катионами металлов, прочность связи которых невелика.
Полученные данные по диссоциации обменного натрия Na-каолинита и Na-бентонита согласуются с литературными данными [34, 35]. В этих работах коэффициент связности обменного натрия для Na-каолинита и Na-аскангеля соответственно составлял 9 и 21,5, а коэффициенты активности ионов натрия и кальция в поверхностных слоях - 22-24% и 2,3-2,8% соответственно для Na- и Са-монтмориллонита.
В 1% суспензии почвы степень диссоциации ионов кальция составила 2,2-2,8%, а ионов натрия - 13-17% [36]. В исследованиях [37] этот параметр изменялся для двухвалентных катионов (Са2+, Mg2+, Ва2+) от 0,8 до 2%, а для одновалентных ионов (К+, №+, Li+) - от 5,2 до 6,2%. Определенная методом электродиализа в черноземе южном степень диссоциации двухвалентных катионов (Са2+, Mg2+, Ва2+) и ионов калия составила соответственно 2,1-3,3 и 14,7% [38].
Наши данные (табл. 1, рис. 2), находящиеся в
№ 4 (94) 2020
согласии с исследованиями [37-38], свидетельствуют о возможном пептизирующем действии на почвенные коллоиды как обменного натрия, так и обменного калия. По электрокинетическим свойствам [34] катионы натрия и калия достаточно близки. Поэтому при пептизации почвенных коллоидов следует учитывать суммарное действие обменных натрия и калия, что не всегда учитывается исследователями и может приводить к ошибочным выводам. Еще в работах И. Н. Антипова-Каратаева (1953) обменному натрию и обменному калию отводилась определяющая роль при оценке степени солонцеватости почв по результатам фильтрационного анализа.
С учетом изложенного была выполнена попытка изучения взаимосвязи дифференциации гумусового горизонта по содержанию илистой фракции и степени ее пептизации с некоторыми свойствами черноземных и каштановых почв разной степени солонцеватости и солонцов. Почвенные образцы были отобраны с территории совхоза «Любимовский» и Тургайской опытной станции Тургайской области.
В изучаемых черноземах, темно-каштановых почвах и солонцах наблюдалась заметная дифференциация гумусового горизонта по содержанию илистой фракции, хотя содержание обменного натрия от емкости обмена в А- и А1-горизонте в большинстве случаев было в пределах 3%, в В1-горизонте - 3-4%. Содержание же илистой фракции в В1-горизонте было в 1,5-2 раза выше, чем в А- и А1-горизонте.
Данные показали, что для южных черноземов и темно-каштановых почв (п = 29) наблюдалось достоверное влияние содержания обменного калия и гумуса на степень дифференциации верхнего слоя почвы (У=(% ила в В1-горизонте)/(% ила в А-горизонте)). Для почв солонцовых комплексов (п = 40) на эту связь между степенью дифференциации гумусового горизонта по илу достоверно влияли содержание обменного натрия (критерий существенности
3. Результаты корреляционно-регрессионного анализа в: почв солонцовых комплексов Тургайской области
коэффициента корреляции t = 2,77), обменного калия ^ = 3,92) и гумуса ^ = 2,17). Для уровня значимости 5% t = 2,02. Критерий существенности коэффициента корреляции между «У» и суммой обменных натрия и калия составил 4,07.
Очевидно, дифференциация верхних слоев почв солонцовых комплексов связана с перемещением высокодисперсных частиц вниз по профилю с образованием иллювиального горизонта. Поэтому как на степень дифференциации почвенного профиля, так и на степень пептизации илистой фракции должны влиять одни и те же факторы. Как свидетельствуют данные (табл. 3), степень пептизации ила А-горизонта чернозема и темно-каштановой почвы повышается с ростом содержания обменного калия и натрия, а снижается с увеличением абсолютного количества илистой фракции и содержания обменного магния. Для А- и А1-горизонтов почв солонцовых комплексов влияние обменного натрия на этот параметр уже является достоверным.
Для А- и В1-горизонтов чернозема южного и темно-каштановой почвы (п = 96) роль обменного калия в пептизации ила была в 4 раза более высокой, чем обменного натрия, из-за преобладания образцов с более высоким содержанием первого. Влияние обменного магния на повышение пептизации ила являлось недостоверным и было в 17 раз ниже, чем обменного натрия, и в 70 раз ниже, чем обменного калия. В В1-горизонтах солонцов (п = 28) роль обменного калия по сравнению с обменным натрием в пептизации ила снизилась в 4 раза (из-за низкого содержания в них обменного калия). Для всех образцов почв солонцовых комплексов (п = 125) пептизируемость ила достоверно повышалась с ростом обменного натрия и калия, содержания гумуса. С ростом содержания общего ила степень пептизации его несколько снижалась, однако абсолютное количество пептизированных частиц не
имосвязи степени пептизации ила со свойствами ППК
Почва Уравнение взаимосвязи п ^5%
А-горизонты чернозема южного и темно-каштановой почвы У = 8,9 +0,82х1 +1,59х2 - 0,30х3 -0,51х4 + 0,54х5 64 2,0 0,792
А- и А-горизонты почв солонцовых комплексов У = 5,8 +0,66х1 +1,47х2 - 0,28х3 + 1,09х5 У =8,6 +0,77 (х1 + х2) - 0,33х3 + 1,14х5 80 80 1,99 1,99 0,835 0,825
В1-горизонты солонцовых почв У = 9,9 +0,56х1 + 0,14х2 - 0,24х3 + 0,85х5 У = 9,2 +0,54(х1 + х2) - 0,24х3 + 0,83х5 28 28 2,06 2,06 0,939 0,937
А- и В1-горизонты чернозема южного и темно-каштановой почвы У = 7,0 +0,35х1 +1,39х2 - 0,22х3+0,02х4 + 0,53х5 96 1,99 0,779
А-, А1- и В1-горизонты почв солонцовых комплексов У = 6,1 +0,43х1 +1,26х2 - 0,21х3 + 0,91х5 125 1,98 0,801
Примечание. У - степень пептизации ила, %; х, х2, х4 - содержание обменных натрия, калия и магния соответственно, % от емкости обмена: х3 - содержание ила, %; х5 - содержание гумуса, %.
уменьшалось. Увеличение степени пептизации ила с ростом содержания гумуса свидетельствует о наличии адсорбционно-сольватного фактора в стабилизации почвенных коллоидов.
В ряде случаев отсутствие тесной связи степени пептизации ила с содержанием обменного натрия в малонатриевых солонцах могло быть связано с пептизирующим действием обменного калия, роль которого не учитывалась. Это могло вести к поиску других агентов формирования солонцов.
Автор искренне благодарен академику РАН В.И. Кирюшину за плодотворную совместную работу во Всесоюзном НИИ зернового хозяйства (в настоящее время ТОО «НПЦЗХ имени А.И. Бараева», Казахстан), постоянное внимание к изучаемой проблеме и идею написания данной работы.
Выводы. Исследованиями выявлена
определяющая роль обменного натрия в пептизации илистой фракции почв солонцовых комплексов Северного Казахстана и Алтайского края. Это обусловлено более легким переходом его с поверхности твердой фазы в жидкую и формированием на ней высокого отрицательного заряда (электрокинетического потенциала). Переход ионов натрия в жидкую фазу и величина электрокинетического потенциала зависят от строения ППК (минералогического состава, содержания гумуса, адсорбции ионов СО32- на поверхности Mg-, Ca- и Fe-содержащих глинистых минералов). Наряду с обменным натрием выявлена и пептизирующя роль обменного калия, что не всегда учитывалось исследователями.
Литература.
1. Кирюшин В.И., Окорков В.В., Мамонтов В.Г. Расширенное воспроизводство почвенного плодородия. Выпуск 4. Химическая мелиорация солонцов: учебное пособие. М.: РосНИИкадров, 1996. 27 с.
2. Гедройц К.К. Солонцы, их происхождение, свойства и мелиорация. Издание Носовской с.-х. опытной станции, 1928. Вып. 46. 76 с.
3. Мелиорация солонцов в СССР/И.Н. Антипов-Каратаев, К.П. Пак, Г.Н. Самбур, В.И. Филиппова. М.: АН СССР, 1953. 563 с.
4. Розов Л.П. Солонцовые процессы в мелиорации // Почвоведение. 1932. № 3. С. 304-341.
5. Гапон Е.Н. Обмен ионов между твердой и жидкой фазами//Журнал физической химии. 1941. Т. 16. Вып. 5. С. 665-672.
6. US Salinity Laboratory staff. Diagnosis and Improvement of saline and alkali soils - US Dept. Agr. Handbook. V. 60.160 p.
7. Окорков В.В. Коллоидно-химическая природа солонцов и основы их мелиорации. Владимир: ВООО ВОИ, 2013. 238 с.
8. Eilis J.H., O.C. Goldwell. Magnesium clay «solonets» //Univers. of Manitoba. Canada. Transact. of the 3rd Intern. Congress of Soil Sci. London, 1955. P. 348-350.
9. Сушко С.Я. Роль поглощенного магния в образовании солонцовых свойств в почвах // Химизация социалистического земледелия. 1933. № 3. С. 217-220.
10. Шаврыгин П.И. Физические свойства почв в зависимости от состава поглощенных оснований / Труды Почвенного ин-та имени В.В. Докучаева. М.: Изд-во Почвенного ин-та, 1936. Т. 13. С. 51-99.
11. Smith H.V., Bucher T.F., Wickstrom G.A. Effect of exchangeable magnesium on the chemical and physical properties of some Arisona soils // Soil Sci. 1949. V. 68. № 6. P. 451-462.
12. Мамаева Л.Я. Роль поглощенного магния в солонцеватости почв //Земледельческое освоение полупустынных земель. М.: Наука, 1966. С. 98-128.
13. Панов Н.П., АддаЛ.М. О роли поглощенного магния в развитии солонцового процесса почвообразования// Известия ТСХА. 1972. Вып. 2. С. 110-120.
14. Виноградов А.П., Бойченко Е.А. Разрушение каолина диатомовыми водорослями //Доклады АН СССР. 1942. Т. 37. № 4. С. 158-162.
15. Болышев Н.Н., Винник М.А., Коннова Е.М. Об участии высших и низших растений в образовании солонцов// Почвоведение. 1967. № 6. С. 93-104.
16. Половицкий И.Я. Солонцы Северного Казахстана и пути их использования: автореф. дисс.... д. с.-х. наук. Омск, 1969. 49 с.
17. Цюрупа И.Г. Роль микроорганизмов в выветривании алюмосиликатов и образовании легкоподвижных соединений//Кора выветривания. М.: Наука, 1973. Вып. 13. С. 2-26.
18. Ярков С.П., Кулаков Е.В., Кауричев И.С. Образование закисного железа и особенности фосфорного режима в дерново-подзолистых почвах// Почвоведение. 1950. № 8. С. 466-475.
19. Ковда В.А. К вопросу о движении и накоплении кремнезема в засоленных почвах //Труды Почвенного ин-та имени В.В. Докучаева, 1940. Т. 22. Вып. 1. С. 3-30.
20. Андреев Б.В. Повышение плодородия солонцов и солонцеватых почв. Саратов: Книжное изд-во, 1961. 39 с.
21. Кирюшин В.И., Еськов А.И. Влияние поглощенных катионов на пептизируемость и физические свойства почвообразующих пород в связи с их минералогическим составом //Вопросы генезиса, мелиорации и охраны почв Северного Казахстана. Целиноград: Изд-во ВНИИЗХ, 1972. С. 81-96.
22. Кирюшин В.И. Солонцы и их мелиорация. Алма-Ата: Кайнар, 1976. 176 с.
23. Михайличенко В.Н., Яцынин Н.Я. Природа магниевых солонцов Северного Казахстана// Успехи почвоведения в Казахстане. Алма-Ата: Наука, 1975. С. 195-212.
24. Михайличенко В.Н. Галогенез и осолонцевание почв равнин Северного Казахстана. Алма-Ата: Наука, 1979.171 с.
25. Грыженкова Н.С., Барамбойм Н.К., Зайцева Е.В. Свойства водных дисперсий карбоксилированныхполиамидов//Коллоидный журнал. 1975. Т. 37. Вып. 4. С. 760-763.
26. Алешин С.Н. К методике определения знака заряда и величины дзета-потенциала электроосмотическим методом // Коллоидный журнал. 1940. Т. 6. Вып. 8. С. 701-704.
27. Гурьева Н.А., Курбатов А.И. Электрокинетические свойства солонцов и солонцеватых почв Северного Казахстана // Известия ТСХА. 1971. № 6. С. 119-122.
28. Окорков В.В., Курбатов А.И., Шнее Т.В., Кончиц В.А. О роли электрокинетического потенциала в генезисе и мелиорации солонцов// Генезис и мелиорация почв солонцовых комплексов/под ред. академика РАСХН Н.П. Панова: коллективная монография. М.: Россельхозакадемия, 2008. С. 39-50.
29. Курбатов А.И., Шестаков Е.Н., Токов З.Р., Усьяров О.Г. Определение дзета-потенциала солонцовых почв электрофоретическим методом //Известия ТСХА. Вып. 5.1987. С. 92-98.
30. Минкин М.Б. Электрокинетические свойства солонцов//Совершенствование приемов и методов мелиорации солонцовых почв. М.: Изд-во Почвенного ин-та имени В.В. Докучаева, 1976. С. 38-46.
31. Кирюшин В.И., Окорков В.В. Факторы агрегативной устойчивости дисперсных систем солонцовых почв // Научно-технический бюллетень ВНИИЗХ. Целиноград: Изд-во ВНИИЗХ, 1980. Вып. 22. С. 36-53.
32. Трофимов И.Т., Стругалева Е.В., Баркан Я.Г. Минералогический состав фракции больше 0,001 мм верхних горизонтов солонцов Алтайского края //Труды Алтайского СХИ. Барнаул: Изд - во АСХИ, 1969. Вып. 17. С. 114-121.
33. Минералогический состав фракции 0,1-0,05 мм солонцов и зональных почв степной части Алтайского края / И.Т. Трофимов, Т.А. Пудовкина, А.П. Балашова, В.Т. Усолкин // Вопросы химизации сельского хозяйства Алтая: тезисы докл. к 10-й краевой науч.-техн. конф. Барнаул: Изд-во АЦНТИ, 1975. С. 58-59.
34. Злочевская Р. И. Связанная вода в глинистых грунтах. М.: МГУ, 1969.175 с.
35. Злочевская Р. И., Дивисилова В.И. О взаимодействии глин с растворами электролитов в процессе их набухания // Связанная вода в дисперсных системах. М.: МГУ, 1972. Вып. 2. С. 43-55.
36. Marchall C.E., Ayers A.D. Clay membrane electrodes for determining calcium activities // Soil Science Society of America Proceedings. 1946. V11.
37. Маттсон С. Почвенные коллоиды. М.: Сельхозгиз, 1938.432 с.
38. Горбунов Н.И. Диссоциация коллоидов почв и новый метод ее определения // Почвоведение. 1944. № 7-8. С. 353-361.
ON FACTORS OF SOLONETZES SOIL PEPTIZATION
V.V. OKORKOV
Upper Volga Federal Agrarian Research Center ul. Tsentralnaya 3, poselok Noviy, Suzdalsky rayon, Vladimir Oblast, 601261, Russian Federation
Abstract. The study aims to identify factors that lead to peptizyme sodic soils. For the first time, the physicochemical nature of the solonetzic soil formation was described by academicians K. K. Gedroits and I. N. Antipov-Karataev on the basis of peptizing effect of exchangeable sodium on soil colloids. However, there were concerns about the origin of low-sodium solonetzes. This led to the search for other agents of soil salinity, which are critically considered by the author. Based on the sodium adsorption ratio (SAR), it was found that depending on the concentration of soil solutions, changes also the ratio of sodium ions to the sum of calcium and magnesium cations to reach a certain content of exchangeable sodium in the soil adsorption complex (SAC). This provides the possibility to form low-sodium solonetzes in natural conditions. It is revealed that the finely dispersed part of solonetzic soils is represented by negatively charged hydrophobic colloids. Coagulation of the most hydrophilic part of them, concentrated in the Aj-horizon, proceeds by a charge-neutralizing mechanism. At the moment of coagulation by ions H+ and K+, the charge of all functional groups is lost, ions Mg2+, Ca2+ and Al3+ lose some parts. Close relationships are established between the degree of silt peptization, on the one hand, and the content of exchange sodium and <;- potential, on the other, for the soils of the solonetz complexes of Northern Kazakhstan and the Altai territory. The role of exchangeable sodium, which determines the value of the electrokinetic potential, is due to its easier transition from the surface of the solid to the liquid phase in comparison with divalent cations. This creates a higher negative charge of the solid phase. Along with the exchange of sodium, monovalent K+ cations can also cause peptization of soil colloids. This proves the example of Solonetz complexes of the Turgay region (Kazakhstan). In studies conducted before, the absence of a close relationship between the degree of silt peptization and the content of exchangeable sodium in low-sodium solonetzes could be due to an underestimation of the peptizing effect of exchangeable potassium.
Keywords: solonetzes, factors of silt peptization, coagulation mechanism, degree of dissociation of absorbed cations.
Author details: V.V. Okorkov, Doctor of Sciences (agriculture), chief research fellow (e-mail: [email protected]).
For citation: Okorkov V.V., On factors of solonetzes soil peptization // Vladimir agricolist. 2020. №4. P. 21-32. DOI:10.24411/2225-2584-2020-10141.
№ 4 (94) 2020
g/iaduMipckiii. Земледелий
