Окислительно-восстановительные процессы в почве широко развиты.
Процессами окисления называются:
1) присоединение кислорода
2КNO2 + 2O2 ® 2 КNO3
2) отдача водорода
СН2СОО СН-СООН
| ® || + Н2
СН2СООН СН-СООН
3) отдача ẽ без участия кислорода и водорода:
Fe2+ - ẽ ® Fe3+
Обратные процессы называются восстановлением.
Обычно считают, что окисление процесс отдачи ẽ, а восстановление – присоединение.
+ ẽ
ОХ D Red
- ẽ
Примеры:
- окисление тирозина и других ароматических аминокислот;
- окисление смол и соединений непредельного ряда;
- окисление дубильных веществ, сахаров и аминокислот.
Гумификация в целом процесс тоже окислительный.
Большинство реакций окисления органических веществ почвы относятся к группе необратимых.
Обратимыми окислительно-восстановительными реакциями являются широко развитые в почве реакции окисления и восстановления железа (Fe3+ D Fe2+), марганца (Мn4+ D Mn2+) и азота (N5+ D N3+).
В почве происходит окисление и восстановление кислорода, водорода и серы (О D О2-; Н D Н+)
|
|
Условия, определяющие интенсивность и направленность окислительно-восстановительных процессов:
1. Состояние увлажнения и аэрации почв.
2. Содержание в них органического вещества;
3. Температура, при которой протекают биохимические реакции;
4. Наличие и интенсивность в них микроорганизмов.
Для количественной характеристики окислительно-восстановительного состояния почвы используют окислительно-восстановительный потенциал. Он отражает суммарный эффект разнообразных окислительно-восстановительных систем почвы в данный момент. Обозначается Еh.
Для получения сравнимых данных по окислительно-восстановительным условиям в средах с различной величиной рН был введен показатель чН2. Он представляет собой отрицательный логарифм давления молекулярного водорода
чН2 = Еh\ 30 • 2рН
Таким образом, количественная характеристика окислительно-восстановительного состояния почвы может быть выражена через Еh в милливольтах или через условную величину чН2.
Для гидроморфных почв типична некоторая гетерогенность окислительно-восстановительного состояния при преобладании восстановительных условий.
В полугидроморфных почвах с грунтовым дополнительным увлажнением характерен низкий окислительно-восстановительный потенциал для нижних оглеенных горизонтов.
Многие автоморфные почвы характеризуются пониженными показателями окислительно-восстановительного потенциала в верхних гумусовых горизонтах с постепенным их увеличением вниз по профилю. Такой тип распределения окисления-восстановления обусловлен тесной связью окислительно-восстановительных процессов с микробиологической деятельностью и особой ролью органического вещества как фактора микробиологической активности.
|
|
Окислительно-восстановительные процессы оказывают большое влияние на почвообразовательный процесс и плодородие.
С этими процессами тесно связаны превращения растительных остатков, темпы накопления и состав образующихся органических веществ, а, следовательно, и формирование почвенного профиля.
Избыточное увлажнение и низкие значения окислительно-восстановительного потенциала замедляют разложение растительных остатков, способствуют образованию наиболее подвижных и активных форм органических веществ, переходу гуминовых кислот в фульвокислоты.
С развитием окислительно-восстановительных процессов связано также превращение соединений азота, серы, фосфора, железа, марганца в почвах.
Знание окислительно-восстановительного потенциала почв позволяет судить об общей направленности окислительно-восстановительных процессов. Так, оптимальные условия для нитрификации Еh + 350 – 500 мВ, при резком падении потенциала развивается денитрификация.