Практические занятия по изучению радиальной геохимической струк- ту-ры предусматривают: анализ системы химических и физико-химических пока-зателей для двух типов почв; выявление радиальных геохимических барьеров
в вертикальных профилях этих почв; графическое изображение выявленных геохимических барьеров на схематических профилях почв с индексацией со-гласно систематике А.И. Перельмана; расчет коэффициента радиальной диф-ференциации; построение геохимических диаграмм, отражающих распределе-ние элементов в вертикальном профиле почв и степень контрастности геохи-мических барьеров у разных элементов.
Исходные материалы. Рисунки почвенных профилей с графическим изо-бражением аналитических характеристик основных свойств почв; таблица-матрица геохимических барьеров по А.И.Перельману (табл.16); ана-литические данные по содержанию в почвах нескольких элементов.
При проведении практических занятий по теме используется имеющаяся на кафедре подборка рисунков разных типов почв, подготовленная для курса
50
«Геохимия окружающей среды» и «Почвоведение». Для выполнения студен-тами индивидуальных заданий выбираются почвы с дифференцированным по физико-химическим условиям профилем, где хорошо выражены геохимиче-ские барьеры.
Задание 1.Анализ физико-химических характеристик основных свойствпочв. Используя сведения, полученные в курсах "Почвоведение " и "Геохимия окружающей среды", студенты должны проанализировать характер диффе-ренциации генетических профилей почв по их разным свойствам (реакции среды, гумусности, величине емкости поглощения, распределения илистой фракции, полуторных окислов, карбонатов кальция), обращая особое внима-ние на резкие смены условий миграции элементов и изменение величин со-держания веществ, в разных генетических горизонтах. Примером иллюстра-тивных материалов, предоставляемых студентам, является профиль серой лесной почвы (рис.4). Почвы этого типа характеризуются контрастностью фи-зико-химических условий. При радиальной миграции веществ почти каждый горизонт их генетического профиля играет роль геохимического барьера. Так, гумусовый горизонт с фульватно-гуматным составом органического вещества играет роль биогеохимического барьера, иллювиальный метаморфический го-ризонт с интенсивно протекающими в его пределах процессами глинообразо-вания и лессиважа (характерного, к примеру, для подзолистых почв) является активным сорбционным барьером (G), горизонт ВСса с резко меняющейся ре-акцией среды, наличием дисперсных карбонатов - четко выраженным щелоч-ным барьером (D2).
Рис.4. Физико-химические свойства серой лесной почвы по [13]
51
Задание 2. Нанести на схематический почвенный профиль границы гео-химических барьеров и их индексы. Самостоятельная работа по выявлению в почвах геохимических барьеров требует изучения их классификаций, предло-женной А.И.Перельманом, принципов их индексации. Работа с матрицей гео-химических барьеров позволяет увидеть совокупность и значение факторов, оказывающих влияние на интенсивность миграции элементов в ландшафтах. Выявленные классы и виды радиальных геохимических барьеров наносятся в виде условных фигурных линий и индексов на схематические рисунки профи-лей почв. На рис. 4 приведен пример выполнения студентами задания № 2 для серой лесной почвы.
Задание 3. Рассчитать коэффициенты радиальной дифференциацииR.Для того чтобы выявление геохимических барьеров в почвах не было умозри-тельным, его следует дополнить расчетом коэффициентов радиальной диффе-ренциации в одной из почв, что дает возможность наглядно убедиться в той роли, которую играют геохимические барьеры в концентрации в вертикаль-ном профиле почв. Коэффициент радиальной дифференциации выявляет из-менение содержания элементов в отдельных горизонтах почв по сравнению с почвообразующей породой, отражая характер перераспределения элементов в
Рис.5.Геохимические барьеры
в серой лесной почве:
1 –биогеохимический; 2 – сорбционный(G2); 3 – щелочной (D2)
профиле почв, происходяще-го за счет процессов почво-образования. Как показано выше, при его расчете содер-жание элементов в каждом генетическом горизонте от-носится к их содержанию в почвообразующей породе.
Для расчета коэффици-ента студентам предоставля-ются таблицы аналитических данных с содержаниями трех микроэлементов в каждой почве. Ниже приведен при-мер расчета для серой лесной
почвы Тульских засек (табл.17).
52
Таблица 17 | ||||||||||
Содержание элементов (Сi,n·10ˉ³%) и коэффициенты радиальной | ||||||||||
дифференциации (R) в светло-серой лесной почве [25] | ||||||||||
| ||||||||||
Горизонты | Элементы и параметры | |||||||||
Cu | Mn | Co | ||||||||
Ci | R | Ci | R | Ci | R | |||||
А1 | 1.4 | 0.9 | 631.0 | 7.6 | 2.1 | 1.7 | ||||
А1А2 | 1.0 | 0.6 | 257.0 | 3.1 | 1.2 | 1.2 | ||||
А2В | 1.4 | 0.9 | 204.0 | 2.4 | 1.7 | 1.6 | ||||
В1 | 2.8 | 1.7 | 104.0 | 1.2 | 1.9 | 1.4 | ||||
ВС | 1.8 | 1.1 | 135.0 | 1.6 | 1.5 | 1.2 | ||||
Сса | 1.6 | 1.0 | 83.0 | 1.0 | 1.2 | 1.0 |
Задание 4.Построение геохимических диаграмм.ВеличиныRв геохимииландшафта принято изображать в виде диаграмм, которые наглядно передают контрастность перераспределения элементов в профиле почв. Геохимические диаграммы строятся в виде прямоугольников, размеры которых соответству-ют масштабу, выбранному для изображения R-1, т.е. величине коэффициента
в горизонте С. Для удобства построения за 1 чаще всего берется квадрат раз-мером 1x1 см, значения R откладываются по обе стороны центральной оси, соответствуя по высоте мощности почвенных горизонтов. Величина коэффи-циента проставляется в середине прямоугольника (рис. 6).
Рис.6. Коэффициенты радиальной дифференциации элементов
в серой лесной почве
53
Задание 5.Сопоставление диаграммRс распределением в почвах геохи-мических барьеров, краткая аннотация выявленных закономерностей. Геохи-мические диаграммы следует совмещать с колонкой схематического профиля почв с нанесенными на ней геохимическими барьерами.
Это дает возможность выявить: 1) классы и виды барьеров, наиболее зна-чимые в данных почвах для миграции элементов; 2) степень контрастности аккумуляции элементов на барьерах; 3) ассоциации элементов, однотипных по особенностям миграции и концентрации. Заключение должно содержать отве-ты на эти вопросы. В приведенном примере видно, что все три класса геохи-мических барьеров оказывают большое влияние на перераспределение эле-ментов в серой лесной почве. Так, биогеохимический барьер имеет сущест-венное значение для концентрации марганца, в меньшей степени - кобальта и меди. Сорбционный барьер влияет на распределение меди и кобальта (R = 1,6-1,7), а на щелочном барьере происходит в основном аккумуляция марганца (R =1,6).
Исходя из практики, градации контрастности барьеров можно реко-
мендовать следующие: | |
слабоконтрастные барьеры | R = 1,3-1,5, |
контрастные | R = 1,5-3,0, |
сильноконтрастные | R> 3. |