«Влияние железа на почву»

Автор: Бронникова Яна Степановна

ФГБОУ

ВО

«Государственный

аграрный

университет

Северного

Зауралья»

Россия, Тюменская обл. Тюменский р-он, г.Тюмень, ул. Республики,

7, 625003

Аннотация: Статья

посвящена

влиянию

железа

на

почву,

содержание железа в почве, почвообразующие минералы железа, формы

соединения и его классификация.

Ключевые

слова:

Железо,

почвообразующие

минералы,

формы

железа, соединение железа.

"Effect of iron on soil»

Author: Bronnikova Yana Stepanovna

«State agrarian University of Northern Trans-Urals»

Russia, Tyumen region Tyumen district, Tyumen, Republic street, 7,

625003

Abstract: The article is devoted to the influence of iron on the soil, iron

content in the soil, soil-forming iron minerals.

Key words: Iron, soil-forming minerals, the form of iron, a compound of

iron.

Содержание

1.Железо – металл..................................................................................... 3

1.1.Роль железа.......................................................................................... 3

1.2.Оксидогенез железа в почве...............................................................5

2.Методы определения железа в почве...................................................6

Вывод..........................................................................................................8

Список литературы................................................................................... 9

1.Железо – металл

Железо — элемент, абсолютно необходимый для жизни растений,

ведь без железа не образуется хлорофилл. В почвах железо встречается в

составе минералов группы ферросиликатов, в виде гидроокислов, окислов,

простых солей, а также ферро- и ферриорганических комплексных солей.

Железо относится к числу типичных металлов, имеющих химическое

родство:

с

углеродом

(карбонаты),

с

фосфором

(фосфаты),

с

серой

(сульфаты, сульфиды) и с кремнием (силикаты).

При окислительном выветривании и почвообразовании образуются и

накапливаются в биосфере минералы железа, преимущественно оксиды и

гидроксиды, слаборастворимые и геохимически относительно инертные.

1.1.Роль железа

 

  Железо

—

обязательный

элемент

всех

растительных

и животных

организмов.

Оно

играет

большую

роль

в окислительно-

восстановительных

процессах,

протекающих

в

растительных

и животных организмах. Железо — составная часть гемоглобина крови.

Входит в состав многих ферментов.

Количество

железа в

почве

от

1

до

5%,

считая

на

элемент.

Особенно богаты железом почвы Западной Грузии (красноземы) (до

11%).

Наименее

богаты железом

легкие песчаные

почвы,

имеющие

( 1%).

Железо в почве подвергает ржавлению с образованием мелких язв.

Ко р р о зи я

н е р жа ве юще й

с т а ли в м о р с ко й

в од е характеризуется

образованием

глубоких

питтингов.

Многие

металлы

в

быстром потоке

жидкости подвергаются локальной

коррозии,

называемой

ударным

разрушением.

        Железо необходимо и растениям оно участвует в окислительно-

восстановительных

процессах,

в кислородном

обмене.

При

недостатке

железа

в почве

растения заболевают,

замедляется синтез

хлорофилла,

задерживаются их рост и развитие.

Роль железа в почвообразовании многогранна, поэтому выделяют

некоторые его функции:

1) образует комплекс с гумусовыми кислотами почв;

2)

ферролиз

–

разрушение

почвенных

минералов

в

результате

воздействия железа;

3) участвует в формировании почвенных агрегатов;

4)

каталитическая

роль

в

реакциях

разложения

органических

остатков.

Содержание железа в почвах, а также его распределение показывает

направление

и

особенности

почвообразовательного

процесса:

меняется

цвет, агрегатное состояние и т.д.

Основными источником железа в почвах являются почвообразующие

горные породы и их переотложенные. Формы соединений железа в почвах

разнообразны.

Железо

входит

в

состав

различных

минералов

и

органических

веществ в почве. К почвообразующим минералам железа относят:

1.

Гематит.

Встречается

в

почвах

аридных,

семиаридных

и

тропических районов. Наследуется от материнских пород.

2.

Маггемит.

Образуется

в

сильно

выветрелых

почвах

тропических зон и чаще всего присутствует в скоплениях гематита,

магнетита, гетита.

3.

Магнетит. Унаследован от материнских пород. Тесно связан с

маггемитом.

4.

Ферригидрит. Широко распространен, но очень нестабилен,

легко переходит в гематит в районах с умеренными гумидами.

5.

Гетит. Распространенный в почвах всех климатических зон

минерал железа.

6.

Лепидокрокит.

Типичен

для

плохо

дренируемых

почв

(рисовых полей) и почв умеренных гумидных районов. Образование

данного минерала осуществляется при низких значениях pH, низкой

температуре и в отсутствии трехвалентного железа.

7.

Ильменит. В почвах обычно не встречается. К выветриванию

устойчив. Унаследован от материнских пород.

8.

Пирит, сульфид железа и ярозит. Серосодержащие минералы.

Широко распространены в затопляемых почвах с содержанием серы,

например, в кислых сульфатных.

Распространение в почвах минералов железа связано с масштабами

развития оксидогенеза.

1.2.Оксидогенез железа в почве

Оксидогенез

железа

оценивается

как

широко

распространенный

природный

или

антропогенный

процесс

наследования,

образования,

накопления

и

превращения

оксидов

и

гидроксидов

железа

в

новообразованиях, а также в мелкоземе.

Он

представляет

собой

элементарный

почвенный

процесс,

распространенный

в

различных

почвенно-климатических

условиях,

особенно

в

гумидных

регионах.

Оксидогенез

является

прогрессивным

почвенно-экологическим процессом, когда он выражается в ограниченном

н а к о п л е н и и

в

п о в е р х н о с т н ы х

г о р и з о н т а х

д и с п е р с н ы х

слабоокристаллизованных

минералов

железа,

химически

связанных

с

органическим веществом и способствующих агрегированности структуры

почвы. Эти минералы повышают буферность почвы к тяжелым элементам.

Когда

же

происходит

чре змерно е

накопление

ж е л е з а ,

сопровождаемое

ростом

окристаллизованности

частиц

(гидроксидов

железа),

разрывом

их

химических

связей

с

гумусом

и

снижением

микроагрегатированности структуры почвы, этот процесс рассматривается

как

экологически

регрессивный.

К

таковым

является

формирование

рудяков, латеритов, конкреционных горизонтов, кирас.

2.Методы определения железа в почве.

Существует много различных методов определения железа в почве,

но часто используемыми являются:

1.

Атомно-абсорбционный метод;

2.

Комплексонометрическое определение железа в почвах.

Атомно-абсорбционный метод используют для определения валового

содержания железа и оценки содержания отдельных групп его соединений

в почвах. Атомно-абсорбционным методом железо может быть определено

непосредственно в пламени воздуха (ацетилен и воздух, пропан, бутан),

если его концентрация близка или выше 1 мг/л. Растворы с более низкой

концентрацией

железа

рекомендуется

анализировать

п о с л е

концентрирования или непламенным вариантом атомно-абсорбционного

метода с использованием графитовой кюветы.

Определение

валового

содержания

железа

проводят

пламенным

вариантом

метода.

При

этом,

как

правило,

приходится

в

десятки

раз

разбавлять

растворы,

полученные

при

разложении

почвы.

Атомно-

абсорбционным методом железо обычно определяют при длине волны

248,3 нм.

Метод комплексонометрического определения валового содержания

железа

в

почвах

используется

так: Прежде

чем

проводить

анализ

на

конических

колбах

вместимостью

250

мл,

делают

отметку

на

уровне,

соответствующем объему 50 мл. В колбу помещают 25 мл фильтрата,

полученного после отделения кремниевой кислоты, добавляют

5 — 7

капель концентрированной HN0

3

и нагревают до кипения окисляя Fe(II).

Затем в колбу добавляют 10—15 капель 25%-ного раствора аммиака,

помещают кусочек индикаторной бумаги конго-рот и добавляют по каплям

сначала 25%-ный раствор аммиака, а затем 10%-ный до перехода синей

окраски индикаторной бумаги в бурую. Если при этом выпадет осадок, его

растворяют несколькими каплями 1 н. НСl. В колбу приливают 5 мл 1 н.

НСl,

и

объем

жидкости

дистиллированной

водой

доводят

до

отметки,

соответствующей

50

мл.

Содержимое

колбы

нагревают

до

50-60°,

добавляют 1-3 капли 10%-ного раствора сульфосалициловой кислоты и

титруют 0,01 М раствором комплексона III до перехода лиловой окраски

сульфосалицилата

железа

в

бледно-желтую

комплексоната

железа.

Скорость

реакции

невелика,

поэтому

последние

порции

титранта

добавляют медленно.

Реагенты:

1. 1%-ный раствор комплексона III;

2. 25%-ный раствор аммиака;

3. 1 н. раствор НС1. 8,2 мл конц. НС1 разбавляют водой до 1 л;

4. 10%-ный раствор сульфосалициловой кислоты.

Вывод

Общее количество железа в почве составляет 5—10%, а в некоторых

почвах

(красноземы,

латериты)

возрастает

до-

20—30%. Основная

масса его

представлена

малоподвижными

соединениями,

входящими

в состав

силикатов (биотит, роговые

обманки,

пироксены,

нонтронит,

глауконит) или окристаллизованных окислов (гематит, гетит). Соединения

железа в почве

активно участвуют

в

процессах

почвообразования,

вследствие

чего некоторая

часть железа

переходит в подвижные

формы,

окисляется.

Дефицит

железа

–

проблема

для

многих

сельскохозяйственных

культур.

Причина

недостатка

данного

элемента

в

растениях

–

низкое

содержание

доступных

форм

железа

в

окультуренных

почвах.

Недостаточность

железа

оказывает

отрицательное

влияние

на

многие

физиологические процессы в тканях растений и приводит к ослаблению

роста их и развития и, как следствие, снижению урожайности.

[4]

На

почве,

обогащенной

растворимыми

формами

железа,

может

наблюдаться

токсическое

воздействие

данного

элемента

на

растения.

Обычно это происходит на сильнокислых почвах, кислых сульфатных и

пойменных

почвах.

Токсичность

железа

часто

бывает

связана

с

засоленностью почв и низким содержанием в них фосфора и оснований. В

целом избыток закисных соединений железа отрицательно влияет на рост

растений.

Список литературы

1. Орлов, Д.С. Химия почв / Д.С. Орлов. – М.: МГУ, 1985. – 376 с.

2. Пейве, Я.В. Биохимия почв / Я.В. Пейве.- М.: Сельхозиздат, 1961. –

422 с.

3. Шеуджен, А.Х. Агробиогеохимия / А.Х. Шеуджен. – Краснодар:

КубГАУ, 2010. – 877 с.

4. А.О.Алексеев, Т.В.Алексеева. Особенности оксидогенеза железа в

условиях степной зоны.

5. Водяницкий, Ю.Н. Железистые минералы и тяжелые металлы в

почвах / Ю.Н. Водяницкий, В.В. Добровольский. - М.: Почв. ин-т им. В.В.

Докучаева, 1998. - 216 с.

6. Калинин П. И., Алексеев А. О. Геохимические характеристики

погребенных

голоценовых

почв

степей

Приволжской

возвышенности.

Вестник ВГУ «География, Геоэкология» №1, 2008. С. 9-34 Т.В.Алексеева,

П. Б. Кабанов.

7. Бочко,Т.Ф. Окислительно-восстановительные процессы в почвах

рисовых

полей

Кубани

/

Т.Ф.

Бочко,

К.М.

Авакян,

А.Х.

Шеуджен,

Е.М.

Харитонов.

8. Водяницкий, Ю.Н. Оксиды железа и их роль в плодородии почв /

Ю.Н. Водяницкий. – М.: Наука, 1989. – 160 с.

9.

Шмук,

А.А.

Динамика

режима

питательных

веществ

в

почве.

Труды Т. 1 /А.А. Шмук. – М.: Пищепромиздат, 1950. – 372 с.

10. Кириченко, К.С. Почвы Краснодарского края / К.С. Кириченко. –

Краснодар: Крайгосиздат, 1952. – 240 с.