Устойчивость агрегатов пахотных почв: экспериментальное определение и нормативная характеристика

Номер выпуска 2 от 01.02.2023

Устойчивость почв в современной физике почв распадается на два направления: водоустойчивость и устойчивость к механическим воздействиям: сдавливание, расклинивание. Оба свойства в насыщенной водой почве основаны на разрыве внутриагрегатных межчастичных связей. Однако нормативных физически обоснованных величин для характеристики устойчивости агрегатов не предложено. Цель статьи – обосновать физическое понятие “устойчивости почвенных агрегатов” и предложить единый методический прием количественной оценки устойчивости как нормативной почвенной характеристики. Разработан высокопроизводительный метод, основанный на рассечении линейно расположенных, насыщенных водой агрегатов при помощи лезвий, находящихся под контролируемой нагрузкой. Основными этапами методики являются вакуумирование агрегатов для устранения неконтролируемого влияния защемленного воздуха, насыщение агрегатов в вакууме водой и последующее определение устойчивости агрегатов к проникновению лезвий. Экспериментальные значения устойчивости получены для 17 почв. Это позволило сформировать нормативные диапазоны для горизонта А пахотных суглинистых почв: дерново-подзолистых – 17–19, серых лесных –27–29, черноземов – 34–37 мН/агр и др. и позволяет применять получаемую величину как почвенную характеристику устойчивости агрегатов. Обсуждается возможность использования величин устойчивости как методической основы мониторинга устойчивости и деградации почв, количественных направлений оценки состояния физических характеристик почвенных агрегатов, прежде всего, их основного параметра – устойчивости. Учитывая высоко корреляционную зависимость предлагаемой характеристики устойчивости от величин водоустойчивости, полученных методом Саввинова (>85%), и высокую производительность метода определения устойчивости (предлагаемый метод примерно в 20 раз производительнее метода Саввинова) обсуждается возможность его использования и получаемых величин устойчивости агрегатов как общефизической характеристики, так и отдельной величины для количественной оценки водоустойчивости.

37 0

Надмолекулярные образования из молекул гуминовых веществ и их фрактальная организация

Номер выпуска 8 от 01.08.2023

При изучении водоустойчивости обнаружено, что при капиллярном контакте почв с водой в воду выделяются сферические частицы размером несколько сот нанометров. Проведенные исследования показали, что подобные частицы переходят в воду из любых содержащих гумус объектов: почв, торфов, гуминовых кислот, гуматов, фульвокислот. Элементный микроанализ подобных частиц, выделенных из дерново-подзолистой почвы, показал, что они состоят преимущественно из органического вещества. Частицы представляют собой ранее неоднократно обнаруживаемые надмолекулярные образования из специфического органического вещества почв. Известно, что гуминовые вещества почв фрактально организованы, и в воде они существуют в виде фрактальных кластеров размером несколько сот нанометров (Ф-кластеров), образованных частицами-молекулами гуминовых веществ размером около 10 нм. Это позволило предположить, что выделяемые из содержащих гумус образцов надмолекулярные образования представляют собой Ф-кластеры. Исходя из высокой устойчивости надмолекулярных образований гуминовых веществ к распаду на частицы-молекулы следует, что гуминовые вещества в почвах должны обладать фрактально-кластерной организацией.

36 0

Влияние механоактивации на свойства почв и развитие растений

Номер выпуска 2 от 15.02.2024

Гуминовые вещества оказывают влияния на ряд почвенных свойств: структурообразование, формирование емкости катионного обмена, повышение водоудерживающей способности и др. При этом в почвах и растворах гуминовые вещества существуют не в виде отдельных молекул, а в виде надмолекулярных образований, имеющих фрактально-кластерную организацию (Ф-кластеров). Следовательно, Ф-кластеры должны проявлять свое влияние на свойствах почв. Так как эти образования прочно связаны между собой, для оценки их влияния на свойства почв необходимо их разделение. Это можно осуществить путем механоактивации – повышением реакционной способности (активности) веществ при их механической обработке. Целью исследования являлось изучение влияния механоактивации на некоторые свойства почв и на развитие в активированных почвах растений. Показано, что наименьшая влагоемкость образцов зональных типов почв при использовании механоактивации возрастает до 35% от исходной величины. Результаты объяснены с позиций снижения подвижности гравитационной воды Ф-кластерами в макрокапиллярах. Оптическая плотность водных вытяжек из чернозема возрастала на 75%, вязкость почвенных паст – на 57% за счет увеличения в почвенном растворе количества Ф-кластеров. Активированные почвы стимулировали прорастание семян пшеницы на 26%. Этот эффект может быть связан с образованием на поверхности семян пленок из Ф-кластеров, которые закрепляют почвенные аллелотоксины, замедляющие развитие семян.

33 0