izvestiiatimacadИзвестия Тимирязевской сельскохозяйственной академииIZVESTIYA OF TIMIRYAZEV AGRICULTURAL ACADEMY0021-342XФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева10.26897/0021-342X-2026-2-20-31izvestiiatimacad-1165Research ArticleАГРОХИМИЯ, ПОЧВОВЕДЕНИЕ, ЭКОЛОГИЯAGROCHEMISTRY, SOIL SCIENCE AND ECOLOGYВлияние подвижности почвенных коллоидов на водоудерживающую способность почвEffect of soil colloid mobility on soil water retentivityhttps://orcid.org/0009-0000-1016-1906ГорепекинИ. В.GorepekinI. V.

Иван Владимирович Горепекин, канд. биол. наук, научный сотрудник, факультет почвоведения

119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

Ivan V. Gorepekin, CSc (Bio), Research Associate, Faculty of Soil Science

1, Bldg. 12, Leninskie Gory, Moscow, 119991

decembrist96@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8910-3433ФедотовГ. Н.FedotovG. N.

Федотов Геннадий Николаевич, д-р биол. наук, ведущий научный сотрудник, факультет почвоведения

119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

Gennadiy N. Fedotov, DSc (Bio), Leading Research Associate, Faculty of Soil Science

1, Bldg. 12, Leninskie Gory, Moscow, 119991

gennadiy.fedotov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7596-423XСухаревА. И.SuharevA. I.

Сухарев Алексей Игоревич, студент, факультет почвоведения

119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

Alexey I. Suharev, student, Faculty of Soil Science

1, Bldg. 12, Leninskie Gory, Moscow, 119991

suharevai@my.msu.ruhttps://orcid.org/0009-0005-6476-8048ГрачеваТ. А.GrachevaT. A.

Грачева Татьяна Александровна, канд. биол. наук, старший преподаватель, факультет почвоведения

119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12

Tatiana A. Gracheva, CSc (Bio), Senior Lecturer, Faculty of Soil Science

1, Bldg. 12, Leninskie Gory, Moscow, 119991

tanyadunaeva12@mail.ruМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation202621052026022031Copyright © Горепекин И.В., Федотов Г.Н., Сухарев А.И., Грачева Т.А., 20262026Горепекин И.В., Федотов Г.Н., Сухарев А.И., Грачева Т.А.Gorepekin I.V., Fedotov G.N., Suharev A.I., Gracheva T.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiia.timacad.ru/jour/article/view/1165

Коллоидная составляющая почв влияет на многие почвенные свойства, в том числе на водоудерживающую способность. Для отражения структуры коллоидной составляющей в 30-50-е гг. XX в. был введен термин «пленки-гели». Диагностическим свойством гелей как коллоидных систем является способность к коагуляции и пептизации, то есть к процессам, которые определяют подвижность коллоидных частиц. Целью исследований являлась проверка влияния подвижности почвенных гелей и их компонентов на водоудерживающую способность почв. Исследования проведены на образцах серой лесной почвы и чернозема выщелоченного. Водоудерживающую способность почв определяли методом равновесного центрифугирования, а подвижность коллоидных частиц – путем оценки оптической плотности вытяжек из почв. По результатам опытов установлено, что высушивание почв достоверно снижает водоудерживающую способность почв по сравнению со свежеотобранными образцами. Добавление раствора аммиачной воды к воздушно-сухим образцам позволяет увеличить отрицательный заряд гуминовых веществ в почвах и их подвижность, что подтверждается увеличением оптической плотности вытяжек из почв с повышением концентрации аммиачной воды. Параллельно с увеличением подвижности гуминовых вещества возрастает водоудерживающая способность почв. Полученные результаты позволяют предположить, что увеличивать водоудерживание можно за счет внесения не только дополнительных водоудерживающих компонентов, но и веществ, способствующих блокировке почвенных капилляров.

The colloidal component of soils affects many soil properties, including water retentivity. To reflect the structure of the colloidal component, the term “gel films” was introduced in the 1930s-1950s. A diagnostic property of gels as colloidal systems is their ability to coagulate and peptize – processes that determine the mobility of colloidal particles. The study aimed to investigate the effect of soil gel mobility and their components on soil water retentivity. The research was conducted on samples of grey forest soil and leached chernozem. Soil water retentivity was determined using the equilibrium centrifugation method, while the mobility of colloidal particles was assessed by measuring the optical density of soil extracts. The experimental results showed that soil drying significantly reduces its water retentivity compared to freshly sampled soil. Adding an ammonia water solution to air-dry samples increases the negative charge of humic substances in the soil and enhances their mobility. This is confirmed by an increase in the optical density of soil extracts as the ammonia water solution concentration rises. As the mobility of humic substances increases, soil water retentivity enhances. The findings suggest that water retentivity can be increased not only by adding water-retaining components, but also by using substances that help block soil capillaries.

коагуляцияпептизациязаряд коллоидов в почвахпочвенные гелиcoagulationpeptizationcolloid charge in soilssoil gelsИсследование выполнено в рамках государственного задания МГУ имени М.В. Ломоносова (тема №122011800459-3 «Почвенные биомаркеры: идентификация, устойчивость, активность, возможность использования для мониторинга»).The study was carried out within the framework of the state assignment of the Lomonosov Moscow State University (topic No. 122011800459-3 “Soil biomarkers: identification, stability, activity, possibility of use for monitoring”).ReferencesKhaledian Y., Brevik E.C., Pereira P., Cerdà A. et al. Modeling soil cation exchange capacity in multiple countries. Catena. 2017;158:194-200. https://doi.org/10.1016/j.catena.2017.07.002Khaledian Y., Brevik E.C., Pereira P., Cerdà A. et al. Modeling soil cation exchange capacity in multiple countries. Catena. 2017;158:194-200. https://doi.org/10.1016/j.catena.2017.07.002Ge N., Wei X., Wang X., Liu X. et al. Soil texture determines the distribution of aggregate-associated carbon, nitrogen and phosphorous under two contrasting land use types in the Loess Plateau. Catena. 2019;172:148-157. https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.08.021Ge N., Wei X., Wang X., Liu X. et al. Soil texture determines the distribution of aggregate-associated carbon, nitrogen and phosphorous under two contrasting land use types in the Loess Plateau. Catena. 2019;172:148-157. https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.08.021Wang J., Han Z., Zhang C., Wang M. et al. Effects of soil colloids on adsorption and migration of benzo (a) pyrene on contaminated sites under runoff infiltration processes. Environmental Pollution. 2024;353:124150. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.124150Wang J., Han Z., Zhang C., Wang M. et al. Effects of soil colloids on adsorption and migration of benzo (a) pyrene on contaminated sites under runoff infiltration processes. Environmental Pollution. 2024;353:124150. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.124150Смагин А.В. К термодинамической теории водоудерживающей способности и дисперсности почв // Почвоведение. 2018. № 7. С. 836-851. https://doi.org/10.1134/S0032180X18070092Smagin A.V. About thermodynamic theory of water retention capacity and dispersity of soils. Pochvovedenie. 2018;(7):836-851. (In Russ.) https://doi.org/10.1134/S1064229318070098Wang C., Li S.Y., He X.J., Chen Q. et al. Improved prediction of water retention characteristic based on soil gradation and clay fraction. Geoderma. 2021;404:115293. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115293Wang C., Li S.Y., He X.J., Chen Q. et al. Improved prediction of water retention characteristic based on soil gradation and clay fraction. Geoderma. 2021;404:115293. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115293Филиппова О.И., Холодов В.А., Сафронова Н.А., Юдина А.В. и др. Микроагрегатный, гранулометрический и агрегатный состав гумусовых горизонтов зонального ряда почв европейской России // Почвоведение. 2019. № 3. С. 335-347. https://doi.org/10.1134/S0032180X19030031Filippova O.I., Kholodov V.A., Safronova N.A., Yudina A.V. et al. Particle-size, microaggregate-size, and aggregate-size distributions in humus horizons of the zonal sequence of soils in European Russia. Pochvovedenie 2019;(3):335-347. (In Russ.) https://doi.org/10.1134/S1064229319030037Zhang Q., Yu G., Zhou Q., Li J. et al. Eco-friendly interpenetrating network hydrogels integrated with natural soil colloid as a green and sustainable modifier for slow release of agrochemicals. Journal of Cleaner Production. 2020;269:122060. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122060Zhang Q., Yu G., Zhou Q., Li J. et al. Eco-friendly interpenetrating network hydrogels integrated with natural soil colloid as a green and sustainable modifier for slow release of agrochemicals. Journal of Cleaner Production. 2020;269:122060. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122060Calero J., Plaza I., Ontiveros A., Aranda V. et al. Effects of organic agriculture in structure and organic carbon adsorption at colloidal scale in marginal olive groves, characterized by the extended DLVO model. Frontiers in Environmental Science. 2022;10:805668. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.805668Calero J., Plaza I., Ontiveros A., Aranda V. et al. Effects of organic agriculture in structure and organic carbon adsorption at colloidal scale in marginal olive groves, characterized by the extended DLVO model. Frontiers in Environmental Science. 2022;10:805668. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.805668Сыщиков Д.В., Агурова И.В. Изменение поглотительной способности почв деградированных агроэкосистем Донбасса // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2023. № 117. С. 101-117. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2023-117-101-117Syshchykov D.V., Agurova I.V. Changes in the absorptive capacity of soils of Donbass degraded agroecosystems. Dokuchaev Soil Bulletin. 2023;(117):101-117. (In Russ.) https://doi.org/10.19047/0136-1694-2023-117-101-117Zeng L., Li X., Jiang F., Yin M. et al. The effect of kaolinite on ferrihydrite colloid migration in soil: molecular-scale mechanism study. Environmental Science: Nano. 2023;10:2754-2766. https://doi.org/10.1039/D3EN00333GZeng L., Li X., Jiang F., Yin M. et al. The effect of kaolinite on ferrihydrite colloid migration in soil: molecular-scale mechanism study. Environmental Science: Nano. 2023;10:2754-2766. https://doi.org/10.1039/D3EN00333GТурсина Т.В., Соколов И.А. Макро- и микроморфологическая диагностика генезиса ферраллитных тропических почв Лаоса // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2008. № 62. С. 22-35. EDN: KUYSARTursina T.V., Sokolov I.A. Macro-and micromorphological diagnostics of the genesis of ferrallite tropical soils in Laos. Dokuchaev Soil Bulletin. 2008;(62):22-35. (In Russ.)Абакумов Е.В., Гагарина Э.И., Сапега В.Ф., Власов Д.Ю. Микроморфологическая характеристика мелкозема и скелета почв Западной Антарктики (районы расположения российских станций) // Почвоведение. 2013. № 12. С. 1464-1464. https://doi.org/10.7868/S0032180X13120022Abakumov E.V., Gagarina E.I., Sapega V.F., Vlasov D.Yu. Micromorphological features of the fine earth and skeletal fractions of soils of West Antarctica in the areas of Russian Antarctic stations. Pochvovedenie. 2013;(46):1464-1464. (In Russ.) https://doi.org/10.1134/S1064229313120028Карпова Д.В., Балабко П.Н., Чижикова Н.П., Бескин Л.В., Колобова Н.А. и др. Микроморфология и минералогия серых лесных почв Владимирского ополья // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2018. № 94. С. 101-123. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2018-94-101-123Karpova D.V., Balabko P.N., Chizhikova N.P., Beskin L.V. et al. The micromorphology and mineralogy of gray forest soils in Vladimir opolye. Dokuchaev Soil Bulletin. 2018;(94):101-123. (In Russ.) https://doi.org/10.19047/0136-1694-2018-94-101-123Юдина А.В., Фомин Д.С., Котельникова А.Д., Милановский Е.Ю. От понятия элементарной почвенной частицы к гранулометрическому и микроагрегатному анализам (обзор) // Почвоведение. 2018. № 11. Pр. 1340-1362. https://doi.org/10.1134/S0032180X18110096Yudina A.V., Fomin D.S., Kotelnikova A.D., Milanovskii E.Y. From the notion of elementary soil particle to the particle-size and microaggregate-size distribution analyses: a review. Pochvovedenie. 2018;(11):1340-1362. (In Russ.) https://doi.org/10.1134/S1064229318110091Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Башина А.С., Кириченко А.В. Количественная оценка энергии водоудерживания и дисперсности почвенных коллоидов по данным их дифференциальной сушки // Экологический Вестник Северного Кавказа. 2015. Т. 11, № 4. С. 43-53. EDN: UWRVDBSmagin A.V., Sadovnikova N.B., Bashina A.S., Kirichenko A.V. Quantitative evaluation of water retention energy and dispersion of soil colloids according to their differential drying. The North Caucasus Ecological Herald. 2015;11(4):43-53. (In Russ.)Бронникова М.А. Кутаны дерново-подзолистых почв как источник почвенно-генетической информации: Дис. … канд. биол. наук. Москва, 2000. 258 с. EDN: QDGYZFBronnikova M.A. Cutans of sod-podzolic soils as a source of soil-genetic information: CSc (Bio) thesis. Moscow, Russia, 2000:258. (In Russ.)Шеин Е.В., Позднякова А.Д., Шваров А.П., Ильин Л.И. и др. Гидрофизические свойства высокозольных низинных торфяных почв // Почвоведение. 2018. № 10. С. 1259-1264. https://doi.org/10.1134/S0032180X18100118Shein E.V., Pozdnyakova A.D., Shvarov A.P., Il’in L.I. et al. Hydrophysical properties of the high-ash lowmoor peat soils. Pochvovedenie. 2018;(10):1259-1264. (In Russ.) https://doi.org/10.1134/S1064229318100113Тюлин А.Ф. Органоминеральные коллоиды в почве, их генезис и значение для корневого питания растений. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 52 с.Tyulin A.F. Organo-mineral colloids in the soil, their genesis and importance for the root nutrition of plants. Moscow, USSR: izd-vo AN SSSR, 1958:52. (In Russ.)Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1975. 512 с.Voyutskiy S.S. The course of colloidal chemistry. Moscow, USSR: Khimiya, 1975:512. (In Russ.)Гагарина Э.И. Микроморфологический метод исследования почв. СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского университета, 2004. 156 с. EDN: QKWHRRGagarina E.I. Micromorphological method of soil research. St. Petersburg, Russia: Saint Petersburg State University, 2004:156. (In Russ.)Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв: Методическое руководство. М.: Изд-во МГУ, 2001. 200 с.Field and laboratory methods for studying the physical properties and regimes of soils: a methodological guide. Sheina E.V. (Ed). Moscow, Russia: Moscow State University, 2001:200. (In Russ.)Kaiser M., Kleber M., Berhe A.A. How air-drying and rewetting modify soil organic matter characteristics: an assessment to improve data interpretation and inference. Soil Biology and Biochemistry. 2015;80:324-340. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2014.10.018Kaiser M., Kleber M., Berhe A.A. How air-drying and rewetting modify soil organic matter characteristics: an assessment to improve data interpretation and inference. Soil Biology and Biochemistry. 2015;80:324-340. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2014.10.018Федотов Г.Н., Шоба С.А., Ушкова Д.А., Горепекин И.В. и др. Восстановление свойств органоминеральных гелей в высушенных образцах почв // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2024. Т. 517, № 1. С. 849-858. https://doi.org/10.31857/S2686739724070198Fedotov G.N., Shoba S.A., Ushkova D.A., Gorepekin I.V. et al. Recovery of organomineral gel properties in dried soil samples. Doklady Rossijskoj akademii nauk. Nauki o Zemle. 2024;517(1):849-858. (In Russ.) https://doi.org/10.1134/S1028334X24601755Шеин Е.В. Курс физики почв. М.: Изд-во Московского университета, 2005. 430 с. EDN: RBBKEShein E.V. Soil physics course. Moscow, Russia: Moscow State University, 2005:430. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.