Влияние подвижности почвенных коллоидов на водоудерживающую способность почв

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.

1. Khaledian 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.2017.07.002

2. Ge 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.2018.08.021

3. Wang 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.2024.124150

4. Смагин А.В. К термодинамической теории водоудерживающей способности и дисперсности почв // Почвоведение. 2018. № 7. С. 836-851. https://doi.org/10.1134/S0032180X18070092

5. Wang 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.2021.115293

6. Филиппова 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/S0032180X19030031

7. Zhang 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.2020.122060

8. Calero 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.2022.805668

9. Сыщиков 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/10.19047/0136-1694-2023-117-101-117

10. Zeng 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/D3EN00333G

11. Турсина 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: KUYSAR

12. 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/S0032180X13120022

13. Карпова 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/10.19047/0136-1694-2018-94-101-123

14. Юдина 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/S0032180X18110096

15. Смагин 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: UWRVDB

16. Бронникова М.А. Кутаны дерново-подзолистых почв как источник почвенно-генетической информации: Дис. … канд. биол. наук. Москва, 2000. 258 с. EDN: QDGYZF

17. 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/S0032180X18100118

18. Тюлин А.Ф. Органоминеральные коллоиды в почве, их генезис и значение для корневого питания растений. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 52 с.

19. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1975. 512 с.

20. Гагарина Э.И. Микроморфологический метод исследования почв. СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского университета, 2004. 156 с. EDN: QKWHRR

21. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв: Методическое руководство. М.: Изд-во МГУ, 2001. 200 с.

22. 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.2014.10.018

23. Федотов 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/S2686739724070198

24. Шеин Е.В. Курс физики почв. М.: Изд-во Московского университета, 2005. 430 с. EDN: RBBKE