Влияние иссушения на формирование структурных элементов серых лесных почв | Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Влияние иссушения на формирование структурных элементов серых лесных почв

А. Я. Воронин 

Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 119017, Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 2

Выявлены особенности первичного зарождения структурных элементов (кластеров) и закономерности их роста при послойном осаждении из водных суспензий илистых фракций образцов серых лесных почв, необходимые для установления механизма формирования почвенной микроструктуры внешними воздействий (периодического переменного увлажнения и высушивания). Пробы суспензий размера <1 мкм почвенных образцов, подготовленных для проведения гранулометрического и микроагрегатного анализов по стандартным методикам, но прошедших предварительное одно- и двухразовое высушивание, сливали в пробирки. Затем пипеткой с острым наконечником брали среднюю пробу из пробирок, предварительно встряхивая их до полного растворения осадка. Данные пробы (1 каплю) высаживали на лабораторное стекло размером 1 × 1 см. Всего подготовлено 14 препаратов. Через 48 ч, после испарения воды, процедуру повторяли для семи проб. Таким образом, было получено 7 стекол с осадком ила из одной капли, и 7 стекол с осадком ила из двух капель. Данные препараты были сканированы на растровом электронном микроскопе РЭМ JEOL 6060A. При сканировании на приборе применяли случайную выборку. Математическая обработка изображений РЭМ позволила выявить тенденцию увеличения уплотненности скоплений частиц с уменьшением их размера, увеличения их количества и уменьшения расстояния между образованными кластерами в процессе единичного осаждения. При формировании кластеров второго порядка (при цикличности осаждения) плотность распределения структурных элементов резко возрастает, при этом новые массивы кластеров могут привести к необратимым изменениям почвенной микроструктуры, разрушению агрегатов. Наличие гумуса в почвах приводит к сглаживанию этих процессов. Для почвообразующих пород в аналогичных условиях изменения размеров кластеров не происходит.

Ключевые слова: кластер, гранулометрический и микроагрегатный составы почв, фрактальный анализ, коэффициент дисперсности.


Influence of soil drying on the formation of structural elements in gray forest soils

A. Ya. Voronin 

V. V. Dokuchaev Soil Science Institute, 119017, Moscow, Pyzhevskii, 7

Peculiar features for the formation of structural elements (clasters) and regularities in their growth have been identified by precipitating the clay fractions extracted from samples of gray forest soils in water suspensions with the view of determining the mechanism responsible for the formation of the soil microstructure under the influence  of temporary wetting-drying processes. Under use were suspensions of soil samples (<1 mkm) prepared by traditional methods for the particle-size distribution and microaggregate analyses and preliminary dried (1–2 times). One suspension drop taken by a pipette from the middle part of the test-tube was placed on the laboratory glass of 1x1 cm size. After the water evaporation (48 hours) this procedure was repeated once more and 14 samples were prepared including 7 samples with the clay precipitation from one suspension drop and 7 samples from two suspension drops. Then the raster electronic microscope REMJEOL 6060A was used for scanning of these preparations. The mathematical processing permitted to identify tend towards increasing the accumulation of fine-sized particles, their quantity and decreasing the distance between the formed clasters in the course of their precipitation. When developing clasters of the second order (cyclic precipitation) it seemed possible to establish that the distribution density of structural elements is sharply increased and newly formed clasters can lead to irreversible changes in the soil microstructure and the aggregate destruction. Only the humus promotes weakening these processes. In samples of parent materials such changes in the size of claster doesn’t occur under identical conditions.

Keywords: claster, particle-size distribution, microaggregate analysis, fractal analysis, dispersion coefficient. 


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Воронин А.Я. Изменение дисперсности и микроагрегатного состава серых лесных почв при периодическом переменном увлажнении и высушивании // Актуальные проблемы современной науки. 2008. № 4(43). С. 129–142.
  2. Почвы Московской области и их использование. М., 2002. Т. 1. С. 134–157.
  3. Соколов В.Н. Количественный анализ микроструктуры горных пород по их изображениям в растровом электронном микроскопе // Соросовский общеобразовательный журнал. 1997. № 8. С. 72–78.
  4. Тарасов С.Ю., Колубаев А.В., Липницкий А.Г. Применение фракталов к анализу процессов трения // Письма в ЖТФ. 1999. Т. 25. № 3. С. 82–88.
  5. Турсина Т.В., Лукьянов И.В. Изменение микростроения солонцов при орошении // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2011. Вып. 68. 2011. С. 29–44
  6. Урьев Н.Б. Структурированные дисперсные системы // Соросовский общеобразовательный журнал. 1998. № 6. С. 42–47.
  7. Савченко Е.Г. Воздействие высушивания и нагревания почв на подвижность питательных веществ // Почвоведение. 2004. № 3. С. 322–331.
  8. Скибицкая Н.А, Кузьмин В.А., Большаков М.Н. Изучение структуры порового пространства в растровом электронном микроскопе (РЭМ) с помощью компьютерной программы “Коллектор” // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2007. № 8. С. 108–111.

REFERENCES  

  1. Voronin A.Ya. Izmenenie dispersnosti i mikroagregatnogo sostava serykh lesnykh pochv pri periodicheskom peremennom uvlazhnenii i vysushivanii, Aktual'nye problemy sovremennoi nauki, 2008, No. 4(43), pp. 129–142.
  2. Pochvy Moskovskoi oblasti i ikh ispol'zovanie, (The soils of the Moscow region and their use), Moscow, 2002, T. 1. pp. 134–157.
  3. Sokolov V.N. Kolichestvennyi analiz mikrostruktury gornykh porod po ikh izobrazheniyam v rastrovom elektronnom mikroskope, Sorosovskii obshcheobrazovatel'nyi zhurnal, 1997, No. 8, pp. 72–78.
  4. Tarasov S.Yu., Kolubaev A.V., Lipnitskii A.G. Primenenie fraktalov k analizu protsessov treniya, Pis'ma v ZhTF, 1999, T. 25, No. 3, pp. 82–88.
  5. Tursina T.V., Luk'yanov I.V. Izmenenie mikrostroeniya solontsov pri oroshenii, Byuleten Pochvennogo institutata im. V.V. Dokuchaeva, 2011, Vol. 68, 2011, pp. 29–44
  6. Ur'ev N.B. Strukturirovannye dispersnye sistemy, Sorosovskii obshcheobrazovatel'nyi zhurnal. 1998, No. 6, pp. 42–47.
  7. Savchenko E.G. The Impact of Soil Drying and Heating on the Mobility of Nutrients, Eurasian Soil Science, Vol. 37, No. 3, 2004, pp. 276–284.
  8. Skibitskaya N.A, Kuz'min V.A., Bol'shakov M.N. Izuchenie struktury porovogo prostranstva v rastrovom elektronnom mikroskope (REM) s pomoshch'yu komp'yuternoi programmy “Kollektor”, Poverkhnost'. Rent-genovskie, sinkhrotronnye i neitronnye issledovaniya. 2007, No. 8, pp. 108–111.