Оценка методики выделения периферийной и внутренней частей почвенных агрегатов механическим истиранием

В. А. Холодов1,2, С. А. Гарбуз3, Н. В. Ярославцева1, Е. Ю. Милановский1,2, М. А. Яшин1

1Почвенный институт им. В.В. Докучаева, Россия, 119017 Москва

2МГУ им. М.В. Ломоносова, Россия, 119991, Москва

3Институт сельского хозяйства и окружающей среды, Университет Мэсси, Новая Зеландия

Для разделения агрегатов на внутреннюю часть (ядро) и периферию (кору) использовали истирание агрегатов друг о друга. Для этой цели агрегаты 5–3 мм встряхивали на оборотном ротаторе, их кора стачивалась, переходя до фракции <0.25 мм. Для контроля процесса, периодически оценивали эффективность истирания по изменению распределения размерных фракций. В конце эксперимента в полученных фракциях определяли содержание углерода и азота. Распределение получаемых размерных фракций стабилизировалось через 16 ч эксперимента, в случае типичного чернозема под степью, и через 24 ч в случае дерново-подзолистой почвы под лесом. В дерново-подзолистой почве истирание наблюдали в течение всего эксперимента. В типичном черноземе после первого часа обработки преобладало дробление агрегатов, затем в последующие 10 ч доминировало истирание, затем снова дробление. Определение содержания углерода и азота показывает анизотропность агрегатов по этому параметру. Внутри агрегатов содержание углерода выше, чем на периферии. Причем эти отличия больше выражены в ненарушенных почвах, а также в дерново-подзолистых почвах по сравнению с черноземами. В целом показана перспективность предложенного подхода.  Однако он требует дальнейшего развития для эффективного приложения.

Ключевые слова: структура почв, органическое вещество, ядро и кора агрегата, дерново-подзолистые почвы, типичные черноземы

DOI: 10.19047/0136-1694-2018-93-94-104

Ссылки для цитирования

Холодов В.А., Гарбуз С.А., Ярославцева Н.В., Милановский Е.Ю., Яшин М.А. Выделение периферийной и внутренней частей почвенных агрегатов механическим истиранием // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2018. Вып. 93. С. 94-104. doi: 10.19047/0136-1694-2018-93-94-104

Kholodov V.A., Garbuz S.A., Yaroslavtsev A.V., Milanovskiy E.Yu., Yashin  M.A. Estimation of method of Separation of Periphery and Inner Parts of Soil Aggregates by Mechanical Abrasion, Dokuchaev Soil Bulletin, 2018, V. 93, pp. 94-104. doi:10.19047/0136-1694-2018-93-94-104


SEPARATION OF PERIPHERY AND INNER PARTS OF SOIL AGGREGATES BY MECHANICAL ABRASION

V. A. Kholodov1,2, S. A. Garbuz3, N. V. Yaroslavtseva1, E. Yu. Milanovskiy1,2, M. A. Yashin1

1V.V. Dokuchaev Soil Science Institute, Russia, 119017, Moscow

2Lomonosov Moscow State University, Russia, 119991, Moscow

3Institute of Agriculture and Environment, Massey University, Palmerston North, New Zealand

To separate the aggregates into the inner part (core) and the periphery (bark), the aggregates were rubbed against one another. For this purpose, aggregates of 5–3 mm were shaken 48 hours on a over head shaker, they rubbed against each other, and gradually their bark was grinded, passing into the fraction <0.25 mm. To monitor the process, the abrasion efficiency from the change in the size distribution of the size fractions was periodically evaluated. At the end of the experiment, the carbon and nitrogen contents were determined in the fractions obtained. The distribution of the resulting size fractions was stabilized after 16 hours of the experiment, in the case of Chernozem under the steppe, and after 24 hours in the case of Retisol under forest. In the Retisol abrasion (from the large aggregates, the peripheral part separates and particles <0.25 mm are formed) were observed throughout the entire experiment. In Chernozem, after the first hour of treatment, fragmentation of the aggregates predominated, then in the next 10 hours abrasion prevailed, then again crushing dominated. Determination of the carbon and nitrogen content shows the anisotropy of aggregates in this parameter. Inside the aggregates, the carbon content is higher than at the periphery, with the C/N ratio indicating the predominance of poorly-decomposed plant residues. Moreover, these differences are more expressed in uncultivated soils, and when comparing types, in Retisols in comparison with Chernozems. In general, the proposed approach is promising. However, it requires further development for an effective application.

Keywords: soil structure, soil organic matter, core of aggregate, Retisols, Chernozems


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.    Гарбуз С.А., Ярославцева Н.В., Холодов В.А. Ферментативная активность внутри и снаружи водоустойчивых агрегатов в почвах разного вида использования // Почвоведение. 2016. № 3. С. 398–407. doi: 10.7868/S0032180X16030035

2.   Дымов А.А., Милановский Е.Ю., Холодов В.А. Состав и гидрофобные свойства органического вещества денсиметрических фракций почв приполярного Урала // Почвоведение. 2015. № 11. С. 1335–1345. doi: 10.7868/S0032180X15110052

3.   Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 223 с.

4.   Шеин Е.В. Курс физики почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. 432 с.

5.   Холодов В.А., Ярославцева Н.В., Лазарев В.И., Фрид А.С. Интерпретация данных агрегатного состава типичных черноземов разного вида использования методами кластерного анализа и главных компонент // Почвоведение. 2016. № 9. С. 1093–1100. doi: 10.7868/S0032180X16090070

6.   Chenu C., Hassink J., Bloem J. Short-term changes in the spatial distribution of microorganisms in soil aggregates as affected by glucose addition // Biology and Fertility of Soils. 2001. V. 34. P. 349–356. doi:10.1007/s003740100419

7.   Golchin A., Oades J.M., Skjemstad J.O., Clarke P. Structural and dynamic properties of soil organic matter as reflected by 13C natural abudance, pyrolysis mass spectrometry and solid-state 13C NMR spectroscopy in density fractions of an Oxisol under forest and pasture // Austr. J. Soil Res. 1995. V. 33. P. 59–76.

8.   Mummey D.L., Stahl P.D. Analysis of Soil Whole- and Inner-Microaggregate Bacterial Communities // Microb. Ecol. 2004. V. 48. P. 41–50. doi:10.1007/s00248-003-1000-4

9.   Ranjard L., Poly F., Combrisson J., Richaume A., Gourbiere F., Thioulouse J., Nazaret S. Heterogeneous cell density and genetic structure of bacterial pools associated with various soil microenvironments as determined by enumeration and DNA fingerprinting approach (RISA) // Microb. Ecol. 2000. V. 39. P. 263–272. doi: 10.1007/s002480000032

10. Ranjard L., Richaume A., Jocteur-Monrozier L., Nazaret S. Response of soil bacteria to Hg(II) in relation to soil characteristics and cell location // FEMS Microbiol. Ecol. 1997. V. 24. P. 321–331. doi: 10.1111/j.1574-6941.1997.tb00449.x

11. Reichel R., Patzelt D., Barleben C., Rosendahl I., Ellerbrock R.H., Thiele-Bruhn S. Soil microbial community responses to sulfadiazine-contaminated manure in different soil microhabitats // Appl. Soil Ecology. 2014. V. 80. P. 15–25.

12. Six J., Bossuyt H., Degryze S., Denef K. A history of research on the link between (micro)aggregates, soil biota, and soil organic matter dynamics // Soil Tillage Res. 2004. V. 79 P. 7–31.

13. World reference base for soil resources 2014. A framework for international classification, correlation and communication, Word Soil Resourse Report 106. FAO. Rome. 2014. 181 p.


REFERENCES

1.   Garbuz S.A., Yaroslavtseva N.V., Kholodov V.A. Enzymatic activity inside and outside of water-stable aggregates in soil under different land use, Eurasian Soil Science, 2016, V. 49 (3), pp. 367–375. doi: 10.1134/S1064229316030030

2.   Dymov A.A., Milanovskiy E.Yu, Kholodov V.A. Composition and Hydrophobic Properties of Organic Matter in the Densimetric Fractions of Soils from the Subpolar Urals, Eurasian Soil Science, 2015, V. 48 (11), pp. 1212–1221 doi: 10.1134/S1064229315110058

3.   Classification and Diagnostics of Soils of the Soviet Union, Moscow, Kolos Publ, 1977. 223 p. (in Russian).

4.   Shein E.V. Lectures on Soil Physics. Moscow,. Moscow State University Publ., 2005, 432 p. (in Russian).

5.   Kholodov V. A., Yaroslavtseva N. V., Lazarev V. I., Frid A. S. Interpretation of data on the aggregate composition of typical chernozems under different land use by cluster and principal component analyses, Eurasian Soil Science, 2016, V. 49 (9), pp. 1026–1032. doi: 10.1134/S1064229316090076

6.   Chenu C., Hassink J., Bloem J. Short-term changes in the spatial distribution of microorganisms in soil aggregates as affected by glucose addition, Biol. Fertil. Soils, 2001, V. 34, pp. 349–356. doi:10.1007,s003740100419

7.    Golchin A., Oades J.M., Skjemstad J.O., Clarke P. Structural and dynamic properties of soil organic matter as reflected by 13C natural abudance, pyrolysis mass spectrometry and solid-state 13C NMR spectroscopy in density fractions of an Oxisol under forest and pasture, Australian J. Soil Res., 1995, V. 33, pp. 59–76.

8.   Mummey D.L., Stahl P.D. Analysis of Soil Whole- and Inner-Microaggregate Bacterial Communities, Microb. Ecol., 2004, V. 48, pp. 41–50. doi:10.1007,s00248-003-1000-4

9.   Ranjard L., Poly F., Combrisson J., Richaume A., Gourbiere F., Thioulouse J., Nazaret S. Heterogeneous cell density and genetic structure of bacterial pools associated with various soil microenvironments as determined by enumeration and DNA fingerprinting approach (RISA), Microb. Ecol. 2000, V. 39, pp. 263–272. doi:10.1007,s002480000032

10. Ranjard L., Richaume A., Jocteur-Monrozier L., Nazaret S. Response of soil bacteria to Hg(II) in relation to soil characteristics and cell location, FEMS Microbiol. Ecol., 1997, V. 24, pp. 321–331. doi:10.1111,j.1574-6941.1997.tb00449.x

11. Reichel R., Patzelt D., Barleben C., Rosendahl I., Ellerbrock R.H., Thiele-Bruhn S. Soil microbial community responses to sulfadiazine-contaminated manure in different soil microhabitats, Appl. Soil Ecology, 2014, V. 80, pp. 15–25.

12. Six J., Bossuyt H., Degryze S., Denef K. A history of research on the link between (micro)aggregates, soil biota, and soil organic matter dynamics, Soil Tillage Res., 2004, V. 79, pp. 7–31.

13. World reference base for soil resources 2014. A framework for international classification, correlation and communication, Word Soil Resourse Report 106, FAO, Rome, 2014, 181 p.

adultsearch.com