Микроагрегатный анализ почв методом лазерной дифракции: особенности пробоподготовки и интерпретации результатов

А. В. Юдина1, Е. Ю. Милановский2

1Почвенный институт им. В.В. Докучаева, Россия, 119017, Москва, Пыжёвский пер., 7, стр. 2
2МГУ им. М.В. Ломоносова, Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1

На примере гумусовых горизонтов почв (агродерново-подзолистой, Московская область; серой, Тульские засеки; чернозема миграционно-мицеллярного мощного, Курская область; ферраллитной, о. Норфорлк) показаны возможности метода лазерной дифракции в оценке микроструктурного состояния почвы. Рассмотрены различные способы пробоподготовки почв к микроагрегатному анализу: кипячение, взбалтывание (80 мин-1) разбавленных водных суспензий, интенсивное встряхивание (2500 мин-1) водных суспензий, перемешивание суспензий стеклянной палочкой. Дана оценка предварительному насыщению дистиллированной водой образцов почв перед проведением этапа пробоподготовки. Сделана оценка возможности применения показателей микрооструктуренности почв, разработанных на основе седиментационных методов. Показана невозможность применения коэффициента дисперсности по Качинскому к результатам, полученным методом лазерной дифракции. Интенсивное встряхивание (2500 мин-1) водных суспензий в течение 10 мин рекомендуется в качестве стандартного метода пробоподготовки почв к микроагрегатному анализу методом лазерной дифракции. Такой способ не приводит к модификации свойств твердой фазы и обеспечивает стабильность результатов. Результаты микроагрегатного анализа методом лазерной дифракции, представленные непрерывным распределением частиц по размерам, обладают высокой информативностью. Сочетание различных способов пробоподготовки в совокупности с высокой точностью метода позволяют выявить специфичные особенности микроструктурной организации почв.

Ключевые слова: микроструктура, элементарные почвенные частицы

DOI10.19047/0136-1694-2017-89-3-20

Ссылки для цитирования

Юдина А. В., Милановский Е. Ю. Микроагрегатный анализ почв методом лазерной дифракции: особенности пробоподготовки и интерпретации результатов // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2017. Вып. 89. С. 3-20. doi: 10.19047/0136-1694-89-3-20

Yudina A.V., Milanovskiy E.Y. The microagregate analysis of soils by the method of laser difraction: the specificities of sample preparation and result interpretation, Byulleten Pochvennogo instituta im. V.V. Dokuchaeva, 2017, Vol. 89, pp. 3-20. doi:10.19047/0136-1694-89-3-20


THE MICROAGREGATE ANALYSIS OF SOILS BY THE METHOD OF LASER DIFRACTION: THE SPECIFICITIES OF SAMPLE PREPARATION AND RESULT INTERPRETATION

A.V. Yudina1, Ye.Yu. Milanovskiy2

1V.V. Dokuchaev Soil Science Institute, Russia, 119017, Moscow, Pyzhevskii per. 7-2
2Lomonosov Moscow State University, Russia, 119991, Moscow, Leninskie Gory, 1

The opportunities of the laser diffraction method in the assessment of the microstructure condition of the soil are shown on the samples of humus layers of the following soils (agro soddy-podzolic (Eutric Albic Retisol (Loamic, Aric, Cutanic, Ochric)), Moscow oblast; gray (Luvic Greyzemic Phaeozem), Tulskie zaseky; migration micellar chernozem (Haplic Chernozem (Loamic, Pachic)), Kursk oblast; ferralitic (Rhodic Ferralsol), Norfolk island). The ways of samples preparation to the analysis are considered: boiling, stirring (80 min-1) of the attenuated water suspensions, intense stirring (2500 min-1) of the water suspensions, mixing of the suspension by the glass stick. The assessment of the preliminary saturation of samples by the distillated water before the samples preparation is given. The assessment of possibility of the implementation of soil micro structure indices, developed on the basis of sedimentation methods was made. The impossibility of the implementation of Kachinskiy dispersion coefficient to the results obtained by the method of laser diffraction was shown. The intense stirring (2500 min-1) of the water suspensions during the 10 minutes is recommended as the standard method of the soil samples preparation for the further microagregate analysis by the method of laser difraction. Such a way of soil samples preparation doesn’t lead to the modification of the properties of the solid body and provides the stability of the results. The results of the microagregate analysis by the method of laser diffraction, presented by the even distribution of particles by the size are characterized by the high informativity. The correlation of different ways of soil samples preparation along with the high accuracy of the method allow us to reveal the specificities of microstructure soil organization.

Keywords: soil, microstructure, samples preparation, laser diffraction


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.   Качинский Н.А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы его изучения. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 191 с.

2.    Гедройц К.К. Почва как культурная среда для сельскохозяйственных растений. Носовская сельскохозяйственная опытная станция, 1926. 42 с.

3.   Васильев А.М. Исследования физических свойств почвы. Кишинев: Государственное издательство Молдавии, 1952. 300 с.

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

5.   Шеин Е.В., Початкова Т.Н. IV.1. Микроагрегатный анализ почв // Теории и методы физики почв. М.: Гриф и К, 2007а. C. 93–95. ISBN 978-5-8125-0921-7

6.   Шеин Е.В., Початкова Т.Н. II.3. Методы определения плотности твердой фазы почв // Теория и методы физики почв: коллективная монография. М.: Гриф и К, 2007б. C. 40–42. ISBN 978-5-8125-0921-7

7.   Шинкарев А.А., Корнилова А.Г., Трофимова Ф.А., Гордеев А.С., Гиниятуллин К.Г., Лыгина Т.З. Сравнение методов седиментометрии и лазерной дифракции в анализе гранулометрического состава глинистой фракции почв // Ученые записки Казанского университета. 2010. Сер. Естественные науки. Т. 152. Кн. 2. C. 251–260.

8.    Amezketa E., Aragüés R., Carranza R., Urgel B. Macro-and micro-aggregate stability of soils determined by a combination of wet-sieving and laser-ray diffraction // Spanish J. Agricultural Res. 2003. Т. 1. № 4. P. 83-94. doi: 10.5424/sjar/2003014-50

9.    Beuselinck L., Govers G., Poesen J., Degraer G., Froyen L. Grain-size analysis by laser diffractometry: comparison with the sieve-pipette method // Catena. 1998. Т. 32. № 3. P. 193–208. doi: 10.1016/S0341-8162(98)00051-4

10.  Buurman P., Pape T., Muggler C.C. Laser grain-size determination in soil genetic studies 1. Practical problems // Soil Science. 1997. Т. 162. № 3. P. 211–218. doi: 10.1097/00010694-199703000-00007.

11. Chan K.Y., Heenan D.P. Microbial-induced soil aggregate stability under different crop rotations // Biol. Fertil. Soils. 1999. Т. 30. № 1. P. 29–32. doi: 10.1007/s003740050583

12.  Chenu C., Plante A.F. Clay-sized organo-mineral complexes in a cultivation chronosequence: revisiting the concept of the 'primary organo-mineral complex' // European J. Soil Science. 2006. Т. 57. № 4. P. 596–607. doi: 10.1111/j.1365-2389.2006.00834.x

13.  Edwards A.P., Bremner J.M. Dispersion of soil particles by sonic vibration // J. Soil Sci. Т. 18- № 1. 1967а. P. 47–63. doi:10.1111/j.1365-2389.1967.tb01487.x

14.  Edwards A.P., Bremner J.M. Microaggregates in soils // J. Soil Sci. Т. 18 № 1. 1967б. P. 64–73. doi: 10.1111/j.1365-2389.1967.tb01488.x

15.  Eshel G., Levy G.J., Mingelgrin U., Singer M.J. Critical evaluation of the use of laser diffraction for particle-size distribution analysis // Soil Sci. Soc. Am. J. 2004. Т. 68. № 3. P. 736–743. doi: 10.2136/sssaj2004.7360

16.  Fristensky A., Grismer M.E. A simultaneous model for ultrasonic aggregate stability assessment // Catena. 2008. Т. 74. № 2. P. 153–164. doi: 10.1016/j.catena.2008.04.013

17.  Gregorich E.G., Kachanoski R.G., Voroney R.P. Ultrasonic dispersion of aggregates: distribution of organic matter in size fractions // Can. J. Soil Sci. 1988. Т. 68. № 2. P. 395–403. doi: 10.4141/cjss88-036

18.  Kaiser M., Berhe A.A., Sommer M., Kleber M. Application of ultrasound to disperse soil aggregates of high mechanical stability // J. Plant Nutrition Soil Sci. 2012. Т. 175. № 4. p. 521–526. doi: 10.1002/jpln.201300339

19. Kemper W.D., Rosenau R.C. Aggregate stability and size distribution // Methods of Soil Analysis. 1984. ISBN 978-0891188414.

20.  Loizeau J.L., Arbouille D., Santiago S., Vernet J.P. Evaluation of a wide range laser diffraction grain size analyser for use with sediments // Sedimentology. 1994. Т. 41. № 2. P. 353–361. doi: 10.1111/j.1365-3091.1994.tb01410.x

21.  North P.F. Towards an absolute measurement of soil structural stability using ultrasound // J. Soil Science. 1976. Т. 27. № 4. P. 451–459. doi: 10.1111/j.1365-2389.1976.tb02014.x

22.  Pini R., Guidi GDetermination of soil microaggregates with laser light scattering// Commun. Soil Science Plant Analysis. 1989. Т. 20. № 1–2. P. 47–59. doi: 10.1080/00103628909368067

23.  Tisdall J.M., Oades J.M. Organic matter and water-stable aggregates in soils // J. Soil Science. 1982. Т. 33. № 2. P141163doi:10.1111/j.1365-2389.1982.tb01755.x

adultsearch.com