1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Агрохимия
  4. № 11, 2023

Агрохимия, 2023, № 11, стр. 11-22

Физико-химические характеристики органо-глинистых комплексов агрочерноземов разной локализации на склоне

Е. В. Цомаева 1, З. С. Артемьева 1, *, Е. С. Засухина 2

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

2 Федеральный исследовательский центр “Информатика и управление” РАН
119333 Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2, Россия

* E-mail: artemyevazs@mail.ru

Поступила в редакцию 18.04.2023
После доработки 17.05.2023
Принята к публикации 15.08.2023

Аннотация

Органо-глинистые комплексы агрочерноземов разной локализации на склоне были изучены, в том числе методом динамического светорассеяния (DLS). Выявлено снижение величины концентрации органического углерода (Сорг) илистых фракций в пахотных горизонтах смытых агрочерноземов, что являлось следствием постоянного обнажения почвенной массы нижележащего горизонта, провоцирующего разложение органического вещества (ОВ). Это сопровождалось изменениями в содержании несиликатного железа (Fed) в результате окислительной деструкции железоорганических комплексов, что способствовало десорбции Fed. Разная интенсивность эрозионных процессов оказывала влияние на тенденцию к изменению динамики Fed: мéньшая крутизна склона (4°) способствовала увеличению нагрузки Сорг на оксиды железа, результатом чего было увеличение десорбируемости железа, тогда как в условиях бóльшей крутизны (6°) наблюдали снижение десорбируемости железа. Вне зависимости от положения на склоне, максимально высокие величины среднего диаметра органо-глинистых комплексов (D) наблюдали в верхних горизонтах исследованных агрочерноземов, которые снижались вниз по профилю. В результате эрозионных процессов размер органо-глинистых комплексов в пахотных горизонтах снижался по сравнению с таковым в полнопрофильных агрочерноземах (в 1.1 раза). Выявлено, что размер органо-глинистых комплексов в исследованных агрочерноземах определялся величинами содержания Сорг и Fed, хотя степень их значимости различалась в верхних гумусовых (Апах, А1, АВ) и нижних (В, С) горизонтах. В верхних горизонтах величина D определялась содержанием Сорг, тогда как в нижних горизонтах основная роль в формировании размера органо-глинистых комплексов принадлежала Fed. Полученные данные позволили предполагать более значимую роль ОВ в агрегации илистых частиц по сравнению с таковой Fed. Гипотеза о множественной линейной регрессионной зависимости величины D от величин концентрации в них углерода (Cорг и Cкарбонатов) и Fed оказалась статистически значимой как для всего набора генетических горизонтов, так и для гумусовых горизонтов. Коэффициент детерминации модели (R2) увеличивался в ряду: 0.578 (Апах + А1) < 0.678 (Aпах + А1 + АВ + В + ВС + С) < 0.724 (Апах + + А1 + АВ) < 0.983 (АВ).

Ключевые слова: эрозия, органо-глинистые комплексы, динамическое светорассеяние, средний диаметр, органическое вещество, несиликатное железо, карбонаты.

Список литературы

  1. Артемьева З.С., Кириллова Н.П., Данченко Н.Н., Когут Б.М., Таллер Е.Б. Физико-химические характеристики органо-глинистых комплексов хроноряда дерново-подзолистых почв методами динамического светорассеяния и светорассеяния с анализом фаз // Почвоведение. 2020. № 4. С. 424–429.

  2. Barral M.T., Arias M., Guérif J. Effects of iron and organic matter on the porosity and structural stability of soil aggregates // Soil. Res. 1998. V. 46. P. 261–272.

  3. Baver L.D. Gardner W.H. Soil physics. Wiley Eastern Limited, New Delhi. 1972. 498 pp.

  4. Tisdall J.M., Oades J.M. Organic matter and water-stable aggregates in soil // Soil Sci. 1982. V. 33. P. 141–163

  5. Oades J.M. Soil organic matter and structural stability: mechanisms and implications for management // Plant Soil. 1984. V. 76. P. 319–337.

  6. Oades J.M., Waters A.C. Aggregate hierarchy in soils // Aust. J. Soil Res. 1991. V. 29. P. 815–828.

  7. Chenu C., Plante A.F. Clay-sized organo-mineral complexes in a cultivation chronosequence: revisiting the concept of the “organo-mineral complex” // Europian J. Soil Sci. 2006. V. 57. P. 596–607.

  8. Федотов Г.Н., Артемьева З.С. Коллоидная составляющая грануло-денсиметрических фракций почв // Почвоведение. 2015. № 1. С. 61–70.

  9. Edwards A.P, Bremner J.M. Dispersion of soil particles by sonic vibrations // J. Soil Sci. 1967. V. 18. P. 47–63.

  10. Fernández-Ugalde O., Barré P., Hubert F. et al. Clay mineralogy differs qualitatively in aggregate-size classes: clay-mineral-based evidence for aggregate hierarchy in temperate soils. Eur. J. Soil Sci. 2013. V. 64. P. 410–422.

  11. Artemyeva Z., Danchenko N., Kolyagin Yu., Kirillova N., Kogut B. Chemical structure of soil organic matter and its role in aggregate formation in Haplic Chernozem under the contrasting land use variants // Catena. 2021. V. 204. P. 105403.

  12. Артемьева З.С., Зазовская Э.П., Засухина Е.С., Цомаева Е.В. Изотопный состав углерода органического вещества водоустойчивых структурных отдельностей типичного чернозема в контрастных вариантах землепользования // Почвоведение. 2023a. № 3. С. 339–352.

  13. Chenu C., Stotzky G. Interactions between microorganisms and soil particles: An overview. in: Huang P.M., Bollag J.M., Senesi N., (Eds.), Interactions between Soil Particles and Microorganisms – Impact on the Terrestrial Ecosystem. John Wiley & Sons, Chichester. 2002. P. 3–39.

  14. Lehmann J., Kinyangi J. Solomon D. Organic matter stabilization in soil microaggregates: implications from spatial heterogeneity of organic carbon contents and carbon forms // Biogeochemistry. 2007. V. 85. P. 45–57.

  15. Kögel-Knabner I., Guggenberger G., Kleber M., et al. Organo-mineral associations in temperate soils: Integrating biology, mineralogy, and organic matter chemistry // J. Plant Nutr. Soil Sci. 2008. V. 171. P. 61–82.

  16. Asano M., Wagai R. Evidence of aggregate hierarchy at micro- to submicron scales in an allophanic Andisol. Geoderma. 2014. V. 216. P. 62–74.

  17. Totsche K., Amelung W., Gerzabek M., Guggenberger G., Klumpp E., Knief C. et al. Microaggregates in soils // J. Plant Nutr. Soil Sci. 2018. V. 181. P. 104–136.

  18. Pinheiro J.P., Mota A.M., d’Oliveira J.M.R., Martinho J.M.G. Dynamic properties of humic matter by dynamic light scattering and voltammetry // Anal. Chim. Acta. 1996. V. 329. P. 15–24.

  19. Kretzschmar R., Holthoff H., Sticher H. Influence of pH and Humic Acid on Coagulation Kinetics of Kaolinite: A Dynamic Light Scattering Study // J. Colloid Interface Sci. 1998. V. 202. P. 95–103.

  20. Mori Y., Togashi K., Nakamura K. Colloidal properties of synthetic hectorite clay dispersion measured by dynamic light scattering and small angle X-ray scattering // Adv. Powder Technol. 2001. V. 12. P. 45–59.

  21. Palmer N.E., von Wandruszka R. Dynamic light scattering measurements of particle size development in aqueous humic materials // Fresenius J. Anal. Chem. 2001. V. 371. P. 951–954.

  22. NanoBrook. 2014. Version 1.0. Holtsville: Brookhaven Instruments Corporation; [cited 2023 April 16]. Available from: https://www.brookhaveninstruments.com/product/nanobrook-series/

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

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

  25. Ермолаев О.П. Пояса эрозии в природно-антропогенных ландшафтах речных бассейнов. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1992. 147 с.

  26. Mehra O.P., Jackson M.L. Iron oxide removal from soils and clays by a dithionitecitrate system buffered with sodium bicarbonate // Clay Miner. 1960. V. 7. P. 317–327

  27. Артемьева З.С. Органические и органо-глинистые комплексы агрогенно-деградированных почв. Автореферат на соиск. уч. ст. доктора биол. наук. 2008. 48 с.

  28. Артемьева З.С. Некоторые особенности динамики качественного состава органического вещества дерново-подзолистых почв в период зарастания пашни лесом // Проблемы региональной экологии. 2017. № 2. С. 54–59.

  29. Травникова Л.С, Артемьева З.С., Сорокина Н.П. Распределение гранулоденсиметрических фракций в дерново-подзолистых почвах, подверженных плоскостной эрозии // Почвоведение. 2010. № 4. С. 495–504.

  30. Artemyeva Z., Zigova A., Kirillova N., Šťastný M., Kiril-lova N., Holubík O., Podrázský V. Evaluation of aggregate stability of Haplic Stagnosols using dynamic light scattering, phase analysis light scattering and color coordinates // Archives of Agronomy and Soil Science. 2017. V. 63. № 13. P. 1838–1851.

  31. Artemyeva Z.S., Žigová A., Kirillova N.P., Šťastný M. Dynamics of organic matter in soils following a change in landuse on Permo-Carboniferous rocks in the Cesky Brod area (Czech Republic) // Acta Geodynamica et Geomaterialia 2018. V. 15. № 4. P. 339–348.

  32. Kaiser K., Guggenberger G. The role of DOM sorption to mineral surfaces in the preservation of organic matter in soils // Org. Geochem. 2000. V. 31. P. 711–725.

  33. Eusterhues K., Rumpel C., Kögel-Knabner I. Organo-mineral associations in sandy acid forest soils: importance of specific surface area, iron oxides and micropores // Eur. J. Soil Sci. 2005. V. 56. P. 753–763.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Агрохимия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал