Гидросорбционные свойства естественных и техногенно преобразованных почв в эксперименте с удалением органического вещества

Аннотация

Показан вклад содержания органического вещества в гидросорбционные свойства почв. Гидросорбционные свойства изучались на примере почв разного генезиса и степени техногенной нагрузки. Среди техногенно преобразованных рассмотрены городские почвы и окультуренная пахотная почва. Естественные почвы представлены дерново-элювиально-метаморфической почвой на ленточных глинах, серой метаморфической почвой и черноземом глинисто-иллювиальным на бурых глинах. Сравнивались показатели изотерм сорбции водяного пара и удельные поверхности, рассчитанные по уравнению БЭТ, исходных образцов и образцов с удаленным органическим веществом. Удаление органического вещества производилось в лабораторном опыте с помощью перекиси водорода. Выявлено, что обработка перекисью привела к существенному снижению сорбционной способности почв и изменению гистерезисных явлений. Установлено, что обработка перекисью сильнее сказалась на значениях влажностей интервала капиллярной конденсации. В то же время сорбционная способность почв снизилась по-разному. Величина удельной поверхности уменьшилась от 1,9 до 2,8 раз. Статистический анализ не выявил корреляционной связи между степенью снижения удельной поверхности и степенью снижения содержания органического вещества. Однако тесная корреляционная связь была установлена между степенью снижения удельной поверхности и исходным содержанием органического вещества. Чем больше было исходное содержание органического вещества в почве, тем сильнее снизилась удельная поверхность в результате обработки. Сорбционная способность городских почв была более низкой, чем у их естественного аналога и окультуренной почвы. При относительно высоком содержании органического вещества в городских почвах эффект от его удаления повлиял на величину удельной поверхности меньше по сравнению с другими почвами, что позволяет рассматривать его в связи с качественным составом органического вещества.

Литература

1.    Бехар А. Зависимость между минералогическим составом илистой фракции и удельной поверхностью, емкостью поглощения и гигроскопичностью почв // Почвоведение. 1973. № 6.
2.    Васенев В.И., Прокофьева Т.В., Макаров О.А. Разработка подхода к оценке запасов почвенного органического углерода мегаполиса и малого населенного пункта // Почвоведение. 2013. № 6.
3.    Витязев В.Г., Кауричев И.С., Рабий А. Влияние состава поглощенных катионов и анионов на удельную поверхность почв // Почвоведение. 1980. № 9.
4.    Водяницкий Ю.Н. Органическое вещество в городских почвах (обзор литературы) // Почвоведение. 2015. № 8.
5.    Воронин А.Д. Основы физики почв: Учебное пособие. М., 1986.
6.    Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / Пер. с англ., 2-е изд. М., 1984.
7.    Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. Учение об экологических функциях почв: Учебник. М., 2012.
8.    Матинян H.H. Почвообразование на ленточных глинах озерно-ледниковых равнин Северо-Запада России. СПб., 2003.
9.    Моисеев К.Г. Определение удельной поверхности почв на основе величины гигроскопической влажности // Почвоведение. 2008. № 7.
10.    Нестеренкова В.А., Растворова О.Г., Афонина Н.Л. и др. Влияние органического вещества на сорбцию фосфат-ионов почвами // Почвоведение. 1986. № 11.
11.    Пакшина С.М. Об оценке удельной поверхности почв // Почвоведение. 1997. № 5.
12.    Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв: Методическое руководство / Под ред. Е.В. Шеина. М., 2001.
13.    Растворова О.Г. Физика почв (практическое руководство). Л., 1983.
14.    Растворова О.Г., Андреев Д.П., Гагарина Э.И. и др. Химический анализ почв. СПб., 1995.
15.    Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Назарова Т.В. и др. Влияние органического вещества на водоудерживающую способность почв // Почвоведение. 2004. № 3.
16.    Уткаева В.Ф. Изменение теплоты смачивания почв при антропогенных воздействиях // Почвоведение. 1998. № 1.
17.    Шваров А.П., Коренева Е.А. Явление гистерезиса зависимости капиллярно-сорбционного потенциала воды от влажности почвы // Почвоведение. 2008. № 10.
18.    Широян М.М., Умарова А.Б., Федотова А.В. и др. Удельная поверхность и микроструктура поверхности твердой фазы почвенных субстратов разного генезиса // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2024. Вып. 118. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2024-118-167-187
19.    Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004.
20.    Arthur E., Tuller M., Norgaard T. et al. Contribution of organic carbon to the total specific surface area of soils with varying clay mineralogy // Geoderma. 2023. Vol. 430.
21.    Brunauer S., Deming L.S., Deming W.E. et al. On a theory of the van der Waals adsorption of gases // J. Am. Chem. Soc. 1940. Vol. 62, № 7.
22.    Chenu C., Plante A.F. Clay-sized organo-mineral complexes in a cultivation chronosequence: revisiting the concept of the ‘primary organo-mineral complex’ // Eur. J. Soil Sci. 2006. Vol. 57, № 4.
23.    Heister K. The measurement of the specific surface area of soils by gas and polar liquid adsorption methods –– Limitations and potentials // Geoderma. 2014. Vol. 216.
24.    Hudson B. Soil organic matter and available water capacity // Journal of soil and water conservation. 1994. Vol. 49, № 2.
25.    Lal R. Soil organic matter and water retention // Agronomy Journal. 2020. Vol. 112, № 5.
26.    Sarkar D., De D.K., Das R. et al. Removal of organic matter and oxides of iron and manganese from soil influences boron adsorption in soil // Geoderma. 2014. Vol. 214.
27.    Saxton K.E., Rawls W.J. Soil water characteristic estimates by texture and organic matter for hydrologic solutions // Soil Sci. Soc. Am. J. 2006. № 70.
28.    Schweizer S.A. Perspectives from the Fritz‐Scheffer Awardee 2021: Soil organic matter storage and functions determined by patchy and piled‐up arrangements at the microscale // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2022. Vol. 185, № 6.
29.    Sequi P., Aringhieri R. Destruction of organic matter by hydrogen peroxide in the presence of pyrophosphate and its effect on soil specific surface area // Soil Sci. Soc. Am. J. 1977. Vol. 41, № 2.
30.    Wagai R., Mayer L.M., Kitayama K. Extent and nature of organic coverage of soil mineral surfaces assessed by a gas sorption approach // Geoderma. 2009. Vol. 149, № 1–2.