Температуропроводность почвенно-торфяных смесей: нелинейная зависимость от содержания торфа

Аннотация

Исследована температуропроводность верхнего пахотного горизонта урбанозема, отобранного на территории Почвенного стационара МГУ, низинного пакетированного торфа, а также их смесей. Просеянную через сито 1 мм почву из гор. Апах смешивали с торфом в различных долевых соотношениях; содержание торфа в смесях составляло от 1 до 80% по сухой массе. Почвой, торфом и их смесями набивали металлические цилиндры высотой 10 см и диаметром 3,8 см. Измерения температуропроводности проводили, используя метод регулярного режима с рабочим интервалом температур 20–26°С. Измеряли скорость нагревания набивных образцов после помещения в жидкостный термостат с постоянной температурой воды. Для каждого из исследованных образцов провели серию измерений при пошаговом изменении влажности образца от максимальной после капиллярного насыщения до минимальной при воздушно-сухом состоянии. При изменении влажности в исследованном диапазоне температуропроводность разных образцов менялась в 1,3–3,5 раза; наибольшие изменения были характерны для минеральной почвы. Зависимость температуропроводности от влажности для торфа оказалась почти линейной, для почвы это была S-образная кривая со слабо выраженным максимумом. Наиболее низкая температуропроводность получена для торфа и смесей с его высоким содержанием; наиболее высокая — для почвы без примеси торфа. Выявлен нелинейный характер зависимости температуропроводности от содержания торфа в образцах. Небольшие добавки торфа к минеральной почве приводили к заметному снижению температуропроводности смеси; небольшие добавки почвы к торфу практически не влияли на температуропроводность. Температуропроводность изученных субстратов увеличивалась с увеличением плотности образцов и уменьшалась с увеличением содержания органического вещества. Сделан вывод, что для почвенно-торфяных смесей характерны те же закономерности, что и для ранее исследованных торфо-песчаных смесей, но в случае почвенно-торфяных смесей эти закономерности выражены менее отчетливо.

Литература

Архангельская Т.А. Параметры зависимости температуропроводности минеральных почв от влажности для различных текстурных классов // Почвоведение. 2020. № 1.
2. Архангельская Т.А., Телятникова Е.В. Температуропроводность торфо-песчаных смесей с разным соотношением торфа и песка // Почвоведение. 2023. № 4.
3. Глушакова А.М., Качалкин А.В., Лысак Л.В. и др. Ауксин-продуцирующая активность штаммов бактерий и дрожжевых грибов, выделенных из компонентов почвенных конструкций // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2021. Т. 76, № 4.
4. Гончарова О.Ю., Семенюк О.В., Стома Г.В. Исследование почв на урбанизированных территориях: анализ методических аспектов и подходов (на примере г. Москвы) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2021. Т. 76, № 4.
5. Когут Б.М., Большаков В.А., Фрид А.С. и др. Аналитическое обеспечение мониторинга гумусового состояния почв. М., 1993.
6. Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Беляева Е.А. и др. Имитационное моделирование и практическое использование гидрологической функции детрита в технологиях почвенного конструирования // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2023. Т. 78, № 4.
7. Сусленкова М.М., Умарова А.Б., Бутылкина М.А. Микроструктура почв разного генезиса и ее трансформация в составе конструктоземов в условиях г. Москвы // Почвоведение. 2018. № 10.
Suslenkova M.M., Umarova A.B., Butylkina M.A. Microstructure of soils of different geneses and its transformation in constructozems of Moscow // Eurasian Soil Sci. 2018. Vol. 51, № 10. https://doi.org/10.1134/S1064229318100125
8. Теории и методы физики почв / Под ред. Е.В. Шеина, Л.О. Карпачевского. М., 2007.
9. Flores Ramírez E. Purpose-designed technogenic materials for sustainable urban greening. Doctoral thesis. Berlin, 2018.
10. Husniev I., Romanenkov V., Siptits S. et al. Perspectives on effective long-term management of carbon stocks in chernozem under future climate conditions // Agriculture. 2023. Vol. 13, № 10.
11. Lashermes G., Nicolardot B., Parnaudeau V. et al. Indicator of potential residual carbon in soils after exogenous organic matter application // Eur. J. Soil Sci. 2009. Vol. 60, № 2.
12. Krasilnikov P. Soil priorities in Russia // Geoderma Regional. 2022. Vol. 29, № e00538.
13. Moskal T.D., Leskiw L., Naeth M.A. et al. Effect of organic carbon (peat) on moisture retention of peat: mineral mixes // Can. J. Soil Sci. 2001. Vol. 81, № 2.
14. Orts W.J., Sojka R.E., Glenn G.M. et al. Preventing soil erosion with polymer additives // Polymer News. 1999. Vol. 24.
15. Parikh R.J., Havens J.A., Scott H.D. Thermal diffusivity and conductivity of moist porous media // Soil Sci. Soc. Am. J. 1979. Vol. 43.
16. Schumacher B.A. Methods for the determination of total organic carbon (toc) in soils and sediments. Las Vegas, 2002.
17. Vidal-Beaudet L., Charpentier S. Percolation theory and hydrodynamics of soil-peat mixtures // Soil Sci. Soc. Am. J. 2000. Vol. 64.
18. Vidal‐Beaudet L., Grosbellet C., Forget‐Caubel V. et al. Modelling long‐term carbon dynamics in soils reconstituted with large quantities of organic matter // Eur. J. Soil Sci. 2012. Vol. 63, № 6.
19. Walczak R., Rovdan E., Witkowska-Walczak B. Water retention characteristics of peat and sand mixtures // Int. Agrophys. 2002. Vol. 16.
20. Witkowska-Walczak B., Bieganowski A., Rovdan E. Water-air properties in peat, sand and their mixtures // Int. Agrophys. 2002. Vol. 16.
21. Yakimenko O.S., Gruzdenko D.A., Stepanov A.A. et al. Polyelectrolytes for the construction of artificial soils // Polym. Sci. Ser. C. 2021. Vol. 63.
22. Zhao Y., Si B. Thermal properties of sandy and peat soils under unfrozen and frozen conditions // Soil Till. Res. 2019. Vol. 189.