Сухарев Алексей Игоревич

Формула Кузнецова связывает параметры эрозионной стойкости и водоустойчивости почв. Однако механизм возникновения данных свойств различен: водоустойчивость объясняют действием внутриагрегатных гидрофобных связей между гуминовыми веществами, а эрозионную стойкость — размером водопрочных агрегатов и силой их сцепления друг с другом. При этом природа межагрегатных связей, обеспечивающих эрозионную стойкость, остается неясной. Цель работы состояла в уточнении механизма эрозионной стойкости почв путем проверки существования связи между устойчивостью почв к действию воды на гидролотке и водоустойчивостью их агрегатов. В работе использовали образцы гумусово-аккумулятивных горизонтов почв: дерново-подзолистой и чернозема выщелоченного. Для получения образцов с одним агрегатным составом, но отличающихся по эрозионной стойкости в работе использованы почвенные полимерные мелиоранты (ППМ). Эрозионную стойкость почв определяли на гидролотке и рассчитывали критическую скорость смыва. Водоустойчивость почв оценивали методом лезвий. Размер частиц в растворах оценивали методом лазерной дифрактометрии. Установлено, что на почвах, обработанных ППМ, результаты методов лотка и лезвий коррелируют на 99%. Высокая корреляция позволяет предположить единую природу внутри- и межагрегатных связей. Для проверки роли гидрофобных взаимодействий в формировании агрегатов, устойчивых к действию воды, в модельном эксперименте к водным растворам гуматов добавили полимеры разной степени гидрофобности: полиэтиленгликоль (ПЭГ), полиакриламид (ПАА) и поливиниловый спирт (ПВС). Параллельно оценили водоустойчивость почв, обработанных ПЭГ, ПАА и ПВС. Анализ результатов показал, что наибольшая водоустойчивость агрегатов отмечена при добавлении в почвы самого гидрофобного полимера — поливинилового спирта, который формировал наиболее крупные частицы при взаимодействии с гуматом в модельном опыте. Эти результаты подтверждают роль гидрофобных взаимодействий в образовании агрегатов и свидетельствуют, что при подборе полимеров-структуров следует учитывать их взаимодействие не с глинистыми минералами, а почвенными гелями, которые включают в себя глинистые минералы и гуминовые вещества.

Снижение подвижности воды при достижении гидрологической константы влажности разрыва капилляров (ВРК) объясняют наличием пленочных форм воды, образующихся под влиянием твердой фазы. При этом также известно, что существование таких форм воды ограничено концентрацией электролитов. Целью работы являлось уточнение механизма стабилизации воды твердой фазой почв при влажности разрыва капилляров с позиции теории коллоидной составляющей почв. Исследования проведены на образцах из дерново-подзолистой и серой лесной почв, а также чернозема. В работе величину ВРК определяли методом построения секущей на кривой основной гидрофизической характеристики, полученной центрифугированием. Также использовали растровую электронную микроскопию, вибрационную вискозиметрию и методику выделения гелей из почв. В ходе экспериментов установлено, что добавление в почву 1 н раствора хлорида калия, сжимающего двойной электрический слой на поверхности частиц, не снижает величину ВРК. Это говорит о том, что пленочные формы воды при ВРК стабилизируются почвенными органоминеральными гелями, так как при таких концентрациях солей в свободном виде пленки воды существовать не могут. Также было установлено, что повышение в почвах количества гелей путем их внесения увеличивает ВРК почвенного образца, а уменьшение объема почвенных гелей приводит к снижению ВРК. Таким образом, показано, что вода при ВРК входит в состав коллоидной составляющей почв — почвенных органоминеральных гелей, а величина ВРК почв зависит от количества и объемов этих гелей.