1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Доклады Российской академии наук. Науки о Земле
  4. T. 512, № 2, 2023

Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2023, T. 512, № 2, стр. 308-312

Влияние почвенных гелей на гистерезисные явления в почвах

Г. Н. Федотов 1, *, член-корреспондент РАН С. А. Шоба 1, Д. А. Ушкова 1, Д. И. Потапов 1, И. В. Горепекин 1

1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Москва, Россия

* E-mail: gennadiy.fedotov@gmail.com

Поступила в редакцию 29.03.2023
После доработки 20.05.2023
Принята к публикации 29.05.2023

Аннотация

На основе проведенного анализа предположительных механизмов гистерезиса основной гидрофизической характеристики (ОГХ) кривых иссушения и увлажнения почв, а также представлений о наноструктурной организации почв сделан вывод о том, что гистерезис может быть обусловлен либо стабильной (неколлоидные частицы), либо лабильной (гели) частями твердой фазы почв. В связи с тем, до настоящего времени основное внимание уделяли изучению влияния на гистерезис ОГХ стабильной твердой фазы почв, было предложено исследовать влияние на гистерезис почвенных гелей. Для этого было изучено влияние на начальную вязкость почвенных паст влажности почвенных образцов, приготовленных иссушением и увлажнением. Установлено, что для образцов всех изученных типов почв наблюдается хорошо выраженный гистерезис. Для объяснения гистерезиса предложено два механизма, основанных на изменении почвенных гелей в процессах увлажнения–высушивания. Один из них базируется на замедленности набухания и усадки почвенных гелей при поглощении и выделении ими воды. Второй – на большей гидрофобности поверхности гелей, содержащих меньше воды, и проскальзывании воды на гидрофобных участках поверхности с уменьшением вязкости паст. Таким образом, проведенные исследования показали, что гистерезисные явления в почвах обусловлены почвенными гелями и их изменениями при иссушении и увлажнении почв.

Ключевые слова: гистерезис почвенных свойств, наноструктурная организация почв, почвенные гели, гидрофобизация почвенных гелей

Список литературы

  1. Шеин Е.В. Курс физики почв. М.: Изд-во МГУ, 2005. 432 с.

  2. Rubio C.M., Josa R., Ferrer F. Influence of the hysteretic behaviour on silt loam soil thermal properties // Open Journal of Soil Science. 2011. V. 1. № 3. P. 77–85.

  3. Chena H., Chena K., Yanga M. A new hysteresis model of the water retention curve based on pore expansion and contraction // Computers and Geotechnics. 2020. V. 121. P. 103482.

  4. Ghanbarian-Alavijeh B., Millán H., Huang G. A review of fractal, prefractal and pore-solid-fractal models for parameterizing the soil water retention curve // Canadian Journal of Soil Science. 2011. V. 91. № 1. P. 1–14.

  5. Zhuang J., McCarthy J.F., Perfect E., Mayer L.M., Jastrow J.D. Soil Water Hysteresis in Water-Stable Microaggregates as Affected by Organic Matter // Soil Sci. Soc. Am. J. 2008. V. 72. № 1. P. 212–220.

  6. Piccolo A. The Supramolecular Structure of Humic Substances // Soil Science. 2001. V. 166. № 11. P. 810–832.

  7. Schmidt M., Torn M., Abiven S. et al. Persistence of soil organic matter as an ecosystem property // Nature. 2011. V. 478. P. 49–56.

  8. Schaumann G.E. Soil organic matter beyond molecular structure Part I: Macromolecular and supramolecular characteristics // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2006. V. 169. № 2. P. 145–156.

  9. Тюлин А.Ф. Органо-минеральные коллоиды в почве, их генезис и значение для корневого питания высших растений. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 52 с.

  10. Федотов Г.Н., Добровольский Г.В. Возможные пути формирования нано- и микроструктур в гумусовых веществах почвенных гелей // Почвоведение. 2012. № 8. С. 908–920.

  11. Маттсон С. Почвенные коллоиды. М.: Сельхозгиз, 1938. 432 с.

  12. Шоба С.А., Потапов Д.И., Горепекин И.В., Ушкова Д.А., Грачева Т.А., Федотов Г.Н. Состояние почвенных гелей при разной пробоподготовке к вискозиметрии образцов дерново-подзолистой почвы // Доклады Российской академии наук. Науки о жизни. 2022. Т. 504. С. 240–244.

  13. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Химия. 1982, 463 с.

  14. Потапов Д.И., Шваров А.П., Горепекин И.В., Салимгареева О.А., Федотов Г.Н. Влияние пробоподготовки почвенных образцов на их теплогидрофизические свойства и аллелотоксичность // Почвоведение. 2022. № 3. С. 315–325.

  15. Виноградова О.И. Особенности гидродинамического и равновесного взаимодействия гидрофобных поверхностей / Дисс. докт. физ.-мат. наук. М.: 2000. 175 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Доклады Российской академии наук. Науки о Земле

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал