esoilБюллетень Почвенного института имени В.В. ДокучаеваDokuchaev Soil Bulletin0136-16942312-4202V.V. Dokuchaev Soil Science Institute10.19047/0136-1694-2019-98-105-131esoil-393Research ArticleСтатьиДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ И БАЛАНС МИНЕРАЛОВ ПРИ ТРАНСФОРМАЦИИ ОТКРЫТОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПАХОТНЫХ ПОЧВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВDIFFERENTIATION AND BALANCE OF MINERALS DURING TRANSFORMATION OF THE OPEN SURFACE OF ARABLE SOILS UNDER THE IMPACT OF RAINhttps://orcid.org/0000-0001-7743-8607ПрудниковаЕ. Ю.PrudnikovaE. Yu.prudnikova_eyu@esoil.ruВарламовЕ. Б.VarlamovE. B.ЧурилинН. А.ChurilinN. A.ЧурилинаА. Е.ChurilinaA. E.Почвенный институт им. В.В. Докучаева; Российский университет дружбы народовРоссияV.V. Dokuchaev Soil Science Institute; People's Friendship University of RussiaRussian FederationПочвенный институт им. В.В. ДокучаеваРоссияV.V. Dokuchaev Soil Science InstituteRussian Federation201923092019098105131Copyright © Прудникова Е.Ю., Варламов Е.Б., Чурилин Н.А., Чурилина А.Е., 20192019Прудникова Е.Ю., Варламов Е.Б., Чурилин Н.А., Чурилина А.Е.Prudnikova E.Y., Varlamov E.B., Churilin N.A., Churilina A.E.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.esoil.ru/jour/article/view/393

В ходе модельного эксперимента изучались особенности изменения минералогического состава открытой поверхности пахотных почв (выщелоченный чернозем, серая лесная почва, дерново-подзолистая почва) под воздействием ударной силы дождевых капель в условиях чистого пара. По окончании эксперимента проведен минералогический анализ отдельных гранулометрических фракций: < 1, 1–5, 5–10 и > 10 мкм, – из микрокорочек, сформировавшихся на открытых поверхностях и почвенного субстрата, не подвергавшегося воздействиям атмосферных осадков. Исследованием установлено, что в ходе экспонирования произошло перераспределение и изменения долевых соотношений содержания разных гранулометрических фракций и связанных с ними глинистых и кластогенных минералов. За время проведения опыта наиболее значительные изменения произошли в образце дерново-подзолистой почвы и выщелоченного чернозема, что связано с особенностями вещественного состава данных почв. Сильнее всего в экспонируемых образцах снизилось содержание глинистых минералов. Произошло перераспределение из верхнего микрослоя кластогенных минералов, большей частью из тонкопылеватой и в меньшей мере из среднепылеватой фракций, которое сопровождалось относительным накоплением фракции > 10 мкм. Перераспределение гранулометрических фракций сопровождалось относительным накоплением в них кварца, калиевого полевого шпата и уменьшением содержания хлорита и слюд-гидрослюд. Подобное распределение определяется разной устойчивостью минералов к выветриванию. Балансовыми расчетами установлено, что общие потери глинистых и кластогенных минералов из верхней открытой поверхности монолитов в сравнении с исходным почвенным субстратом составили более 4 кг / 100 кг монолита для серой лесной почвы, 16 кг / 100 кг монолита для выщелоченного чернозема и 46 кг / 100 кг монолита для дерново-подзолистой почвы.

During the model experiment the changes in the mineralogical composition of the open surface of arable soil (leached chernozem, gray forest soil, sod-podzolic soil) under the impact of raindrops under fallow conditions were studied. At the end of the experiment a mineralogical analysis of individual particle size fractions < 1, 1–5, 5–10 and > 10 μm from microcrusts formed on open surfaces and a soil substrate not exposed to the effects of precipitation was conducted. The study found that during the exposure there was redistribution and changes in the proportional ratios of the contents of different particle size fractions and associated clay and clastogenic minerals. During the experiment the most significant changes due to their composition occurred in the sample of sod-podzolic soil and leached chernozem. The content of clay minerals in exposed samples decreased the most. The redistribution of clastogenic minerals from the upper open layer, mostly from fine silt and to a lesser extent from the middle silty fraction, was accompanied by a relative accumulation of the fraction > 10 μm. The redistribution of granulometric fractions was accompanied by a relative accumulation of quartz, orthoclases and a decrease in the content of chlorite and biotide in them. Such a distribution is determined by their resistance to weathering. Balance calculations allowed establishing that the total losses of clay and clastogenic minerals from the upper open surface of the monoliths in comparison with the initial soil substrate were more than 4 kg / 100 kg of monolith for gray forest soil, 16 kg / 100 kg of monolith for leached chernozem and 46 kg / 100 kg of monolith for sod-podzolic soil.

фракционный составоткрытая поверхность почвглинистыекластогенные минералыкварцкалиевые полевые шпатыплагиоклазыиллиткаолинитхлоритfractional compositionopen soil surfaceclayclastogenic mineralsquartzortoclaseplagioclaseillitekaolinitechloriteИсследование выполнено при поддержке гранта РФФИ 18-016-00052/19.ReferencesАлексеев В.Е. Способ количественного определения первичных минералов в почвах и породах методом рентгеновской дифрактометрии // Почвоведение. 1994. № 1. С. 104–109.Alekseev V.E., Sposob kolichestvennogo opredeleniya pervichnykh mineralov v pochvakh i porodakh metodom rentgenovskoi difraktometrii (Method for quantitative determination of primary minerals in soils and rocks by x-ray diffractometry), Pochvovedenie, 1994, No. 1, pp. 104–109.Варламов Е.Б. Особенности состава глинистых минералов черноземов на склонах Южной Молдовы // Почвоведение и Агрохимия. 2007. № 2. Минск. С. 47–53.Varlamov E.B., Osobennosti sostava glinistykh mineralov chernozemov na sklonakh Yuzhnoi Moldovy (Features of the composition of clay minerals of black soil on the slopes of Southern Moldova), Pochvovedenie i Agrokhimiya, 2007, No. 2, Minsk, pp. 47–53.Горбунов Н.И. Высокодисперсные минералы и методы их изучения их изучения. М.: Изд-во АН СССР. 1963. 302 с.Gorbunov N.I., Vysokodispersnye mineraly i metody ikh izucheniya ikh izucheniya (Finely dispersed minerals and methods for studying them), Moscow: Izd-vo AN SSSR, 1963, 302 p.Градусов Б.П. Рентгендифрактометрический метод в минералогических исследованиях почв // Почвоведение. 1967. № 10. С. 127–137.Gradusov B.P., Rentgendifraktometricheskii metod v mineralogicheskikh issledovaniyakh pochv (X-ray diffraction method in the mineralogical studies of soils), Pochvovedenie, 1967, No. 10, pp. 127–137.Первова Н.Е., Золотарев Г.В. О некоторых итогах исследований на модельных лизиметрах Почвенного стационара МГУ // Всероссийский журнал научных публикаций. 2012. № 4. С. 12–15.Pervova N.E., Zolotarev G.V., O nekotorykh itogakh issledovanii na model'nykh lizimetrakh Pochvennogo statsionara MGU (On some results of studies on model lysimeters of the Soil Stationary Department of Moscow State University), Vserossiiskii zhurnal nauchnykh publikatsii, 2012, No. 4, pp. 12–15.Прудникова Е.Ю. Савин И.Ю. Исследование оптических свойств открытой поверхности почв // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 10. С. 79–86. DOI: 10.1364/JOT.83.000642.Prudnikova E.Yu., Savin I.Yu., Issledovanie opticheskikh svoistv otkrytoi poverkhnosti pochv (Study of the optical properties of an exposed soil surface), Opticheskii zhurnal, 2016, Vol. 83, No. 10, pp. 79–86, DOI: 10.1364/JOT.83.000642.Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов / Под. ред. Брауна Г. М.: Мир, 1965. 599 с.Rentgenovskie metody izucheniya i struktura glinistykh mineralov (X-ray methods of studying and the structure of clay minerals), Ed. Braun G., Moscow: Mir, 1965, 599 p.Савин И.Ю. Влияние ливневого дождя на интегральную отражательную способность поверхности черноземных почв // Почвоведение. 1995. № 8. С. 976–980.Savin I. Yu., Vliyanie livnevogo dozhdya na integral'nuyu otrazhatel'nuyu sposobnost' poverkhnosti chernozemnykh pochv (The impact of heavy rain on integral reflectance of surface of chernozem soils), Pochvovedenie, 1995, No. 8, pp. 976–980.Савин И. Ю., Прудникова Е. Ю. Об оптимальном сроке спутниковой съемки для картографирования пахотных почв // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2014. №. 74. С. 66–77. URL:Savin I. Yu., Prudnikova E. Yu., Ob optimal'nom sroke sputnikovoi s’emki dlya kartografirovaniya pakhotnykh pochv (About optimal dates of satellite images acquisition for arable soil mapping), Dokuchaev Soil Bulletin, 2014, No. 74, pp. 66–77, URL: https://yadi.sk/i/F9Vfe-zOfhjqs.https://yadi.sk/i/F9Vfe-zOfhjqs.Sokolova T.A., Dronova T.Ya., Tolpeshta I.I., Glinistye mineraly v pochvakh (Clay minerals in soils), Tula: Grif i K, 2005, 336 p.Соколова Т.А., Дронова Т.Я. Толпешта И.И. Глинистые минералы в почвах: Учебное пособие. Тула: Гриф и К, 2005. 336 с.Chizhikova N.P., Mineralogicheskii sostav vzvesei lizimetricheskikh vod v reshenii problem migratsii mineralov (Mineralogical composition of lysimetric water suspensions in solving problems of mineral migration), Tez. Dokl. Na 1-i Vseross. konf. Lizimetricheskoe issledovanie pochv (Soil lysimetric study), Moscow: Izd-vo MGU, 1998, pp. 137–140.Чижикова Н.П. Минералогический состав взвесей лизиметрических вод в решении проблем миграции минералов // Тез. Докл. На 1-й Всеросс. конф. Лизиметрическое исследование почв. М.: Изд-во МГУ. 1998. С. 137–140.Chizhikova N.P., Verkhovets I.A., Vladychenskii A.S., Povedenie komponentov ilistykh fraktsii v model'nykh ekosistemakh pochvennykh lizimetrov (The behavior of the components of the clay fraction in model ecosystems of soil lysimeters), Pochvovedenie, 2006, No. 9, pp. 1088–1097.Чижикова Н.П., Верховец И.А., Владыченский А.С. Поведение компонентов илистых фракций в модельных экосистемах почвенных лизиметров // Почвоведение. 2006. № 9. С. 1088–1097.Assouline S., Rainfall-induced soil surface sealing: a critical review of observation of clay suspensions, Soil Sci., 2004, Vol. 127, pp. 134–139, DOI: 10.2136/vzj2004.0570.Assouline S. Rainfall-induced soil surface sealing: a critical review of observation of clay suspensions // Soil Sci. 2004. Vol. 127. P. 134–139. DOI: 10.2136/vzj2004.0570.Ben-Dor E., Goldshleger N., Benyamini Y., Agassi M. R., Blumberg. D. G., The spectral reflectance properties of soil structural crusts in the 1.2-to 2.5-μm spectral region, Soil Science Society of America Journal, 2003, Vol. 67, No. 1, pp. 289–299, DOI: 10.2136/sssaj2003.2890.Ben-Dor E., Goldshleger N., Benyamini Y., Agassi M. R., Blumberg. D. G. The spectral reflectance properties of soil structural crusts in the 1.2-to 2.5-μm spectral region // Soil Science Society of America Journal. 2003. Vol. 67. No. 1. P. 289–299. DOI: 10.2136/sssaj2003.2890.Bielders C. L., Baveye P., Processes of structural crust formation on coarse‐textured soils, European Journal of Soil Science, 1995, Vol. 46, No. 2, pp. 221–232, DOI: 10.1111/j.1365-2389.1995.tb01830.x.Bielders C. L., Baveye P. Processes of structural crust formation on coarse‐textured soils // European Journal of Soil Science. 1995. Vol. 46. No. 2. P. 221–232. DOI: 10.1111/j.1365-2389.1995.tb01830.x.Biscaye P.E. Mineralogy and sedimentation of the deep-sea sediment fine fraction in the Atlantic Ocean, Geochem. Techn. Rept., N.Y., 1964, Vol. 8, pp. 97–105.Biscaye P.E. Mineralogy and sedimentation of the deep-sea sediment fine fraction in the Atlantic Ocean // Geochem. Techn. Rept. N.Y. 1964. Vol. 8. P. 97–105.Cook H.E., Johnson P.D., Matti J.C., Zemmels I., Methods of sample preparation and X-ray diffraction data analysis, X-ray Mineralogy Laboratory, Deep Sea Drilling Project, University of California, DSDP. 28: Washington (U.S. Govt. Printing Office), 1975, pp. 999–1007.Cook H.E., Johnson P.D., Matti J.C., Zemmels I. Methods of sample preparation and X-ray diffraction data analysis // X-ray Mineralogy Laboratory. Deep Sea Drilling Project. University of California. DSDP. 28: Washington (U.S. Govt. Printing Office). 1975. P. 999–1007.Eshel G., Levy G. J., Singer M. J., Spectral reflectance properties of crusted soils under solar illumination, Soil Science Society of America Journal, 2004, Vol. 68, No. 6, pp. 1982–1991, DOI: 10.2136/sssaj2004.1982.Eshel G., Levy G. J., Singer M. J. Spectral reflectance properties of crusted soils under solar illumination // Soil Science Society of America Journal. 2004. Vol. 68. No. 6. P. 1982–1991. DOI: 10.2136/sssaj2004.1982.Goldshleger N., Ben-Dor E., Benyamini Y., Agassi M., Soil reflectance as a tool for assessing physical crust arrangement of four typical soils in Israel, Soil Science, 2004, Vol. 169, No. 10, pp. 677–687, DOI: 10.1097/01.ss.0000146024.61559.e2.Goldshleger N., Ben-Dor E., Benyamini Y., Agassi M. Soil reflectance as a tool for assessing physical crust arrangement of four typical soils in Israel // Soil Science. 2004. Vol. 169. No. 10. P. 677–687. DOI: 10.1097/01.ss.0000146024.61559.e2.Prudnikova E.Yu., Savin I.Yu., The effect of open soil surface patterns on soil detectability based on optical remote sensing data, Proceedings in 2nd International Electronic Conference on Remote Sensing, Sciforum Electronic Conference Series, Vol. 2, 2018, pp. 1–8. URL: https://sciforum.net/manuscripts/5170/manuscript.pdf.Prudnikova E.Yu., Savin I.Yu. The effect of open soil surface patterns on soil detectability based on optical remote sensing data // Proceedings of the 2nd International Electronic Conference on Remote Sensing. Sciforum Electronic Conference Series. 2018. Vol. 2. P. 1–8. URL: https://sciforum.net/manuscripts/5170/manuscript.pdf.Savin I., Formation of reflectance properties of the surface of tilled chernozem soil, Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 1993, Vol. 2107, pp. 304–313, DOI: 10.1117/12.162165.Savin I. Formation of reflectance properties of the surface of tilled chernozem soil // Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 1993. Vol. 2107. P. 304–313. DOI: 10.1117/12.162165.Valentin C., Bresson L. M., Morphology, genesis and classification of surface crusts in loamy and sandy soils, Geoderma, 1992, Vol. 55, No. 3–4, pp. 225–245, DOI: 10.1016/0016-7061(92)90085-L.Valentin C., Bresson L. M. Morphology, genesis and classification of surface crusts in loamy and sandy soils // Geoderma. 1992. Vol. 55. No. 3–4. P. 225–245. DOI: 10.1016/0016-7061(92)90085-L.Valentin C., Bresson L. M. Morphology, genesis and classification of surface crusts in loamy and sandy soils // Geoderma. 1992. Vol. 55. No. 3–4. P. 225–245. DOI: 10.1016/0016-7061(92)90085-L.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.