Preview

Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева

Расширенный поиск

Возможности использования реологических параметров почв в качестве физических показателей трансформации их структурного состояния

https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-103-108-148

Полный текст:

Аннотация

Методом осцилляционной амплитудной развертки изучены реологические показатели етественных и пахотных дерново-подзолистых почв и черноземов миграционно-мицеллярных. Установлено, что показатели сдвиговой устойчивости изученных почв (напряжения сдвига в конце диапазона линейной вязкоупругости LVE-range tL, tF в точке пересечения модулей накопления и потерь Crossover и максимальное значение tmax) были более информативны при сравнении естественных и пахотных почв и демонстрировали выраженные отличия между генетическими горизонтами в отличие от показателей вязкоупругости (деформации γL, характеризующей область упругого поведения, и интегральной зоны Z). Сельскохозяйственное использование изученных почв привело к снижению содержания органического углерода и, как следствие, к уменьшению вязкоупругости и сдвиговой устойчивости почв, а повышенная плотность пахотных горизонтов и перераспределение физической глины проявились в слабой дифференциации значений реологических показателей по глубине при их максимуме в верхнем горизонте. Предложенные и изученные в данной работе реологические показатели при активном использовании в будущем могут позволить более подробно и детально изучить характер и прочность межчастичных связей, процессы, происходящие в почвах при воздействии сельскохозяйственной техники. Встраивание реологических показателей в систему физических показателей трансформации структурного состояния почв является дальнейшим направлением их изучения.

Об авторах

В. В. Клюева
ФИЦ "Почвенный институт имени В.В. Докучаева"
Россия

младший научный сотрудник лаборатории физики и гидрологии почв Почвенного института имени В.В. Докучаева 

119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2



Д. Д. Хайдапова
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, факультет Почвоведения
Россия

доцент кафедры физики и мелиорации почв факультета Почвоведения Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова 

119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр.12.



Список литературы

1. Бондарев А.Г. Физика и механика почв в решении современных проблем почвенного плодородия // Почвоведение: аспекты, проблемы, решения. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2003. С. 553–563.

2. Бондарев А.Г., Кузнецова И.В. Проблема деградации физических свойств почв Россиии и пути её решения // Почвоведение. 1999. №. 9. С. 1126–1131.

3. Бондарев А.Г., Кузнецова И.В., Тихонравов П.И., Уткаева В.Ф. Научные основы оптимизации физических условий плодородия почв и повышение их устойчивости к деградации // Современные проблемы почвоведения: Научные труды Почвенного института имени В.В. Докучаева. М.: Почв. ин–т им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2000. С. 408–422.

4. Клюева В.В. Реологические свойства почв и их связь с физическими и химическими свойствами на примере дерново-подзолистой почвы и чернозема типичного: Дис. … канд. биол. наук. М.: МГУ, 2019. 142 с.

5. Клюева В.В., Хайдапова Д.Д. Реологические свойства образцов естественного и нарушенного сложения дерново-подзолистой и агродерново-подзолистой почвы // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2017. № 89. С. 21–35. DOI: 10.19047/0136-1694-2017-89-21-35.

6. Кузнецова И.В., Скворцова Е.Б. Теоретические и методические основы предотвращения физической деградации почв // Научные основы предотвращения деградации почв (земель) сельскохозяйственных угодий России и формирования систем воспроизводства их плодородия в адаптивно-ландшафтном земледелии: Т. 1. Теоретические и методические основы предотвращения деградации почв (земель) сельскохозяйственных угодий. Коллективная монография. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии, 2013. С. 50–133.

7. Сапожников П.М. Деградация физических свойств почв при антропогенных воздействиях // Почвоведение. 1994. №. 11. С. 60–66.

8. Теория и практика химического анализа почв. ред. Воробьева Л.А. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.

9. Фрид А.С., Кузнецова И.В., Королева И.Е., Бондарев А.Г., Когут Б.М., Уткаева В.Ф., Азовцева Н.А. Зонально-провинциальные нормативы изменений агрохимических, физико-химических и физических показателей основных пахотных почв европейской территории России при антропогенных воздействиях. М.: Почв. инт им. В.В. Докучаева, 2010. 176 с.

10. Хайдапова Д.Д., Честнова В.В., Шеин Е.В., Милановский Е.Ю. Реологические свойства черноземов типичных (Курская область) при различном землепользовании // Почвоведение. 2016. № 8. С. 955–963.

11. Хитров Н.Б., Понизовский А.А. Руководство по лабораторным методам исследования ионно-солевого состава нейтральных и щелочных минеральных почв. М.: ВАСХНИЛ, Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1990. 236 с.

12. Хитров Н.Б., Хайдапова Д.Д. Вязкоупругое поведение вертикового солонца Каменной Степи // Почвоведение. 2019. № 7. С. 843–858.

13. Холопов Ю.В., Хайдапова Д.Д., Лаптева Е.М. Реологические cвойства cеверо-таежных автоморфных и полугидроморфных криометаморфических почв Европейского северо-востока России (Республика Коми) // Почвоведение. 2018. № 4. С. 439–450.

14. Шеин Е.В. Курс физики почв: Учебник. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. 432 с.

15. Шеин Е.В., Милановский Е.Ю., Хайдапова Д.Д., Поздняков А.И., Тюгай З., Початкова Т.Н., Дембовецкий А.В. Практикум по физике твердой фазы почв: Учебное пособие. М.: Буки Веди, 2017. 119 с.

16. Abbireddy C.O.R., Clayton C.R.I. The impact of particle form on the packing and shear behaviour of some granular materials: an experimental study // Granular Matter. 2015. Vol. 17. No. 4. P. 427–438.

17. Armenise E., Redmile-Gordon M., Stellacci A.M., Ciccarese A., Rubino P. Developing a soil quality index to compare soil fitness for agricultural use under different managements in the Mediterranean environment // Soil Tillage Research. 2013. Vol. 130. P. 91–98.

18. Barré P., Hallett P.D. Rheological stabilization of wet soils by model root and fungal exudates depends on clay mineralogy // European Journal of Soil Science. 2009. Vol. 60. P. 525–538.

19. Bronick C.J., Lal R. Soil structure and management: A review // Geoderma. 2005. Vol. 124. P. 3–22.

20. Buchmann C., Bentz J., Schaumann G.E. Intrinsic and model polymer hydrogel-induced soil structural stability of a silty sand soil as affected by soil moisture dynamics // Soil Tillage Research. 2015. Vol. 154. P. 22–33.

21. Bünemann E.K., Bongiorno G., Bai Z., Creamer R.E., Deyn G.D., Goedу R.D., Fleskens L., Geissen V., Kuyper T.W., Mäder P., Pulleman M., Sukkel W., Willem J., Groenigen V., Brussaard L. Soil quality – A critical review // Soil Biology and Biochemistry. 2018. Vol. 120. P. 105–125.

22. Dexter A.R. Soil physical quality. Part I. Theory, effects of soil texture, density, and organic matter, and effects on root growth // Geoderma. 2004. Vol. 120. P. 201–214.

23. Encyclopedia of agrophysics. J. Gliński, J. Horabik, J. Lipiec (Eds). Dordrecht: Springer, 2011. 1028 p.

24. Food security and soil quality. R. Lal, B.A. Stewart (Eds). Boca Raton, USA: Taylor and Francis Group, 2010. 407 p.

25. Holthusen D., Pértile P., Reichert J.M., Horn R. Controlled vertical stress in a modified amplitude sweep test (rheometry) for the determination of soil microstructure stability under transient stresses // Geoderma. 2017. Vol. 295. P. 129–141.

26. Holthusen D., Pértile P., Reichert J. M., Horn R. Viscoelasticity and shear resistance at the microscale of naturally structured and homogenized subtropical soils under undefined and defined normal stress conditions // Soil Tillage Research. 2019. Vol. 191. P. 282–293.

27. Horn R., Holthusen D., Dörner J., Mordhorst A., Fleige H. Scale-dependent soil strengthening processes – What do we need to know and where to head for a sustainable environment? // Soil Tillage Research. 2019. Vol. 195.

28. Kock I., Huhn K. Influence of particle shape on the frictional strength of sediments – A numerical case study // Sedimentary Geology. 2007. Vol. 196. No. 1–4. P. 217–233.

29. Lal R., Shukla M.K. Principles of soil physics. New York, Basel: Marcel Dekker, 2004. 682 p.

30. Markgraf W., Watts C.W., Whalley W.R., Hrkac T., Horn R. Influence of organic matter on rheological properties of soil // Applied Clay Science. 2012. Vol. 64. P. 25–33.

31. Markgraf W., Horn R. Rheological–stiffness analysis of K+-treated and CaCO3-rich soils // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2006. Vol. 169. P. 411–419.

32. Markgraf W., Horn R. Scanning Electron Microscopy – Energy Dispersive Scan Analyses and Rheological Investigations of South-Brazilian Soils // Soil Science Society of America Journal. 2007. Vol. 71. No 3. P. 851–859.

33. Markgraf W., Moreno F., Horn R. Quantification of Microstructural Changes in Salorthidic Fluvaquents Using Rheological and Particle Charge Techniques // Vadose Zone Journal. 2012. Vol. 11. P. 1–11.

34. Mezger T.G. The Rheology Handbook. For users of rotational and oscillatory rheometers.Hanover: Vincentz Network. 2014. 4th edition. 434 p.

35. Mitchell J.K., Soga K. Fundamentals of soil behavior. Hoboken: John Wiley & Sons, 2005. 3rd edition. 577 p.

36. Pértile P., Reichert J.M., Gubiani P.I., Holthusen D., da Costa A. Rheological parameters as affected by water tension in subtropical soils // Revista Brasileira de Ciencia do Solo. 2016. Vol. 40. P. 2–14.

37. Pértile P., Holthusen D., Gubiani P.I., Reichert J.M. Microstructural strength of four subtropical soils evaluated by rheometry: properties, difficulties and opportunities // Scientia Agricola. 2018. Vol. 75. No 2. P. 154–162.

38. Phogat V.K., Tomar V.S., Dahiya R. Soil Physical Properties // Soil Science: An Introduction. Indian Society of Soil Science, 2016. First edition. P. 135–171.

39. Reynolds D., Bowman B.T., Drury C.F., Tan C.S., Lu X. Indicators of good soil physical quality : density and storage parameters // Geoderma. 2002. Vol. 110. P. 131–146.

40. Reynolds W.D., Drury C.F., Yang X.M., Tan C.S. Optimal soil physical quality inferred through structural regression and parameter interactions // Geoderma. 2008. Vol. 146. P. 466–474.

41. Reynolds W.D., Drury C.F., Tan C.S., Fox C.A., Yang, X.M. Use of indicators and pore volume–function characteristics to quantify soil physical quality // Geoderma. 2009. Vol. 152. P. 252–263.

42. Schoenholtz S.H., Miegroet H., van Burger J.A. A review of chemical and physical properties as indicators of forest soil quality : challenges and opportunities // Forest and Ecology Management. 2000. Vol. 138. P. 335–356.

43. Shukla M.K., Lal R., Ebinger M. Determining soil quality indicators by factor analysis // Soil Tillage Research. 2006. Vol. 87. P. 194–204.

44. Six J., Bossuyt H., Degryze S., Denef K.A. history of research on the link between (micro) aggregates, soil biota, and soil organic matter dynamics // Soil Tillage Research. 2004. Vol. 79. P. 7–31.

45. Stoppe N., Horn R. Microstructural strength of tidal soils – A rheometric approach to develop pedotransfer functions // Journal of Hydrology and Hydromechanics. 2018. Vol. 66. No. 1. P. 87–96.

46. Terzaghi K., Peck R.B., Nesri G. Soil Mechanics in Engineering Practice. New York – Chichester – Brisbane – Toronto – Singapore: John Wiley & Sons, 1996. 3rd edition. 417 p.

47. Ye C., Guo Z., Cai C.,Wang J., Deng J. Effect of water content , bulk density , and aggregate size on mechanical characteristics of Aquults soil blocks and aggregates from subtropical China // Journal of Soils and Sediments. 2016. Vol. 17. No. 1. P. 210–219.

48. Zhang H.Q., Hartge K.H. Cohesion in unsaturated sandy soils and the influence of organic matter // Soil Technology. 1990. No. 3. P. 311–326.


Дополнительные файлы

Для цитирования:


Клюева В.В., Хайдапова Д.Д. Возможности использования реологических параметров почв в качестве физических показателей трансформации их структурного состояния. Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2020;(103):108-148. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-103-108-148

For citation:


Klyueva V.V., Khaydapova D.D. Possibilities of using rheological parameters as physical indicators of soil structural changes. Dokuchaev Soil Bulletin. 2020;(103):108-148. (In Russ.) https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-103-108-148

Просмотров: 111


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0136-1694 (Print)
ISSN 2312-4202 (Online)