Изменение гидрофобно-гидрофильных свойств черноземов под действием и после действия минеральных удобрений

Автор: Матвеева Н. В., Милановский Е. Ю., Рогова О. Б.

Журнал: Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева @byulleten-esoil

Статья в выпуске: 109, 2021 года.

Бесплатный доступ

Исследовали образцы почв и выделенные из них гранулоденсиметрические фракции (илистую с размером частиц менее 1 мкм, легкую (ЛФ) с плотностью менее 2 г/см3 и фракцию остатка) чернозема обыкновенного опытных полей агроландшафта Каменная Степь Воронежской области. Основные отличия вариантов опыта заключаются в применении или прекращении внесения минеральных удобрений, а также в последействии орошения (13 лет). Наблюдается увеличение содержания ЛФ при применении минеральных удобрений, а также изменение состава гранулоденсиметрических фракций, выражающееся в различном содержании С и N и гидрофобно- гидрофильных компонентов гумусовых веществ (ГВ) почв, ила и ЛФ. Влияние орошения практически не отразилось на гидрофобногидрофильном составе ГВ исходных почв, в то время как относительное содержание гидрофильных компонентов ГВ их илистой фракции увеличилось, а ГВ ЛФ снизилось. Применение минеральных удобрений привело к значительному варьированию степени гидрофильности ГВ ила и ЛФ при меньшем изменении этого показателя для ГВ почвы в целом. Отмена применения удобрений, напротив, отразилась как на изменении гидрофобно-гидрофильного состава ГВ самой почвы, так и на составе ГВ ила и ЛФ. Увеличение доли гидрофильных компонентов в составе ГВ почв, а также в составе ГВ ила и ЛФ происходило одновременно с увеличением гидрофобности поверхности твердой фазы почв и при увеличении содержания углерода в почве, что свидетельствует об устойчивости системы в целом. Так как физические фракции почв интенсивнее реагировали на изменения агрогенной нагрузки, по сравнению с образцами нативных почв, и изменения в их качественном составе прослеживались в двух вариантах опыта, мониторинг гидрофобно-гидрофильных компонентов ГВ почв и почвенных гранулоденсиметрических фракций целесообразно проводить для контроля и диагностики изменений почв при сельскохозяйственном использовании.

Еще

Жидкостная хроматография гидрофобного взаимодействия, гранулоденсиметрическое фракционирование почв, гидрофильность, гидрофобность, краевой угол смачивания

Короткий адрес: https://sciup.org/143178256

IDR: 143178256 | DOI: 10.19047/0136-1694-2021-109-96-128

Список литературы Изменение гидрофобно-гидрофильных свойств черноземов под действием и после действия минеральных удобрений

Адамсон А., Абидор И.Г., Дерягин Б.В. Физическая химия поверхностей. М.: Мир, 1979. 568 с.
Басов Г.Ф., Грищенко М.Н. Гидрологическая роль лесных полос (по данным исследований, проведенных в Каменной Степи). М.: Гослесбумиздать, 1963. 201 с.
Дымов А.А., Дубровский Ю.А., Габов Д.Н., Жангуров Е.В., Низовцев Н.А. Влияние пожара в северотаежном ельнике на органическое вещество почвы // Лесоведение. 2015. № 1. С. 52-62.
Егоров В.В., Иванова Е.Н., Фридланд В.М., Розов Н.И. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Рипол Классик, 1977. 221 с.
Когут Б.М., Шульц Э., Титова Н.А., Холодов В.А. Органическое вещество гранулоденсиметрических фракций целинного и пахотного типичного чернозема // Агрохимия. 2010. № 8. С. 3-9.
Лебедева И.И., Базыкина Г.С., Гребенников А.М., Чевердин Ю.И., Беспалов В.А. Опыт комплексной оценки влияния длительности земледельческого использования на свойства и режимы агрочерноземов Каменной степи // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2016. Вып. 83. С. 77-102. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2016-83-77-102.
Матвеева Н.В., Милановский Е.Ю., Хайдапова Д.Д., Рогова О.Б. Краевой угол смачивания как интегральный показатель физикохимических свойств черноземов Каменной степи // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2020. Вып. 101. С. 76-123. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-101-76-123.
Матвеева Н.В., Милановский Е.Ю., Рогова О.Б. Изменение гидрофобно-гидрофильных свойств органического вещества черноземов Каменной Степи // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2021. Вып. 106. С. 49-76. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2021-106-49-76.
Милановский Е.Ю. Амфифильные компоненты гумусовых веществ почв // Почвоведение. 2000. № 6. С. 706-715.
Милановский Е.Ю., Шеин Е.В., Русанов А.М., Засыпкина Д.И., Николаева Е.И., Анилова Л.В. Почвенная структура и органическое вещество типичных черноземов Предуралья под лесом и многолетней пашней // Вестник Оренбургского государственного университета. 2005. № 2. С. 113-117.
Травникова Л.С. Закономерности гумусонакопления: новые данные и их интерпретация // Почвоведение. 2002. № 7. С. 832-843.
Шаймухаметов М.Ш., Титова Н.А., Травникова Л.С. Применение физических методов фракционирования для характеристики органического вещества почв // Почвоведение. 1984. № 8. C. 131-141.
Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 341 с.
Bahrani B., Mansell R.S., Hammond L.C. Using infiltrations of heptane and water into soil columns to determine soil-water contact angles // Soil Science Society of America Journal. 1973. Vol. 37(4). P. 532-534.
Baldock J.A., Beare M.H., Curtin D., Hawke B. Stocks, composition and vulnerability to loss of soil organic carbon predicted using mid-infrared spectroscopy // Soil Research. 2018. Vol. 56(5). P. 468-480.
Benard P., Zarebanadkouki M., Hedwig C., Holz M., Ahmed M., Carminati A. Pore-scale distribution of mucilage affecting water repellency in the rhizosphere // Vadose Zone Journal. 2018. Vol. 17(1). P 1-9.
Bughici T., Wallach R. Formation of soil-water repellency in olive orchards and its influence on infiltration pattern // Geoderma. 2016. Vol. 262. P. 1-11.
Chen H., Rhoades C.C., Chow A.T. Characteristics of soil organic matter 14 years after a wildfire: A pyrolysis-gas-chromatography mass spectrometry (Py-GC-MS) study // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2020. Vol. 152. P. 1-8.
Cihlář Z., Vojtová L., Conte P., Nasir S., Kučerík J. Hydration and water holding properties of cross-linked lignite humic acids // Geoderma. 2014. Vol. 230. P. 151-160.
Daniel N.R., Uddin S.M., Harper R.J., Henry D.J. Soil water repellency: A molecular-level perspective of a global environmental phenomenon // Geoderma. 2019. Vol. 338. P. 56-66.
Dersch G., Böhm K. Effects of agronomic practices on the soil carbon storage potential in arable farming in Austria // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2001. Vol. 60(1). P. 49-55.
Doerr S.H. On standardizing the ‘water drop penetration time’and the ‘molarity of an ethanol droplet’techniques to classify soil hydrophobicity: a case study using medium textured soils // Earth Surface Processes and Landforms: The Journal of the British Geomorphological Group. 1998. Vol. 23(7). P. 663-668.
Doerr S.H., Shakesby R.A., Walsh R.P.D. Soil water repellency: its causes, characteristics and hydro-geomorphological significance // Earth-Science Reviews. 2000. Vol. 51(1-4). P. 33-65.
Drahorad S.L., Jehn F.U., Ellerbrock R.H., Siemens J., Felix- Henningsen P. Soil organic matter content and its aliphatic character define the hydrophobicity of biocrusts in different successional stages // Ecohydrology. 2020. Vol. 13(6). P. 1-8.
Ellerbrock R.H., Gerke H.H., Bachmann J., Goebel M.O. Composition of organic matter fractions for explaining wettability of three forest soils // Soil Science Society of America Journal. 2005. Vol. 69(1). P. 57-66.
Fidanza M., Kostka S., Bigelow C. Communication of soil water repellency causes, problems, and solutions of intensively managed amenity turf from 2000 to 2020 // Journal of Hydrology and Hydromechanics. 2020. Vol. 68(4). P. 306-312.
Głąb T., Gondek K. The influence of soil compaction and N fertilization on physico-chemical properties of Mollic Fluvisol soil under red clover/grass mixture // Geoderma. 2014. Vol. 226. P. 204-212.
Hai L., Li X.G., Li F.M., Suo D.R., Guggenberger G. Long-term fertilization and manuring effects on physically-separated soil organic matter pools under a wheat-wheat-maize cropping system in an arid region of China // Soil Biology and Biochemistry. 2010. Vol. 42(2). P. 253-259.
Hao X., Liu S., Wu J., Hu R., Tong C., Su Y. Effect of long-term application of inorganic fertilizer and organic amendments on soil organic matter and microbial biomass in three subtropical paddy soils // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2010. Vol. 81(1). P. 17-24.
Kaur T., Brar B., Dhillon N. Soil organic matter dynamics as affected by long-term use of organic and inorganic fertilizers under maize-wheat cropping system // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2008. Vol. 81(1). P. 59-69.
Liu Z., Yu X., Wan L. Capillary rise method for the measurement of the contact angle of soils // Acta Geotechnica. 2016. Vol. 11(1). P. 21-35.
Mao J., Nierop K.G.J., Sinninghe Damsté J.S., Dekker S.C. Roots induce stronger soil water repellency than leaf waxes // Geoderma.2014. 232-234. P. 328-340
Mao J., Nierop K.G., Dekker S.C., Dekker L.W., Chen B. Understanding the mechanisms of soil water repellency from nanoscale to ecosystem scale: a review // Journal of Soils and Sediments. 2019. Vol. 19(1). P. 171-185.
Menšík L., Hlisnikovský L., Pospíšilová L, Kunzová E. The effect of application of organic manures and mineral fertilizers on the state of soil organic matter and nutrients in the long-term field experiment // Journal of soils and sediments. 2018. Vol. 18(8). P. 2813-2822.
Miller J., Owen M., Yang X., Drury C., Reynolds W., Chanasyk D. Longterm cropping and fertilization influences soil organic carbon, soil water repellency, and soil hydrophobicity // Canadian Journal of Soil Science. 2020. Vol. 100(3). P. 234-244.
Müller K., Deurer M. Review of the remediation strategies for soil water repellency // Agriculture, Ecosystems & Environment. 2011. Vol. 144(1). P. 208-221.
Ogunmokun F.A., Liu Z., Wallach R. The influence of surfactantapplication method on the effectiveness of water-repellent soil remediation // Geoderma. 2020. Vol. 362. P. 1-12.
Oostindie K., Dekker L., Wesseling J., Ritsema C., Moore D. Influence of a single soil surfactant application on potato ridge moisture dynamics and crop yield in a water repellent Sandy soil. Proc. XXVIII International Horticultural Congress on Science and Horticulture for People (IHC2010): International Symposium on 938. 2010. P. 341-346.
Poeplau C., Don A., Six J., Kaiser M., Benbi D., Chenu C., Cotrufog M.F., Derrien D., Gioacchini P., Grand S., Gregorich E., Griepentrog M., Gunina A., Haddix M., Kuzyakov Y., Kühnel A., Macdonald L.M., Soong J., Trigalet S., Vermeire M-L., Rovira P., van Wesemael B., Wiesmeier M., Yeasmin S., Yevdokimov I., Nieder R. Isolating organic carbon fractions with varying turnover rates in temperate agricultural soils - A comprehensive method comparison // Soil Biology and Biochemistry. 2018. Vol. 125. P. 10-26.
Roper M., Ward P., Keulen A., Hill J. Under no-tillage and stubble retention, soil water content and crop growth are poorly related to soil water repellency // Soil and Tillage Research. 2013. Vol. 126. P. 143-150.
Ryley D.J., Khoshaim B.H. New method of determining contact-angle made by a sessile drop upon a horizontal surface (sessile drop contact-angle) // Journal of Colloid and Interface Science. 1977. Vol. 59(2). P. 243-251.
Šimon T., Czakó A. Influence of long-term application of organic and inorganic fertilizers on soil properties // Plant, Soil and Environment. 2014. Vol. 60(7). P. 314-319.
Su Y.-Z., Wang F., Suo D.-R., Zhang Z.-H., Du M.-W. Long-term effect of fertilizer and manure application on soil-carbon sequestration and soil fertility under the wheat-wheat-maize cropping system in northwest China // Nutrient Cycling in Agroecosystems. 2016. Vol. 75(1). P. 285-295.
Tadayonnejad M., Ghorbani Dashtaki S., MosadeghiI M.R., Mohammadi J., Panahi M. The effect of long-term drip irrigation and polyacrylamide application on soil water repellency in the quince orchard garden // Journal of Soil Management and Sustainable Production. 2017. Vol. 7(2). P. 85-102.
Wang H., Xu J., Liu X., Zhang D., Li L., Li W., Sheng L. Effects of longterm application of organic fertilizer on improving organic matter content and retarding acidity in red soil from China // Soil and Tillage Research. 2019. Vol. 195. P. 1-9.
Wei W., Yan Y., Cao J., Christie P., Zhang F., Fan M. Effects of combined application of organic amendments and fertilizers on crop yield and soil organic matter: an integrated analysis of long-term experiments // Agriculture, Ecosystems & Environment. 2016. Vol. 225. P. 86-92.
World Reference Base for soil resources 2014: international soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps, World Soil Resources Report (106).
Yudina A.V., Fomin D.S., Kotelnikova A.D., Milanovskii E.Yu. From the notion of elementary soil particle to the particle-size and microaggregate-size distribution analyses: A review // Eurasian soil science. 2018. Vol. 51. Iss. 11. P. 1326-1347.
Zimmermann M., Leifeld J. Schmidt M., Smith P., Fuhrer J. Measured soil organic matter fractions can be related to pools in the RothC model // European Journal of Soil Science. 2007. Vol. 58(3). P. 658-667.

Еще

Статья научная