Энергия диспергации суглинистых почв до элементарных почвенных частиц с помощью ультразвука

Автор: Юдина А.В., Фомин Д.С.

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

Рубрика: Статьи

Статья в выпуске: 115, 2023 года.

Бесплатный доступ

Элементарные почвенные частицы - первый специфичный для почв уровень иерархии структуры почвы, также являющийся объектом гранулометрического состава почв. Для диспергации твердой фазы почв до элементарных почвенных частиц необходимо разрушить прочные связи между частицами с помощью физического воздействия. Эффективным способом физической диспергации является воздействие на почвенные суспензии ультразвуком. Однако в зависимости от типа почвы необходимый уровень энергии может варьировать, так как он определяется устойчивостью структуры почвы. В данной работе был проведен эксперимент с увеличивающейся в диапазоне от 65 до 1 101 Дж·мл-1 энергией ультразвуковой диспергации при постоянной мощности равной 32.4 Ватт. Для эксперимента были выбраны верхние горизонты трех типов почв - дерново-подзолистой, серой лесной и чернозема суглинистого гранулометрического состава. Для этого был использован диспергатор зондового типа Digital Sonifier S-250D (Branson Ultrasonics, США) со ступенчатым цельным наконечником (stepped solid horn tip, 13 мм). Установлено, что величина суммарной энергии диспергации Et, необходимая для полного разрушения агрегатов почв до ЭПЧ, зависит от типа почв и варьирует в пределах 200-800 Дж·мл-1 для суглинистых почв с содержанием органического вещества 1.8-4.6 100 г-1 почвы. Для пробоподготовки почв к гранулометрическому анализу и последующего определения текстурного класса почв согласно классификации Качинского достаточной является величина Et = 250 Дж·мл-1, так как она позволяет получить максимальное количество физической глины ( function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }

Еще

Гранулометрический состав, лазерная дифрактометрия, ультравук, пробоподготовка, гранулометрический анализ, фракционирование почв

Короткий адрес: https://sciup.org/143180763

IDR: 143180763   |   DOI: 10.19047/0136-1694-2023-115-87-106

Список литературы Энергия диспергации суглинистых почв до элементарных почвенных частиц с помощью ультразвука

  • Березин П.Н. Особенности распределения гранулометрических элементов почв и почвообразующих пород // Почвоведение. 1983. № 2. С. 64-72.
  • Воронин А.Д. Структурно-функциональная гидрофизика почв. М.: изд. МГУ, 1984. 205 с.
  • ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава.
  • Демьянов В.В., Савельева Е.А. Геостатистика: теория и практика. М.: Наука, 2010. 327 с.
  • Розанов Б.Г. Морфология почв. М.: изд. МГУ, 1983. 320 с.
  • Шеин Е.В. и др. Теории и методы физики почв. М.: “Гриф и К”, 2007. 616 с.
  • Юдина А.В. и др. От понятия элементарной почвенной частицы к гранулометрическому и микроагрегатному анализам (обзор) // Почвоведение. 2018. №. 11. С. 1340-1362.
  • Amelung W., Zech W. Minimisation of organic matter disruption during particle-size fractionation of grassland epipedons // Geoderma. 1999. Vol. 92. Iss. 1-2. P. 73-85.
  • Büks F. The recovery rate of free particulate organic matter from soil samples is strongly affected by the method of density fractionation // Biogeosciences. 2023. Vol. 20 (7). P. 1529-1535.
  • Cerli C., Celi L., Kalbitz K., Guggenberger G., Kaiser K. Separation of light and heavy organic matter fractions in soil - Testing for proper density cut-off and dispersion level // Geoderma. 2012. Vol. 170. P. 403-416.
  • Chappell A. Dispersing sandy soil for the measurement of particle size distributions using optical laser diffraction // Catena. 1998. Vol. 31. P. 271- 281.
  • Edwards A.P., Bremner J.M. Use of sonic vibration for separation of soil particles // Canadian Journal of Soil Science. 1964. Vol. 44. P. 366.
  • Eriksen J., Lefroy R.D.B., Blair G.J. Physical protection of soil organic S studied using acetylacetone extraction at various intensities of ultrasonic dispersion // Soil Biology and Biochemistry. 1995. Vol. 27. P. 1005-1010.
  • Golchin A., Oades J., Skjemstad J., Clarke P. Study of free and occluded particulate organic matter in soils by solid state 13C CP/MAS NMR spectroscopy and scanning electron microscopy // Soil Res. 1994b. Vol. 32. P. 285-309.
  • Hunter C.R., Busacca A.J. Dispersion of three andic soils by ultrasonic vibration // Soil Science Society of America Journal. 1989. Vol. 53. P. 1299- 1302.
  • ISO 11277:2009. Soil quality - Determination of particle size distribution in mineral soil material - Method by sieving and sedimentation. Geneva. International Organization for Standartization.
  • Kaiser M., Berhe A.A. How does sonication affect the mineral and organic constituents of soil aggregates? - A review // Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 2014. Vol. 177. P. 479-495.
  • Kerry R., Rawlins B.G., Oliver M.A., Lacinska A.M. Problems with determining the particle size distribution of chalk soil and some of their implications // Geoderma. 2009. Vol. 152. P. 324-337.
  • Mentler A., Schomakers J., Kloss S., Zechmeister-Boltenstern S., Schuller R., Mayer H. Calibration of ultrasonic power output in water, ethanol and sodium polytungstate // Int. Agrophysics. 2017. Vol. 31. P. 582-588.
  • Neumann D., Heuer A., Hemkemeyer M., Martens R., Tebbe C.C. Response of microbial communities to long-term fertilization depends on their microhabitat // FEMS Microbiology Ecology. 2013. Vol. 86 (1). P. 71-84.
  • North P.F. Towards an absolute measurement of soil structural stability using ultrasound // Journal of Soil Science. 1976. Vol. 27. P. 451-459.
  • Poeplau C., Don A. Effect of ultrasonic power on soil organic carbon fractions // Journal of plant nutrition and soil science. 2014. Vol. 177 (2). P. 137-140.
  • Poeplau C., Don A., Six J., Kaiser M., Benbi D., Chenu C., ..., 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.
  • Polakowski C., Makó A., Sochan A., Ryżak M., Zaleski T., Beczek M., ..., Bieganowski A. Recommendations for soil sample preparation, pretreatment, and data conversion for texture classification in laser diffraction particle size analysis // Geoderma. 2023. Vol. 430. P. 116358.
  • Robinson D. broom: And package for converting statistical analysis objects into tidy data frames // arXiv preprint arXiv:1412.3565. 2014.
  • Schmidt M.W.I., Rumpel C., Kögel‐Knabner I. Evaluation of an ultrasonic dispersion procedure to isolate primary organomineral complexes from soils // European Journal of Soil Science. 1999. Vol. 50. P. 87-94.
  • Stemmer M., Gerzabek M. H., Kandeler E. Organic matter and enzyme activity in particle-size fractions of soils obtained after low-energy sonication // Soil Biology and Biochemistry. 1998. Vol. 30. No. 1. P. 9-17.
  • Wickham H., Chang W., Wickham M.H. Package ‘ggplot2’ // Create elegant data visualisations using the grammar of graphics. Version. 2016. Vol. 2. No. 1. P. 1-189.
  • Yudina A., Kuzyakov Y. Dual nature of soil structure: The unity of aggregates and pores // Geoderma. 2023. Vol. 434. P. 116478.
  • Zhou J., Gui H., Banfield C.C., Wen Y., Zang H., Dippold M.A., Charlton A., Jones D.L. The microplastisphere: Biodegradable microplastics addition alters soil microbial community structure and function // Soil Biology and Biochemistry. 2021. Vol. 156. 108211.
Еще
Статья научная