Physic-Chemical Characteristics of Organo-Clay Complexes of Agrochernozems of Different Localization on the Slope

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Organo-clay complexes of agrochernozems of different localization on the slope were studied, including by the method of dynamic light scattering (DLS). A decrease in the concentration of organic carbon (Corg) of silty fractions in the arable horizons of washed-out agrochernozems was revealed, which was a consequence of the constant exposure of the soil mass of the underlying horizon, provoking the decomposition of organic matter(s). This was accompanied by changes in the content of non-silicate iron (Fed) as a result of oxidative degradation of organo-iron complexes, which contributed to the desorption of Fed. Different intensity of erosion processes influenced the tendency to change the dynamics of Fed: a lower slope steepness (4°) contributed to an increase in the load of Corg on iron oxides, resulting in an increase in iron desorption, whereas in conditions of greater steepness (6°), a decrease in iron desorption was observed. Regardless of the position on the slope, the highest values of the average diameter of organo-clay complexes (D) were observed in the upper horizons of the studied agrochernozems, which decreased down the profile. As a result of erosion processes, the size of organo-clay complexes in arable horizons decreased in comparison with that in non-eroded agrochernozems (by 1.1 times). It was revealed that the size of organo-clay complexes in the studied agrochernozems was determined by the values of the content of Corg and Fed, although the degree of their significance differed in the upper humus (Aarable, A1, AB) and lower (B, C) horizons. In the upper horizons, the value of D was determined by the content of Corg, whereas in the lower horizons, the main role in the formation of the size of organo-clay complexes belonged to Fed. The obtained data allowed us to assume a more significant role of organic matter (OM) in the aggregation of cley particles compared to that of Fed. The hypothesis of a multiple linear regression dependence of the value of D on the values of the concentration of carbon (Corg and Ccarbonates) and Fed in them turned out to be statistically significant both for the entire set of genetic horizons and for humus horizons The coefficient of determination of the model (R2) increased in a row: 0.578 (Apl + A1) <0.678 (Apl + A1 + AB + B + BC + C) <0.724 (Apl + A1 + AB) <0.983 (AB).

Sobre autores

E. Tsomaeva

The V.V. Dokuchaev Soil Institute

Email: artemyevazs@mail.ru
Russia, 119017, Moscow, Pyzhevsky per. 7, bldg. 2

Z. Artemyeva

The V.V. Dokuchaev Soil Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: artemyevazs@mail.ru
Russia, 119017, Moscow, Pyzhevsky per. 7, bldg. 2

E. Zasukhina

Federal Research Center “Computer Science and Control” of the RAS

Email: artemyevazs@mail.ru
Russia, 119333, Moscow, ul. Vavilova 44, bldg. 2

Bibliografia

  1. Артемьева З.С., Кириллова Н.П., Данченко Н.Н., Когут Б.М., Таллер Е.Б. Физико-химические характеристики органо-глинистых комплексов хроноряда дерново-подзолистых почв методами динамического светорассеяния и светорассеяния с анализом фаз // Почвоведение. 2020. № 4. С. 424–429.
  2. Barral M.T., Arias M., Guérif J. Effects of iron and organic matter on the porosity and structural stability of soil aggregates // Soil. Res. 1998. V. 46. P. 261–272.
  3. Baver L.D. Gardner W.H. Soil physics. Wiley Eastern Limited, New Delhi. 1972. 498 pp.
  4. Tisdall J.M., Oades J.M. Organic matter and water-stable aggregates in soil // Soil Sci. 1982. V. 33. P. 141–163
  5. Oades J.M. Soil organic matter and structural stability: mechanisms and implications for management // Plant Soil. 1984. V. 76. P. 319–337.
  6. Oades J.M., Waters A.C. Aggregate hierarchy in soils // Aust. J. Soil Res. 1991. V. 29. P. 815–828.
  7. Chenu C., Plante A.F. Clay-sized organo-mineral complexes in a cultivation chronosequence: revisiting the concept of the “organo-mineral complex” // Europian J. Soil Sci. 2006. V. 57. P. 596–607.
  8. Федотов Г.Н., Артемьева З.С. Коллоидная составляющая грануло-денсиметрических фракций почв // Почвоведение. 2015. № 1. С. 61–70.
  9. Edwards A.P, Bremner J.M. Dispersion of soil particles by sonic vibrations // J. Soil Sci. 1967. V. 18. P. 47–63.
  10. Fernández-Ugalde O., Barré P., Hubert F. et al. Clay mineralogy differs qualitatively in aggregate-size classes: clay-mineral-based evidence for aggregate hierarchy in temperate soils. Eur. J. Soil Sci. 2013. V. 64. P. 410–422.
  11. Artemyeva Z., Danchenko N., Kolyagin Yu., Kirillova N., Kogut B. Chemical structure of soil organic matter and its role in aggregate formation in Haplic Chernozem under the contrasting land use variants // Catena. 2021. V. 204. P. 105403.
  12. Артемьева З.С., Зазовская Э.П., Засухина Е.С., Цомаева Е.В. Изотопный состав углерода органического вещества водоустойчивых структурных отдельностей типичного чернозема в контрастных вариантах землепользования // Почвоведение. 2023a. № 3. С. 339–352.
  13. Chenu C., Stotzky G. Interactions between microorganisms and soil particles: An overview. in: Huang P.M., Bollag J.M., Senesi N., (Eds.), Interactions between Soil Particles and Microorganisms – Impact on the Terrestrial Ecosystem. John Wiley & Sons, Chichester. 2002. P. 3–39.
  14. Lehmann J., Kinyangi J. Solomon D. Organic matter stabilization in soil microaggregates: implications from spatial heterogeneity of organic carbon contents and carbon forms // Biogeochemistry. 2007. V. 85. P. 45–57.
  15. Kögel-Knabner I., Guggenberger G., Kleber M., et al. Organo-mineral associations in temperate soils: Integrating biology, mineralogy, and organic matter chemistry // J. Plant Nutr. Soil Sci. 2008. V. 171. P. 61–82.
  16. Asano M., Wagai R. Evidence of aggregate hierarchy at micro- to submicron scales in an allophanic Andisol. Geoderma. 2014. V. 216. P. 62–74.
  17. Totsche K., Amelung W., Gerzabek M., Guggenberger G., Klumpp E., Knief C. et al. Microaggregates in soils // J. Plant Nutr. Soil Sci. 2018. V. 181. P. 104–136.
  18. Pinheiro J.P., Mota A.M., d’Oliveira J.M.R., Martinho J.M.G. Dynamic properties of humic matter by dynamic light scattering and voltammetry // Anal. Chim. Acta. 1996. V. 329. P. 15–24.
  19. Kretzschmar R., Holthoff H., Sticher H. Influence of pH and Humic Acid on Coagulation Kinetics of Kaolinite: A Dynamic Light Scattering Study // J. Colloid Interface Sci. 1998. V. 202. P. 95–103.
  20. Mori Y., Togashi K., Nakamura K. Colloidal properties of synthetic hectorite clay dispersion measured by dynamic light scattering and small angle X-ray scattering // Adv. Powder Technol. 2001. V. 12. P. 45–59.
  21. Palmer N.E., von Wandruszka R. Dynamic light scattering measurements of particle size development in aqueous humic materials // Fresenius J. Anal. Chem. 2001. V. 371. P. 951–954.
  22. NanoBrook. 2014. Version 1.0. Holtsville: Brookhaven Instruments Corporation; [cited 2023 April 16]. Available from: https://www.brookhaveninstruments.com/product/nanobrook-series/
  23. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 223 с.
  24. World reference base for soil resources 2014. A framework for international classification, correlation and communication, Word Soil Resource Report 106. FAO. Rome. 2014. 181 p.
  25. Ермолаев О.П. Пояса эрозии в природно-антропогенных ландшафтах речных бассейнов. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1992. 147 с.
  26. Mehra O.P., Jackson M.L. Iron oxide removal from soils and clays by a dithionitecitrate system buffered with sodium bicarbonate // Clay Miner. 1960. V. 7. P. 317–327
  27. Артемьева З.С. Органические и органо-глинистые комплексы агрогенно-деградированных почв. Автореферат на соиск. уч. ст. доктора биол. наук. 2008. 48 с.
  28. Артемьева З.С. Некоторые особенности динамики качественного состава органического вещества дерново-подзолистых почв в период зарастания пашни лесом // Проблемы региональной экологии. 2017. № 2. С. 54–59.
  29. Травникова Л.С, Артемьева З.С., Сорокина Н.П. Распределение гранулоденсиметрических фракций в дерново-подзолистых почвах, подверженных плоскостной эрозии // Почвоведение. 2010. № 4. С. 495–504.
  30. Artemyeva Z., Zigova A., Kirillova N., Šťastný M., Kiril-lova N., Holubík O., Podrázský V. Evaluation of aggregate stability of Haplic Stagnosols using dynamic light scattering, phase analysis light scattering and color coordinates // Archives of Agronomy and Soil Science. 2017. V. 63. № 13. P. 1838–1851.
  31. Artemyeva Z.S., Žigová A., Kirillova N.P., Šťastný M. Dynamics of organic matter in soils following a change in landuse on Permo-Carboniferous rocks in the Cesky Brod area (Czech Republic) // Acta Geodynamica et Geomaterialia 2018. V. 15. № 4. P. 339–348.
  32. Kaiser K., Guggenberger G. The role of DOM sorption to mineral surfaces in the preservation of organic matter in soils // Org. Geochem. 2000. V. 31. P. 711–725.
  33. Eusterhues K., Rumpel C., Kögel-Knabner I. Organo-mineral associations in sandy acid forest soils: importance of specific surface area, iron oxides and micropores // Eur. J. Soil Sci. 2005. V. 56. P. 753–763.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2.

Baixar (198KB)
Metadados
3.

Baixar (137KB)
Metadados
4.

Baixar (81KB)
Metadados
5.

Baixar (88KB)
Metadados
6.

Baixar (280KB)
Metadados
7.

Baixar (280KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © The Russian Academy of Sciences, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».