Analysis of views about increasing the water stability of the soil

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

One of the methods to increase the water stability and erosion resistance of soils is the use of polymer-structors. It is believed that the mechanism of their action is based on strengthening the bonds between the particles of clay minerals. This approach ignores the existence of organomineral gels on the surface of mineral particles, which can affect the effectiveness of polymers. The purpose of the work was to investigate the interaction of a number of structor substances used to increase water stability and erosion resistance with soil components. In model experiments on the interaction of polymers with soil components, suspensions of humate and bentonite were used. Verification of the results was carried out on leached chernozem. The effectiveness of polymers was evaluated by the blade method used to determine the water stability of soils, and the interaction of particles in suspensions in model experiments was evaluated by laser diffractometry. It was found that in solutions of humates with polymers, the size of particles formed in solutions increases with increasing hydrophobicity of polymers. No such unambiguous relationship was found in bentonite suspensions with polymers. Verification of the results of model experiments on chernozem showed that the water stability of the aggregates increases with an increase in the hydrophobicity of the polymer used for processing. To further verify the role of organic matter in ensuring soil water stability, an assessment was made of the possibility of using variously charged humic substances and iron sol to increase soil water stability. Experiments have shown that the use of iron sol increases the water stability of chernozem. Moreover, with an increase in the pH of the iron sol solution from 1.7 to 6.1, the effect value increases from 11 to 59%. The results of the study allow us to conclude that the shift in emphasis from strengthening the adhesion between mineral particles to strengthening organic and organomineral interactions should be considered as a reserve for increasing the effectiveness of formulations to maintain soil structure.

Full Text

Restricted Access

About the authors

G. N. Fedotov

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: gennadiy.fedotov@gmail.com

факультет почвоведения

Russian Federation, Moscow

S. A. Shoba

Lomonosov Moscow State University

Email: gennadiy.fedotov@gmail.com

Corresponding Member of the RAS

Russian Federation, Moscow

I. V. Gorepekin

Lomonosov Moscow State University

Email: gennadiy.fedotov@gmail.com

факультет почвоведения

Russian Federation, Moscow

D. A. Tarasenko

Lomonosov Moscow State University

Email: gennadiy.fedotov@gmail.com
Russian Federation, Moscow

References

  1. Кузнецов М. С., Глазунов Г. П. Эрозия и охрана почв: учебник для вузов. 3-изд., испр. и доп. М.: Юрайт, 2019. 387 с.
  2. Федотов Г. Н., Ушкова Д. А., Демидов В. В., Горепекин И. В., Егорова М. Н., Сухарев А. И. Эрозионная стойкость и водоустойчивость почв // Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение. 2024. № 3.
  3. Кульман А. Искусственные структурообразователи почвы. М.: Колос, 1982. 158 с.
  4. Ревут И. Б., Масленникова Г. Л., Романов И. А. Химические способы воздействия на испарение и эрозию почв. Л.: Гидрометиоиздат, 1973. 152 с.
  5. Huang J., Kogbara R. B., Hariharan N., Masad E. A., Little D. N. A state-of-the-art review of polymers used in soil stabilization // Construction and Building Materials. 2021. V. 305. P. 124685.
  6. Тюлин А. Ф. Органно-минеральные коллоиды в почве, их генезис и значение для корневого питания высших растений. М.: АН СССР, 1958. 52 с.
  7. Ушкова Д. А., Конкина У. А., Горепекин И. В., Потапов Д. И., Шеин Е. В., Федотов Г. Н. Устойчивость агрегатов пахотных почв: экспериментальное определение и нормативная характеристика // Почвоведение. 2023. № 2. С. 203–210.
  8. Федотов Г. Н., Шоба С. А., Ушкова Д. А., Горепекин И. В., Шваров А. П. Природа связей в формировании водоустойчивости почвенных агрегатов // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2023. Т. 513. № 2. С. 284–288.
  9. Шеин Е. В., Милановский Е. Ю. Органическое вещество и структура почвы: учение В. Р. Вильямса и современность // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2014. № 1. С. 42–51.
  10. Kam S.K., Gregory J. The interaction of humic substances with cationic polyelectrolytes // Water Research. 2001. V. 35. № 15. P. 3557–3566.
  11. Александрова Л. Н. Органическое вещество почвы и процессы его трансформации. Л.: Наука, 1980. 288 с.
  12. Оsterberg R., Mortensen K. Fractal dimension of humic acids. A small angle neutron scattering study // European Biophysics J. 1992. V. 21(3). P. 163–167.
  13. Wilkinson K. J., Senesi N. Biophysical Chemistry of Fractal Structures and Processes in Environmental Systems. 2008. John Wiley & Sons. 323 p.
  14. Angelico R., Colombo C., Di Iorio E., Brtnický M., Fojt J., Conte P. Humic substances: from supramolecular aggregation to fractal conformation – Is there time for a new paradigm? // Applied Sciences. 2023. V. 13. № 4. P. 2236.
  15. Милановский Е. Ю. Гумусовые вещества почв как природные гидрофобно-гидрофильные соединения. М.: ГЕОС, 2009. 186 с.
  16. Фрадес Л. А. Радиохимическое исследование сорбционных свойств оксигидрата железа в условиях переработки латеритов Кубы / Дис. ... канд. хим. наук. М., 1981. 151 с.
  17. Жаркынбаева Р. А., Худайбергенова Э. М., Жорбекова Ш. Ж. Гидролиз железа и образование смешаннолигандных гумат-гидроксокомплексов в вод // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2022. № 7. С. 78–82.
  18. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1982. 400 с.
  19. Гончаренко Е. Е., Ксенофонтов Б. С., Голубев А. М. Исследование устойчивости и коагуляции лиофобных золей с применением компьютерной технологии // Вестник Московского государственного технического университета им. НЭ Баумана. Серия “Естественные науки”. 2014. № 1 (52). С. 54–65.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Effect of adding polymers to humate solutions on particle size distribution.

Download (83KB)
3. Fig. 2. Effect of adding polymers to bentonite suspension on particle size distribution.

Download (88KB)
4. Fig. 3. Influence of iron sol pH on the water resistance of chernozem.

Download (58KB)
5. Fig. 4. The influence of iron sol concentration on the water resistance of chernozem.

Download (72KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».