ВВЕДЕНИЕ 3
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 5
1. ПОРОВОЕ ПРОСТРАНСТВО ПОЧВЫ 5
1.1 СТРОЕНИЕ ПОРОВОГО ПРОСТРАНСТВА ПОЧВЫ 5
1.2 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОР ПО ФОРМАМ В ПОЧВЕННОЙ
СТРУКТУРЕ 9
2. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ В
ПОЧВОВЕДЕНИИ 13
2.1 УСТАНОВКА РЕНТГЕН - ТОМОГРАФА 16
2.2 ПОЛУЧЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ И ИХ СЕГМЕНТАЦИЯ 22
2.3 РАЗМЕРЫ ОБРАЗЦА И РАЗРЕШЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОГО
ТОМОГРАФА 23
2.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЧВЕННОЙ СТРУКТУРЫ
МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ 24
3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ 27
3.1 ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 27
3.2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 28
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 31
4.1. СТРУКТУРНО-АГРЕГ АТНЫЙ АНАЛИЗ 31
4.2 ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ 33
4.3 СОДЕРЖАНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА 36
4.4 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТРОЕНИЯ ПОРИСТОГО
ПРОСТРАНСТВА И ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЙ ПЛАЗМЫ СТРУКТУРНЫХ ОТДЕЛЬНОСТЕЙ (МЕТОД ТОМОГРАФИИ) 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 49
Структура порового пространства и его строение являются важными почвенными характеристиками. Они играют главную роль в определении основных физических свойств почвы (водо- и воздухо- проницаемость, плотность сложения, прочность и пр.). Процессы переноса и трансформации твердых, жидких и газообразных компонентов в почвах тесно связаны и сильно зависят от особенностей её структуры и конфигурации порового пространства, поэтому изучение динамических свойств почв, требует наблюдения изменений почвенной структуры без нарушения процессов ее формирования.
В морфологическом анализе (на уровне макро - и мезо - структуры почвы), а также при исследовании тонких почвенных срезов, применение методов микроморфологии почв, имеет множество ограничений, основным из которых является невозможность исследования внутренней структуры объекта без ее нарушения. Применение метода компьютерной томографии (КТ) является недеструктивным методом компьютерного анализа и отображения внутренней структуры образцов почв. Преимущество применения КТ перед другими методами исследований, используемых в морфологическом анализе (например, микроскопия шлифов), состоит в том, что получение и визуализация результатов томографического исследования, позволяет отображать трехмерную структуру и, что особенно важно, исследуемые образцы остаются ненарушенными в процессе проведения анализа, допуская повторное применение метода и, как следствие, возможность отслеживать динамику в изменении почвенной структуры.
Первые попытки использования КТ применительно к почвам были предприняты в конце 1980 - х (Crestana, 1986; Anderson, 1988). В
начале для изучения образцов почвы использовались медицинские рентген-томографы, а позже были изобретены специальные лабораторные томографы для широкого применения (SkyScan, General Electric, Siemens, Hitachi, и т.д.). В настоящее время в связи с технологическим прогрессом растет спрос на макро - и микротомографические исследования почв. Эти аналитические методы становятся более ценными с развитием междисциплинарных методов исследования почв (Taina, 2008; Peth, 2010; Герке К.М., 2012; Helliwella, 2013).
Целью данной работы является изучение внутреннего строения структурных отдельностей из гумусовых горизонтов серых пахотных и светло - серых под широколиственной лесной растительностью почв с различным характером их использования.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Отобрать почвенные образцы и сделать пробоподготовку для проведения комплексного анализа (ГМС, структурно - агрегатный анализ и микроморфологическая диагностика).
2) Изучить распределение элементарных почвенных частиц в образцах почв.
3) Оценить содержание органического вещества в гумусовых горизонтах.
4) Методом томографии провести сравнительный анализ строения пористого пространства и органоминеральной плазмы структурных отдельностей.
Проведен комплексный анализ для отобранных образцов светло - серой лесной почвы под широколиственным сообществом и серых пахотных почв под озимой рожью и сидеральным клевером (ГМС, структурно - агрегатный анализ, микроморфологическая диагностика).
Согласно результатам структурно - агрегатного анализа все образцы почв обладают высокой агрегированностью.
Серая пахотная почва под рожью отличается наименьшим содержанием гумуса. Серая пахотная почва под клевером является среднегумусированной. Горизонты светло - серой лесной почвы характеризуются средним содержанием гумуса.
Метод компьютерной томографии был применен к светло - серым лесным и серым пахотным почвам, что позволило получить трехмерные изображения почвенной структуры и порового пространства гумусовых горизонтов. Результаты исследования наглядно продемонстрировали возможности метода и визуализировали морфологические особенности структуры почв суглинистого ряда.
