Рослинництво та ґрунтознавство

Магнітна сприйнятливість схилових грунтів та її зв’язок з деякими агрономічними показниками

Олександр Вікторович Круглов, Олександр Ігоревич Меньшов, Лідія Анатоліївна Горошкова, Богдан Олександрович Круглов
Завантажити статтю
Анотація

Сучасний аграрний комплекс вимагає застосування нових методів визначення характеристик ґрунтів для адекватного інформаційного забезпечення новітніх технологій, що часто неможливо забезпечити за допомогою традиційних методів. Мета роботи  – розкрити інформативність магнітометричних методів при визначенні схилових процесів, що регламентують застосування тих чи інших заходів з підвищення родючості ґрунтового покриву та охорони ґрунтів від ерозії. Дослідження проведено на схилових агроландшафтах Харківської області. При виконанні даного дослідження для визначення магнітної сприйнятливості використовувався каппамісток KLY-2 (Чехія) та лабораторні ваги Ohaus 403. Відібрані проби ґрунту, відповідно до прийнятих методик, було доведено за нормальних умов до повітряно-сухого стану. Відбір проб ґрунту проводився з шару 0-20 см. Візуалізація результатів дослідження та визначення потенційних втрат ґрунту (модель USLE) проводилась у програмі QGis. Було проаналізовано кореляційний зв’язок магнітної сприйнятливості на простих та ускладнених схилах. Встановлено, що на простих схилах значення магнітної сприйнятливості ґрунту має високе значення цього показника з вмістом фізичної глини та органічного вуглецю. Водночас відзначається високий ступінь зв’язку цього показника з результатами математичного моделювання ерозійних процесів (USLE). На ускладнених ділянках схилів метод коректний лише на транселювіальних ландшафтах, тоді як для акумулятивних ландшафтах згаданий зв’язок зникає. Знижується і коефіцієнт кореляції у парі уміст гумусу  – магнітна сприйнятливість. Це пов’язане з чергуванням зон змиву-намиву та виходами ґрунтотворчих порід в улоговинах стоку, існування яких не передбачено процедурою застосування моделі потенційних втрат ґрунту USLE. Застосування даних про МС ґрунтів має високий потенціал при локалізації ґрунтових неоднорідностей, пов’язаних з диференціацією вмісту гумусу та гранулометричного складу

Ключові слова

ґрунтовий покрив; магнітні властивості; чорноземи; органічний вуглець; схили

ЦИТУВАТИ
Kruglov, O., Menshov, O., Horoshkova, L., & Kruhlov, B. (2023). Magnetic susceptibility of inclined soils and its relationship with some agronomic indicators. Plant and Soil Science, 14(1), 39-50. https://doi.org/10.31548/plant1.2023.39
Використані джерела

[1] Alekseeva, T., Sokolowska, Z., Hajnos, M., Alekseev, A., & Kalinin, P. (2009). Water stability of aggregates in subtropical and tropical soils (Georgia and China) and its relationships with the mineralogy and chemical properties. Eurasian Soil Science, 42, 415-425. doi: 10.1134/ S1064229309040085.

[2] Barbosa, R.S., Marques Júnior, J., Barrón, V., Martins Filho, M.V., Siqueira, D.S., Peluco, R.G., Camargo, L.A., & Silva, L.S. (2019). Prediction and mapping of erodibility factors (USLE and WEPP) by magnetic susceptibility in basalt-derived soils in northeastern São Paulo state, Brazil. Environmental Earth Sciences, 78(1), 1-12. doi: 10.1007/s12665-018-8015-0.

[3] Borgne, E (1955). Susceptibilite Magnetique anormal du sol susperficiel. Annales de Geophysique, 4, 399-419.

[4] Borgne, E (1960). Influence du feu sur les propreetes magnetiques du sol et sur celles du schiste et du granite. Annales de Geophysique, 16, 159-195.

[5] Byndych, T. (2017). Using Multispectral Satellite Imagery for Parameterisation of Eroded Chernozem . Soil Science Working for a Living, 57-65. doi: 10.1007/978-3-319-45417-7_5.

[6] de Jong, E., Nestor, P.A., & Pennock, D.J. (1998). The use of magnetic susceptibility to measure long-term soil redistribution. Catena, 32(1), 23-35. doi: 10.1016/S0341-8162(97)00051-9.

[7] de Souza Bahia, A.S.R., Marques, J., La Scala, N., Pellegrino Cerri, C.E., & Camargo, L.A. (2017). Prediction and mapping of soil attributes using diffuse reflectance spectroscopy and magnetic susceptibility. Soil Science Society of America Journal, 81(6), 1450-1462.

[8] Dearing, J.A. (1999). Environmental Magnetic Susceptibility, Using the Bartington MS2 System. Second edition. London: Chi Publishing.

[9] Dearing, J.A., Dann, R.J.L.,Hay, K., Lees, J.A., Loveland, P.J., Maher, B. A., & O’Grady, K. (1996). Frequency-dependent susceptibility measurements of environmental materials. Geophysical Journal International, 124, 228-240. doi: 10.1111/j.1365-246X.1996.tb06366.x.

[10] DSTU ISO 14235:2005. (2007). Soil quality – Determination of organic carbon in soil by sulfochromic oxidation. Kyiv: Derzhspozhyvstandart.

[11] Evans, M., & Heller, F. (2007). Environmental magnetism: principles and applications of enviromagnetics. London: Academic Press.

[12] Garbacea, G.F., & Ioane, D. (2010). Geophysical mapping of soils. New data on Romanian soils based on magnetic susceptibility. The Journal of Geophysics, 54, 83-95.

[13] Gholamzadeh, M., Ayoubi, S., & Shahrivar, F.S. (2019). Using magnetic susceptibility measurements to differentiate soil drainage classes in central Iran. Studia Geophysica et Geodaetica, 63(3), 465484. doi: 10.1007/s11200-018-0679-0.

[14] Gуrka-Kostrubiec, B., Teisseyre-Jeleńska, M., & Dytłow, S.K. (2016). Magnetic properties as indicators of Chernozem soil development. Catena, 138, 91-102. doi: 10.1016/j.catena .2015.11.014.

[15] Jakšík O., Kodešová R., Kapička A., Klement A., Fer M., & Nikodem A. (2016) Using magnetic susceptibility mapping for assessing soil degradation due to water erosion. Soil and Water Research, 11(2), 105-113. doi: 10.17221/233/2015-SWR.

[16] Jimenez, A., Cristian, et al. (2017). Relationship between physical properties and the magnetic susceptibility in two soils of Valle del Cauca. Revista de Ciências Agrárias, 34(2), 33-45.

[17] Jones, R., Beaver, A.H. (1964). A technique for magnetic susceptibility determination of soil material. Soil Science Society of America, 28, 47-49. doi: 10.2136/sssaj1964.

[18] Jordanova, N. (2016). Soil magnetism. Cambridge: Academic Press.

[19] Kruglov, O., Menshov, O., Kolada, V., Achasova, A., & Andreeva, O. (2021). Integrating of geophysical and agrochemical methods for slope lands studying. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Geology, 3(94), 53-58. doi: 10.17721/1728-2713.94.06.

[20] Kruglov, O., Menshov, O., Ulko, E., Kucher, A., & Nazarok, P. (2018). Soil erosion indication by magnetic methods in Kharkiv region. Visnyk of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Geology, 3(82), 36-44. doi: 10.17721/1728-2713.82.05.

[21] Lecoanet, H., Léveque, F., & Ambrosi, J.P. (2003) Combination of magnetic parameters: An efficient way to discriminate soilcontamination sources (south France). Environmental Pollution, 122(2), 229-234. doi: 10.1016/ S0269-7491(02)00299-3.

[22] Liu, L., Zhang, K., Zhang, Z., & Qiu Q. (2015). Identifying soil redistribution patterns by magnetic susceptibility on the black soil farmland in Northeast China. Catenа, 129, 103-111. doi: 10.1016/j. catena.2015.03.003.

[23] Long, X., Ji, J., & Balsam W. (2011). Rainfalldependent transformations of iron oxides in a tropical saprolite transect of Hainan Island, South China: Spectral and magnetic measurements. Journal of Geophysical Research, 116, article number F03015. doi: 10.1029/2010JF001712, 2011.

[24] Lyons, R., Oldfield, F., & Williams, E. (2010). Mineral magnetic properties of surface soils and sands across four North African transects and links to climatic gradients. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 11, article number Q08023. doi: 10.1029/2010GC003183.

[25] Maher, B.A. (1986). Characterisation of soils by mineral magnetic measurements. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 42 (1-2), 76-92. doi: 10.1016/S0031-9201(86)80010-3.

[26] Maxbauer, D.P., Feinberg, J.M., Fox, D.L., & Nater, E.A. (2017). Response of pedogenic magnetite to changing vegetation in soils developed under uniform climate, topography, and parent material. Scientific Reports, 7(1), 1-10. doi: 10.1038/s41598-017-17722-2.

[27] Menshov, O., Kruglov, O. & Sukhorada, A. (2012). Informational content of the soil magnetism indicators for solving agrogeophysical and soil science tasks. Scientific Bulletin of National Mining University, 3, 7-12.

[28] Menshov, O., Kruglov, O., Vyzhva, S., Horoshkova, L., Pereira, P., Pastushenko, T., & Dindaroglu, T. (2021). Landscape Position Effects on Magnetic Properties of Soils in the Agricultural Land Pechenigy, Ukraine. Earth Systems and Environment, 5(3), 739-750. doi: 10.1007/s41748-021-00240-7.

[29] Menshov, O., Kruglov, O., Vyzhva, S., Nazarok, P., Pereira, P, & Pastushenko, T (2018). Magnetic methods in tracing soil erosion, Kharkov Region, Ukraine. Studia Geophysica et Geodaetica, 62(4), 681-696. doi: 10.1007/s11200-018-0803-1.

[30] Moritsuka, N., Matsuoka, K., Katsura, K., Sano, S., & Yanai, J. (2021). Laboratory and field measurement of magnetic susceptibility of Japanese agricultural soils for rapid soil assessment. Geoderma, 393, article number 115013. doi: 10.1016/j.geoderma.2021.115013.

[31] Peluco, R.G., Marques Junior, J., Siqueira, D.S., Pereira, G.T., Barbosa, R.S., Teixiera, D.B., Adame, C.R., & Cortez, L.A. (2013). Soil magnetic susceptibility and estimation of support capacity for vine application. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 48, 661-672. doi: 1590/S0100-204X2013 000600012.

[32] Pourmasoumi, M., Khormali, F., Ayoubi, S., Kehl, M., & Kiani, F. (2019). Development and magnetic properties of loess-derived forest soils along a precipitation gradient in northern Iran. Journal of Mountain Science, 16, 1848-1868. doi: 10.1007/s11629-018-5288-4.

[33] Quijano, L., Chaparro, M. A. E., Marié, D. C., Gaspar, L., & Navas, A. (2014). Relevant magnetic and soil parameters as potential indicators of soil conservation status of Mediterranean agroecosystems. Geophysical Journal International, 198, 1805-1817. doi: 10.1093/gji/ggu239.

[34] Radaković, M.G., Gavrilov, M.B., Hambach, U., Schaetzl, R.J., Tošić, I., Ninkov, J., & Marković, S.B. (2019). Quantitative relationships between climate and magnetic susceptibility of soils on the Bačka Loess Plateau (Vojvodina, Serbia). Quaternary International, 502, 85-94. doi: org/10.1016/j.quaint.2018.04.040.

[35] Ramos, P.V., Siqueira, D.S., Dalmolin, R.S.D., Almeida, J.Ad, Júnior, J.M., & Moura Bueno, J.M. (2017). Magnetic susceptibility of soil to differentiate soil environments in southern Brazil. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 41, article number e0160189. doi: 10.1590/18069657rbcs20160189.

[36] Sadiki, A., Faleh, A., Navas, & Bouhlassa, S. (2009). Using magnetic susceptibility to assess soil degradation in the Eastern Rif, Morocco. Earth Surface Processes and Landforms, 34, 2057-2069. doi: 10.1002/esp.1891.

[37] Santos, H.L., Marques Júnior, J., Matias, S.S.R., Siqueira, D.S., & Martins Filho, M.V. (2013). Erosion factors and magnetic susceptibility in differet compartments of a slope in Gilbués-PI, Brazil. Engenharia, Agrícola, 33(1), 64-74. doi: 10.1590/S0100-69162013000100008.

[38] Wang, H, Huo Y, Zeng, L, Wu, X, & Cai, Y. (2008). A 42-yr soil erosion record inferred from mineral magnetism of reservoir sediments in a small carbonate-rock catchment, Guizhou Plateau, southwest China. Journal of Paleolimnology, 40, 897-921. doi: 10.1007/s1093 3-008-9206-6.