Почвоведы из Института имени Докучаева и МГУ имени М. В. Ломоносова внедрили в анализ почв 3D-томографию.
Фото: Олег Харсеев, Коммерсантъ
В почвоведении, как в других естественных науках, всегда использовались новые физические приборы и новые физические методы исследования, как только они появлялись. В частности, применяли рентген, лазеры, спектрометры и спектрофотометры. Но 3D-томограф вошел в арсенал почвоведов сравнительно недавно — меньше десяти лет назад.
До этого тонкую структуру почв исследовали по старинке: рассматривали под лупой или микроскопом плоские срезы почвы (шлифы и аншлифы), хотя априори было понятно, что микроструктура почвы при полировке шлифов нарушается. Компьютерная томография не разрушает микрокапилляры в почвах, получая трехмерные картинки их строения, и эти картинки ломают классические представления о капиллярном строении почв.
Почвоведы из Института имени Докучаева и МГУ подвели итог этапу первоначального накопления данных о томографии почв и констатируют, что многие казавшиеся бесспорными факты требуют переосмысления, а классические теории влаго- и газообмена в почвах — кардинального пересмотра и, возможно, даже отказа от них.
До настоящего времени почвенные гидрологи рассматривали поровое пространство как набор цилиндрических капилляров. Соответственно, для расчета передвижения влаги в почве они использовали соответствующие уравнения (Лапласа и Жюрена). Однако, по данным 3D-томографии, почвенное поровое пространство совсем не похоже на равномерно организованные «трубочки-цилиндрики». Капилляры далеко не цилиндрические, они сложным образом взаимосвязаны, что, безусловно, должно сказываться на влагоемкости и влагопроводности почвенной системы.
Без знания реальной динамики этих процессов невозможно оптимальным образом решать практические задачи земледелия. Например, рассчитывать влагоемкость почв, оптимальные нормы полива, контролировать степень деградации почв на самых первых ее этапах, когда другими методами их еще нельзя заметить, оценивать реологические свойства почвы (ее способность «плыть») и многое другое. Все это позволяет говорить о «революции» в почвоведении.
По-видимому, в ближайшие годы проблема связи строения порового пространства с влаго- и газоемкостью, влаго- и газопроводностью будет основной в почвенной гидрологии, физике почв и, вероятно, в почвоведении вообще. Новая теория микроструктуры почв только создается, и радует, что российские ученые-почвоведы играют в этих исследованиях лидирующую роль.
Сергей Петухов