Ученые впервые показали, как как устроен курский чернозем на наноуровне
Российские ученые применили новый метод, чтобы изучить чернозем в мельчайших деталях. Образец взяли в Центрально-Черноземном заповеднике имени Алехина, который расположен в Курской области. Оказалось, что внутри почвы гораздо больше микротрещин, чем считалось раньше, и именно они помогают земле удерживать воду и дышать.
Сначала образец изучили с помощью компьютерной томографии и получили объемную картинку с точностью до микрометра. Затем применили другую технологию. Фокусированный пучок ионов галлия послойно срезал почву, обнажая внутреннюю структуру, а электронный микроскоп фиксировал детали с разрешением до четырех нанометров. Границы пор выделяли вручную — поверхность оказалась слишком сложной для автоматических алгоритмов.
Результаты удивили. Томография показывала поры округлыми, а ионный микроскоп — бесчисленное множество вытянутых трещин и изрезанных пустот. Именно они, по мнению ученых, составляют основу «почвенного лабиринта», который удерживает влагу и пропускает воздух. Кроме того, на снимках удалось четко разглядеть органику — на томограммах она почти сливалась с минералами.
У метода есть ограничение: он видит лишь микроучасток 30 на 50 микрон, поэтому полностью заменить томографию не может. Но вместе технологии позволяют создать полную 3D-карту почвы — от крупных структур до наночастиц. Теперь на основе этих данных ученые хотят понять, как именно формируется плодородие черноземов и как его сохранить.
Новый метод внутреннего анализа образцов почвы в принципиально новом масштабе — до нескольких нанометров применили ученые из Института физики Земли имени О. Ю. Шмидта, Почвенного института им. В. В. Докучаева и МФТИ. Результаты исследования опубликованы в журнале «Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение».
Антон ФИЛИППОВ, фото из архива «ДДД» и «Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение»