Науки о Земле

Строение почвы изучили на наноуровне

David Hurrion/Flickr

Российские ученые предложили метод подробного анализа образцов почвы, который поможет почвоведам, гидрологам, агротехнологам, криминалистам и исследователям других планет получить максимально подробную информацию об образце земли. Исследователи совместили высокоточное травление с помощью ионной пушки, обнажающее внутренние структуры почвы, и сканирование поверхности с помощью электронной микроскопии. Статья опубликована в журнале Geoderma.

Сельское хозяйство стоит в основе пищевой промышленности, и при росте человеческой популяции размеры угодий тоже должны увеличиваться. Однако для выращивания ценных сортов пригодны далеко не все доступные участки. Кроме того, земля со временем истощается и урожайность снижается. Для того чтобы разобраться, что изменяется в почве и какие ее характеристики влияют на урожайность, поддержанные грантом Президентской программы Российского научного фонда ученые из Института физики Земли имени О.Ю. Шмидта РАН, Почвенного института имени В.В. Докучаева и Московского физико-технического института предложили новый метод внутреннего анализа образцов почвы на принципиально новом масштабе — до нескольких нанометров.

Классический способ изучения пористых образцов изнутри —3D-сканирование с помощью рентгеновской томографии, метод, широко распространенный также в медицине. Тем не менее, чтобы рассмотреть самые крошечные полости и трещины внутри образца, возможностей этой методики оказывается недостаточно. Для более подробного анализа ученые покрывали кусочек земли тонким слоем металла и получали подробное изображение поверхности при помощи сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), который позволял рассмотреть гораздо более мелкие детали на поверхности почвы. Для дальнейшего анализа необходимо срезать часть образца и очистить срез. Для этого ученые использовали ионный луч (ИО).

«Наш комбинированный метод ИО-СЭМ позволяет более точно определять пористость и внутреннюю структуру образцов, показывает наличие минеральных и органических включений, которые являются важными показателями не только плодородности почвы, но и других свойств. Полученные нами изображения в будущем позволят моделировать характеристики, которые сейчас невозможно зафиксировать в лабораторных условиях. Например, это способность проводить и удерживать воду и воздух, а также доступность питательных веществ для растений и микроорганизмаов. Сейчас мы работаем над совмещением методики с другими подходами, в том числе на основе синхротронного излучения, для быстрого исследования структуры почв на наноуровне», — рассказывает руководитель проекта Марина Карсанина.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.