Органические вещества в пять раз повышают водоудерживающую способность почвы

Ученые Северо-Западного университета выявили молекулярный процесс, благодаря которому почва удерживает влагу при добавлении органических веществ. Результаты работы опубликованы в журнале PNAS Nexus 7 апреля 2026 года.

Исследовательская группа под руководством Людмилы Аристильды из Инженерной школы Маккормика выяснила, что углеводы, содержащиеся в растениях и микроорганизмах, образуют молекулярные связи между органическими веществами и почвенными минералами. Молекулы воды формируют водородные мостики, которые одновременно соединяются с поверхностью глины и углеводами, образуя прочные соединения.

В ходе эксперимента команда соединила глинистый минерал смектит с тремя типами углеводов: глюкозой, амилозой и амилопектином. С помощью молекулярного моделирования, квантово-механических расчетов и лабораторных испытаний специалисты изучили взаимодействие компонентов на наноуровне.

Результаты показали, что энергия связи воды с глиной и углеводами значительно превышает энергию связи воды только с глиной. Сложные углеводные полимеры позволяют глине удерживать воду в пять раз прочнее, чем чистый минерал. Водные мостики снижают скорость испарения влаги даже в засушливых условиях.

Кроме того, было установлено, что структура углеводов препятствует схлопыванию наноразмерных пор глины при высыхании. Длинные и разветвленные молекулы сохраняют пространство внутри пор, что обеспечивает удержание влаги в течение длительного времени.

Это открытие может объяснить, как вода сохранялась в горных породах на протяжении миллиардов лет, в том числе в марсианских образцах и метеоритах.

Источник:SciTechDaily