RESEARCH PAPER
Fractal dimension of the peat-muck soils at different state of their secondary transformation
 
More details
Hide details
1
Institute of Agrophysics Polish Academy of Sciences, Doświadczalna 4, :20-290 Lublin, Poland
 
 
Publication date: 2021-02-20
 
 
Acta Agroph. 2002, (68), 193-204
 
KEYWORDS
ABSTRACT
Surface geometric heterogeneity of peat-muck soils in various phases of the mucking process was investigated. The soil material represented two kinds of muck, namely the peaty muck (Z1) and the proper muck (Z3) soils. The soils were characterized by the water holding capacity index, W1. ranging from 0.44 to 0.82. This index describes the stale of the mucking process. The adsorption of water vapour and nitrogen data were used to evaluate the surface fractal dimension (D) from the Frenkela-Hilla-Halscya (FHH) isotherm equation. For all studied samples the surface fractal dimension obtained from adsorption of nitrogen ranged between 2.25 and 2.59. whereas estimated from water vapour adsorption – ranged between 2.58 and 2.75. The relationship between D and the water holding capacity index W1. porosity, bulk density. content of the organic carbon and the sum of humic and fulvic acids were found. The fractal dimension D(N2) of the Z1 soils, i.e., weakly secondary transformed (W1<0.6) peat, were close to 2.49, whereas the values of D(N2) for Z3 soils, i.e., for strongly secondary transformed soils (W1>0.6) were close to 2.37. The peat muck soils Z3 exhibited lower fractal dimension D(N2) and lower total porosity than proper peat-muck soils Z1. The fractal dimensions obtained from nitrogen adsorption data decreased significantly with an increase of organic carbon content and increased with the amount of humic and fulvic acids. In general, the main sources or the energetic and geometric heterogeneity of the solids are the complex chemical composition and irregularities of the mineral skeleton. However, in the case of peat-muck soils, the porosity seems to be the main factor determining their geometric heterogeneity.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Wymiar fraktalny gleb torfowo-murszowych o różnym stopniu zmurszenia
gleby torfowo-murszowe, wymiar fraktalny, stopień zmurszenia
Badano niejednorodność geometryczną powierzchni gleb organicznych pochodzenia torfowego. Badany materiał obejmował mursze torfiaste (Z1) i właściwe (Z3) w różnym stadium murszenia, charakteryzowanym przez współczynnik chłonności wodnej W1. Na podstawie danych adsorpcji pary wodnej i azotu, stosując równanie Frenkela-Hilla-Halseya (FHH), wyznaczono powierzchniowy wymiar fraktalny (D) tych gleb. Wymiary fraktalne badanych gleb mieściły się w przedziale od 2,25 do 2,58 dla adsorpcji azotu oraz od 2,58 do 2,75 dla adsorpcji pary wodnej. Stwierdzono istnienie zależności pomiędzy D a stopniem zmurszenia, charakteryzowanym przez współczynnik chłonności wodnej W1, porowatością. gęstością objętościową oraz zawartością węgla organicznego i kwasów humusowych. Oszacowany, średni wymiar fraktalny D(N2) wynosi 2,49 dla murszów torfiastych (Z1) bardzo słabo i słabo przeobrażonych (W1<0,6), a 2,37 dla murszów właściwych (Z3) średnio i silnie przeobrażonych (W1 >0.6). Mursze typu Z3 charakteryzowały się niższym wymiarem fraktalnym D(N2) i niższą porowatością, a mursze typu Z1 – wyższym wymiarem fraktalnym D(N2) i wyższą porowatością. Wymiar fraktalny obliczony z danych adsorpcji azotu D(N2), wyraźnie malał wraz ze wzrostem zawartości węgla organicznego, a wzrastał wraz z zawartością kwasów humusowych. Złożony skład chemiczny i nieregulamości struktury są głównym źródłem niejednorodności energetycznej i geometrycznej powierzchni ciał stałych. W przypadku gleb torfowo-murszowych, głównie porowatość wydaje się decydować o ich niejednorodności geometrycznej.
eISSN:2300-6730
ISSN:1234-4125
Journals System - logo
Scroll to top