Исследование электрофизических и водных параметров почв мегаполиса на примере Летнего сада Санкт-Петербурга
|
Введение 3
Глава 1. Историческая справка 7
Глава 2. Классификация городских почв 11
Глава 3. Факторы почвообразования в пределах крупного города 13
3.1. Почвообразующие породы 13
3.2. Климатические условия 14
3.3. Геоморфологические условия (рельеф) 15
3.4. Растительность 15
Глава 4. Обзор исследовательских работ 17
Глава 5. Электросопротивление почв 23
5.1. Электропроводность почв в современных исследованиях 23
5.2. Определение удельного электрического сопротивления почвы... 26
Глава 6. Водопроницаемость почв 30
Глава 7. Физико-химические свойства почв 33
Заключение 36
Список литературы
Глава 1. Историческая справка 7
Глава 2. Классификация городских почв 11
Глава 3. Факторы почвообразования в пределах крупного города 13
3.1. Почвообразующие породы 13
3.2. Климатические условия 14
3.3. Геоморфологические условия (рельеф) 15
3.4. Растительность 15
Глава 4. Обзор исследовательских работ 17
Глава 5. Электросопротивление почв 23
5.1. Электропроводность почв в современных исследованиях 23
5.2. Определение удельного электрического сопротивления почвы... 26
Глава 6. Водопроницаемость почв 30
Глава 7. Физико-химические свойства почв 33
Заключение 36
Список литературы
Летний сад открывает собой ряд блестящих садово-парковых ансамблей Петербурга, является важным пунктом в истории развития русского садового искусства. В современной объемно-пространственной композиции Петербурга Летний сад - один из самых старых и наиболее полно сохранившихся памятников истории и культуры петровского времени.
Пятимиллионный Санкт-Петербург является одним из крупнейших городов Европы. Почвенный покров, формирующийся на территории крупных городов, отличается пестротой и контрастностью. Влияние антропогенного фактора на территории мегаполисов настолько велико, что факторы внешней среды, определяющие процессы почвообразования, существенно меняются по сравнению с загородной средой. Летний сад, находящийся в центре Санкт - Петербурга, испытывает это влияние в полной мере.
13 февраля 2020 года было проведено заседание Круглого стола на тему «Проблематика состояния городских почв Санкт-Петербурга», на котором поднимались такие вопросы, как: сохранение плодородия и биоразнообразия почв рекреационных территорий; загрязнение городских почв; их устойчивость к поллютантам разной природы; глобальная и экосистемная функция городских почв, их роль в поддержании долголетия, декоративности и приживаемости вновь создаваемых зеленых насаждений, эффективность работ по уходу за насаждениями и их защите от вредителей и болезней в садово-парковых хозяйствах, исторических садах и парках; целесообразность уборки опавшей листвы в мегаполисе; приемы рекультивации загрязненных верхних горизонтов почв. Итогом заседания стало то, что в усложнившейся обстановке, связанной с увеличением загрязнения окружающей среды, следует всемерно развивать научные исследования, направленные на развитие новых технологий борьбы с загрязнением почв, увеличения их плодородия и сохранения их экологической функции в условиях мегаполиса (Резолюция Круглого стола..., 2020).
В Летнем саду после проведения реставрации в 2012-2016 гг. наблюдалось ухудшение состояния некоторых видов зеленых насаждений (Лукмазова, Черданцева, 2012). Сектор учета и мониторинга зеленых насаждений пытается выяснить причину этого явления и привлекает специалистов в области геоботаники и почвоведения для решения проблемы. Одними из возможных методов поиска проблемы являются исследование водно-физических свойств почвы и измерение ее электросопротивления. Именно эти исследования мы реализовали в Летнем саду осенью 2021 года.
Попытки проведения почвенных исследований на территории Летнего сада предпринимались неоднократно (Голубев, 2004). Поэтому перед проведением почвенных исследований нами было проведено подробное изучение литературных источников, а также материалов научных исследований, имеющихся в Летнем саду.
Актуальность нашей работы заключается в том, измерение электросопротивления в Летнем саду проводится впервые, и мы получаем совершенно новые данные для этой территории.
Целью работы является исследование водно-физических свойств почв Летнего сада и показателей их электросопротивления, получение новых научных знаний и пополнение базы данных.
Программа дипломной работы предусматривала решение следующих задач:
• Анализ литературных источников, изучение имеющихся сведений о почвенном покрове и свойствах почв Летнего сада;
• Измерение водопроницаемости почвы методом трубок;
• Измерение электросопротивления почвы методом микровертикального электрического зондирования;
• Отбор почвенных образцов для лабораторных исследований;
• Анализы физико-химических свойств почвы в лаборатории.
Объекты и методы.
Электросопротивление измерялось на территории всего сада, остальные измерения проводились в боскете Г 15-1, откуда были отобраны 3 образца из верхнего горизонта почвы с глубины 0-20 см для лабораторных исследований (рис. 1). Работы проводились в октябре-ноябре 2021 года.
Для измерения электросопротивления в почвенной практике используют метод микровертикального электрического зондирования (МкВЭЗ). МкВЭЗ — способ измерения удельного сопротивления почвенно-грунтовой толщи по слоям с помощью контактных датчиков-электродов, заземленных на поверхности почвы (Вадюнина, Корчагина, 1986).
В своей работе мы использовали портативный прибор LandMapper ERM- 01, который измеряет электрическое сопротивление или проводимость почвы и связанные с ними почвенные свойства.
Для определения водопроницаемости в своей работе мы использовали метод трубок. Он заключается в том, что вода из установленной на поверхности почвы трубки перемещается радиально по естественным путям фильтрации, образуя увеличивающийся во времени эллиптический контур растекания. Увеличение зоны увлажнения сопровождается ростом расхода воды до некоторой величины, пока пропускная способность насыщенного слоя почвы под трубкой не окажется меньше расхода, необходимого для увеличения зоны увлажнения. С этого момента расход воды из трубки стабилизируется во времени и график впитывания принимает вид прямой линии.
Лабораторные исследования предполагали определение:
• полевой и гигроскопической влажности,
• органического углерода (гумуса) по методу Тюрина,
• емкости катионного обмена,
• обменных кальция и магния,
• гидролитической кислотности,
• водного и солевого pH при помощи pH-метра,
• гранулометрического состава методом лазерной дифрактометрии (SALD).
Пятимиллионный Санкт-Петербург является одним из крупнейших городов Европы. Почвенный покров, формирующийся на территории крупных городов, отличается пестротой и контрастностью. Влияние антропогенного фактора на территории мегаполисов настолько велико, что факторы внешней среды, определяющие процессы почвообразования, существенно меняются по сравнению с загородной средой. Летний сад, находящийся в центре Санкт - Петербурга, испытывает это влияние в полной мере.
13 февраля 2020 года было проведено заседание Круглого стола на тему «Проблематика состояния городских почв Санкт-Петербурга», на котором поднимались такие вопросы, как: сохранение плодородия и биоразнообразия почв рекреационных территорий; загрязнение городских почв; их устойчивость к поллютантам разной природы; глобальная и экосистемная функция городских почв, их роль в поддержании долголетия, декоративности и приживаемости вновь создаваемых зеленых насаждений, эффективность работ по уходу за насаждениями и их защите от вредителей и болезней в садово-парковых хозяйствах, исторических садах и парках; целесообразность уборки опавшей листвы в мегаполисе; приемы рекультивации загрязненных верхних горизонтов почв. Итогом заседания стало то, что в усложнившейся обстановке, связанной с увеличением загрязнения окружающей среды, следует всемерно развивать научные исследования, направленные на развитие новых технологий борьбы с загрязнением почв, увеличения их плодородия и сохранения их экологической функции в условиях мегаполиса (Резолюция Круглого стола..., 2020).
В Летнем саду после проведения реставрации в 2012-2016 гг. наблюдалось ухудшение состояния некоторых видов зеленых насаждений (Лукмазова, Черданцева, 2012). Сектор учета и мониторинга зеленых насаждений пытается выяснить причину этого явления и привлекает специалистов в области геоботаники и почвоведения для решения проблемы. Одними из возможных методов поиска проблемы являются исследование водно-физических свойств почвы и измерение ее электросопротивления. Именно эти исследования мы реализовали в Летнем саду осенью 2021 года.
Попытки проведения почвенных исследований на территории Летнего сада предпринимались неоднократно (Голубев, 2004). Поэтому перед проведением почвенных исследований нами было проведено подробное изучение литературных источников, а также материалов научных исследований, имеющихся в Летнем саду.
Актуальность нашей работы заключается в том, измерение электросопротивления в Летнем саду проводится впервые, и мы получаем совершенно новые данные для этой территории.
Целью работы является исследование водно-физических свойств почв Летнего сада и показателей их электросопротивления, получение новых научных знаний и пополнение базы данных.
Программа дипломной работы предусматривала решение следующих задач:
• Анализ литературных источников, изучение имеющихся сведений о почвенном покрове и свойствах почв Летнего сада;
• Измерение водопроницаемости почвы методом трубок;
• Измерение электросопротивления почвы методом микровертикального электрического зондирования;
• Отбор почвенных образцов для лабораторных исследований;
• Анализы физико-химических свойств почвы в лаборатории.
Объекты и методы.
Электросопротивление измерялось на территории всего сада, остальные измерения проводились в боскете Г 15-1, откуда были отобраны 3 образца из верхнего горизонта почвы с глубины 0-20 см для лабораторных исследований (рис. 1). Работы проводились в октябре-ноябре 2021 года.
Для измерения электросопротивления в почвенной практике используют метод микровертикального электрического зондирования (МкВЭЗ). МкВЭЗ — способ измерения удельного сопротивления почвенно-грунтовой толщи по слоям с помощью контактных датчиков-электродов, заземленных на поверхности почвы (Вадюнина, Корчагина, 1986).
В своей работе мы использовали портативный прибор LandMapper ERM- 01, который измеряет электрическое сопротивление или проводимость почвы и связанные с ними почвенные свойства.
Для определения водопроницаемости в своей работе мы использовали метод трубок. Он заключается в том, что вода из установленной на поверхности почвы трубки перемещается радиально по естественным путям фильтрации, образуя увеличивающийся во времени эллиптический контур растекания. Увеличение зоны увлажнения сопровождается ростом расхода воды до некоторой величины, пока пропускная способность насыщенного слоя почвы под трубкой не окажется меньше расхода, необходимого для увеличения зоны увлажнения. С этого момента расход воды из трубки стабилизируется во времени и график впитывания принимает вид прямой линии.
Лабораторные исследования предполагали определение:
• полевой и гигроскопической влажности,
• органического углерода (гумуса) по методу Тюрина,
• емкости катионного обмена,
• обменных кальция и магния,
• гидролитической кислотности,
• водного и солевого pH при помощи pH-метра,
• гранулометрического состава методом лазерной дифрактометрии (SALD).
Цель выпускной квалификационной работы была достигнута: мы исследовали водно-физические свойства почв Летнего сада и показатели электросопротивления, получили новые научные знания и пополнили базу данных, выполнив поставленные задачи.
Были сделаны следующие выводы:
1. Летний сад характеризуется достаточно неоднородными показателями
почвенного плодородия, исходя из результатов измерения электросопротивления.
2. Исследуемая почва имеет высокий коэффициент фильтрации, что связано с легким гранулометрическим составом верхней насыпной толщи. Это может быть неблагоприятно для лиственных деревьев и кустарников.
3. По механическому составу почвы Летнего сада относятся к супесчаным. Содержание гумуса достаточно высокое - 5-8%, что соответствует нормам для почв под широколиственными породами и газонными травами, pH близок к нейтральному (происходит подщелачивание за счет привнесенных известковых материалов и дорожной пыли). Емкость катионного обмена довольно высокая для почвы супесчаного гранулометрического состава. В достаточном количестве присутствуют обменные Са2+ и Mg2+. Сама почва рыхлая, показатели полевой влажности завышены из-за того, что накануне пробоотбора шел дождь. Гигроскопическая влажность соответствует максимальной для супесчаной почвы.
Выражаю благодарность своему научному руководителю Романову Олегу Васильевичу за организацию исследования и ценные советы при его проведении. Также я крайне признательна Рюмину Александру Георгиевичу за предоставление прибора для исследования электросопротивления и за помощь в проведении анализа гранулометрического состава. Отдельная благодарность Шешуковой Анастасии Анатольевне за рекомендации по оформлению работы.
Были сделаны следующие выводы:
1. Летний сад характеризуется достаточно неоднородными показателями
почвенного плодородия, исходя из результатов измерения электросопротивления.
2. Исследуемая почва имеет высокий коэффициент фильтрации, что связано с легким гранулометрическим составом верхней насыпной толщи. Это может быть неблагоприятно для лиственных деревьев и кустарников.
3. По механическому составу почвы Летнего сада относятся к супесчаным. Содержание гумуса достаточно высокое - 5-8%, что соответствует нормам для почв под широколиственными породами и газонными травами, pH близок к нейтральному (происходит подщелачивание за счет привнесенных известковых материалов и дорожной пыли). Емкость катионного обмена довольно высокая для почвы супесчаного гранулометрического состава. В достаточном количестве присутствуют обменные Са2+ и Mg2+. Сама почва рыхлая, показатели полевой влажности завышены из-за того, что накануне пробоотбора шел дождь. Гигроскопическая влажность соответствует максимальной для супесчаной почвы.
Выражаю благодарность своему научному руководителю Романову Олегу Васильевичу за организацию исследования и ценные советы при его проведении. Также я крайне признательна Рюмину Александру Георгиевичу за предоставление прибора для исследования электросопротивления и за помощь в проведении анализа гранулометрического состава. Отдельная благодарность Шешуковой Анастасии Анатольевне за рекомендации по оформлению работы.
Подобные работы
- Исследование электрофизических и водных параметров почв
мегаполиса на примере Летнего сада Санкт-Петербурга
Бакалаврская работа, прочее. Язык работы: Русский. Цена: 4600 р. Год сдачи: 2022