ЭКСПОЗИЦИОННЫЙ КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И РЕЖИМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОЧВЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ТРАВОСТОЕВ

Полезная модель предназначена для прикладных исследований в области агрохимии, почвоведения и сельского хозяйства, экологии, в частности, для наблюдения изменений морфологических (окраска, граница между горизонтами, включения и новообразования и др.), физико-химических (запасы и потоки углерода, азота, элементов питания, профильное распределение поллютантов, плотность, кислотность, температура, влажность и др.), биологических (эмиссия парниковых газов, характеристика микробиологической активности и др.) свойств почвенных конструкций и динамикой роста, развития и биологических особенностей травостоев (зимостойкость, солеустойчивость, засухоустойчивость, устойчивость к вытаптыванию, плотность травостоев, способность к восстановлению и др.). Наблюдения за динамикой морфологических и физических свойств почвенных конструкций и динамикой роста, развития и биологических особенностей травостоев проводится в полевых условиях; мониторинг физико-химических и биологических свойств почвенных конструкций подразумевает отбор проб с дальнейшим лабораторным анализом.
2
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является экспозиционный контейнер для изучения почвенных процессов и экологических функций почвенных конструкций (патент RU 150 235 U1), корпус которого выполнен в виде перевернутой усеченной пирамиды, нижнее основание которой представляет собой квадрат, а верхнее -прямоугольник, причем две боковые противоположные стороны имеют форму трапеции, одна из упомянутых сторон выполнена под прямым углом к основанию; две другие противоположные стороны имеют форму прямоугольной трапеции, боковые стенки изделия скреплены между собой, а так же с дном контейнера крепежными элементами из нержавеющей стали, при этом все стенки кроме экспозиционной, которая выполнена под прямым углом, и дно контейнера выполнены с перфорациями. Полезная модель изготовлена из прозрачного органического стекла. К основным недостаткам данного контейнера относятся: его форма перевернутой усеченной пирамиды, которая не позволяет равномерно распределить слои изучаемой почвенной конструкции, следовательно затрудняет изучение изменений профильного распределения морфологических характеристик; недостаточная площадь открытой поверхности (0.52 м), что приводит к возникновению краевых эффектов при осадках или поливе (1, 2), а также не позволяет проводить отбор необходимого числа образцов для лабораторного анализа; невозможность отбора почвенных образцов и измерения температуры, влажности и других показателей на различных глубинах по профилю изучаемых почвенных конструкций; низкая прочность конструкции, за счет использования органического стекла для всех основных элементов полезной модели и отсутствия прочного каркаса, что создает неудобства при частой эксплуатации данного контейнера.
При создании предлагаемой полезной модели решается техническая проблема, состоящая в расширении арсенала технических средств, назначение которых заключается в обеспечении возможности использования экспозиционного контейнера, как для мониторинга морфологических свойств почвенных конструкций и их профильного распределения, удобства установки и изымания, сведения к минимуму краевых эффектов, наблюдения за потоками и запасами веществ в почвенных конструкциях, так и для изучения динамики роста, развития и биологических особенностей травостоев, выращиваемых на изучаемых почвенных конструкциях обеспечивая при этом максимальную идентичность водного и температурного режима почвенной конструкции фоновым условиям.
2
Технический результат состоит в реализации этого назначения и достигается за счет того, что в экспозиционном контейнере для изучения почвенных процессов и режимов функционирования почвенных конструкций и травостоев, состоящем из корпуса с прозрачной экспозиционной стенкой и нижним основанием в виде квадрата, все стенки корпуса, кроме экспозиционной, и нижнее основание выполнены с перфорациями, корпус выполнен в виде прямого параллелепипеда, верхнее основание которого представляет собой квадрат, а все стенки имеют форму прямоугольника и выполнены под прямым углом к основаниям. При этом стенки корпуса скреплены между собой и нижним основанием стальным каркасом с ручками. А три боковые стенки и нижнее основание выполнены из листов нержавеющей стали. Кроме того, на экспозиционной стенке расположены мерная линейка и три отверстия на расстоянии 0.1, 0.2 и 0.3 м от верхнего основания. Высота корпуса составляет 0.3 м, площадь верхней открытой грани и основания составляет 1.0 м.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена боковая поверхность контейнера, фиг. 2 - изображает экспозиционную стенка контейнера, фиг. 3 - схема контейнера в развертке.
2
Боковые стороны 2, кроме экспозиционной, и основание 1 полезной модели изготовлены из листов коррозионностойкой нержавеющей стали, например, 300-й серии. Экспозиционная стенка 3 изготовлена из прозрачного материала, например органического стекла (полиметилметакрилат (ПММА)). Данные материалы не меняют свойств изучаемых почвенных конструкций. Корпус выполнен в виде развертки, где стенки изделия представляют единую деталь с его дном 1, а между собой скрепляются каркасом из нержавеющей стали 6, на котором расположены ручки 7 для удобства изъятия из почвы. Все боковые стороны выполнены в форме прямоугольника 2, при этом они расположены под прямым углом к основанию 1, что исключает искажение при распределении мощностей горизонта и наблюдении за их параметрами. Высота контейнера составляет 0.3 м, что соответствует средней мощности почвенных конструкций для создания травостоев (почвогрунт, дренирующий слой, подстилание), используемых при озеленении и благоустройстве (4, 5). Площадь верхней открытой грани контейнера составляет 1.0 м, что позволяет избежать краевых эффектов (3). Контейнер выполнен в форме прямого параллелепипеда (нижнее и верхнее сечение - квадрат 1.0×1.0 м; боковые стороны - прямоугольники 1.0×0.3 м). Размеры экспериментально установлены. Стенки, за исключением экспозиционной, и дно контейнера выполнены с перфорациями 8, что исключает застой воды и обеспечивает горизонтальные и латеральные потоки веществ между почвенной конструкцией и фоновой почвой. Экспозиционная стенка 3 оснащена мерной линейкой 4, а также отверстиями 5 на глубине (экспериментально установленной) 0.1, 0.2 и 0.3 м для использования датчиков измерения температуры и влажности почвенных конструкций, а также отбора проб на данных глубинах.
Работает устройство следующим образом.
Контейнер устанавливается в почву в уровень с поверхностью и может изыматься для мониторинга изменений по профилю. Поверхность почвы засевается газонными травами. В течение вегетационного периода происходит отбор почвенных образцов, наземной и корневой биомассы для последующих лабораторных исследований; мониторинг температуры и влажности почвенных конструкций по профилю; измерение эмиссии парниковых газов; отслеживание изменений почвенной конструкции по профилю.
Полезная модель позволяет:
- создать максимально равномерное распределение слоев почвенной конструкции по профилю за счет формы прямого параллелепипеда;
- обеспечить удобство установки и изымания за счет формы прямого параллелепипеда и каркаса из нержавеющей стали с ручками;
- наблюдать профильные изменения морфологических свойств почвенной конструкции за счет расположенной на экспозиционной стенке мерной линейки;
- обеспечить высокую прочность конструкции, удобство эксплуатации и, следовательно, позволяет проводить более длительные мониторинговые наблюдения за счет использования стального каркаса и листов из нержавеющей стали для основания и боковых стенок;
- проводить измерения температуры и влажности, а также отбор почвенных образцов по профилю на глубине 0.1, 0.2 и 0.3 м за счет отверстий на экспозиционной стенке;
2
- свести к минимуму возникновение краевых эффектов за счет увеличенной до 1.0 м площади открытой поверхности почвы;
- изучать значительное число горизонтов и их различные комбинации для выращивания травостоев за счет глубины 0.3 м.
Источники информации: Полные названия и библиографии
1. Шеин Е.В., Архангельская Т.А., Гончаров В.М., Губер А.К., Початкова Т.Н., Сидорова М.А., Смагин А.В., Умарова А.Б. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв. М.: Изд-во МГУ, 2001. 200 с.
2. Шеин Е.В. О почвах естественных и почвенных конструкциях. Соросовский образовательный журнал. М.: Изд-во Международная Соросовская Программа образования в области точных наук (Москва), том 7, №9. 2001. С. 63-68
3. Умарова А.Б., Кокорева А.А., Самойлов О.А. Температура модельных дерново-подзолистых почв в условиях больших лизиметров МГУ. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2008. №1 (39). С. 22-26.
4. Закон города Москвы №31 «О городских почвах» от 4.07.2007 (с изменениями на 20 февраля 2019 года).
5. ТСН 30-307-2002 г. Москвы (МГСН 1.02-02) «Территориальные строительные нормы и правила. Нормы и правила проектирования комплексного благоустройства на территории города Москвы» (с изменениями с 01.08.2006).