Глубина промерзания грунта в казани: Какая глубина промерзания грунта в Татарстане?

Содержание

Глубина промерзания грунта в Казани. Глубина промерзания в Казани для различных типов грунтов и при различных типах строений - Водоснабжение и канализация

Тип грунта   Расчетная глубина промерзания грунта (м) при среднесуточной температуре воздуха внутри помещения до ...
 0º С   5º С   10º С   15º С  20º С и более
Строения без подвалов с полами по грунту
 - глина и суглинок 1.29 1.15 1 0.86 0.72
 - супесь, песок мелкий и пылеватый 1.57 1.4 1.22 1.05 0.87
 - песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.68
1.5
1.31 1.12 0.94
 - крупнообломочные грунты 1.91 1.7 1.48 1.27 1.06
Строения без подвалов с полами по деревянным лагам 
 - глина и суглинок 1.43 1.29 1.15 1 0.86
 - супесь, песок мелкий и пылеватый 1.75 1.57 1.4 1.22 1.05
 - песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.87 1.68 1.5 1.31 1.12
 - крупнообломочные грунты 2.12 1.91 1.7 1.48 1.27
Строения без подвалов с полами по утепленному цокольному перекрытию
 - глина и суглинок 1.43 1.43 1.29 1.15 1
 - супесь, песок мелкий и пылеватый 1.75 1.75 1.57 1.4 1.22
  - песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.87 1.87 1.68 1.5 1.31
 - крупнообломочные грунты 2.12 2.12 1.91 1.7 1.48
Строения с подвалами или с техническими подпольями
 - глина и суглинок 1.15 1 0.86 0.72 0.57
 - супесь, песок мелкий и пылеватый 1.4 1.22 1.05 0.87 0.7
  - песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.5 1.31 1.12 0.94 0.75
 - крупнообломочные грунты 1.7 1.48 1.27 1.06 0.85
Строения с неотапливаемыми помещениями
 - глина и суглинок 1.58
 - супесь, песок мелкий и пылеватый 1.92
  - песок гравелистый, крупный и средней крупности 2.06
 - крупнообломочные грунты 2.33

Глубина заложения труб водоснабжения и канализации в Казани. Глубина заложения самотечного трубопровода и напорного водопровода в Казани для различных типов грунтов - Водоснабжение и канализация

 

1. Глубина заложения трубопроводов канализации в Казани по СНиП 2.04.02-84. Глубина траншеи под канализацию.

Минимальная глубина заложения самотечных трубопроводов канализации должна приниматься исходя из условий:

  • предотвращения промерзания труб
  • предотвращения механического разрушения труб под воздействием внешних нагрузок
  • обеспечения самотечного присоединения к трубопроводам внутриквартальных сетей и боковых веток

Расчет минимальной глубины заложения напорных канализационных трубопроводов в Казани следует принимать как для водопроводных труб.

Минимальную глубину заложения канализационных трубопроводов следует принимать на основании опыта эксплуатации подземных коммуникаций в данной местности. При отсутствии таких даных, минимальная глубина заложения (до низа трубы) может вычисляться по следующим формулам:

В качестве минимальной глубины заложения труб канализации следует принимать большее из двух значений, полученных из нижеприведенных таблиц

 

1.1 Минимальная глубина заложения канализации в Казани в зависимости от глубины промерзания

Вычисляется как разность глубины промерзания грунта и коэфициента, который зависит от диаметра трубопровода. При диаметре трубы до 0,5м включительно, коэффициент будет равен 0,3 м. Во всех других случаях: 0,5 м.

Тип грунта Трубопроводы канализации
до 500мм включительно
Трубопроводы канализации
более 500мм
Глины и суглинки 1.13 м 0.73 м
Cупеси, мелкие
и пылеватые пески
1.45 м 1.05 м
Пески средней крупности,
крупные и гравелистые
1.57 м 1.17 м
Крупнообломочные грунты 1.82 м 1.42 м


1.2 Минимальная глубина заложения самотечной канализации в Казани, исходя из защиты трубопроводов от механического разрушения в результате воздействия

Рассчитывается как сумма диаметра трубопровода в метрах и коэффициента запаса, равного 0,7м

Диаметр трубопровода канализации Минимальная глубина заложения
50 мм 0.75 м
75 мм 0.78 м
100 мм 0.80 м
125 мм 0.83 м
150 мм 0.85 м
200 мм 0.90 м
250 мм 0.95 м
300 мм 1.00 м
350 мм 1.05 м
400 мм 1.10 м
450 мм 1.15 м
500 мм 1.20 м
550 мм 1.25 м
600 мм 1.30 м
700 мм 1.40 м
800 мм 1.50 м
900 мм 1.60 м
1000 мм 1.70 м
1100 мм 1.80 м
1200 мм 1.90 м
1250 мм 1.95 м
1300 мм 2.00 м
1400 мм 2.10 м
1500 мм 2.20 м
1750 мм 2.45 м
2000 мм 2.70 м
2500 мм 3.20 м

 

2. Глубина заложения трубопроводов водоснабжения в Казани по СНиП 2.04.02-84. Глубина траншеи под водопровод.

Глубина заложения труб водоснабжения (или напорной канализации), считая до низа трубы, должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины промерзания в Казани.

Тип грунта Глубина заложения
Глины и суглинки 1.93 м
Cупеси, мелкие и пылеватые пески 2.25 м
Пески средней крупности, крупные и гравелистые 2.37 м
Крупнообломочные грунты 2.62 м

Глубина промерзания грунта в Алматы. Глубина промерзания в Алматы для различных типов грунтов и при различных типах строений - Водоснабжение и канализация

Тип грунта   Расчетная глубина промерзания грунта (м) при среднесуточной температуре воздуха внутри помещения до ...
 0º С   5º С   10º С   15º С  20º С и более
Строения без подвалов с полами по грунту
 - глина и суглинок 0.83 0.74 0.65 0.55 0.46
 - супесь, песок мелкий и пылеватый 1.01 0.9 0.79 0.67 0.56
 - песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.08
0.96
0.84 0.72 0.6
 - крупнообломочные грунты 1.23 1.09 0.95 0.82 0.68
Строения без подвалов с полами по деревянным лагам 
 - глина и суглинок 0.92 0.83 0.74 0.65 0.55
 - супесь, песок мелкий и пылеватый 1.12 1.01 0.9 0.79 0.67
 - песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.2 1.08 0.96 0.84 0.72
 - крупнообломочные грунты 1.36 1.23 1.09 0.95 0.82
Строения без подвалов с полами по утепленному цокольному перекрытию
 - глина и суглинок 0.92 0.92 0.83 0.74 0.65
 - супесь, песок мелкий и пылеватый 1.12 1.12 1.01 0.9 0.79
  - песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.2 1.2 1.08 0.96 0.84
 - крупнообломочные грунты 1.36 1.36 1.23 1.09 0.95
Строения с подвалами или с техническими подпольями
 - глина и суглинок 0.74 0.65 0.55 0.46 0.37
 - супесь, песок мелкий и пылеватый 0.9 0.79 0.67 0.56 0.45
  - песок гравелистый, крупный и средней крупности 0.96 0.84 0.72 0.6 0.48
 - крупнообломочные грунты 1.09 0.95 0.82 0.68 0.55
Строения с неотапливаемыми помещениями
 - глина и суглинок 1.02
 - супесь, песок мелкий и пылеватый 1.24
  - песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.32
 - крупнообломочные грунты 1.5

Выбор типа фундамента в Казани

Типы фундаментов: 1. Буронабивной (свайно-ростверковый) Буронабивной – это фундамент, в которых нагрузки от здания на грунт используют буронабивные сваи. Буронабивной фундамент целесообразно возводить тогда, когда несжимаемый слой грунта находится настолько глубоко, что другие типы фундаментов применять нельзя, а именно в случае строительства дома на слабых грунтах (например, в торфяной или в болотистой местности). А так же можно закладывать такой фундамент при строительстве деревянных и каркасных домов. При строительстве дома на склоне применение буро набивных свай является наиболее лучшим. Технология устройства фундамента на буро набивных сваях заключается в бурении скважины и заливки туда бетона. Сначала в грунте бурят скважину на глубину заложения сваи, это делают с помощью мотобура или ручного бура нужного диаметра. Затем в скважину ставится опалубка. Если грунт плотный, то опалубку устанавливать не обязательно, и заливать бетон прямо в скважину, при этом опалубку ставят только над поверхностью земли, чтобы сделать оголовок сваи. Если скважина проходит сквозь сыпучие грунты, то устройство опалубки будет необходимо. Для опалубки можно установить свернутый рубероид или асбестоцементную трубу. Буро набивная свая работает на сжатие и на разрыв. Сжимающая нагрузка действует на нее со стороны дома, нагрузка на разрыв может действовать со стороны пучинистого грунта, когда нижняя часть сваи будет зажата в нижнем слое грунта, а верхнюю часть будет тянуть верх промерзший грунт. Поэтому необходимо армирование буро набивных свай.

2. Щелевой (стена в грунте)

Щелевым называют фундамент прямоугольного сечения, залитый в подготовленую траншею, в данном случае, является опалубкой нижней части фундамента, опалубка подвальной части изготавливается из обрезной доски или других подручных материалов. Нагрузка на грунт передается нижней и боковыми поверхностями фундамента. Щелевой фундамент применяется при строительстве легких домов, небольших построек на глинистых, связных грунтах. Грунт не должен сыпаться в траншею при заливке бетонного раствора, а также должен иметь ровные грани. Желательно выполнять заливку сразу после подготовки траншей т.к. при высыхании траншеи, происходит осыпание грунта и при заливке он смешивается с раствором, что отрицательно скажется на строительстве. Щелевой фундамент наиболее экономичен, по сравнению с классическим ленточным фундаментом т.к. не требуется ставить опалубку на всю высоту и сокращается объем работ. Глубоко заглубленные щелевые фундаменты закладываются ниже глубины промерзания, при этом расчет ведется на устойчивость и принимается нагрузка подошвы фундамента на грунт, а также боковое давление пучинистого грунта.

Применение щелевых фундаментов:

Мелкозаглубленный щелевой фундамент обычно применяют для не пучинистых грунтов. Если опалубка отсутсвует то боковые грани фундамента имеют неровную поверхность и, поэтому, происходит большое сцепление с грунтом, который при морозном пучении может поднять строение и в результате чего дом будет перекошен или, при недостаточной прочности, разрушить ленту фундамента.

Конструкции ленточных фундаментов:

а) и б) щелевые фундаменты ;

3. Ленточный

Ленточный фундамент применяют при строительстве сооружений с тяжелыми стенами (каменные, бетонные, кирпичные), либо с тяжелыми перекрытиями. Ленточный фундамент устраивается под всеми внешними и внутренними несущими стенами. По всему периметру ленточного фундамента форма сечения закладывается одинаковая. Такой фундамент необходим, если под домом вы решили сделать гараж, подвал или какое либо другое помещение. Если присутствует опасность деформирования основы здания в случае его неглубокого заложения, ленточный фундамент следует усилить армированным поясом. Подошва ленточного типа должна находиться на 0,2 м ниже глубины промерзания. Если грунт сухой или песчаный, то строительство фундамента можно начинать не меньше, чем на 0,5 м от уровня земли. Если грунты вспучиваются или промерзают, то ленточные фундаменты применяются очень редко или вообще не применяются. Толщину песчаной подушки для ленточного фундамента лучше делать до 60 см, но она не должна быть больше половины общей высоты фундамента.

4. Плита

Плитный фундамент относится к не заглубленным или мелко-заглубленным фундаментам. Он представляет собой железобетонную плиту, уложенную на слой утрамбованного щебня или песка, толщиной 15-35 см, под которым находится выровненный грунт.Толщина плиты составляет, около, 20-40 см. Возможно применение как монолитной плиты, возводимой на месте проведения работ, так и сборного железобетона например: дорожных плит. В этом случае поверх плит укладывается выравнивающая стяжка из цементного раствора или обычного бетона. Монолитный фундамент имеет большую пространственную жесткость, очень надежен и долговечен в эксплуатации нежели сборный. Бетонирование плитного фундамента может обойтись куда дешевле чем покупка, доставка и монтаж дорожных плит. А так же их придётся "накрывать" цементной стяжкой из раствора.

Плюсы плитного фундамента. Благодаря своей площади и пространственному армированию, такой фундамент снижает давление на грунт до 0,1 кг/см2, а также выдерживает нагрузки, которые возникают при различном движении грунта. Ввиду того, что сплошной железобетонный фундамент располагается под всем зданием, его возведение наиболее оправдано в случае строительства сравнительно небольших объектов.

Случаи при которых целесообразно возводить плитный фундамент

Если сравнивать плитный фундамент с ленточным или свайным, то первый целесообразно применять:

1. на сложных грунтах

2. для домов без подвалов

ГЛУБИНА ПРОМЕРЗАНИЯ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ ФУНДАМЕНТ

Наибольшее распространение в строительстве каркасных домов получили два принципиально разных типа фундаментов: фундаменты неглубокого заложения и фундаменты, опирающиеся на глубину промерзания. Для Московского региона характеры глинистые и суглинистые грунты, часто они имеют среднюю или высокую влажность. При замерзании воды такой грунт расширяется и поднимается на высоту до 150 мм. Наивно предполагать, что зимой дом равномерно поднимется на эту высоту, а потом опустится на проектную отметку. Промерзание неравномерно, оно зависит от наличия снега вокруг дома, от влажности и состава различных участков грунта вокруг дома, от сторон света и многого другого. Так, рядом с крыльцом Вы убираете снег, и грунт промерзает на максимальную глубину, а под скатом крыши, скопившийся снег действует как эффективный утеплитель, поэтому и грунт в этом месте совсем не промерзает. Угол дома рядом с крыльцом поднимется на 15 см, а занесенный снегом угол останется на прежней отметке. Не стоит полагать, что бетонная лента высотой 600-800 мм или железобетонная плита с толщиной 300 мм способны противостоять этим воздействиям. Такой фундамент будет деформироваться упруго, без появления трещин, но от его поверхности начнёт отслаиваться плитка, будет трескаться кирпичная кладка дома, появятся трещины на внутренней отделке, перестанут открываться двери. Исключить деформации основания можно только двумя способами: избежать промерзания, удалив воду из грунта в основании дома и утеплив грунт вокруг дома на 1,5-2,0 метра, или поместить основание на глубине промерзания. Первый путь при его корректной реализации потребует больших объемов дренирующей отсыпки (крупный песок или щебень) и дорогостоящих (не впитывающих влагу) утеплителей. Реализация такого незаглубленного фундамента, включая необходимые работы на расстоянии до 2,0 м вокруг дома, существенно превышает стоимость фундаментов установленных на глубине промерзания. Тем не менее, поверхностные фундаменты часто предлагаются Застройщикам. К сожалению, в большинстве таких предложений отсутствует весь необходимый комплекс работ по фундамент, работ вокруг него и под ним, без разъяснения Застройщику последствий такого подхода.

Анализ фундаментов, опирающихся на глубину промерзания необходимо начать с простого ленточного фундамента. В соответствии со СНиП глубина промерзания глинистых и суглинистых грунтов составляет 1,4 м. При устройстве траншеи на глубину 1,6 м, бетонирования её на всю глубину и над поверхностью грунта на 0,4-0,6 м мы получим прекрасный надежный фундамент. Нас может огорчить только стоимость бетона и земляных работ. Для снижения затрат на земляные работы и работы по удалению излишков грунта можно отказаться от устройства сплошной траншеи и пробурить отверстия в земле на глубину промерзания в которые можно опустить или залить железобетонные сваи. Такой подход существенно снижает объемы и стоимость земляных и бетонных работ. 

Глубина промерзания грунта – как определяется и на что влияет

Глубина промерзания почвы относится к основным фактору, который нужно учитывать при монтаже септика, водопровода, заложении фундамента.

Несмотря на существующие стандарты, глубина промерзания является постоянно меняющейся величиной, т.к. зависит от множества климатических и погодных факторов.

Глубина промерзания грунта по регионам РФ

Определить степень промерзания непосредственно перед планируемым строительством невозможно. Расчет глубины промерзания грунта основывается на анализе определенной местности за 10-летний период.

Для определения ГПГ используется базовая информация, а также нормативные данные, содержащиеся в документации СНиП. Основными документами, которые содержат точные цифры, являются СНиП 20201-83 и СНиП 2301-99, а также карта промерзания грунтов России.

Таблица глубины промерзания грунтов по регионам России

Данная документация содержит средние показатели для определенных регионов РФ. На ГПГ оказывают влияние тип почвы и среднестатистические отрицательные температуры конкретных регионов.

Немалое значение имеет и толщина снежного слоя, покрывающего землю. Нужно помнить, что нормативная глубина сезонного промерзания грунта может существенно отличаться от фактической.

Промерзание почвы для водопроводов и септиков

Для прокладывания трубных магистралей водоснабжения учитывается глубина промерзания грунтов СП 131.13330.2012, соответствующая конкретным регионам.

При несоблюдении нормативных требований, в трубопроводе происходит замерзание воды зимой. Если на дачном участке имеется возможность прогреть трубы, то жителям города остается только ждать весны.

При укладывании трубопровода, учитываются следующие факторы:

  • вид грунта;
  • граница промерзания;
  • глубина прохождения грунтовых вод;
  • минимальный предел температуры зимой;
  • прогрев почвы солнечными лучами;
  • толщина снега;
  • наличие зеленых насаждений;
  • функциональность водопроводной системы;
  • циркуляция воды и ее температура;
  • скорость промерзания грунта при отрицательных температурах.

Несоблюдение базовых требований при строительстве трубопровода приводит к расползанию льда по магистрали, порыву труб, поломке насоса.

Важные факторы при заложении фундамента

При сооружении основания для планируемого строительства, нужно учитывать:

Наименование

  • вес фундамента, давящий на грунт;
  • степень сопротивления почвы;
  • силу выталкивания при пучении;
  • касательные силы;
  • высоту поднятия фундамента силой пучения;
  • глубину прохождения грунтовых вод;
  • на сколько промерзает земля зимой.

Пренебрежение проведением расчетов способно спровоцировать непоправимые проблемы.

Как определить глубину промерзания грунта

Определить температуру грунта на разных глубинах позволяет мерзлотомер. Конструкция содержит обсадную трубку с расположенным внутри шлангом, заполненным водой. Также предусмотрены сантиметровая разметка и внутренние ограничители перемещения льда.

Работы проводятся в зимний период. Прибор погружается в землю на глубину, соответствующую ГПГ. В точке промерзания, жидкость в мерзломере замерзает, превращаясь в лед.

Знать, при какой температуре промерзает земля, нужно не только для проведения водопроводных систем и сооружении фундаментов.

Учитывать степень промерзания нужно и при установке септиков, обустройстве колодцев, бурении скважин. Если самостоятельно определить уровень промерзания и вид грунта нет возможности, следует воспользоваться услугами специалистов.

Морозное пучение – чем опасно

Пучение грунта – деформация, происходящая в процессе замерзания/оттаивания. Основным фактором, влияющим на степень пучения, является количество воды, которая содержится в грунте.

Влажные грунты сильнее деформируются. Максимальные показатели морозного пучения грунтов наблюдаются на глинистых, а также пылеватых почвах. При промерзании, их объем возрастает до 10%.

Песчаный грунт обладает пониженными показателями увеличения объема, гравелистый или каменистый – практически не подвержены пучению.

Параметры пучения нужно учитывать при проектировании фундамента. К противопучинистым вариантам относятся:

  • винтовые сваи;
  • конструкции, изготовленные с использованием технологии ТИСЭ;
  • заглубленный ленточный фундамент, оснащенный широкой песчаной подушкой;
  • монолитные плиты, расположенные ниже уровня промерзания.

Чтобы придать основанию функцию «якоря», его углубляют за границу промерзания.

Способы защиты от морозного пучения

Существует немало способов, которые позволяют предотвратить разрушающие воздействия морозного пучения.

Круглогодичное отопление зданий

Если на протяжении всего года в здании планируется поддержание температуры в пределах 15 градусов, в качестве основания можно использовать мелкозаглубленный ленточный или плавающий плитный фундамент.

При этом возводится полностью закрытый непродуваемый цоколь, с последующим утеплением по наружному периметру.

Утеплителем служит экструдированный пенополистирол. Толщина его для центрального региона должна составлять 50-100мм. Этим же материалом утепляется отмостка на ширину более 1.2 метра или уровень промерзания грунта. Выполнение этих рекомендаций снизит степень пучения на 80%.

Дренаж

Назначением системы является отведение талых или дождевых вод от здания и осушение участка. Ливневая система — это целый комплекс водоотведения, который содержит отмостку, водостоки, ливневые желоба, отводящие от строения воду. Это один из способов, позволяющих уменьшить промерзание почвы и силу морозного пучения.

Армопояс

Важный элемент, которым многие пренебрегают при строительстве. От воздействия морозного пучения, стены из бетонных блоков или кирпича могут растрескаться.

Для предотвращения таких неприятностей используется специальный армопояс. Монолитная металлическая балка, расположенная внутри стены, стягивает строение, препятствуя образованию трещин.

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер конструктор. Стаж в проектировке очистных сооружений - 18 лет.

Написано статей

Просмотров: 252

Почему в Подмосковье разная глубина промерзания почвы?

Глубина промерзания почвы зависит от ее типа, климата, местности, влажности и других факторов. Особенности и параметры учитываются при бурении, строительстве и других видах хозяйственной деятельности.

Какая глубина сезонного промерзания почвы? Что это за мера?

Это случайная величина и не может быть постоянной. Это связано с тем, что некоторые факторы, влияющие на производительность, с течением времени практически не меняются (например,г., тип почвы, рельеф) и другие - наоборот, постоянно меняются (влажность почвы, высота снежного покрова, интенсивность и продолжительность пониженной температуры и т. д.). При строительстве зданий большое значение имеет глубина промерзания грунта. В Подмосковье сегодня ведется активное строительство. Насколько глубоко промерзнет грунт, зависит от глубины проникновения конструкции фундамента. При строительстве учтите, что в зимний период (в случае постоянного проживания) территория под домом теплая.За счет этого расчетную глубину промерзания почвы можно уменьшить на пятнадцать-двадцать процентов. Обеспечить максимальное сохранение тепла почвы способна качественная изоляционная лента шириной от полутора до двух метров. Ее размещают по всему дому, создавая тем самым теплоизоляционную отмостку.

Чем отличается глубина промерзания почвы в Подмосковье?

Диапазон значений от 50 см до 1 м 80 см. Эту разницу специалисты объясняют разной плотностью почвы. Чем больше заморозков и плотнее почва, тем больше промерзнет земля.В насыщенном влагой грунте показатели будут выше, чем в сухом. Таким образом, среднее значение в Подмосковье отсутствует. Но есть нормативная глубина промерзания почвы. СНиП устанавливает следующий размер - 1 метр 40 см. Но следует сказать, что при его определении были учтены крайне суровые климатические условия: высокие грунтовые воды, сильный мороз, отсутствие снега. На самом деле глубина промерзания почвы в Подмосковье отличается от существующих нормативов. Часто он не превышает одного метра.Если зима очень холодная, снега почти нет, то уровень может доходить до полутора метров. На западе Подмосковья почва промерзшая около 65 см, а на востоке, севере, юге - до 75 см.

Рекомендовано

Происхождение славян. Влияние разных культур

Славяне (под этим именем), по мнению некоторых исследователей, появились в повести только в 6 веке нашей эры. Однако язык национальности несет в себе архаичные черты индоевропейского сообщества.Это, в свою очередь, говорит о том, что происхождение славян h ...

Влияние типа почвы

Глубина промерзания почвы в Подмосковье зависит от разных факторов. Один из них - тип почвы. Итак, грунт промерзает сильно, по сравнению с глинистой глубиной. Это потому, что глина более пористая, чем песок. Для Подмосковья характерны песчаные почвы, суглинки, крупнозернистые почвы, торф и супеси. Точно уровень могут определить специалисты, учитывая при расчетах все факторы в совокупности.Например, крупнозернистый грунт начинает промерзать при температуре 0 градусов. Для песков и супесей глубина промерзания - 132 см, а для суглинистых и глинистых почв - 1,2 м

Методика промерзания грунта для стабилизации грунта - применение, преимущества

Имя пользователя *

Эл. адрес*

Пароль*

Подтвердите Пароль*

Имя*

Фамилия*

Страна Выберите страну ... Аландские острова IslandsAfghanistanAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelauBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Санкт-Эстатиус и SabaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongo (Браззавиль) Конго (Киншаса) Кук IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraÇaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный Территорий нг КонгВенгрияИсландияИндияИндонезияИранИракОстров МэнИзраильИталия Кот-д'ИвуарЯмайкаЯпонияДжерсиИорданияКазахстанКенияКирибатиКувейтКиргизияЛаосЛатвияЛебанЛезотоЛиберияЛибияЛихтенштейнЛихтенштейнЛитваAR, ChinaMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorwayOmanPakistanPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalQatarRepublic из IrelandReunionRomaniaRussiaRwandaSão Tomé и PríncipeSaint BarthélemySaint HelenaSaint Китса и NevisSaint LuciaSaint Мартин (Голландская часть) Сен-Мартен (французская часть) Сен-Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSan MarinoSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузия / Sandwich ОстроваЮжная КореяЮжный СуданИспанияШри-ЛанкаСуданСуринамШпицберген и Ян-МайенСвазилендШвецияШвейцарияСирияТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурция ТуркменистанТуркс и Острова КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобритания (Великобритания) США (США) УругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЗападное СамоаЙеменЗамбияЗимбабве

Captcha *

Регистрируясь, вы соглашаетесь с Условиями использования и Политикой конфиденциальности.*

Общие сведения о почвенных микробах и переработке питательных веществ

Почвенные микроорганизмы существуют в больших количествах в почве до тех пор, пока существует источник углерода для получения энергии. В почве существует большое количество бактерий, но из-за своего небольшого размера они имеют меньшую биомассу. Количество актиномицетов в 10 раз меньше, но они больше по размеру, поэтому по биомассе они похожи на бактерии. Численность популяций грибов меньше, но они доминируют в биомассе почвы, когда почва не нарушена.Бактерии, актиномицеты и простейшие устойчивы и могут переносить большее нарушение почвы, чем популяции грибов, поэтому они доминируют на вспаханных почвах, в то время как популяции грибов и нематод, как правило, преобладают на необработанных почвах или почвах с нулевой обработкой.

В чайной ложке почвы микробов больше, чем людей на земле. Почвы содержат от 8 до 15 тонн бактерий, грибов, простейших, нематод, дождевых червей и членистоногих. См. Информационные бюллетени о роли почвенных бактерий, грибов, простейших и нематод.

Таблица 1: Относительное число и биомасса видов микробов на глубине 0–6 дюймов (0–15 см)
Микроорганизмы Кол-во / г почвы Биомасса (г / м 2 )
Бактерии 10 8 –10 9 40–500
Актиномицеты 10 7 –10 8 40–500
Грибы 10 5 –10 6 100–1500
Водоросли 10 4 –10 5 1–50
Простейшие 10 3 –10 4 Варьируется
Нематоды 10 2 –10 3 Варьируется
Разложение органического вещества микробной почвы

Разложение органического вещества выполняет две функции для микроорганизмов, обеспечивая энергию для роста и подавая углерод для образования новых клеток.Органическое вещество почвы (ПОВ) состоит из «живых» (микроорганизмы), «мертвых» (свежие остатки) и «очень мертвых» (гумус) фракций. «Очень мертвый» или гумус - это долговременная фракция ПОВ, возраст которой тысячи лет и которая устойчива к разложению. Органическое вещество почвы состоит из двух компонентов, называемых активным (35 процентов) и пассивным (65 процентов) ПОВ. Активный ПОВ состоит из «живых» и «мертвых» свежих растительных или животных материалов, которые являются пищей для микробов и состоят из легко усваиваемых сахаров и белков.Пассивный ПОВ устойчив к разложению микробами и содержит больше лигнина.

Микробам необходимы регулярные запасы активного ПОВ в почве, чтобы выжить в ней. Долгосрочные невозделываемые почвы имеют значительно больший уровень микробов, больше активного углерода, больше ПОВ и больше накопленного углерода, чем традиционные вспаханные почвы. Большинство микробов в почве существуют в условиях голодания и, таким образом, имеют тенденцию находиться в спящем состоянии, особенно на вспаханных почвах.

Мертвые растительные остатки и питательные вещества для растений становятся пищей для микробов в почве.Органическое вещество почвы (ПОВ) - это в основном все органические вещества (все, что содержит углерод) в почве, как живые, так и мертвые. ПОВ включает растения, сине-зеленые водоросли, микроорганизмы (бактерии, грибы, простейшие, нематоды, жуки, коллемболы и т. Д.), А также свежее и разлагающееся органическое вещество растений, животных и микроорганизмов.

Органическое вещество почвы можно разделить на составные части. Из ста граммов (г) или 100 фунтов (фунтов) мертвого растительного материала получается около 60–80 г (фунтов) углекислого газа, который выбрасывается в атмосферу.Оставшиеся 20–40 г (фунтов) энергии и питательных веществ разлагаются и превращаются примерно в 3–8 г (фунтов) микроорганизмов (живые), 3–8 г (фунты) негуминовых соединений (мертвые), и 10–30 г перегноя (самого мертвого вещества, устойчивого к разложению). Молекулярная структура ПОВ состоит в основном из углерода и кислорода с небольшим количеством водорода и азота и небольшими количествами фосфора и серы. Органическое вещество почвы - это побочный продукт круговорота углерода и азота.


Диаграмма Dr.Рафик Ислам


Органические вещества почвы Питательные вещества

Питательные вещества в почве имеют текущую стоимость 680 долларов за каждый 1 процент ПОВ или 68 долларов за тонну ПОВ, исходя из экономической ценности коммерческих удобрений (см. Таблицу 2). ПОВ состоит в основном из углерода, но с углеродом связано большое количество азота и серы из белков, фосфора и калия. SOM следует рассматривать как вложение в депозитный сертификат (CD). Биологически активные почвы с большим количеством активированного угля рециркулируют и выделяют больше питательных веществ для роста растений, чем почвы, которые являются биологически неактивными и содержат менее активное органическое вещество.В условиях нулевой обработки почвы ежегодно выделяются небольшие количества питательных веществ (например, процент на компакт-дисках), чтобы медленно и эффективно обеспечивать корни растений питательными веществами. Однако при обработке почвы может высвобождаться большое количество питательных веществ, поскольку ПОВ потребляется и разрушается микробами. Поскольку уровни ПОВ медленно накапливаются, запасы питательных веществ снижаются, а высвобождаемые избыточные питательные вещества часто вымываются в поверхностные воды. SOM - это кладезь многих питательных веществ для растений.

Рассмотрим следующие три сценария.Почвы обычно перерабатывают от 1 до 3 процентов азота, хранящегося в ПОВ. Вспаханные или нездоровые почвы выделяют более низкий процент азота из-за более низкой микробной активности. Обработанная почва с 2 процентами ПОВ (2000 фунтов азота) может выделять 1 процент азота или 20 фунтов азота в год. Почва, которая является более биологически активной и имеет 4 процента ПОВ (4000 фунтов N), может выделять 1,5 процента N или 60 фунтов N, в то время как почва с 6 процентами ПОВ (6000 фунтов N) может выделять 2 процента N или 120 фунтов N. почвы, избыточные высвобождаемые питательные вещества часто теряются, а запасы углерода истощаются, так что будущие запасы питательных веществ сокращаются.Фермеры часто замечают, что это происходит, когда они обрабатывают целину, старое пастбище или изгородь. В течение нескольких лет посевы на вновь вспаханной почве будут расти лучше, чем на окружающих почвах, но со временем почва будет обеднена углеродом, и вновь вспаханная почва станет менее плодородной, поскольку углерод окисляется в виде двуокиси углерода и теряется в атмосфере. . Обработка почвы приводит к окислению и разрушению углерода в почве за счет повышения уровня кислорода в почве, тем самым стимулируя популяции бактерий к расширению и потреблению активного углерода в почве.

долларов США долларов США долларов США долларов долларов
Таблица 2: Содержание органических веществ в почве
Допущения: 2000000 фунтов почвы в верхних 6 дюймах
Питательные вещества

1% органического вещества = 20 000 # 50%

Углерод, отношение C: N = 10: 1

Азот: 1000 # * 0,50 доллара США / # N = 500
Фосфор: 100 # * 0,70 доллара США / # P = 70 долларов США
Калий: 100 # * 0 руб.40 / # K = 40
Сера: 100 # * 0,50 доллара США / # S = 50
Углерод: 10 000 # или 5 тонн * 4 доллара за тонну = 20
Содержание 1% питательных веществ SOM / акр = 680
Относительное соотношение питательных веществ: 100 углерода / 10 азота / 1 фосфор / 1 калий / 1 сера
Влияние климата, температуры и pH на SOM

SOM подвержен влиянию климата и температуры.Популяции микробов удваиваются с каждым изменением температуры на 10 градусов по Фаренгейту. Если мы сравним тропики с более холодными арктическими регионами, мы обнаружим, что большая часть углерода связана с деревьями и растительностью над землей. В тропиках верхний слой почвы имеет очень мало ПОВ, потому что высокие температуры и влажность быстро разлагают ПОВ. Двигаясь к северу или югу от экватора, ПОВ увеличивается в почве. В тундре за Полярным кругом из-за низких температур имеется большое количество ПОВ. Температуры замерзания изменяют почву таким образом, что разлагается больше ПОВ, чем в почве, не подверженной замерзанию.

Влага, pH, глубина почвы и размер частиц влияют на разложение ПОВ. В жарких и влажных регионах содержится меньше органического углерода в почве, чем в сухих и холодных регионах, из-за повышенного микробного разложения. Скорость разложения ПОВ увеличивается, когда почва подвергается циклам высыхания и увлажнения по сравнению с почвами, которые постоянно влажные или сухие. При прочих равных условиях почвы от нейтральных до слабощелочных по pH разлагают ПОВ быстрее, чем кислые почвы; следовательно, известкование почвы усиливает разложение ПОВ и выделение углекислого газа.Разложение также наиболее интенсивно у поверхности почвы, где наблюдается самая высокая концентрация растительных остатков. На больших глубинах разложение ПОВ меньше, что соответствует падению уровня органического углерода из-за меньшего количества растительных остатков. Мелкие частицы легче разлагаются почвенными микробами, чем крупные, потому что общая площадь поверхности больше у мелких частиц, так что микробы могут атаковать остатки.

Разница в почвообразовании также наблюдается при путешествии с востока на запад через Соединенные Штаты.На востоке преобладали лиственные леса, стержневые корни деревьев были богаты лигнином, а лиственные деревья оставляли на поверхности почвы большое количество опавших листьев. Корни деревьев твердых пород не поворачиваются быстро, поэтому уровень органических веществ в подпочве довольно низкий. В лесных почвах большая часть ПОВ распределяется в верхних слоях почвы. По мере продвижения на запад в ландшафте преобладали высокие луговые прерии, а верхний слой почвы образовывался из глубоких волокнистых корневых систем. Пятьдесят процентов корня травы отмирают и заменяются каждый год, а корни травы содержат много сахара и белка (больше активного органического вещества) и меньше лигнина.Почвы, образовавшиеся под высокотравными прериями, имеют высокое содержание ПОВ по всему почвенному профилю. Эти грунтовые почвы являются высокопродуктивными, потому что они имеют более высокий процент ПОВ (особенно активного угля), содержат больше питательных веществ, содержат больше микробов и имеют лучшую структуру почвы из-за более крупных популяций грибов.

Отношение углерода к азоту

Разложение органических остатков микробами зависит от соотношения углерода и азота (C: N). Микробы в рубце коровы, компостной куче и почвенные микробы полагаются на соотношение C: N для разложения органических (углеродных) остатков.Рассмотрим два отдельных источника корма: молодое нежное растение люцерны и овсяную или пшеничную солому. В стебле молодого растения люцерны содержится больше сырого протеина, аминокислот и сахаров, поэтому оно легко переваривается микробами, будь то в рубце коровы, компостной куче или в почве. Молодая люцерна имеет высокое содержание азота из белков (аминокислоты и белки с высоким содержанием азота и серы), поэтому у нее более низкое отношение углерода к азоту (меньше углерода, больше азота). Однако овсяная и пшеничная солома (или более старое зрелое сено) содержит больше лигнина (который устойчив к микробному разложению), меньше сырого протеина, меньше сахаров в стеблях и более высокое соотношение C: N.Солома разлагается микробами, но для разложения этого источника с высоким содержанием углерода требуется дополнительное время и азот.

Низкое содержание азота или высокое соотношение C: N связано с медленным распадом ПОВ. Незрелые или молодые растения имеют более высокое содержание азота, более низкое соотношение C: N и более быстрый распад ПОВ. Для хорошего компостирования соотношение C: N менее 20 позволяет органическим материалам быстро разлагаться (от 4 до 8 недель), в то время как соотношение C: N более 20 требует дополнительного азота и замедляет разложение. Таким образом, если мы добавим в почву материал с высоким содержанием углерода и низким содержанием азота, микробы будут связывать почвенный азот.В конце концов почвенный азот высвобождается, но в краткосрочной перспективе азот связывается. Коэффициент преобразования азота в сырой белок равен 16,7, что объясняет, почему так важно иметь соотношение C: N менее 20.

Отношение C: N в большинстве почв составляет около 10: 1, что указывает на доступность азота для растений. Отношение C: N в большинстве растительных остатков имеет тенденцию уменьшаться со временем по мере распада ПОВ. Это происходит в результате газовой потери диоксида углерода. Следовательно, процентное содержание азота в остаточном ПОВ повышается по мере развития разложения.Отношение C: N 10: 1 для большинства почв отражает равновесное значение, связанное с большинством почвенных микробов (бактерии от 3: 1 до 10: 1, грибки соотношение C: N 10: 1).

Бактерии - первые микробы, переваривающие новые органические остатки растений и животных в почве. Бактерии обычно могут воспроизводиться за 30 минут и имеют высокое содержание азота в своих клетках (от 3 до 10 атомов углерода на 1 атом азота или от 10 до 30 процентов азота). При правильных условиях тепла, влажности и источника пищи они могут очень быстро воспроизводиться.Бактерии, как правило, менее эффективно превращают органический углерод в новые клетки. Аэробные бактерии ассимилируют от 5 до 10 процентов углерода, в то время как анаэробные бактерии ассимилируют только от 2 до 5 процентов, оставляя после себя множество отработанных углеродных соединений и неэффективно используя энергию, хранящуюся в ПОВ.


Люцерна

Низкое соотношение C: N

С: N = 13: 1

Овсяная солома

Высокое соотношение C: N

С: N = 80: 1

График относительного доступного N с продолжительностью времени для разложения

Грибки обычно выделяют меньше углекислого газа в атмосферу и более эффективны при преобразовании углерода в новые клетки.Гриб обычно захватывает больше энергии из ПОВ по мере его разложения, ассимилируя от 40 до 55 процентов углерода. Большинство грибов потребляют органическое вещество с большим содержанием целлюлозы и лигнина, которые медленнее и сложнее разлагаются. Содержание лигнина в большинстве растительных остатков может иметь большее значение для прогнозирования скорости разложения, чем соотношение C: N.

Микоризные грибы обитают в почве на поверхности или внутри корней растений. Грибы имеют большую площадь поверхности и помогают переносить минеральные вещества и воду к растениям.Жизненный цикл грибка сложнее и длиннее, чем у бактерий. Грибы не так выносливы, как бактерии, поэтому им требуется более постоянный источник пищи. При традиционной обработке почвы уровни популяции грибов имеют тенденцию к снижению. У грибов более высокое отношение углерода к азоту (10: 1 углерода к азоту или 10 процентов азота), но они более эффективно превращают углерод в органическое вещество почвы. При высоком содержании органических остатков C: N бактерии и грибки забирают азот из почвы (см. График чистой иммобилизации).

Простейшие и нематоды потребляют другие микробы.Простейшие могут воспроизводиться за шесть-восемь часов, в то время как нематодам требуется от трех дней до трех лет, в среднем 30 дней для размножения. После того, как простейшие и нематоды поедают бактерии или другие микробы (с высоким содержанием азота), они выделяют азот в форме аммония (см. График чистой минерализации). Аммоний (NH 4 +) и нитраты (NO 3 -) легко конвертируются в почву туда и обратно. Растения поглощают аммоний и нитраты почвы в пищу с помощью микоризной сети грибов.

Популяции микроорганизмов быстро меняются в почве по мере добавления, потребления и повторного использования продуктов ПОВ. Количество, тип и доступность органического вещества будут определять микробную популяцию и то, как она развивается. Каждый отдельный организм (бактерии, грибки, простейшие) имеет определенные ферменты и сложные химические реакции, которые помогают этому организму усваивать углерод. По мере образования отходов и разложения исходных органических остатков новые микроорганизмы могут вступать во владение, питаясь отходами, новым процветающим микробным сообществом (обычно бактериями) или более устойчивыми ПОВ.Первые разлагатели обычно атакуют легко усваиваемые сахара и белки, а затем микроорганизмы, атакующие более устойчивые остатки.


Разложение остатков покровных культур: коровий горох с низким соотношением C: N (<20) разлагается за четыре-восемь недель, что приводит к чистой минерализации или высвобождению травы Северного Судана или зерновой ржи с более высоким соотношением C: N (> 38) будет медленно разлагаться (от трех месяцев до одного года или более) и приведет к чистой иммобилизации или скрепит почву N. График доктора Рафика Ислама.


График ворового гороха (C: N <20), разлагаемого бактериями и грибами, выделением углекислого газа и простейшими и нематодами, потребляющими бактерии и грибки и выделяющими аммоний в почву для роста растений. NO 3 - и NH 4 + легко перерабатываются в почве. График доктора Рафика Ислама.


Покровные культуры поставляют микробам пищу (активированный уголь, например, глюкозу и белки).В почве микробов, связанных с корнями, в 1000–2000 раз больше, чем в голой или вспаханной почве. Микробы, в свою очередь, создают ПОВ и запасают питательные вещества почвы. Строительный SOM требует, чтобы питательные вещества почвы, такие как N-P-K-S, были связаны с почвой. Озимые покровные культуры впитывают излишки питательных веществ в почве и в зимние месяцы поставляют пищу всем микробам в почве, вместо того, чтобы микробы израсходовали запасы ПОВ для получения питательных веществ. На обычном вспаханном поле питательные вещества почвы быстро высвобождаются, поскольку ПОВ сжигается, а среда обитания микробов и почвенных организмов разрушается.На поле с нулевой обработкой почвы высокие уровни ПОВ представляют собой запасы питательных веществ, которые медленно попадают в почву. Добавление живой покровной культуры на поле с нулевой обработкой увеличивает количество активных органических веществ (сахаров и белков) для почвенных микробов. Почвенным микробам приходится питаться двумя культурами вместо одного урожая в год. Микробы процветают в условиях нулевой обработки почвы и озимых покровных культур. Покровные культуры и навоз можно использовать для кормления почвенных микробов и утилизации питательных веществ в почве. По мере того как почвенные микробы разлагают органические остатки, они медленно высвобождают питательные вещества обратно в почву для озимых покровных культур или для предыдущей культуры.Покровные культуры предотвращают потерю питательных веществ из-за эрозии почвы, выщелачивания, испарения или денитрификации.

Сводка

Микроорганизмы изобилуют почвой и имеют решающее значение для разложения органических остатков и повторного использования питательных веществ в почве. Бактерии - самые маленькие и самые выносливые микробы в почве, которые могут выжить в суровых условиях, таких как обработка почвы. Бактерии эффективны при переработке углерода только на 20–30 процентов, имеют высокое содержание азота (от 3 до 10 атомов углерода на 1 атом азота или от 10 до 30 процентов азота), более низкое содержание углерода и короткий срок службы.Эффективность использования углерода микоризными грибами составляет от 40 до 55 процентов, поэтому они накапливают и перерабатывают больше углерода (соотношение углерода и азота 10: 1) и меньше азота (10 процентов) в своих клетках, чем бактерии. Грибы более специализированы, но нуждаются в постоянном источнике пищи и лучше растут в условиях нулевой обработки почвы.

Органическое вещество почвы (ПОВ) состоит из «живых» (микроорганизмы), «мертвых» (свежие остатки) и «очень мертвых» (гумус) фракций. Активный ПОВ состоит из свежего растительного или животного материала, который является пищей для микробов и состоит из легко усваиваемых сахаров и белков.Пассивный ПОВ устойчив к разложению микробами (с повышенным содержанием лигнина). Активный ПОВ улучшает структуру почвы и удерживает доступные для растений питательные вещества. Каждый 1 процент ПОВ содержит 1000 фунтов азота, 100 фунтов фосфора, 100 фунтов калия и 100 фунтов серы вместе с другими важными питательными веществами для растений. Обработка почвы разрушает ПОВ, окисляя ПОВ, позволяя бактериям и другим микробам быстро разлагать органические остатки. Более высокие температуры и влажность увеличивают разрушение ПОВ за счет увеличения микробных популяций в почве.Органические остатки с низким соотношением углерода и азота (C: N) (менее 20) легко разлагаются, и питательные вещества быстро высвобождаются (от 4 до 8 недель), в то время как органические остатки с высоким соотношением C: N (более 20) разлагаются медленно, и микробы будут связывать азот почвы, чтобы разложить остатки. Простейшие и нематоды поедают другие микробы в почве и выделяют азот в виде аммония, который становится доступным для других микроорганизмов или поглощается корнями растений.

Благодарность

Этот информационный бюллетень был подготовлен совместно с Советом по покровным культурам Среднего Запада (MCCC).

Ссылки
  • Александр, Мартин. 1991. Введение в микробиологию почвы , 2-е издание. Малабар, Флорида: Krieger Publishing Company.
  • Ingham, E.L. Soil Biology, The Soil Biology Primer , Chapter 3 – Chapter 6. Служба охраны природных ресурсов. См. Nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/main/soils/health/biology/.
  • Magdoff, F. and H. van Es. 2001. Создание почвы для лучших сельскохозяйственных культур , 2-е издание.Сеть устойчивого сельского хозяйства. Белтсвилл, Мэриленд. sare.org/publications/soils.htm.
Связанные публикации
  • Устойчивые севообороты покровными культурами
  • Использование покровных культур для улучшения качества почвы и воды
  • Севообороты с покровными культурами
  • Биология уплотнения почвы
  • Использование покровных культур для переработки на почву для обработки почвы без обработки почвы
  • Роль почвенных бактерий
  • Роль почвенных грибов
  • Роль почвенных простейших и нематод
  • Домашний азот

глубина промерзания почвы | Агрономические исследования

В.Папези и С. Папезова² *

¹Чешский технический университет в Праге, электротехнический факультет, электротехнологический факультет, Technicka 2, CZ166 27 Pague 6, Чехия
²Чешский университет естественных наук в Праге, инженерный факультет, электротехнический факультет and Automation, Kamycka 129, CZ165 21 Прага 6 ˗ Сухдол, Чешская Республика
* Для корреспонденции: [email protected]

Резюме:

Глубина промерзания почвы, т. е. глубина, на которой замерзает вода, является важный фактор в метеорологии, так как он влияет на многие процессы в сельском хозяйстве, строительстве и т. д.Промерзание почвы является важным фактором для перезимовавших организмов, а также для физических и химических процессов в почве, в частности, для ее механических свойств. Глубину промерзания обычно определяют напрямую, т.е. механически, с помощью специального измерителя промерзания грунта, то есть индикатора глубины промерзания, по процессу замерзания воды в зонде. Другой метод заключается в определении температуры почвы путем интерполяции кривых на графике, измеренных термометрами почвы в соответствии с изменением удельного сопротивления почвы или воды при замерзании.Принцип функции индикатора глубины промерзания заключается в оценке температурной зависимости диэлектрической проницаемости воды, которая уменьшается при замерзании воды с ε r ~ 87 при 1 ° C до ε r ~ 3,2 при -1 ° C. , характерный для льда. Водная проницаемость оценивается измерительным конденсатором, который адаптирован к форме зонда индикатора глубины промерзания, диэлектриком которого является деионизированная вода. Во время замораживания мощность в этой области снижается. Вместимость частично замороженного зонда прямо пропорциональна длине его незамороженной части.Измерительный конденсатор является частью резонансного контура генератора. Частота генератора зависит от емкости зонда и оценивается далее. Достижимая точность измерения составляет приблизительно 2% для зонда длиной 1 м и при прямой оценке автономным счетчиком. Для компьютерной оценки с возможностью компенсации нелинейности датчика точность измерения составляет примерно 0,5%.

Ключевые слова:

Измерение емкости, глубина промерзания грунта, водопроницаемость


Мерзлота; Замерзшая почва начинает таять!

Часть B: Вечная мерзлота, замерзшая почва начинает таять!

Тундра.Предоставлено: Билли Линдблом.
Если вы прогуляетесь по сибирской тундре - это обширная, плоская, безлесная арктическая область Европы, Азии и Северной Америки, в которой недра постоянно заморожены. ты должен смотреть, куда идешь. Вы можете упасть в тающую раковину, споткнуться о череп мамонта или даже натолкнуться на захороненную гробницу железного века с телами и лошадьми, все еще замороженными внутри тысячи лет назад. Это сибирская вечная мерзлота - почва, которая замерзла тысячи лет.По мере потепления климата вечная мерзлота меняется - начинает таять.
  1. Чтобы узнать о вечной мерзлоте, посмотрите «Таяние вечной мерзлоты» на веб-сайте NBCLearn's Changing Planet. Затем посмотрите видеоролик YouTube - A Thawing Climate ниже.
  2. При просмотре видео обратите внимание на следующее:
    • Свидетельства таяния вечной мерзлоты
    • Доказательства того, что метан (CH 4 ) присутствует в больших количествах в вечной мерзлоте


Обсудить

  • Какие свидетельства таяния вечной мерзлоты вы наблюдали?
  • Какие доказательства вы наблюдали, что метан присутствует в больших количествах в вечной мерзлоте?

Вечная мерзлота состоит в основном из замороженного неразложившегося растительного материала и льда

Предоставлено: Dr.Кэти В. Энтони, UAF

Вечная мерзлота - это вечно мерзлый грунт, отложения или горная порода, которые могут содержать или не содержать значительное количество льда. Слой почвы поверх вечной мерзлоты называется активным слоем , потому что он замерзает зимой и оттаивает летом. Вечная мерзлота, расположенная непосредственно под активным слоем, остается замороженной как минимум два года подряд. Можете ли вы определить активный слой и слой мерзлой вечной мерзлоты на картинке слева? Узнайте больше о вечной мерзлоте из видео ниже.Во время просмотра обратите внимание на следующее:

  • в районе вечной мерзлоты
  • как ученые используют керны почвы для изучения вечной мерзлоты
  • Роль микробов в выделении углерода после замерзания в вечной мерзлоте
  • петля обратной связи, которая может возникнуть при таянии вечной мерзлоты
  • как рост новых растений может повлиять на обратную связь вечной мерзлоты


Если видео не воспроизводится, вы можете посмотреть его здесь

Изменения в сезонных циклах замерзания-оттаивания увеличивают оттаивание вечной мерзлоты

Вечная мерзлота.Предоставлено: Тед Шур. «Постоянство» вечной мерзлоты зависит от продолжительности сезонных циклов замораживания-оттаивания. В арктических тундрах с циклами замерзания и оттаивания зима длинная, а лето короткое. Активный слой , вечной мерзлоты, самый верхний слой почвы, летом оттаивает, а зимой замерзает. Летом активный слой прогревается достаточно, чтобы растения могли расти. Из-за потепления в Арктике зимы во многих районах вечной мерзлоты стали короче. В этих областях ученые наблюдали увеличение глубины активного слоя и уменьшение глубины вечной мерзлоты.

Обсудить

Рассмотрите диаграмму вечной мерзлоты грунта, изображенную наверху справа, и обратите особое внимание на активный слой. Этот слой содержит углерод от мертвых растений и животных, умерших в течение последних нескольких лет. Вечная мерзлота содержит очень старый углерод - возможно, возрастом от сотен до тысяч лет. Когда эта вечная мерзлота тает, углерод становится доступным для микробов, которые затем производят двуокись углерода и метан.

Вместе с партнером или группой ответьте на следующие вопросы:

  • Опишите, как изменения глубины активного слоя цикла замораживания-оттаивания могут «разблокировать» часть арктического углерода в этой почве.
  • Какую роль в этом процессе будут играть микробы?

Механизмы выброса парниковых газов в Арктике

Происхождение: Skepticalscience.com
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях при условии указания авторства и предложения любых производных работ по аналогичной лицензии.

Микробы и метан (CH 4 ) - двойная проблема?

До сих пор вы многое узнали о почвенных микробах, разложении и выделении CO 2 во время дыхания почвы. Но есть еще один парниковый газ, помимо CO 2 , который беспокоит ученых по вечной мерзлоте - метан (CH 4 )! Помните, что вы узнали о метане как о проблеме вечной мерзлоты, когда смотрели видео в начале этой лабораторной работы. Щелкните, чтобы увеличить изображение справа и отметить источники CO 2 и CH 4. Арктический исследователь Кэти Энтони освещает газообразный метан, вырывающийся из пруда в кампусе Университета Аляски в Фэрбенксе.

Ученый К. Энтони зажигает метан в арктическом пруду. Предоставлено: Тодд Пэрис, Университет Аляски в Фэрбенксе. Метаногены - это микробы, которые производят метан (CH 4 ) вместо CO 2

Хотя арктический метан имеет много разных источников, основным источником метана в вечной мерзлоте являются микробы.Не все почвенные микробы дышат одинаково. Метаногены - это группа микробов, которые при дыхании производят метан вместо CO 2 . Метаногены живут и процветают в условиях с очень низким содержанием кислорода ( бескислородных ), таких как илистое дно пруда на этом изображении. Вы обычно найдете метаногены в заболоченных бескислородных средах, таких как водно-болотные угодья, болота, болота, илистое дно озер и рисовые поля. Из-за сезонного таяния и замерзания большая часть арктической тундры заболочена, что обеспечивает идеальные экологические условия для метаногенов.

Метаногены. Авторы и права: Консорциум астробиологов Мэриленда, НАСА и STScI. Упрощенное уравнение для дыхания метаногенами: C 6 H 12 O 6 → 3CO 2 + 3CH 4

Метан - мощный парниковый газ

Молекула метана (CH 4 ) Источник: WikiMedia
Что плохого в микробах, выделяющих метан (CH 4 )? Как и углекислый газ, метан является парниковым газом, улавливающим тепло в атмосфере.Однако метан может улавливать инфракрасное тепло гораздо эффективнее, чем CO 2 . Хотя способность метана улавливать инфракрасное тепло в двадцать пять раз больше, чем CO 2 , продолжительность жизни метана в атмосфере намного короче, чем CO 2. На самом деле продолжительность жизни метана в атмосфере составляет около 12 лет по сравнению с продолжительность жизни углекислого газа в атмосфере до 200 лет. К счастью, ученые обнаружили в вечной мерзлоте бактерии, переедающие метан ( метанотрофов) , которые химически «поедают» метан для получения углерода и энергии.К сожалению, эти сжигатели метана затем вдыхают CO 2 вместо метана.

Остановись и подумай:

1: Объясните, как тающая вечная мерзлота создает идеальную среду для микробов, производящих метан (метаногены).

2: Опишите, как таяние вечной мерзлоты может повлиять на текущий парниковый эффект.


Следы углерода в теплой тундре

Проследите за работой двух исследователей, отслеживающих углерод в теплеющей арктической тундре.

  1. Во-первых, посмотрите видео доктора Кэти В. Энтони «Охота на метан в Арктике».
  2. Затем просмотрите слайд-шоу и прочтите статью «Таяние вечной мерзлоты и углеродный баланс» (Acrobat (PDF) 324kB, 1 октября 18) об исследованиях в Арктике, проведенных доктором Тедом Шууром, известным арктическим экологом. В статье доктор Шур описывает по крайней мере два возможных сценария, которые могут иметь потенциальное влияние на углеродный цикл в теплеющей арктической тундре:
    • Сценарий 1: потепление увеличивает рост растений и способствует вторжению кустарников и деревьев в тундровые ландшафты.Оба эти процесса могут увеличить количество углерода, хранящегося в растительной биомассе, тем самым уменьшая количество углерода в атмосфере.
    • Сценарий 2: В то же время таяние вечной мерзлоты может стимулировать микробное разложение углерода в почве. Это разложение может уменьшить количество накопленного углерода за счет выброса большего количества CO 2 в атмосферу. Эти метаболические побочные продукты дыхания. (CO 2 и CH 4 ) - это те же «парниковые газы», ​​которые участвуют в изменении климата.
  3. Просматривая и читая работу исследователей, подумайте о следующем:
    • Что они делают для отслеживания содержания углерода в диоксиде углерода (CO 2) и метане (CH 4) по мере потепления тундры?
    • Какие находят доказательства, указывающие на то, что выброс CO 2 и / или CH 4 усиливается?
    • Обнаруживает ли их исследование свидетельство возможных механизмов обратной связи по мере таяния вечной мерзлоты?

Обсудить

Вместе с партнером или группой просмотрите свои заметки о Dr.Исследования Энтони и доктора Шура. Связаны ли потепление арктического климата и таяние вечной мерзлоты друг с другом в рамках обратной связи? Используйте свои заметки, чтобы нарисовать схему любых потенциальных петель обратной связи, которые могут существовать из-за потепления арктического климата. Когда вы закончите, поделитесь своими диаграммами отзывов с классом.

  • Являются ли эти потенциальные контуры обратной связи положительными (усиливающими) или отрицательными (уравновешивающими)? Откуда вы знаете?
  • Повлияют ли эти петли обратной связи вечной мерзлоты только на Арктику, или они повлияют на глобальный углеродный цикл? Объясните свои аргументы в пользу ответа.
  • Как ваш эксперимент по влиянию температуры на дыхание почвы информирует вас о потенциальном влиянии таяния вечной мерзлоты на изменение углеродного цикла?

Дополнительные расширения
  • Узнайте о последних исследованиях! Новые исследования углеродного цикла, климата и окружающей среды продолжаются. Вы можете использовать ScienceDaily и Phys.org для изучения недавних исследований вечной мерзлоты в Арктике, используя некоторые из следующих тегов: вечная мерзлота, таяние, обратная связь, микробы, метаногены, кустарники, метагеномика.Вот два примера:

Ученые прогнозируют постепенные и продолжительные выбросы парниковых газов из-за вечной мерзлоты, что дает нам больше времени для адаптации - ScienceDaily

Как сонные микробы в арктической тундре превращаются в производителей метана по мере таяния вечной мерзлоты - ScienceDaily

  • Изучите, насколько глубина оттаивания активного слоя изменилась с течением времени на различных исследовательских участках в Арктике, посетив сайт сети мониторинга циркумполярного активного слоя - CALM.
    1. Прочитав о CALM, щелкните вкладку данных в меню вверху.
    2. Затем щелкните по карте слева. Это перенесет вас на следующую страницу, где вы увидите сводную таблицу данных CALM со средними значениями годовой глубины оттаивания в конце сезона (см).
    3. Выберите данные из арктического местоположения и типа измерения - (P - механическое зондирование, T - измерение температуры земли или TT - измерения в трубе оттаивания). Обратите внимание, что на некоторых участках было выполнено более одного типа измерений.
    4. Графические данные с одного или нескольких сайтов. Сообщите, как менялась глубина активного слоя с даты первого измерения. Какие тенденции и изменчивость вы видите в данных? Одинаковы ли эти тенденции и изменчивость во всех регионах?
  • Прочтите интересные факты о метане на сайте Methane
  • Подробнее о кустарниках и меняющейся экологии арктической тундры
  • Прочтите о туннеле вечной мерзлоты на Аляске.

Станция метро Marienplatz, Мюнхен Метод прокладки тоннелей с использованием замораживания почвы

Отчеты о средних ценах за единицу

Отчеты о средних ценах за единицу 12/7/2015 ОТЧЕТ ОБ СРЕДНЕЙ ЦЕНАХ ЗА ЕДИНИЦУ Отказ от ответственности Информация, представленная в следующем отчете о средних ценах за единицу, предназначена только для использования Alberta Infrastructure & Transportation

Подробнее

Почвы, фундаменты и контроль влажности

Почвы, фундаменты и контроль влажности почвы Верхний рыхлый слой минеральных и / или органических материалов на поверхности Земли, который служит естественной средой для роста растений и опорой для фундаментов

Подробнее

ТБМ ПЕРЕСЕЧЕНИЕ СТАНЦИЙ

ТБМ ПЕРЕСЕЧЕНИЕ СТАНЦИЙ Eng.Марко Барбанти Astaldi S.p.A. Eng. Tommaso Grosso Astaldi S.p.A. 18-11-2011 При наличии грунтовых вод проницаемость грунта представляет большой интерес. Важно

Подробнее

Защита на входе ливневого дренажа - IP

Защита входного отверстия ливневой канализации - ОПРЕДЕЛЕНИЕ IP Временное защитное устройство, образованное вокруг входного отверстия ливневой канализации для улавливания осадков. НАЗНАЧЕНИЕ Для предотвращения попадания наносов в системы ливневой канализации, до

Подробнее

ЭКСПЕРИМЕНТ 10 МЕТОД ПОСТОЯННОЙ ГОЛОВКИ.

ЭКСПЕРИМЕНТ 10 ИСПЫТАНИЕ НА ПРОНИЦАЕМОСТЬ (ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ) МЕТОД ПОСТОЯННОЙ ГОЛОВКИ 106 Цель: Целью этого испытания является определение проницаемости (гидравлической проводимости) песчаного грунта с помощью постоянной

Подробнее

Руководство по эксплуатации водосбора

Национальный закон о гарантиях занятости в сельской местности. Руководство по сооружению водораздела. ОБРАБОТКА ДРЕНАЖНОЙ ЛИНИИ: СТРУКТУРА ГАБИОНА Центр Баба Амте по расширению прав и возможностей людей Самадж Прагати Сахайог сентябрь 2006 г. Подробнее

Международная тепличная компания

Конструкция фундамента теплицы Как и в любом другом здании, хороший прочный фундамент имеет решающее значение для долговечности и функциональности вашей теплицы.Слабый фундамент приведет к тому, что ваша теплица станет

. Подробнее

Типы майнинга - таблица экспертов

См. Стр. 6 «Minerals Downunder Teacher Guide» (2002) - Задание 4a «Типы добычи полезных ископаемых - таблица экспертов» Как составить мозаику информации 1. Разделите класс на домашние группы по пять человек для пяти различных типов добычи

Подробнее

ОБЪЕМ И ПОВЕРХНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

ОБЪЕМ И ПОВЕРХНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ Q.1. Найдите общую площадь и объем прямоугольного твердого тела (кубоида) размером 1 м на 50 см на 0,5 м. 50 1 Отв. Длина куба l = 1 м, Ширина куба b

Подробнее

Гидравлические Экскаваторы

Глава 8 Гидравлические экскаваторы Гидравлические экскаваторы предназначены для выемки грунта под поверхностью земли, на которой стоит машина. Эти машины обладают хорошей мобильностью и отлично подходят для

общего назначения. Подробнее

Разработан и спроектирован для работы

История EARTH CONTACT PRODUCTS, L.L.C. - семейная компания, базирующаяся в Олате, штат Канзас. Эта компания была основана на запатентованной в США системе прокалывания стали четвертого поколения Дона Мэя, которая привела к созданию модели

. Подробнее

ГЛАВА 2 ВЗЯТОЕ КОЛИЧЕСТВО

ГЛАВА 2 ОТБОР КОЛИЧЕСТВА Отбор количества является важной частью сметы затрат. Он должен быть максимально точным и должен основываться на всех доступных инженерных и проектных данных.Использование соответствующего

Подробнее

Руководство по работе с общественной канализацией

Руководство по работе с общественными канализационными коллекторами, пострадавшими от строительных работ Введение Компания Severn Trent Water Ltd требует, чтобы работы были выполнены для защиты общественной канализации и минимизации риска, связанного с тем, что нам придется использовать

Подробнее

СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ FM 5-134

ФУНДАМЕНТЫ НА 6 СВАЙ Раздел I.ГРУППОВОЕ ПОВЕДЕНИЕ 6-1. Групповое действие. Сваи наиболее эффективны при объединении в группы или кластеры. Объединение свай в группу усложняет анализ, так как характеристика

Подробнее .

About the author

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *