RU208251U1

RU208251U1 - EXPOSITION CONTAINER FOR STUDYING SOIL PROCESSES AND MODES OF FUNCTIONING OF SOIL STRUCTURES AND GRASS STATIONS

Info

Publication number: RU208251U1
Application number: RU2021124253U
Authority: RU
Inventors: Анна Сергеевна Щепелева; Эльвира Анварбековна Довлетярова; Вячеслав Иванович Васенев; Мария Михайловна Визирская; Александра Глебовна Дмитриева
Priority date: 2021-08-16
Filing date: 2021-08-16
Publication date: 2021-12-10

Abstract

Экспозиционный контейнер для изучения почвенных процессов и режимов функционирования почвенных конструкций и травостоев предназначен для прикладных исследований в области агрохимии, почвоведения и сельского хозяйства, экологии, в частности, для наблюдения изменений морфологических, физико-химических, биологических свойств почвенных конструкций, за динамикой роста, развития и биологических особенностей травостоев. В экспозиционном контейнере, состоящем из корпуса с прозрачной экспозиционной стенкой и нижним основанием в виде квадрата, все стенки корпуса, кроме экспозиционной, и нижнее основание выполнены с перфорациями, а 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 дном 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 м2. Техническая проблема, состоящая в расширении арсенала технических средств, назначение которых заключается в обеспечении возможности использования контейнера как для мониторинга, так и для изучения биологических особенностей травостоев, выращиваемых на изучаемых почвенных конструкциях. Технический результат состоит в реализации этого назначения. 4 з.п. ф-лы. 2 ил.The exposition container for studying soil processes and modes of functioning of soil structures and grass stands is intended for applied research in the field of agrochemistry, soil science and agriculture, ecology, in particular, for monitoring changes in the morphological, physico-chemical, biological properties of soil structures, for the dynamics of growth, development and biological features of grass stands. In an exposition container, consisting of a body with a transparent exposition wall and a lower base in the form of a square, all the walls of the body, except for the exposition, and the lower base are made with perforations, and the body is made in the form of a straight parallelepiped, the upper base of which is a square, and all walls have the shape of a rectangle and are made at right angles to the bases. At the same time, the body walls are fastened together and to the bottom by a steel frame with handles. And the three side walls and the bottom base are made of stainless steel sheets. In addition, a measuring ruler and three holes are located on the display wall at a distance of 0.1, 0.2, and 0.3 m from the upper base. The body height is 0.3 m, the area of the upper open edge and the base is 1.0 m2. The technical problem consists in expanding the arsenal of technical means, the purpose of which is to ensure the possibility of using the container both for monitoring and for studying the biological characteristics of grass stands grown on the studied soil structures. The technical result consists in the implementation of this purpose. 4 w.p. f-ly. 2 ill.

Description

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.The utility model is intended for applied research in the field of agrochemistry, soil science and agriculture, ecology, in particular, for observing changes in morphological (color, boundary between horizons, inclusions and neoplasms, etc.), physicochemical (reserves and fluxes of carbon, nitrogen, nutrients, profile distribution of pollutants, density, acidity, temperature, humidity, etc.), biological (greenhouse gas emission, characteristics of microbiological activity, etc.) properties of soil structures and dynamics of growth, development and biological characteristics of herbage (winter hardiness, salt tolerance, drought tolerance , resistance to trampling, density of herbage, ability to recover, etc.). Observations of the dynamics of the morphological and physical properties of soil structures and the dynamics of growth, development and biological characteristics of herbage is carried out in the field; monitoring the physicochemical and biological properties of soil structures implies sampling with further laboratory analysis.

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 м²), 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.The closest in technical essence to the claimed technical solution is an exposition container for studying soil processes and ecological functions of soil structures (patent RU 150 235 U1), the body of which is made in the form of an inverted truncated pyramid, the lower base of which is a square, and the upper one is a rectangle, moreover, two lateral opposite sides have the shape of a trapezoid, one of said sides is made at right angles to the base; the other two opposite sides have the shape of a rectangular trapezoid, the side walls of the product are fastened to each other, as well as to the bottom of the container with stainless steel fasteners, while all the walls except for the exposure one, which is made at right angles, and the bottom of the container are made with perforations. The utility model is made of transparent organic glass. The main disadvantages of this container are: its shape of an inverted truncated pyramid, which does not allow evenly distributing the layers of the studied soil structure, therefore, it complicates the study of changes in the profile distribution of morphological characteristics; lack the exposed surface area (0.52 m ^2), giving rise to edge effects during precipitation or watering (1, 2) and does not allow selection of the required number of samples for laboratory analysis; the impossibility of taking soil samples and measuring temperature, humidity and other indicators at different depths along the profile of the studied soil structures; low structural strength, due to the use of organic glass for all the main elements of the utility model and the absence of a strong frame, which creates inconveniences with frequent use of this container.

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.When creating the proposed utility model, a technical problem is solved, consisting in expanding the arsenal of technical means, the purpose of which is to ensure the possibility of using an exposition container, both for monitoring the morphological properties of soil structures and their profile distribution, ease of installation and removal, minimizing edge effects, observation for flows and stocks of substances in soil structures, and for studying the dynamics of growth, development and biological characteristics of herbage grown on the studied soil structures, while ensuring the maximum identity of the water and temperature regime of the soil structure against the background conditions.

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 м².The technical result consists in the implementation of this purpose and is achieved due to the fact that in an exposition container for studying soil processes and modes of functioning of soil structures and grass stands, consisting of a body with a transparent exposition wall and a lower base in the form of a square, all the walls of the case, except for the exposition, and the lower base is made with perforations, the body is made in the form of a right parallelepiped, the upper base of which is a square, and all the walls are rectangular and are made at right angles to the bases. In this case, the walls of the body are fastened together and the lower base by a steel frame with handles. And the three side walls and the bottom base are made of stainless steel sheets. In addition, a measuring ruler and three holes at a distance of 0.1, 0.2 and 0.3 m from the upper base are located on the exposure wall. The height of the body is 0.3 m, the area of the upper open edge and the base is 1.0 m ² .

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена боковая поверхность контейнера, фиг. 2 - изображает экспозиционную стенка контейнера, фиг. 3 - схема контейнера в развертке.The utility model is illustrated by a drawing, where in FIG. 1 shows the side surface of the container, FIG. 2 - shows the display wall of the container, FIG. 3 is a schematic of the container in an unfolded pattern.

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 м², 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.The sides 2, except for the display one, and the base 1 of the utility model are made of sheets of corrosion-resistant stainless steel, for example, of the 300 series. The display wall 3 is made of a transparent material, such as organic glass (polymethyl methacrylate (PMMA)). These materials do not change the properties of the studied soil structures. The body is made in the form of a reamer, where the walls of the product are a single piece with its bottom 1, and are fastened to each other by a stainless steel frame 6, on which handles 7 are located for easy removal from the soil. All lateral sides are made in the form of a rectangle 2, while they are located at right angles to the base 1, which eliminates distortion in the distribution of the horizon powers and monitoring their parameters. The height of the container is 0.3 m, which corresponds to the average thickness of soil structures for creating grass stands (soil, drainage layer, underlayment) used for landscaping and landscaping (4, 5). The area of the upper open edge of the container is 1.0 m ² , which avoids edge effects (3). The container is made in the form of a rectangular parallelepiped (the lower and upper sections are 1.0 × 1.0 m square; the sides are rectangles 1.0 × 0.3 m). The dimensions are experimentally established. The walls, with the exception of the exposition, and the bottom of the container are made with 8 perforations, which eliminates stagnation of water and provides horizontal and lateral flows of substances between the soil structure and the background soil. Exposure wall 3 is equipped with a measuring ruler 4, as well as holes 5 at a depth (experimentally established) of 0.1, 0.2 and 0.3 m for using sensors for measuring the temperature and moisture content of soil structures, as well as sampling at these depths.

Работает устройство следующим образом.The device works as follows.

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.The container is set in the soil level with the surface and can be removed to monitor changes along the profile. The surface of the soil is sown with lawn grasses. During the growing season, soil samples, ground and root biomass are taken for subsequent laboratory studies; monitoring the temperature and humidity of soil structures along the profile; measurement of greenhouse gas emissions; tracking changes in soil structure along the profile.

Полезная модель позволяет:The utility model allows:

- создать максимально равномерное распределение слоев почвенной конструкции по профилю за счет формы прямого параллелепипеда;- to create the most uniform distribution of soil structure layers along the profile due to the shape of a straight parallelepiped;

- обеспечить удобство установки и изымания за счет формы прямого параллелепипеда и каркаса из нержавеющей стали с ручками;- to provide ease of installation and removal due to the shape of a straight parallelepiped and a stainless steel frame with handles;

- наблюдать профильные изменения морфологических свойств почвенной конструкции за счет расположенной на экспозиционной стенке мерной линейки;- to observe the profile changes in the morphological properties of the soil structure due to the measuring ruler located on the exposure wall;

- 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;- to ensure high structural strength, ease of use and, therefore, allows for longer monitoring observations due to the use of a steel frame and stainless steel sheets for the base and side walls;

- 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;- to measure temperature and humidity, as well as to take soil samples along the profile at a depth of 0.1, 0.2 and 0.3 m due to the holes on the exposure wall;

- свести к минимуму возникновение краевых эффектов за счет увеличенной до 1.0 м² площади открытой поверхности почвы;- to minimize the occurrence of edge effects due to the area of the open soil surface ^{increased to 1.0 m 2;}

- изучать значительное число горизонтов и их различные комбинации для выращивания травостоев за счет глубины 0.3 м.- to study a significant number of horizons and their various combinations for growing grass stands at a depth of 0.3 m.

Источники информации: Полные названия и библиографииSources of information: Full titles and bibliographies

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.1. Shein E.V., Arkhangelskaya T.A., Goncharov V.M., Guber A.K., Pochatkova T.N., Sidorova M.A., Smagin A.V., Umarova A.B. Field and laboratory methods for studying the physical properties and regimes of soils. M .: Publishing house of Moscow State University, 2001.200 s.

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. 63-682. Shein E.V. About natural soils and soil structures. Soros educational journal. M .: Publishing house of the International Soros Education Program in the field of exact sciences (Moscow), volume 7, no. 2001.S. 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. 22-26.3. Umarova A.B., Kokoreva A.A., Samoilov O.A. Temperature of model soddy-podzolic soils under conditions of large lysimeters at Moscow State University. Bulletin of Altai State Agrarian University. 2008. No. 1 (39). S. 22-26.

4. Закон города Москвы №31 «О городских почвах» от 4.07.2007 (с изменениями на 20 февраля 2019 года).4. Law of the city of Moscow No. 31 "On urban soils" dated July 4, 2007 (as amended on February 20, 2019).

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).5. TSN 30-307-2002 of Moscow (MGSN 1.02-02) “Territorial building norms and rules. Norms and rules for the design of complex improvement in the territory of the city of Moscow "(as amended from 01.08.2006).

Claims

1. An exposition container for studying soil processes and modes of functioning of soil structures and grass stands, consisting of a body with a transparent exposition wall and a lower base in the form of a square, while all the walls of the case, except for the exposition, and the lower base are made with perforations, characterized in that the body is made in the form of a right parallelepiped, the upper base of which is a square, and all walls are rectangular in shape and are made at right angles to the bases.

2. A container according to claim 1, characterized in that the walls of the body are fastened together and the bottom by a steel frame with handles.

3. The container according to claim 1, characterized in that the three side walls and the bottom base are made of stainless steel sheets.

4. A container according to claim 1, characterized in that a measuring ruler and three holes are located on the exposure wall at a distance of 0.1, 0.2 and 0.3 m from the upper base.

5. The container according to claim. 1, characterized in that the height of the body is 0.3 m, the area of the upper open edge and the base is 1.0 m ² .