Научно-образовательные школы Московского университета

Ученые МГУ выявили зависимость деформации почвы от условий ее использования

Экология Наука
Ученые факультета почвоведения МГУ изучили деформационные свойства почв разного генезиса на территории городского округа Сыктывкар Республики Коми с помощью реологических методов. Результаты исследования опубликованы в журнале «Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение».

Деформационные свойства различных веществ, включая их текучесть, исследуются реологическими методами. Реология (от греч. Ρέος «течение, поток» и λόγος «учение, наука») находит широкое применение в медицине, фармакологии, пищевой промышленности и в строительной индустрии, обусловливая связность или текучесть в том числе и многих привычных для нас вещей: средств для уборки для дома, косметических средств, кондитерских продуктов, масел. Применительно к почвам, реологические свойства определяют их устойчивость к внешним нагрузкам. И если для естественных и пахотных почв деформационные свойства достаточно хорошо изучены, то реологическое поведение городских почв мало представлено в научной литературе. Особенно актуальным является вопрос устойчивости промерзающих почв северных регионов при строительстве зданий и дорог, для решения вопросов создания здоровой городской среды путем озеленения территорий. Были проведены исследования реологических свойств верхних горизонтов почв, которые выявили, что они весьма отличаются по деформационным характеристикам

Почва регулярно подвергается деформационному воздействию человека: от вытаптывания до воздействия тяжелой техники, причем наибольшая и разнообразная нагрузка отмечается в условиях города. «Реология позволяет описать сопротивление почвы механическому воздействию внешних сил от макроуровня до микроуровня, связывая способность почвы проявлять свойства пластичности и текучести с размером, формой и прочностью связи почвенных частиц», – поясил Долгор Хайдапова, доцент кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ. Интерес представляют почвы северных регионов с невысоким содержанием органического вещества и зачастую со слабой степенью его разложения. Эти территории характеризуются длительными периодами отрицательных температур воздуха и многократными фазовыми переходами почвенной влаги при промерзании почв, что ведет к механическим повреждениям структуры и деформационным процессам, обусловливающим специфику реологического поведения почв.

Для исследования учеными были выбраны почвы, находящиеся под влиянием разной выраженности антропогенной нагрузки: загородная (подзолистая) и парковая почва, а также урбанозем, расположенные в Сыктывкаре и его пригороде. Содержание органического вещества и гранулометрический состав являются ключевыми свойствами, обусловливающими реологическое, или деформационное, поведение почвы. Однако влияние этих свойств по-разному отразилось на прочностные характеристики изученных объектов.

«В режиме увеличения нагрузки в почвах последовательно проявляются различные свойства: упругость, затем вязкость и, наконец, текучесть почвенной системы. В естественной подзолистой почве прочностные свойства в первую очередь обусловливаются количеством органического углерода. В ней, с выраженной длительностью формирования структурных связей, зависимость между содержанием органического вещества, гранулометрическим составом и реологическими показателями имеет сложный непрямолинейный характер. В парковой почве упругость возрастает при уменьшении содержания углерода, причем влияние гранулометрического состава и содержания органического вещества на проявление свойств вязкости равнозначно. В самых нарушенных почвах, урбаноземах, сопротивление к разрушению структурных связей обусловлено повышенным содержанием илистой фракции. Мы это связываем с тем, что органическое вещество городских почв имеет, в том числе, антропогенное происхождение и не способно в полной мере обеспечивать почве сопротивляемость механической нагрузке. То есть городские почвы оказываются генетически более уязвимы к деформационным воздействиям», – прокомментировала один из авторов исследования аспирант факультета почвоведения МГУ Лариса Аракелова.

Данное исследование еще раз доказывает комплексный характер антропогенного воздействия на почву. Полученные данные послужат основой для дальнейшего исследования почв урбанизированных территорий других климатических зон для выявления закономерностей реологического поведения городских почв.

Подбор объектов исследования, морфологический анализ почв и определение гранулометрического состава почв выполнено при грантовой поддержке РФФИ, исследование реологических параметров проведено в рамках НОШ МГУ «Экология» на оборудовании, приобретенном по Программе развития Московского университета, изучение распределения органических компонентов в исследуемых почвах выполнено в рамках государственного задания Минобрнауки России «Физические основы экологических функций почв: технологии мониторинга, прогноза и управления».