Наука

Проекты и исследования

Моделирование и разработка технологий для обеспечения устойчивого функционирования почвенных конструкций в мегаполисе

Моделирование и разработка технологий для обеспечения устойчивого функционирования почвенных конструкций в мегаполисе

Науки о жизни Экология и природопользование

Год 2017-2020

Департамент Центр математического моделирования и проектирования устойчивых экосистем

Теги урбанизация урбоэкосистема почвенное конструирование экологические функции почв потоки и запасы углерода биоразнообразие почвенная микробиологическая активность основная гидрофизическая характеристика моделирование

Городской почвенный покров - неотъемлемая жизненно необходимая часть урбоэкосистемы. От его функционирования напрямую зависят здоровье населения, комфортность проживания, эстетическое восприятие городской среды и качество её основных компонентов – воздуха, воды, растительности. Почвенные конструкции – искусственные образования, созданные целенаправленно для выполнения определенных функций, и, в первую очередь, очищение воздуха и городского озеленения. Применение неустойчивых технологий почвенного конструирования также сопряжено с повышенными экономическими рисками регулярной замены и утилизации деградировавших конструкций. Данный проект ориентирован на разработку научных основ технологии конструирования устойчиво функционирующего почвенного покрова для городской среды, обеспечивающего на нормативном уровне качество её основных компонентов (растительности, атмосферы, природных вод), основанных на анализе и моделировании экологических функций почвенных конструкций в мегаполисе.

Задачи:

Моделирование динамики экологических функций почвенных субстратов при изменяющихся гидротермических условиях.
Определение устойчивости функционирования городских почв и почвенных конструкций.
Анализ физико-химических свойств городских почв и субстратов.
Оценка воздействия засоления на экофизиологические функции почв и растений.

Цели проекта

Разработка научных основ технологии конструирования устойчиво функционирующего почвенного покрова для городской среды, основанного на анализе и моделировании экологических функций почвенных конструкций в мегаполисе.

Руководитель проекта Все участники

Васенев Вячеслав Иванович

Кандидат биологических наук

Результаты проекта

Проведен анализ эмиссии CO2, температуры и влажности почв in situ почвенных конструкций, отличающихся по строению профиля и типам антропогенной нагрузки (загрязнение, засоление).

Выполнен эксперимент по разделению почвенного дыхания на микробное и корневое.

Осуществлена закладка почвенных материалов, установка монолитов-реперов, автоматизированного оборудования и проведение мониторинга потоков воды и растворенной соли в почвенных конструкциях с дальнейшей обработкой результатов в модели HYDRUS 1D-4.

Проведен анализ микробиологической активности представительного ряда субстратов и почвенных конструкций, отличающихся по особенностям и испытывающих различную антропогенную нагрузку (загрязнение, засоление).

Дана оценка доступности С и эффективности его потребления микроорганизмами (определение микробной биомассы, активности и относительных индексов функционирования микробного сообщества).

Дана оценка функционального разнообразия микробного сообщества (анализ ферментативной активности, эколого-трофической структуры и мультисубстрат-индуцированного дыхания микробного сообщества).

Проведен анализ потоков углерода в системе «почвенная конструкция-растение» на основании данных изотопного анализа - импульсное мечение выбранных участков в атмосфере обогащенной 13С – с отслеживанием метки в основных компонентах системы.

Подготовлены и опубликованы 7 статей, в том числе 2 статьи в журналах Q1.

Оборудование Весь список

Термостат ТС-80М-2

Предынкубация образцов.

Термостат суховоздушный ТВ-80

Предынкубация образцов

Муфельная печь ЭКПС 10 мод.4005

Сушка образцов

Сухожаровой шкаф ШС – 80 – 01

Сушка образцов

Аквадистиллятор ДЭ-25М

Подготовка дистиллированной воды

Прецизионные весы, базовый уровень 310г/1мг

Пробоподготовка и аналитика

Лабораторные весы Ohaus Scout SPX 222

Пробоподготовка и аналитика

Шейкер универсальный UNIMAX Heidolph 543-12310-00

Пробоподготовка вытяжек и реактивов

Газоанализатор PP Systems EGM-5 СО2

Измерение эмиссии СО2

CN анализатор Elementar vario TOC select

Определение общего углерода и азота в твердых и жидких образцах

Пламенный фотометр автоматический ФПА-2-01 (197005)

Определение содержания калия, кальция и натрия

Экотест 2000-Т

Определение кислотности почвы, содержания хлоридов ионометрическим методом

Спектрофотометр Biochrom Libra S6

Определение фосфора, хлорофилла и лабильного углерода фотометрическим методом

Стерилизатор паровой ПК-10-1-ТЗМОИ

Стерилизация посуды и инструментов

Бокс абактериальной воздушной среды

Проведение микробиологических экспериментов

Центрифуга Eppendorf 5804

Проведение экспериментов по определению основной гидрофизической характеристики

Центрифуга мультифункциональная CR31

Проведение экспериментов по определению основной гидрофизической характеристики

Область исследования

Результаты проекта направлены на внедрение новых технологий почвенного конструирования в области благоустройства городских территорий. Полученные результаты необходимы для анализа и моделирования экологических функций городских почв, а также их изменений во времени и пространстве.

Предыдущий проект

Гуманитарные и социальные науки

Функциональное распределение и типология потребности в языках среди мигрантов в городской среде

Следующий проект

Науки о жизни

Развитие компетенций ландшафтных архитекторов, экологов и менеджеров на основе опыта Европейского союза