Методы почвенного профилирования
Основой полевых почвенных исследований на учебной практике является метод почвенного профилирования. В широком смысле – цель почвенного профилирования достигается путём выполнения следующих видов работ: выбор места для почвенного разреза; выполнение разреза; описание морфологических признаков почвы; описание факторов почвообразования; вычерчивание гипсометрического профиля и написание отчёта.
Выбирая место расположения разреза на местности важно учитывать следующие требования:
1. Типичность – расположение разреза не на ровном месте, для демонстрации мозаичности распространения почв. При характеристике склонов важно разрезы заложить в средней их части. Удобным местом для закладки профиля являеются єлементы овражно-балочной сети. (между водоразделами).
2. Безвредность – выполнение разреза не должно наносить вреда окружающей среде, не мешать выполнению народно-хозяйственных работ, не портить посевов сельскохозяйственных, технических и других культур, не вредить охраняемым представителям флоры и т.п.
Направление профиля выбирается с учётом особенностей рельефа территории: профиль должен пересекать все типичные формы и элементы рельефа изучаемого района. При этом он не обязательно должен быть прямолинейным. Оптимальный размер участка для заложения профиля может быть шириной около 250 м. Этой территории будет достаточно для заложения комплексного профиля и проведения схематической почвенной съемки.
Без приборов, на ощупь можно определить механический (гранулометрический) состав почвы, при этом следует знать, что этот метод является ориентировочным. Для определения механического состава почв на ощупь необходимо щепотку почвы тщательно растирать пальцами на ладони.
У песчаных почв полностью отсутствуют глинистые частицы.
Супесчаные почвы растираются легко. При этом обнаруживается незначительное количество мягкого пылевато-глинистого материала.
Глинистые почвы растираются с трудом, и после растирания появляется значительное количество пылевато-глинистых частиц.
Определение гранулометрического состава почвы на ощупь можно дополнить методом раскатывания увлажненной почвы. Небольшое количество почвенного материала смачивается водой до консистенции густой вязкой массы. Затем эта масса скатывается в шарик диаметром 1-2 см. Далее шарик раскатывается в шнур, который затем сгибается в кольцо. Если почва глинистая, шнур при сгибании в кольцо не ломается и не растрескивается. Шнур из суглинистой почвы при сгибании в кольцо разламывается. Из супесчаной почвы можно получить только непрочный, легко рассыпающийся шарик, шнур из которого приготовить нельзя (рис. 2).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦВЕТА ПОЧВЫ
Окраска (цвет) - один из важных морфологических признаков почвы. Она зависит от состава почвообразующих пород и типа почвообразования отличается разнообразием.
В почвах можно встретить все цвета и оттенки, от черного до белого, за исключением ярких зеленых и синих.
Окраска верхнего горизонта почвы обусловлена преимущественно гумусовыми веществами. Интенсивность окраски, как правило, зависит от содержания почвенного перегноя.
Красновато-ржавый цвет указывает на присутствие значительного количества различных форм оксида железа (III), на поверхности тонкодисперсных глинистых минералов.
Сизые тона свидетельствуют о наличии оксида железа (II).
Черные пятна и прослойки накрасновато-буром фоне связаны с гидроксидами марганца.
Белесая окраска обычно зависит от относительного накопления тонкозернистых кварцевых зерен, освобожденных от тонких глинистых пленок.
Белый цвет обусловливается скоплением карбонатов и сульфатов.
В нижних горизонтах почвенного профиля цвет в основном определяется окраской почвообразующих пород, их составом и степенью выветривания.
Для унифицирования определений цвета почвы С.А. Захаровым предложен треугольник цветов, в вершинах которого расположен белый, черный и красный цвет, а по сторонам и медианам нанесены названия возможных цветов, производных от смешивания трех основных (рис. 3).
Структурность почвы является одним из основных ее морфологических признаков. Под структурностью почвы подразумеваются способность ее распадаться на отдельности, имеющие определенную величину и форму. Этиотдельности называются структурными элементами почвы.
Структурная отдельность имеет некоторое сходство с кристаллами. Поэтому структурные отдельности подразделяются на следующие три основных типа:
Кубовидный тип, у которого отдельность имеет примерно одинаковые размеры по всем трем измерениям. Отдельности этого типа обычно представлены неправильными многогранниками или изометрическими комочками.
Призмовидный тип, характеризующийся вытянутостью по вертикальной оси.
3. Плитовидный тип, отличающийся сплюснутостью по вертикальной оси. Важное значение для характеристики структуры почв имеет величина
отдельностей.
Характер пористостипочвы определяют по величине пор и ширине межструктурных трещин. Обычно встречается сложение следующих видов: мелкозернистое (диаметр пор менее 1 мм), пористое (с более крупными порами), тонкотрещиноватое (с шириной трещин менее 3 мм) и трещиноватое (с шириной трещин более 3 мм).
Корневая система и ходы землероев. При описании почвы необходимо отметить, на какую глубину проникают корни различных растений. Например, корни трав сосредоточены преимущественно в верхней (окрашенной) части профиля, в то время как корни деревьев проникают на значительную глубину. Поэтому можно сделать вывод, что корни деревьев существенного участия в образовании гумуса не принимают.
Новообразования. При формировании почвы возникают разнообразные химические соединения. Некоторые из них распределяются сравнительно равномерно по почвенной массе, другие встречаются в виде разного рода скоплений. Морфологически хорошо оформленные, четко обособленные от почвенной массы химические соединения, возникшие в процессе гипергенеза и почвообразования, носят название новообразований. Возникновение новообразований осуществляется в результате самых различных процессов -кристаллизации из раствора, выпадения в виде геля из коллоидных растворов, перекристаллизации гелей, обменных и метасоматических процессов и т.д. Однако поскольку особенности почвенного раствора водной среды, необходимой для возникновения новообразований, формируются в значительной мере в результате деятельности биологических факторов, то и новобразования в известной мере являются функцией (правда прямой, а опосредованной) биогенной деятельности.
Определенные новообразования возникают в строго определенных условиях. Поэтому в процессе образования различных типов почв формируются им соответствующие новообразования. Они являются чрезвычайно тонкими индикатора свидетельствующими о тех условиях, при которых происходило формирование почвы. Изучение новообразований позволяет понять не только процессы, совершающиеся в современных почвах, но и по сохранившимся (реликтовым) новообразованиям можно судить о древних процессах почвообразования. В настоящее время изучение новообразований представляет собой особое направление в почвоведении и учении о гипергенезе.
Включения представляют собой четко выделяющиеся элементы почвенной массы, генетически не связанные с процессом почвообразования. К включениям относятся валуны и галька, входящие в состав почвообразующих пород, но практически не затронутые процессом почвообразования; органические остатки - раковины и кости животных; археологические остатки -различные следы культурной деятельности человека.
В процессе почвообразования включения являются инертными телами, однако дают возможность судить о генезисе почвообразующих пород (валуны, органические остатки) и о возрасте почв (археологические остатки).
Геодезия
Геоде́зия (греч. γεωδαισία — деление земли, от γῆ — Земля и δαΐζω — делю́) — одна из наук о Земле, точная наука о фигуре, гравитационном поле, параметрах вращения Земли и их изменениях во времени. Тесно взаимодействует с астрометрией в области изучения прецессии, нутации, движения полюса и скорости вращения Земли. В технологическом аспекте геодезия обеспечивает координатными системами отсчёта и координатными основами различные сферы человеческой деятельности. Метод геодезии опирается на широкий спектр достижений математики и физики, обеспечивающих изучение геометрических, кинематических и динамических свойств Земли в целом и отдельных её участков.
Кроме того, геодезией называется отрасль производства, связанная с определением пространственных характеристик местности и искусственных объектов. Применяется для координатного обеспечения картографии, строительства, землеустройства, кадастра, горного дела, геологоразведки и других областей хозяйственной деятельности.
Геодезические приборы
Артиллерийская буссоль — вид буссоли, применяемой в артиллерии для определения магнитных азимутов и дирекционных углов, ориентирования орудий и приборов в заданном направлении, измерении расстояния, засечки целей, а также для наблюдения и разведки.
Ме́нзула (лат. Mensula — столик) — полевой чертёжный столик, состоящий из планшета, штатива и скрепляющей их подставки. Используется при так называемой мензульной съёмке. Является геодезическим инструментом.
Изобретена баварским математиком и астрономом Иоанном Преторием около 1610 года.
Мензула должна быть приспособлена для троякого передвижения столика:
в горизонтальной плоскости, чтобы данную на планшете точку установить над соответствующей точкой местности;
около вертикальной оси — для ориентирования, то есть для установки краёв доски по сторонам света;
подъёмного — для приведения планшета в горизонтальное положение.
Эти передвижения производятся соответствующими микрометрическими и подъёмными винтами.
Размер столика — квадрат со стороной от 12 до 26 дюймов.
Мензула даёт возможность получать непосредственно горизонтальные проекции линий местности (засечки). Должны применяться вспомогательные инструменты: алидада или кипрегель, которыми визируют на окружающие предметы и прочерчивают соответствующие направления; ориентир-буссоль, для установки планшета по сторонам света, и отвес с вилкой, служащий для точной установки точки планшета над соответствующей точкой местности.
Мензула до XX века производилась из ценных пород дерева. На неё взбитым белком наклеивался лист ватмана ручного изготовления (например, александринская бумага) и разравнивался смоченной в воде греческой губкой. После высыхания листа мензула была готова к топографической съёмке.
Нивели́р (от фр. niveau — уровень, нивелир) — геодезический инструмент для нивелирования, т. е. определения разности высот между несколькими точками земной поверхности.
Тахеометр (от др.-греч. ταχύς, род. пад. ταχέος — «быстрый») — геодезический инструмент для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов. Относится к классу неповторительных теодолитов, используется для определения координат и высот точек местности при топографической съёмке местности, при разбивочных работах, выносе на местность высот и координат проектных точек, в основном косвенными методами измерений: прямые и обратные засечки, тригонометрическим нивелированием и т. д.
Трегер, подставка — устройство для крепления геодезического инструмента (теодолита, тахеометра, антенны базового GPS приемника, призменной отражающей системы и т. д.) на основании (штативе, пункте принудительного центрирования и т. п.).
Трегер с оптическим центриром (черный цилиндр, направленный в левый нижний угол изображения).
Трегер позволяет с высокой точностью выполнить горизонтирование инструмента и установку его над точкой съемки.
Трегер может использоваться как сам по себе, так и совместно с адаптером.
Как трегер, так и адаптер трегера может иметь встроенный центрир (оптический или лазерный «отвес»). Обычно для установки отражающей системы используются трегер без центрира и адаптер трегера со встроенным центриром, а для установки антенны GPS приемника — трегер со встроенным центриром и адаптер трегера без центрира. Если трегер не имеет встроенного центрира, то для его центрирования может использоваться съемный оптический или лазерный центрир (лот-аппарат).
Теодоли́т — измерительный прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов при топографических съёмках, геодезических и маркшейдерских работах, в строительстве и т. п. Основной рабочей мерой в теодолите являются лимбы с градусными и минутными делениями (горизонтальный и вертикальный). Теодолит может быть использован для измерения расстояний нитяным дальномером[1] и для определения магнитных азимутов с помощью буссоли.
Альтернативным развитием конструкции теодолита является гиротеодолит, кинотеодолит и тахеометр.
Невязка в геодезии
Невязка — ошибка (погрешность) вычислений.
Уравнивание углов в теодолитных ходах можно произвести достаточно точно и без составления нормальных уравнений, если диагональные ходы длинные и стороны их по длине близки к длине сторон основного опорного хода. В этом случае поступают следующим образом.
Подсчитывают угловую невязку в каждом из многоугольников. Сумма угловых невязок всех полигонов должна быть не больше допустимой угловой невязки для основного полигона.
Если невязки в отдельных полигонах одного знака и близки к предельным для каждого из них, то невязки распределяют в каждом многоугольнике преимущественно на стороны основного полигона, по возможности не исправляя углов диагональных ходов.
Если невязки хотя и одного знака, но в одних полигонах близки к предельным, а в других — малы, то большую невязку распределяют преимущественно на углы диагональных ходов.
Если невязки имеют в смежных полигонах различные знаки, то в первую очередь их распределяют по углам диагональных ходов.
После распределения угловых невязок подсчитывают дирекционные углы для каждой стороны хода. Сначала вычисляют дирекционные углы внешнего полигона, затем переходят к вычислению дирекционных углов внутренних ходов.
Контролем правильности вычислений дирекционных углов служит вторичное получение исходного дирекционного угла в замкнутом полигоне или значение дирекционного угла, полученного в результате привязки разомкнутого (вытянутого) хода ко второму (последующему) пункту государственной плановой сети.
Координаты начальной точки получают обычно из каталога государственных геодезических координат или принимают условно, если теодолитные ходы не привязаны к пунктам государственной плановой сети.
Убедившись в том, что невязка АР допустима, производят увязку (уравнивание) приращений и вычисление координат.
Простейший способ уравнивания приращений состоит в том, что полученные невязки fx и fy распределяют на все вычисленные приращения пропорционально длинам сторон сомкнутого (без диагональных ходов) или разомкнутого полигона.
Соответствующие поправки вводят в приращения со знаком, обратным знаку невязки. Если опорная сеть представляет собой серию взаимосвязанных замкнутых полигонов, уравнивание приращений ведется также по методу акад. B. В. Попова, как указано выше.
Накладка на план точек опорной сети и подробностей ситуации производится в масштабе 1 : 5000. Контроль за правильностью нанесения каждой точки на план осуществляется по расстояниям между точками, которые известны из измерений в натуре.
После нанесения на план опорных пунктов производят накладку ситуации по данным полевых журналов.
На план полосы отвода наносят:
1. оси главных путей с показанием километров, пикетов и элементов кривых;
2. контуры насыпей и выемок, водоотводных устройств, банкетов и кавальеров;
3. сооружений раздельных пунктов и жилых поселков, прилегающих к ним; линейно-путевых зданий;
4. снегозащитных полос (естественных) и искусственных посадок, постоянных снегозащитных заборов и т.д.;
5. контуры пашни, лугов, заболоченных мест и др.;
6. границы смежных землепользований, административно
7. территориального деления, полосы отвода, особых зон и места установки межевых столбов.