Насыпные грунты — это… Что такое Насыпные грунты?

Насыпные грунты

        (a. fill-up soils; н. Aufschuttboden, geschuttete Boden; ф. terres rapportees; и. suelos falsos, terrenos de relleno) — образуются путём отсыпки сухим способом природных грунтов, минеральных отходов пром. произ-в, твёрдых бытовых отходов.         
Используются для планировки терр. перед их застройкой или хоз. освоением, возведения земляных сооружений (насыпей автомоб. и жел. дорог, плотин, земляных валов и др.), устройства искусств. оснований под фундаменты (песчаные, гравийные, шлаковые, грунтовые подушки), выполнения обратных засыпок котлованов. H. г. подразделяются: на планомерно возведённые насыпи (обратные засыпки котлованов, подсыпки при планировке терр., подушки под фундаменты, земляные сооружения дорог, плотин и др.), характеризующиеся однородным составом, сложением и равномерной сжимаемостью; отвалы грунтов и отходов разл. пром. произ-в, имеющие однородный состав и сложение, но неравномерную плотность и сжимаемость; свалки грунтов, отходов произ-в и бытовых отходов, характеризующиеся неоднородным составом, сложением, неравномерной плотностью, сжимаемостью и повышенным содержанием органич. веществ. Свойства H. г. определяются их составом, степенью уплотнения, способом отсыпки, влиянием динамических и др. уплотняющих воздействий, гидрологич. условиями и т.п. Изучение и прогнозирование изменения свойств H. г. производятся в процессе выполнения инженерно-геол. изысканий. Повышение качества прочностных, деформационных характеристик H. г. достигается их уплотнением: трамбованием (тяжёлыми трамбовками, трамбующими машинами), укаткой (катками, автотранспортом), вибрацией (вибрац. машинами, катками, глубинными вибраторами), взрывами (глубинными, подводными), статич. нагрузкой (замачиванием, водопонижением, пригрузкой, в т.ч. c устройством дрен), a также хим. закреплением силикатизацией, смолами и др. растворами.

Литература: Абелев Ю. M., Крутов B. И., Возведение зданий и сооружений на насыпных грунтах, M., 1962. B. И. Крутов.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.

• Настуран
• Натриевая селитра

Полезное

Смотреть что такое «Насыпные грунты» в других словарях:

• насыпные грунты — техногенные грунты, перемещение и укладка которых осуществляются с использованием транспортных средств, взрыва. (Смотри: ГОСТ 25100 95. Грунты. Классификация.) Источник: Дом: Строительная терминология , М.: Бук пресс, 2006 …   Строительный словарь

• Грунты искусственные — грунты, закрепленные и уплотненные различными методами, насыпные и намывные грунты, а также твердые отходы производственной и хозяйственной деятельности человека. Источник: Справочник дорожных терминов …   Строительный словарь

• Техногенные грунты —         (от греч. techne мастерство и genes рождающий, рождённый * a. technogenous earth, technogenous soil; и. technogene Boden; ф. sols technogenes; и. suelos technogenicos, terrenos teenogenicos) обобщённое наименование искусств. грунтов,… …   Геологическая энциклопедия

• Грунт насыпной — Насыпные грунты техногенные грунты, перемещение и укладка которых осуществляются с использованием транспортных средств, взрыва… Источник: ГОСТ 25100 95. Грунты. Классификация (введен в действие Постановлением Минстроя РФ от 20.02.1996 N 18 10) …   Официальная терминология

• Грунт — У этого термина существуют и другие значения, см. Грунт (значения). Грунт (нем. Grund  основа, почва)  любые горные породы, почвы, осадки, техногенные (антропогенные) образования, представляющие собой многокомпонентные, динамичные… …   Википедия

• Грунт (почва)

  — Грунт (нем. grund основа, почва) горные породы (включая почвы), техногенные образования, залегающие преимущественно в пределах зоны выветривания, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом… …   Википедия

• III вариант — 4.10. III вариант устройства искусственного основания путем замены некачественного насыпного грунта грунтовой подушкой (Рис. 6) из местного песчаного, пылевато глинистого или песчано глинистого грунта, а также экологически чистых отходов… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Литосфера Курортного района Санкт-Петербурга — Содержание 1 Рельеф 2 Полезные ископаемые 3 Анализ состояния геологической среды …   Википедия

• snip-id-10890: Технологическая карта по устройству искусственных оснований наружных сетей и малоэтажных зданий на насыпных грунтах — Терминология snip id 10890: Технологическая карта по устройству искусственных оснований наружных сетей и малоэтажных зданий на насыпных грунтах: 4.9. II вариант устройства искусственного основания путем уплотнения насыпных грунтов тяжелой… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Технологическая карта: Технологическая карта по устройству искусственных оснований наружных сетей и малоэтажных зданий на насыпных грунтах — Терминология Технологическая карта: Технологическая карта по устройству искусственных оснований наружных сетей и малоэтажных зданий на насыпных грунтах: 4.9. II вариант устройства искусственного основания путем уплотнения насыпных грунтов тяжелой …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Насыпные грунты — закрепленные уплотненные

Насыпные грунты

— образуются путём отсыпки сухим способом природных грунтов, минеральных отходов промышленных производств, твёрдых бытовых отходов.

Насыпные грунты подразделяются по следующим признакам:

• способу укладки — отсыпанные сухим способом и намытые с помощью гидромеханизации;
• однородности состава и сложения: планомерно возведенные насыпи (подсыпки и засыпки), характеризующиеся однородным составом, сложением и равномерной сжимаемостью; однородные по составу и сложению отвалы грунтов и отходов производства, но не однородные по сжимаемости и плотности;
• свалки грунтов, отходов производства и бытовых отбросов, неоднородные по всем показателям и содержащие органические остатки, малоустойчивые;
• материалу насыпи: естественные грунты;
• отходы производства: шлаки, золы, формовочная земля, хвосты обогатительных фабрик и др.;
• бытовые отходы;
• степени уплотнения от собственного веса: слежавшиеся, в которых процесс уплотнения от собственного веса закончился;
• неслежавшиеся — процесс уплотнения от собственного веса продолжается;

Закрепленные грунты

Подразделяются

• по методу закрепления,
• выполняемого для повышения прочности,
• снижения сжимаемости и водопроницаемости.

К таким методам относятся:

• силикатизация,
• смолизация,
• цементация,
• битумизация,
• глинизация,
• термическое
• за­крепление и др.

В зависимости от целей закрепления грунты характеризуются показателями:

• прочности,
• сжимаемости,
• водопроницаемости;

Уплотненные грунты

подразделяются по методу уплотнения —

• укатанные,
• трамбованные,
• уплотненные взрывом.

Они хактеризуются показателем прочности.

По трудности разработки грунты делятся на пять категорий, которые учитываются при определении стоимости разработки и производительности труда рабочих и механизации.
Сметные производственные нормы на все виды разработки грунтов и пород, за исключением особо оговоренных случаев, исчисляются по объему в плотном теле.

Перевод объем разрыхленного грунта в объем в плотном теле

Переводить объем разрыхленного грунта в объем в плотном теле следует следующим образом.
Для грунтов, пролежавших в отвале менее 4 месяцев без искусственного уплотнения, необходимо учитывать объем первоначального разрыхления.

Для грунтов, пролежавших в отвале более 4 месяцев или искусственно уплотненных, — с учетом коэффициента фактического разрыхления, установленного полевой лабораторией, а при ее отсутствии — на основании акта, утвержденного начальником участка.

При объеме работ менее 1000 м3 в одном забое разрешается переводить объемы с учетом коэффициента остаточного разрыхления.
Избыточный объем грунта, образовавшийся в результате его разрыхления, при тех же отметках поверхности определяют по формуле

Vизл=(Vk + 0,01Vb k ) : (1 + 0,01 k)

Vb — объем выемки;

Vk — объем конструкции в пределах выемки;

к— коэффициент остаточного разрыхления.

При отсыпке рыхлого грунта в насыпь к рабочей отметке, определяющей проектную высоту, следует добавлять некоторый запас на естественную осадку грунта.

Вертикальная планировка (СНиП Ш-8-76). К производству работ по вертикальной планировке территории предприятия можно приступать только при наличии проекта планировки, плана всех подземных сооружений и общего баланса грунта.

Планируемая территория должна быть защищена от поверхностных вод. Отсыпают грунт с послойным уплотнением. Насыпи на несжимаемом основании, отсыпаемые без уплотнения, должны иметь запасы на осадку.

Для планировочных работ применяют экскаваторы-планировщики, автогрейдеры — при дальности перемещения грунта до 20 м,бульдозеры — при дальности перемещения до 100 м и скреперы — при дальности более 100 м. При больших расстояниях или при особо плотных грунтах применяют одноковшовые экскаваторы с перемещением грунта самосвалами.

Грузоподъемность самосвалов зависит от вместимости ковша экскаватора и дальности перемещения грунта. Минимальную грузоподъемность самосвалов в зависимости от вместимости ковша экскаватора можно определить из следующих данных:

Вместимость ковша экскаватора, м3……………………………………….. 0,4—0,65 1—1,6 2,5 4,6
Минимальная грузоподъемность самосвалов, кН ….. 45 70 120 180

Особенности устройства оснований зданий и сооружений, возводимых на насыпных грунтах

Насыпные грунты относятся к грунтам искусственного происхождения или сложения и подразделяются на грунты.

К планомерно возведенным относятся насыпи, возводимые по заранее разработанному проекту из однородных естественных грунтов путем отсыпки их сухим способом или гидромеханизацией в целях планировки территории и использования её под застройку с уплотнением грунтов до заданной по проекту плотности.

Планомерно возведенные насыпи создаются с соответствующей подготовкой поверхности для её отсыпки, включающей полную или частичную планировку, срезку расти тельного слоя, уборку мусора и отходов органического производства и т.п.

Отвалы грунтов представляют собой отсыпки различных видов грунтов, полученных при отрывке котлованов, срезке и планировке площадей, проходке подземных выработок и т. п.

Категории для подразделения насыпных грунтов	Подразделение насыпных грунтов и их характеристика
По способу укладки	1.     Отсыпанные сухим способом (автомобильным или железнодорожным транспортом, скреперами, бульдозерами и т.п.).2.     Намытые (образованные с помощью гидромеханизации)
По однородности состава и сложения	1.     Планомерно возведенные насыпи (обратные засыпки) и подсыпки (подушки). Характеризуют ся практически однородным составом, сложением и равномерной сжимаемостью.2.     Отвалы грунтов и отходов производств. Характеризуются практически однородным составом и сложением, но имеют неравномерную плотность и сжимаемость.3.     Свалки грунтов, отходов производств и бытовых отбросов. Характеризуются неоднород ным составом и сложением, неравномерной плотностью и сжимаемостью, а также содержанием органических включений
По виду исходного материала, составляющего основную часть насыпи	1.     Естественные грунты: крупнообломочные, песчаные, глинистые.2.     Отходы производства: шлаки, формовочная земля, хвосты обогатительных фабрик и т.п.3.     Бытовые отходы
По степени уплотнения от собственного веса	1.     Слежавшиеся — процесс уплотнения от собственного веса закончился2.     Неслежавшиеся — процесс уплотнения от собственного веса продолжается

Отвалы отходов различных производств включают: шлаки, золы, формовочную землю, отходы обогащения полезных ископаемых и т.п., содержащие органические включения не более 5%.

Свалки грунтов, отходов производств и бытовых отбросов представляют собой отсыпки, образовавшиеся в результате неорганизованного накопления различных материалов и содержащие органические включения более 5%.

Ориентировочные периоды времени (в годах), необходимые для самоуплотнения насыпных грунтов от их собственного веса, по истечении которых они могут быть отнесены к слежавшимся.

Наименование насыпных грунтов	Период времени, необходимый для самоуплотнения грунта, год
Планомерно возведенные насыпи (при их недостаточном уплотнении): из песчаных грунтов глинистых грунтов	0,5—2,0 2,0—5,0
Отвалы грунтов и отходы производства: из песчаных грунтов глинистых грунтов шлаков, формовочной земли золы, колошниковой пыли	2,0—5,0 10,0—15,0 2,0—5,0 5,0—10,0
Свалки грунтов и отходов производства: из песчаных грунтов, шлаков глинистых грунтов	5,0—10,0 10,0—30,0

Основания, сложенные насыпными грунтами, должны создаваться с учетом их специфических особенностей, заключающихся в возможной значительной неоднородности по составу этих грунтов, неравномерной сжимаемости, возможности самоуплотнения от собственного веса, особенно в случаях действия вибраций от работающего оборудования, проходящего транспорта, изменения гидрогеологических условий, замачивания насыпных грунтов, разложения органических включений.

В насыпных грунтах, состоящих из шлаков и глин, необходимо учитывать возможность их набухания при замачивании водой и химическими отходами технологических производств.

Наименование насыпных грунтов	Период времени для доуплотнения грунтов
	Постоянное воздействие вибрации, замачивания, понижения уровня грунтовых вод	Периодическое воздействие вибрации, замачивания, понижения уровня грунтовых вод
Планомерно воз веденные насыпи: песчаные глинистые	0,25 — 1,0 1,0—2,5	0,5—2,0 2,0—5,0
Отвалы грунта и отходы производства: песчаные глинистые шлаков, формовочной земли золы, колошниковой пыли	1,0—2,5 5,0—7,5 1,0—2,5 2,5—5,0	2,0-5,0 10,0—15,0 2,0—5,0 5,0—10,0
Свалки грунта и отходов производства из: песчаных грунтов, шлаков глинистых грунтов	2,5-5,0 5,0—15,0	5,0—10,0 10,0—30,0

 

Дополнительное уплотнение насыпных грунтов под влиянием вибраций, периодического замачивания и понижения уровня грунтовых вод начинается с момента возникновения этих воздействий.

Периоды времени, необходимые для дополнительного уплотнения насыпных грунтов, ориентировочно принимаются равными (в годах).

Дополнительные осадки фундаментов, полов и других конструкций за счет разложения органических включений в насыпных грунтах учитываются в пределах слоев, расположенных выше уровня грунтовых вод.

Содержание органических включений в насыпных грунтах:

• песок, шлак, формовочная земля — более 3%;
• глинистые грунты, зола — более 5%.
Грунты, подстилающие насыпь, также могут давать дополнительные осадки.
Допускается принимать, что уплотнение подстилающих грунтов от веса насыпи практически закончилось через:
• 7 год — для песчаных грунтов;
• 2 года — для глинистых грунтов, расположенных выше уровня грунтовых вод;
• 5 лет— для глинистых грунтов, находящихся ниже уровня грунтовых вод.
Инженерно-геологические исследования на площадках залегания насыпных грунтов должны производиться по специальной программе, позволяющей в дополнение к общим требованиям по изысканиям установить основные особенности насыпных грунтов: способ отсыпки, состав, однородность сложения, давность сжимаемости, толщину слоя и его изменения на застраиваемом участке и т. п.
Создание оснований зданий и сооружений, сложенных насыпными грунтами, предусматривает:
• использование насыпных грунтов в качестве естественных оснований;

• применение строительных мероприятий по снижению сжимаемости насыпных грунтов;
• прорезку насыпных грунтов глубокими, в том числе свайными фундаментами.
•
В качестве естественных оснований для строительства зданий и сооружений рекомендуется использовать слежавшиеся насыпные грунты, представляющие собой:
• планомерно возведенные насыпи с достаточным уплотнением;
• отвалы грунтов и отходов производств, состоящие из крупных песков, гравелистых и щебеночных грунтов, гранулированных шлаков.

Для легких зданий и сооружений (жилые дома высотой не более трех этажей, одноэтажные производственно-складские и животноводческие здания и сооружения) в качестве естественных оснований могут быть использованы практически все виды слежавшихся, планомерно возведенных на сыпей, а также отвалы грунтов и отходов производств.

Свалки грунтов и отходов производств могут быть использованы в качестве естественных оснований только для временных зданий и сооружений со сроком службы 10,0— 15,0 лет.
Основными мероприятиями при создании оснований, сложенных насыпными грунтами, являются:
1. Уплотнение оснований:
• поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками на глубину до 3 м при степени влажности уплотняемых грунтов G 0,7;
• свалках грунтов и отходов производств с содержанием органических включений более 0,05, когда устройство подушек обеспечивает практически полную замену насыпных грунтов с повышенным содержанием органических включений;
• участках, расположенных от существующих зданий и сооружений на расстоянии 10,0—15,0 м.

Выбор материалов для устройства подушек производится исходя из вида состава насыпных грунтов, местных грунтовых и гидрогеологических условий площадки, конструктивных особенностей строящихся зданий и сооружений.

Подушки из щебенистых и гравелистых грунтов целесообразно применять в случаях, когда щебень и гравий являются местными материалами. Подушки из песчаных грунтов применяются при устройстве их в водонасыщенных насыпных грунтах.

При отсутствии грунтовых вод или низком уровне их залегания подушки могут возводиться из местных супесей и суглинков, а также из стойких шлаков, формовочной земли.

Плотность грунтов в подушках назначается в зависимости от вида применяемых грунтов и должна быть не менее 0,75 максимальной плотности, получаемой путём опытного уплотнения грунтов при их оптимальной влажности в полевых или лабораторных условиях.

При отсутствии результатов опытного уплотнения до пускается принимать для подушек объёмный вес скелета грунта не менее:

• однородных крупных и средних песков — 1,60 тс/м3;
• неоднородных крупных и средних песков — /,65 тс/м3;
• мелких песков *— 1,6 тс/м3;
• пылевотых песков— 1,65 тс/м3

Модули деформации грунтов в подушках при расчёте оснований принимаются, как правило, по результатам не посредственных испытаний статическими нагрузками, а также по данным опыта в аналогичных условиях.

При отсутствии результатов непосредственных испытаний модули деформации грунтов в водонасыщенном состоянии допускается принимать для подушек:

• гравелистые и щебеночные грунты Е = 400 кгс/м2;
• крупные пески Е = 300 кгс/м2;
• средние пески Е = 200 кгс/м2;
• мелкие пески Е = 150 кгс/м*;
• пылеватые пески, формовочные земли Е = 100 кгс/м2;
• супеси и суглинки Е = 100 кгс/м2;
• шлаки Е = 200 кгс/м2

Расчетное давление на основание при устройстве грунтовых подушек должно определяться из заданных инженерно-геологическими изысканиями физико-механических характеристик уплотненных грунтов.

При уплотнении грунтов в подушках не менее объёмного веса скелета грунтов, указанного выше, расчетное давление допускается принимать:

• гравелистые и щебеночные грунты R0 = 3,0 кгс/м2;
• крупные пески R0 = 3,0 кгс/м2;
• средние пески R0 = 2,5 кгс/м2;
• мелкие пески R0 = 2,0 кгс/м2;
• пылеватые пески, формовочные земли R0 = 1,5 кгс/м ;
• супеси и суглинки R0 = 2,0 кгс/м2;
• шлаки R0 = 2,5 кгс/м2

Создание оснований на насыпных грунтах, уплотненных тяжелыми трамбовками или с устройством грунтовых подушек, осуществляется в соответствии с требованиями, как на просадочных грунтах с I типом грунтовых условий, а при наличии ниже насыпного слоя просадочных грунтов — как на просадочных грунтах со II типом грунтовых условий по просадочности.

Устройство оснований, сложенных насыпными грунта ми с относительным содержанием растительных остатков более 0,1 (заторфованные грунты), следует выполнять с уче том указаний главы 6, предусматривая срезку этого грунта и устройство подушек или прорезку его фундаментами.

Источник: Баринов В. В. Коттеджи. Бани. Гаражи: Строительство от А до Я: Практическое руководство.— М.: РИПОЛ классик, 2004

11.2.3. Проектирование оснований на насыпных грунтах ч.1

Основания и фундаменты на насыпных грунтах проектируются с учетом:

а) использования насыпных грунтов в качестве естественных оснований;

б) использования насыпных грунтов в качестве оснований с применением методов подготовки оснований по снижению сжимаемости насыпных грунтов как по абсолютной величине, так и по степени их неравномерности;

в) прорезки насыпных грунтов свайными фундаментами.

В качестве естественных оснований практически любых зданий и сооружений могут быть использованы слежавшиеся насыпные грунты, представляющие собой планомерно возведенные насыпи, возведенные с достаточным уплотнением, а также отвалы грунтов и отходов производств, состоящие из крупных песков, гравелистых и щебеночных грунтов, гранулированных стойких шлаков. Кроме того, для легких зданий и сооружений с нагрузкой на фундаменты до 400 кН или до 80 кН/м в качестве естественных оснований могут быть использованы практически все виды слежавшихся планомерно возведенных насыпей, а также отвалов грунтов и устойчивые в отношении к разложению отходы производств, содержащие органические включения не более 0,05.

Свалки грунтов и отходов производств могут быть использованы в качестве естественных оснований только для временных зданий и сооружений со сроком службы до 15 лет.

Подготовка оснований на насыпных грунтах применяется в случаях, когда полученная расчетом полная осадка используемых в качестве естественного основания насыпных грунтов окажется больше допустимой или несущая способность основания меньше требуемой для обеспечения нормальной эксплуатации проектируемых зданий и сооружений. Основными методами подготовки оснований на насыпных грунтах являются:

• – поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками на глубину до 3—4 м;
• – вытрамбовывание котлованов;
• – устройство песчаных и других подушек;
• – поверхностное уплотнение вибрационными машинами и вибраторами;
• – глубинное уплотнение пробивкой скважин;
• – гидровиброуплотнение глубинными вибраторами.

Поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками применяется при строительстве;

• – на планомерно возведенных насыпях, отсыпаемых с недостаточно высокой плотностью;
• – на отвалах грунтов и отходов производств, содержащих различные включения размером не более диаметра трамбовки;
• – на свалках грунтов и отходов производств, содержащих органические включения не более 0,05;
• – на участках, расположенных на расстояниях не менее 10 м от существующих зданий и сооружений;
• – на грунтах со степенью влажности не более 0,7.

Если необходимая глубина уплотнения превышает 3—4 м, поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками комбинируется с устройством подушки или выполняется в два слоя. Для этого котлован разрабатывают на 1—3 м глубже отметки заложения фундаментов и уплотняют насыпные грунты. По окончании уплотнения котлован засыпают местным грунтом, содержащим не более 0,03 растительных остатков и органических включений, до отметки, на 0,2—0,6 м превышающей глубину заложения фундаментов. После этого производится уплотнение второго слоя тяжелыми трамбовками. Общая толщина уплотненного слоя в этом случае может достигнуть 5—7 м.

Основания из насыпных грунтов, уплотненных тяжелыми трамбовками, проектируют по рекомендациям, данным в п. 10.1 для просадочных грунтов с I типом грунтовых условий. При расчете полной осадки фундаментов в пределах уплотненного насыпного слоя учитывается только осадка от нагрузки фундаментов, а осадки s_f1, s_f2, s_f3 и s_f4 принимаются равными нулю.

Вытрамбовывание котлованов в насыпных грунтах производится при строительстве на слежавшихся планомерно возведенных насыпях, отвалах грунтов и отходов производств, а также на свалках грунтов, относящихся по своему составу к глинистым грунтам со степенью влажности S_r ≤ 0,7. Форма, размеры в плане и глубина заложения фундаментов в вытрамбованных котлованах назначаются с учетом состава насыпного грунта, толщины его слоя, конструктивных особенностей зданий и сооружений. Для достижения максимальной глубины прорезки и уплотнения насыпных грунтов наиболее целесообразно принимать удлиненные фундаменты с глубиной вытрамбовывания 2,5—4 м и уширенным основанием, устраиваемым путем втрамбовывания в дно котлована местного грунтового материала до отказа.

Проектирование вытрамбовываемых котлованов и расчет фундаментов в вытрамбованных котлованах выполняется так же, как и на просадочных грунтах (см. п. 10.1). При этом в формуле (10.17) вместо p_sl принимается расчетное сопротивление подстилающего слоя насыпного грунта или грунта естественного сложения.

Песчаные, гравийные и другие подушки на насыпных грунтах устраиваются при необходимости замены сильно и неравномерно сжимаемых грунтов вследствие их повышенной влажности (S_r ≥ 0,75÷0,8), содержания органических включений более 0,05—0,1, значительной разнородности состава и т.п. Как правило, грунтовые подушки должны проектироваться из местных материалов, в том числе из отходов промышленных производств, имеющих достаточно однородный состав и обеспечивающих после уплотнения низкую и равномерную сжимаемость. При залегании ниже насыпного слоя просадочных, засоленных или набухающих грунтов грунтовые подушки должны служить маловодопроницаемым экраном и возводиться, как правило, из глинистых грунтов оптимальной влажности.

Плотность грунтов в подушках назначается в зависимости от вида применяемых грунтов и должна быть не менее 0,95 максимальной плотности, получаемой опытным уплотнением грунтов с оптимальной влажностью в полевых или лабораторных условиях. При отсутствии результатов опытного уплотнения допускается плотность грунта в сухом состоянии принимать не менее: для подушек из однородных крупных и средних песков — 1,60 т/м³; неоднородных крупных и средних песков — 1,65 т/м³; мелких песков — 1,60 т/м³; пылеватых песков — 1,65 т/м³; супесей и суглинков — 1,65 т/м³.

Модули деформации грунтов в подушках, а также расчетные сопротивления основания принимаются, как правило, по результатам непосредственных их испытаний на опытных участках, а также по данным опыта строительства в аналогичных условиях. При отсутствии результатов непосредственных испытаний модули деформации грунтов в подушках в водонасыщенном состоянии и расчетные сопротивления допускается принимать по табл. 11.18.

Приведенные в табл. 11.18 значения E и R₀ относятся к уплотненным грунтам в подушках с коэффициентом уплотнения k_com = 0,95.

ТАБЛИЦА 11.18. МОДУЛИ ДЕФОРМАЦИИ И УСЛОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОДУШКИ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ГРУНТОВ

Грунт	Модуль деформации Е, МПа	Условное расчетное сопротивление R0, МПа
Гравелистый, щебеночный Песок:    крупный    средний    мелкий    пылеватый Супеси, суглинки Шлак	40 30 20 15 10 10 20	0,4 0,3 0,25 0,2 0,15 0,2 0,25

При уплотнении грунтов в подушках до k_com = 0,98 значения E увеличиваются в 1,5 раза, a R₀ — в 1,2 раза.

Крутов В.И., Эйдук Р.П. Устройство обратных засыпок котлованов

СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений

Насыпные грунты

К ним относятся отвалы отходов различных производств, свалки строительного мусора и бытовых отбросов и т. п Несущая способность и сжимаемость таких грунтов колеблются в большом диапазоне и зависят от материала искусственной насыпи, ее однородности и давности возведения. Поэтому вопрос о пригодности насыпного грунта как основания сооружения должен решаться в каждом случае особо компетентной организацией или специалистом. Насыпной грунт с большим количеством органических примесей не может служить естественным основанием ввиду его неоднородности и сильной сжимаемости.

Чтобы иметь возможность технически обоснованно решать вопросы о типах оснований и фундаментов, производится гидрогеологическое обследование участка строительства (инженерногеологические изыскания) с разведкой при помощи бурения напластований грунтов и изучения их свойств, а также определения режима грунтовых вод и их агрессивности. Буровые

кважины закладываются в количестве, необходимом для полного выяснения свойств грунтов на всей территории строительства. Бурение производится с применением специальных буровых установок для ручного ударно-вращательного бурения на глубину 10—20 м в зависимости от сложности геологического

строения участка. Из скважин берут пробы грунта с ненарушенной структурой, которые испытывают и исследуют в лабораториях. В процессе бурения скважин замеряются уровни грунтовых вод, берутся пробы и производится химический анализ воды для определения степени ее агрессивности по отношению к бетону и каменной кладке. По данным журнала бурения и лабораторных исследований составляют геологические разрезы с указанием мощности и характеристики пластов грунта и уровня грунтовых вод. Нормативное давление применяется по «Нормам проектирования оснований зданий и сооружений» (СНиП II-B. 1—62) Все эти работы выполняются специализированными организациями, которые и дают заключение о гидрогеологических условиях строительной площадки.

В случаях когда напластование и свойства грунтов были обследованы ранее на соседних участках, вместо бурения скважин отрывают шурфы, которые представляют собой яму прямоугольного или круглого сечения, глубиной несколько превышающей глубину заложения фундаментов. Из шурфов также берут образцы грунта с ненарушенной структурой для лабораторных исследований, а замерами в шурфах определяют напластование грунтов дополнительно к данным, полученным ранее бурением скважин на соседних участках.

При слабых грунтах и под сооружения с большими нагрузками при нормальных грунтах прибегают к устройству и с искусственных оснований, которое заключается в укреплении естественного грунта тем или иным способом.

Наиболее простым видом укрепления естественного грунта является поверхностное уплотнение грунта ниже подошвы фундамента трамбованием. В настоящее время для этой цели применяют различные машины (пневматические трамбовки, дизельные и другие механизмы).

В последнее время для поверхностного уплотнения грунтов применяется вибрация при помощи самоходных снарядов, называемых виброплитами.

При большой площади котлованов для фундаментов уплотнение грунта производят иногда укаткой катками.

Трамбующими механизмами можно уплотнить грунт на глубину до 1,5—1,8 м, катками на 0,3—0,5 м и вибрированием на 0,7—1,0 м. Следует отметить, что трамбование и вибрирование можно эффективно применять лишь для песчаных и крупнообломочных грунтов, а укатку для всех видов грунтов.

Если грунт, способный нести нагрузку от сооружения, залегает на сравнительно небольшой глубине (до 3—5 м), в качестве искусственного основания применяют иногда так называемые песчаные подушки. Здесь весь пласт слабого грунта под подошвой фундамента заменяется уплотненным песком, который воспринимает нагрузку от фундамента и передает ее на нижележащий грунт. Ширина песчаной подушки должна быть больше ширины подошвы фундамента, чтобы избежать выпирания грунта при нагрузке.

Для укрепления оснований применяется также цементация грунта, которая заключается в нагнетании в поры грунта под давлением 3—6 через скважины цементного раствора состава от 1:1 до 1 : 3. После затвердения раствора частицы грунта оказываются сцементированными, в результате чего несущая способность основания значительно увеличивается. Способ цементации применим для укрепления любых крупнозернистых грунтов и трещиноватых горных пород.

Для укрепления крупнообломочных пород (щебень, галька) и крупнозернистых песков применяют иногда грунта, которая заключается в нагнетании в поры грунта горячего битума при температуре более 200°. Такая температура при нагнетании поддерживается электропрогревом. Для мелкозернистых песков можно применять эмульсионный способ битумизации — битум нагнетается в грунт в виде жидкой эмульсии. Эта эмульсия представляет собой подвижную жидкость, которая состоит из битума (60—65%), воды (35—40%) и эмульгатора, т. е. вещества, в присутствии которого битум расщепляется в воде на мельчайшие взвешенные частицы.

Помимо приведенных, в практике строительства применяются и другие способы искусственного укрепления грунтов (силикатизация, электросушение и др.).

< Предыдущая		Следующая >

Насыпной грунт характеристики

Вернуться на страницу «Расчет оснований и фундаментов»

Согласно СП 22.13330.2011:

Таблица В.9 — Расчетные сопротивления R

₀ насыпных грунтов

 

 

Характеристика насыпи	R0, кПа
	Пески крупные, средней крупности и мелкие, шлаки и т.п. при степени влажности		Пески пылеватые, супеси, суглинки, глины, золы и т.п. при степени влажности
	Sr ≤ 0,5	Sr ≥ 0,8	Sr ≤ 0,5	Sr ≥ 0,8
Насыпи, планомерно возведенные с уплотнением	250	200	180	150
Отвалы грунтов и отходов производств:
с уплотнением	250	200	180	150
без уплотнения	180	150	120	100
Свалки грунтов и отходов производств:
с уплотнением	150	120	120	100
без уплотнения	120	100	100	80
Примечания Примечания: 1. Значения R0 в настоящей таблице относятся к насыпным грунтам с содержанием органических веществ Iom ≤ 0,1. 2. Для неслежавшихся отвалов и свалок грунтов и отходов производств значения R0 принимаются с коэффициентом 0,8.

Строительство фундамента на насыпном грунте

Строительство фундамента на насыпном грунте

К сожалению, рельефы выбранных участков не всегда совпадают с общей задумкой строителей и архитекторов, поэтому чаще всего недостатки в виде неровностей исправляют про помощи насыпного грунта. Однако многих владельцев интересует проблема надежности и прочности возведения таких вот фундаментов на насыпном грунте. Поэтому этот вопрос мы и рассмотрим более детально в нашей статье.

Итак, что такое насыпной грунт и каковы его особенности? Во-первых, он склонен к процессам самоуплотнения и формирования, поэтому предсказать его действия по отношению к фундаменту очень сложно. Во-вторых, насыпной грунт куда больше подвержен снижению уровня влажности, поэтому зачастую дает значительную усадку и уменьшение в объемах.

Однако подобные свойства ничуть не влияют на популярность и частоту использования насыпных грунтов, так как для предотвращения нежелательного эффекта рабочие в процессе строительства осуществляют ряд предохранительных мер:

• Уплотнение специальными тяжелыми трамбовками;

• Установка по периметру фундаментов набивных свай;

• Увеличение уровня заглубления грунтов;

• Использование водозащитных мер против просадок;

• Предварительное снабжение насыпных грунтов.

Виды фундаментов на насыпном грунте

Как вы уже поняли, насыпные грунты сложно отнести к группе «легких» пород, а при отсутствии опыта в предварительном расчете лучшее решение заключается в поручении этой работы специализированным мастерам. Но если вы хотите все сделать сами, то варианты фундаментов могут быть следующие:

• Фундамент плита на насыпном грунте. Он считается наиболее выгодным способом, поскольку позволяет максимально использовать всю площадь предполагаемой застройки. Это дает возможность предотвратить неравномерное проседание конструкции во время усадки. Однако фундамент плита на насыпном грунте удовольствие не слишком дешевое и требует тщательного армирования, что значительно повышает стоимость самого монолита.

• Свайный фундамент. Его используют уже после уплотнения насыпного грунта. Однако хороший результат обеспечен только в том случае, если в процессе строительства сваи заглубляются в толщу естественного грунта.

• Ленточный фундамент. Нуждается в тщательном анализе грунта, который заключается в оценке состояния пластов насыпной почвы. Характеризуется весь процесс большой трудоемкостью и высшим уровнем сложности.

Что касается расчетов, то это дело следует доверить профессионалам. Подобная услуга стоит совсем недорого, а, воспользовавшись ею, вы значительно сэкономите и время, и деньги.

Исходя их этих данных, можно смело предполагать, что практический любой тип фундамента подходит для строительства на насыпном грунте. Но для этого вам необходимо предусмотреть величину предполагаемой усадки, а также присутствовать во время плановой засыпки и уплотнения грунтов. Это поможет спрогнозировать возможные изменения в будущем на благо целостности вашего имущества.

НАЛИВНЫЕ ПОЧВЫ И ИЗМЕНЕНИЯ — Завод Литейный

	ПОЧВЫ
7080	УНИВЕРСАЛЬНАЯ ПОЧВА — Побочные продукты леса, компост, торфяной мох, пемза, песок, известь и гипс	82,99 долл. США / год (5–9 лет)	72,99 долл. США / год (10–25 год) )	$ 69,99 / CY (26-39 CY)	$ 58,99 / CY (позвонит 2+ CY)
7267 * 5 CY Минимум	* PREMIUM POTTING SOIL- Лесные продукты, компост, кокосовая койра, торфяной мох, пемза, перлит, птичий помет, отливки дождевых червей, доломитовая известь (для регулирования pH), гипс, перьевая мука, кость мука, гуано летучих мышей, мука из люцерны, мука из водорослей и базальт.	$ 137.99 / CY (5-9 CY)	$ 127.99 / CY (10-25 CY)	$ 123.99 / CY (26-39 CY)	$ 112.99 / CY (звонит * 5 + CY минимум)
7268 * 5 CY Минимум	* ORGANIC POTTING SOIL (OIM) — то же, что Premium Potting Soil, но с сертифицированными органическими ингредиентами	144,99 $ / CY (5-9 CY)	134,99 $ / CY (10-25	130,99 долларов США / год (26-39 год)	120,99 долларов США за год (позвонит * 5 + минимальный год)
7050 * 5 CY Минимум	* РАСТИТЕЛЬНАЯ СМЕСЬ 40-40-20- Мелкие частицы коры пихты, органический компост, песок	82 $.99 / CY (5-9 CY)	$ 72,99 / CY (10-25 CY)	$ 68,99 / CY (26-39 CY)	$ 57,99 / CY (позвонит * 5 + минимум CY)
	ПОПРАВКИ ПОЧВЫ
7029	ПЕРЕРАБОТАННЫЙ КОМПОСТ — имеет насыщенный темный цвет и приятный землистый аромат. По сравнению с другими почвенными добавками содержание органических и питательных веществ выше. Композиция из 100% переработанных растительных материалов и древесных отходов.Насыщенный и темный цвет. Высокое содержание органических веществ и питательная ценность. Содержит полезные микроорганизмы.	56,99 долларов США / год (5–9 лет)	46,99 долларов США за год (10–25 лет)	42,99 долларов США за год (26–39 год)	32,99 долларов США за год (2+ года)
7049	ОРГАНИЧЕСКИЙ ПЕРЕРАБОТАННЫЙ КОМПОСТ (OIM) — Компостированные зеленые отходы	62,99 долларов США / год (5–9 лет)	52,99 долларов США за год (10–25 год)	49,99 долларов США за год (26–39 год)	$ 38,99 / CY (звонит 2+ CY)
7065	ORGANIC SOIL BUILDER (OIM) — еловые опилки, органический компост, органический птичий помет	$ 65.99 / CY (5-9 CY)	$ 55,99 / CY (10-25 CY)	$ 51,99 / CY (26-39 CY)	$ 40,99 / CY (звонит 2+ CY)
	ПЕСКИ И ТОПСОИЛЫ
7100	ПЕСОК (промытый # 2)	69,99 долларов США / год (5–9 лет)	59,99 долларов США за год (10–25 год)	N / A	45,99 долларов США за год (будет звонить в течение 2+ летнего года) )
7110	TOPSOIL- Чистый супесчаный	62 $.99 / CY (5-9 CY)	$ 52,99 / CY (10-25 CY)	N / A	38,99 $ / CY (звонит 2+ CY)
7109	TOPSOIL BLEND- Компост 50-50- Смесь чистой супеси и переработанного компоста. Обеспечивает преимущества переработанного компоста в готовой к использованию смешанной почве. Идеально подходит для цветных грядок, пышных садов и новых насаждений	65,99 долларов США / год (5–9 лет)	55,99 долларов США / год (10–25 лет)	52,99 долларов США за год (26–39 год)	41,99 долларов США за год (будет Звоните 2+ CY)
7115	СМЕСЬ ОВОЩНОГО САДА — 35% верхнего слоя почвы, 15% песка, 20% компоста OIM, 20% компоста из красного дерева, 10% птичьего помета OIM, 2.5 # / CY лайм устриц, 2 # / CY гипс, 1 # / CY нитрат кальция, 5 # / CY Hendrikus 6-4-4, 2 # / CY Hendrikus Humagic. Предназначен для выращивания огородов, у которых нет дна — просто осушите камень или прямой контакт с естественной почвой. Он не предназначен для контейнеров (слишком тяжелых). Думайте об этом как об улучшенном, укрепленном верхнем слое почвы.	$ 84,99 / CY (5-9 CY)	$ 74,99 / CY (10-25 CY)	$ 70,99 / CY (26-39 CY)	$ 60,99 / CY (звонки 2+ CY)
	УПРАВЛЕНИЯ
7125	КУРИНЫЙ НАВОЗ	68 $.99 / CY (5-9 CY)	$ 58,99 / CY (10-25 CY)	$ 55,99 / CY (26-39 CY)	$ 44,99 / CY (звонит 2+ CY)
7126	НАВОЗ ДЛЯ ПТИЦЫ (OIM)	118,99 долларов США / год (5-9 лет)	108,99 долларов США / год (10-25 год)	105,99 долларов США за год (26-39 год)	94,99 долларов США за год ( Позвоню 2+ ТГК)
7052	СТАНДАРТНЫЕ ОТЛИВКИ ЧЕРВЕЙ — от червей с подачей бумаги — Немного имеет большое значение. Отливки тяжелые.	210 долларов США.99 / CY (5-9 CY)	$ 200,99 / CY (10-25 CY)	$ 196,99 / CY (26-39 CY)	N / A
7053	ОТЛИВКИ ОРГАНИЧЕСКИХ ЧЕРВЕЙ (OIM) из зеленых червей, питающихся отходами. 348,99 долларов США за 1 ярд (35 x 35 x 30 дюймов). Минимум 4 единицы плюс 45 долларов США за обслуживание вилочного погрузчика для разгрузки. Немногое имеет большое значение. Отливки тяжелые.
	ИЗМЕЛЬЧЕННАЯ КАРКА / ЗАЗЕМЛЕНИЕ
7018	REDWOOD GORILLA HAIR — высоковолокнистая измельченная кора красного дерева.Отличное почвопокровное растение для склонов. Очень экономичный. Хорошо держит цвет. Доступны несколько размеров помола.	$ 63,99 / CY (5-9 CY)	$ 53,99 / CY (10-25 CY)	$ 49,99 / CY (26-39 CY)	$ 39,99 / CY (звонит 2+ CY)
7022	ИЗМЕЛЬЧЕННЫЙ КЕДР- Волокнистая смесь коры кедра и древесины. Обеспечивает плотное покрытие, отлично удерживая влагу и подавляя сорняки. Отличный выбор для склонов.	58,99 долларов США / год (5–9 год)	48 долларов США.99 / CY (10-25 CY)	$ 45.99 / CY (26-39 CY)	$ 34,99 / CY (позвонит2 + CY)
7012	REDWOOD GOLDEN NUGGETS — Смесь щепы красного дерева и измельченной коры красного дерева. Хороший выбор для дорожек, реставрационных работ и ксерискапов.	$ 62,99 / CY (5-9 CY)	$ 52,99 / CY (10-25 CY)	48,99 $ / CY (26-39 CY)	$ 37,99 / CY (звонит 2+ CY)
7015	ПРОГУЛКА ИЗМЕЛЬЧЕННОЙ ПИЛЫ (1 «-1 1/2») — (1 «-1 1/2») 2 «средний размер частиц.Пихта 100% измельченная. Смесь кусочков коры и древесного волокна с различным размером и формой частиц. Высокоэффективен для мульчирования. Экономичный и популярный выбор для уличных пейзажей, поскольку он остается на месте и менее воспламеняется, чем более волокнистая измельченная кора.	72,99 долларов США / год (5–9 лет)	62,99 долларов США за год (10–25 лет)	58,99 долларов США за год (26–39 год)	47,99 долларов США за год (2+ года)
7016 Спецификация	MINI MULCH (1/8 «- 1/2») — средний размер частиц от 1/8 «до 1/2».Пихта 100% измельченная. Отлично подходит для небольших посадок, таких как многолетние клумбы и розарии. Используется в почвенных смесях, требующих повышенной пористости.	$ 75,99 / CY (5-9 CY)	65,99 $ / CY (10-25 CY)	61,99 $ / CY (26-39 CY)	$ 50,99 / CY (звонит 2+ CY)
	ДЕКОРАТИВНАЯ КАРКА
7000	МАЛЕНЬКАЯ КОРЯ (1/2 «- 1») — размер частиц 1/2 «-1». 100% кора пихты. Наиболее популярен для использования в пейзаже, где требуется более формальная, однородная текстура.Отлично удерживает влагу и подавляет сорняки.	$ 84,99 / CY (5-9 CY)	$ 74,99 / CY (10-25 CY)	71,99 $ / CY (26-39 CY)	$ 60,99 / CY (звонит 2+ CY)
7005	СРЕДНЯЯ КОРА (1–2 дюйма)	84,99 долл. США / год (5–9 год)	$ 60,99 / CY (позвонит 2+ CY)
7010	БОЛЬШАЯ КОРЯ (2–3 дюйма)	85 долл. США.99 / CY (5-9 CY)	$ 75.99 / CY (10-25 CY)	71,99 долларов США / CY (26-39 CY)	$ 61,99 / CY (звонит 2+ CY)
Все материалы продаются по цене за кубический ярд и зависят от наличия на момент размещения заказа.
OIM является сертифицированным органическим продуктом
МИНИМУМ	Минимальный заказ на заказ — 2 кубических ярда.Минимум для доставки 5 ярдов куб.
	* Почва премиум-класса, органическая почва для выращивания растений и посадочная смесь — минимум 5 баллов по запросу.
ДОСТАВКА	Север в Розвилл — Юг в Элк Гроув — Восток до холмов Эльдорадо — Запад в Дэвис
	Доставки за пределы местной зоны (15-39 лет)
ВРЕМЯ ЗАГРУЗКИ:	Разрешить не менее 5 (пяти) рабочих дней для доставки и, возможно, дольше в пик сезона.
	Доступны индивидуальные миксы — звоните.

Границы | Исследование метагеномной ассоциации и прогнозирование с помощью машинного обучения микробиома почвы и урожайности сельскохозяйственных культур

Введение

Почвенный микробиом вызывает большой интерес из-за его потенциала в улучшении использования питательных веществ растениями и подавлении болезней, передаваемых через почву (Müller et al., 2016). Хотя абиотические характеристики почвы, такие как pH, типы почвы и микроэлементы, могут сильно влиять на состав микробиома (Xu et al., 2009; Tkacz and Poole, 2015), биологические факторы, такие как виды или генотипы растений, также могут влиять на состав микробиома почвы. , что приводит к таксономическим различиям между генотипами (Peiffer et al., 2013; Lakshmanan, 2015). Соответственно, состав почвенного микробиома может зависеть от абиотических и биотических факторов, и вариации этих факторов могут вызывать различия в урожайности сельскохозяйственных культур (Tkacz and Poole, 2015).Соя [ Glycine max (L.) Merr.] — одна из основных культур, выращиваемых в чередовании с кукурузой на агрономических полях Иллинойса в США. Различия в урожайности сельскохозяйственных культур на площадях в пределах поля были отмечены рядом производителей, хотя само поле может иметь одинаковую историю посевов, один и тот же генотип (сорт) сои и одинаковые методы управления в определенный сезон. Гипотеза о разнице в урожайности сельскохозяйственных культур состоит в том, что некоторые полезные и / или вредные абиотические или биотические факторы неравномерно распределены в насыпных почвах по площадям поля.Несколько исследований подтвердили связь между показателями урожайности и различиями в почвенном микробиоме винограда и проса (Debenport et al., 2015; Xu et al., 2015). Это также может относиться к полевым культурам.

Чтобы проверить эту гипотезу, необходимы количественные оценки различных абиотических характеристик почвы и таксонов в микробиоме почвы. Абиотические характеристики почвы можно измерить с помощью различных химических и физических анализов, но количественная оценка таксонов может быть технически сложной задачей из-за сложности микробиома почвы.Последние достижения в области метагеномики, в которой используются возможности технологии секвенирования следующего поколения, обеспечивают подход к количественной оценке таксонов в микробиоме почвы (Simon and Daniel, 2011). Метагеномика позволяет прямое обнаружение и количественную оценку последовательностей ДНК и обходит необходимость изолировать организмы, которые могут быть редкими по пропорции и могут быть требовательными или неспособными к культивированию. Более того, метагеномика дробовика позволяет избежать смещения при амплификации ПЦР и обеспечивает функциональную аннотацию посредством анализа обогащения генов и анализа путей (Sharpton, 2014).Хотя существует несколько технических проблем, таких как согласованность выборки из окружающей среды, целостность и загрязнение ДНК, а также биоинформатические трудности при аннотации и количественной оценке таксонов, сила метагеномики дробовика была продемонстрирована в нескольких медицинских исследованиях по поиску ассоциаций между таксонами в микробиоме и человека. болезней (Le Chatelier et al., 2013; Lakshmanan, 2015; Zhang et al., 2015). Один из подходов к выявлению ассоциации — использование исследования ассоциации в масштабе всего метагенома (MWAS), которое использует преимущества огромных данных о таксонах, обнаруженных с помощью метагеномики, и применяет концепцию исследования ассоциации в масштабе всего генома (GWAS) для анализа ассоциации.Вместо использования однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) в качестве объясняющих переменных, MWAS использует в качестве независимых переменных численность таксонов (метагеномный вид или кластер метагеномных генов) (Wang and Jia, 2016), а MWAS успешно используется для несколько заболеваний человека, таких как диабет 2 типа (Karlsson et al., 2013). Еще одним преимуществом огромных данных о таксонах из метагеномики является использование методов машинного обучения, таких как модель случайного леса (RF) или модель машины опорных векторов, для интеграции численности метагеномных видов для фенотипического прогнозирования (Soueidan and Nikolski, 2016; Wang and Цзя, 2016).Были продемонстрированы успешные интегративные исследования микробиома человека и его связи с человеческими заболеваниями (Soueidan and Nikolski, 2016; Wang and Jia, 2016), но, насколько нам известно, надежность MWAS и машинного обучения еще не тестировалась и не применялась на растениях. или метагеномные данные почвы.

Наша цель в этом исследовании состояла в том, чтобы определить, связаны ли абиотические или биотические факторы с областями высокой или низкой продуктивности сельскохозяйственных культур в пределах агрономических полей. Цели включали связь между продуктивностью сельскохозяйственных культур с абиотическими характеристиками почвы и продуктивностью сельскохозяйственных культур с численностью метагеномных видов на основе справочной базы данных из метагеномного анализа дробовика.Мы применили MWAS, чтобы найти значимые связи между таксонами и продуктивностью, и адаптировали машинное обучение с использованием RF для прогнозирования продуктивности на основе состава почвенного микробиома.

Материалы и методы

Отбор проб почвы и определение характеристик

образцов почвы были собраны с шести агрономических полей в Иллинойсе (Рисунок S1). Десять образцов керна почвы (диаметром 2,5 см на глубину 13 см) были собраны с каждого из двух участков на каждом из шести полей. Один участок поля был определен как высокопродуктивный, а другой участок был идентифицирован как низкопродуктивный на основании данных о производстве фермерами.Образцы для каждой партии были взяты из области диаметром менее 100 метров. Образцы были смешаны и разделены. Одна часть каждого образца была заморожена при -80 ° C, а затем лиофилизирована. Другая часть каждого образца использовалась для анализа CHN (Лаборатория микроанализа, Университет Иллинойса, Урбана, Иллинойс, США), и была количественно оценена по другим 26 характеристикам, включая одну биотическую характеристику: количество яиц цистовой нематоды сои (SCN) и 25 абиотических характеристик: широта и долгота участков отбора проб, процентное содержание глины, песка и ила, 12 элементов (B, Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, N, P, K, Na, S и Zn), проценты насыщенность (PS) пяти элементов (PS.Ca, PS.H, PS.K, PS.Mg и PS.Na), катионообменная емкость (CEC), органические вещества и pH воды (SGS North America Inc., Резерфорд, Нью-Джерси, США). Попарная корреляция Пирсона была проведена с использованием пакета R «mental» версии 1.6.6 (Revelle, 2016) в среде R версии 3.3.1 (R Core Team, 2015). График корреляции был построен с использованием пакета R «corrplot» версии 0.77 с использованием метода иерархической кластеризации Ward.D2 (Wei and Simko, 2016). Для понимания связи между урожайностью сельскохозяйственных культур и другими 26 характеристиками почвы применялась логистическая регрессия.Значимость корреляции Пирсона и логистической регрессии были определены при p -значение 0,05.

Секвенирование дробовика и архив данных

ДНК

экстрагировали из 200 мг подвыборок лиофилизированной измельченной (модель M20, Ika Works, Wilmington, NC) почвы с использованием набора FastDNA SPIN для почвы (MP Biomedicals. Солон, Огайо, США) и дополнительно очищали с помощью MicroElute DNA Clean- up Kit (Омега Био-тек. Норкросс, Джорджия, США). Двенадцать объемных образцов ДНК почвы были глубоко секвенированы попарно через шесть дорожек с использованием Illumina HiSeq2000 (Roy J.Carver Biotechnology Center в Университете Иллинойса) с использованием набора для секвенирования TruSeq SDS версии 3 в соответствии с протоколами производителей. 12 данных секвенирования ружья были депонированы на сервере MG-RAST (Таблица 1).

Таблица 1. Информация об отборе проб и метагеномная статистика 12 основных проб почвы в Иллинойсе .

Метагеномные анализы и исследование метагеномной ассоциации (MWAS)

На сервер MG-RAST было загружено

необработанных чтений (Meyer et al., 2008), а считывания с контролем качества были проанализированы на предмет обилия таксонов с использованием классификации наилучшего совпадения для базы данных M5NR (Wilke et al., 2012) и функционального обилия генов с использованием иерархической классификации подсистем. По сравнению с параметрами по умолчанию сервера MG-RAST, более строгие параметры были установлены на минимальную длину 30 нуклеотидов, отсечку на 80% идентичности и отсечку на E -значение 1 × 10 ⁻⁹ в этом исследовании (Wilke et al., 2016). Первые две основные координаты (PCo1 и PCo2), полученные с помощью MG-RAST, также были проанализированы с использованием корреляции Пирсона с 26 характеристиками почвы и логистической регрессии к урожайности сельскохозяйственных культур.Значимость корреляции Пирсона и логистической регрессии были определены при p -значение 0,05. Характеристики почвы с наибольшей коррелированностью с PCo1 и PCo2 (pH воды и продуктивность) были отмечены на графике анализа основных координат (PCoA), созданном в MG-RAST с использованием нормализованной численности. Пакет R «mvtnorm» версии 1.0–5 (Genz et al., 2016) и «ellipse» версии 0.3–8 (Murdoch and Chow, 2013) использовались для создания 90% доверительных интервалов для выборок с высокой и низкой продуктивностью.Анализ ограниченного соответствия или канонического соответствия (CCA) с подгонкой вектора среды был выполнен с использованием R-пакета «веганская» версия 2.4-1 (Oksanen et al., 2016). Поскольку существует проблема мультиколлинеарности среди 26 характеристик почвы, коэффициент инфляции дисперсии (VIF) для каждой переменной был оценен с использованием пакета R «faraway» версии 1.0.7 (Faraway, 2016). Поскольку 12 образцов почвы не могут обеспечить достаточную степень свободы для полной модели с 26 переменными, переменные (включая pH воды, урожайность сельскохозяйственных культур и другие с VIF ниже 5) были использованы в векторной аппроксимации в CCA, считая ее основанной на VIF. модель.Информационный критерий Акаике (AIC) был применен для выбора полезных характеристик почвы в модели на основе AIC для аппроксимации вектора. Для оценки значимости модели на основе AIC и модели на основе VIF применялись тесты на перестановки с помощью предельных эффектов с 1000 перестановок. MWAS был выполнен для выявления значимых ассоциаций между таксонами и урожайностью сельскохозяйственных культур с использованием критерия суммы рангов Вилкоксона после фильтрации таксонов с исходной численностью менее 12 единиц в 12 образцах почвы из MG-RAST (Karlsson et al., 2013; Ван и Цзя, 2016). Значимые ассоциации были определены при скорректированном по Бенджамини-Хохбергу значении p или частоте ложных открытий (FDR) при α = 0,05.

Машинное обучение с использованием случайного леса (РФ)

Радиочастотное машинное обучение было выполнено в R с использованием пакета «ranger» (Wright and Ziegler, 2015). В общей сложности 66 возможных комбинаций, которые включали 10 выборок в качестве обучающего набора и оставшиеся два образца в качестве тестового набора (C212), повторялись в каждом прогоне. В каждом прогоне количество деревьев (num.tree) был установлен на уровне 500 для построения модели RF. Число переменных / таксонов, которые можно было выбрать в каждом узле расщепления (mtry), было установлено в диапазоне одной десятой максимального количества таксонов на каждом таксономическом уровне (32 для типа, 66 для класса, 134 для порядка, 175 для семейства, 149 для рода и 215 для видов), и были запущены все 10 параметров. Важность каждого таксона оценивалась с использованием индекса Джини, а точность прогноза определялась как истинно положительный (TP) + истинно отрицательный (TN) TP + TN + ложноположительный + ложноотрицательный.Всего было выполнено 100 прогонов для каждого параметра mtry для каждой иерархии таксономии.

Результаты

Характеристики почвы не были связаны с урожайностью сельскохозяйственных культур

В парном корреляционном анализе Пирсона 26 характеристик почвы сформировали один блок с отрицательной корреляцией и два блока с положительной корреляцией (рис. 1A). В блоке с отрицательной корреляцией pH воды значительно коррелировал с широтой, долготой и несколькими элементами, а также типами глинистых и песчаных почв.Первый положительно коррелированный блок включал несколько элементов (таких как бор, фосфор и цинк) и тип песчаной почвы. Второй блок с положительной корреляцией содержал другие элементы (такие как Ca, Mg и K) с CEC, широтой и долготой. Более слабая положительная корреляция между первым и вторым блоком положительной корреляции также была значимой. Предварительный анализ с использованием корреляции Персона показал, что не было значительной связи между урожайностью сельскохозяйственных культур ни с одной из 26 характеристик почвы (рис. 1А).Для дальнейшего подтверждения наблюдения была применена логистическая регрессия, чтобы понять связь между бинарной продуктивностью сельскохозяйственных культур и каждой характеристикой почвы. Результаты логистической регрессии подтверждают наблюдение парной корреляции Пирсона, согласно которой ни одна из 26 характеристик почвы не была существенно связана с урожайностью сельскохозяйственных культур (рис. 1B). Все вместе результаты показывают, что ни количество SCN, которое является основным почвенным патогеном для выращивания сои в Иллинойсе (Niblack and Riggs, 2015), ни 25 характеристик почвы не были связаны с разницей в урожайности сельскохозяйственных культур.Другие абиотические и биотические факторы могут быть связаны с разницей в продуктивности, включая состав основного микробиома почвы.

Рис. 1. Анализ парной корреляции Пирсона и логистической регрессии. (A) Парный корреляционный анализ Пирсона. В верхнем треугольнике отображен коэффициент корреляции Пирсона ( r ) между каждой из двух характеристик почвы. Синий и красный цвет указывают на положительную и отрицательную корреляцию соответственно. Плотность цвета и размер квадрата отражают масштаб корреляции.Нижний треугольник отображает значение p для каждой соответствующей корреляции. Плотность цвета и размер круга демонстрируют значимый уровень, а значения p выше 0,05 считались незначительными и были отмечены белым цветом. Ни одна из 26 характеристик почвы не имела существенной корреляции с урожайностью сельскохозяйственных культур. (B) Логистический регрессионный анализ. Продуктивность сельскохозяйственных культур определялась в зависимости от каждой характеристики почвы в логистической регрессии. Черные точки представляют 12 данных образцов почвы.ЦИК — катионообменная емкость; PPA, фунтов на акр; PS, процент насыщения; SCN, нематода соевых бобов.

Состав микробиома, значимо связанный с урожайностью сельскохозяйственных культур

Чтобы понять, есть ли состав микробиома в объемных образцах почвы, было выбрано секвенирование с дробовиком для профилирования микробиома почвы. Корреляционный анализ Пирсона показал, что самая высокая дисперсия (PCo1) в составе микробиома показывает сильную корреляцию с pH воды ( p = 0,0001).PCo1 разделил кислые ( pH, <6,3) и некислые ( pH > 6,3) образцы почвы на два пространства, на которые приходится наибольшая 18% дисперсии таксонов (рис. 2A). С другой стороны, PCo2 объясняет вторые по величине 13% дисперсии таксонов. Более того, PCo2 был единственным фактором, который показал значительную корреляцию с урожайностью ( p = 0,0126), и эта связь была дополнительно подтверждена логистической регрессией ( p = 0,0466). Было три образца (Greenfield 03, Auburn 07 и Urbana11) из областей с высокой продуктивностью и три образца (Greenfield 04, Auburn 08, Urbana 12) из ​​областей с низкой продуктивностью, расположенных за пределами 90% доверительных интервалов (Рисунок 2A).Наши наблюдения в PCoA согласуются с несколькими публикациями, в которых описывается связь между pH почвы и микробиомом (Rousk et al., 2010; Rascovan et al., 2016). Однако проблема мультиколлинеарности (например, сильная корреляция между pH воды и другими характеристиками) повышает вероятность того, что pH воды и урожайность сельскохозяйственных культур могут быть смешивающим фактором для PCo1 и PCo2 соответственно.

Рис. 2. Анализ главных координат (PCoA) и анализ ограниченного соответствия (CCA) .Цветная панель показывает pH воды. Маркеры кружками обозначают образцы с низкой производительностью. Маркеры-треугольники обозначают образцы с высокой производительностью. (A) Дисперсия таксонов в основном объяснялась главной координатой 1 (PCo1) и PCo2. PCo1 имеет сильную и значительную корреляцию с pH воды, а PCo2 имеет сильную и значительную корреляцию с урожайностью сельскохозяйственных культур. Пунктирной линией обозначен доверительный интервал 90% для образцов с низкой производительностью. Пунктирной линией обозначен доверительный интервал 90% для образцов с высокой производительностью. (B) Дисперсия таксонов в основном объяснялась первым и вторым собственными значениями (CCA1 и CCA2). Каждый из красных крестиков представляет таксон на уровне порядка. Основываясь на выборе модели на основе AIC, урожайность сельскохозяйственных культур была единственной значимой переменной, необходимой для объяснения дисперсии таксонов. Добавление pH воды в качестве второго подгоночного вектора привело к перпендикулярному направлению к урожайности сельскохозяйственных культур, что указывает на независимость этих двух переменных.

Чтобы подтвердить результаты PCoA, модель на основе VIF и модель на основе AIC были подвергнуты CCA с поддержкой перестановок.В модели на основе VIF шесть характеристик почвы с VIF ниже 5 были включены в модель CCA, включая урожайность сельскохозяйственных культур (VIF: 1,05), органическое вещество (VIF: 1,19), PS.K (VIF: 1,26), SCN (VIF : 1,33), серы (VIF: 1,26) и pH воды (VIF: 1,25) (рисунок S2A). Среди этих шести характеристик почвы тест перестановки определил продуктивность сельскохозяйственных культур как единственную значимую независимую переменную ( p = 0,014). Когда PCo1 и PCo2 использовались в качестве подходящего вектора в CCA на основе VIF, результат подтвердил, что PCo1 ближе к pH воды, а PCo2 ближе к урожайности сельскохозяйственных культур (рисунок S2B).С другой стороны, выбор модели на основе AIC показал, что урожайность сельскохозяйственных культур является единственной переменной, которую необходимо включить в CCA для объяснения дисперсии таксонов (AIC: 93,98, p = 0,055). Добавление pH воды в вектор, соответствующий CCA, привело к перпендикулярному направлению к урожайности сельскохозяйственных культур (рис. 2B), а когда PCo1 и PCo2 были добавлены в CCA, можно наблюдать последовательный результат, что PCo2 ближе к урожайности сельскохозяйственных культур (рис. S2C). ). Сравнение модели ANOVA между моделью на основе VIF (шесть независимых переменных) и моделью на основе AIC (одна независимая переменная) не смогло отвергнуть меньшую модель CCA на основе AIC ( p = 0.709). Результаты подбора вектора CCA показали, что продуктивность сельскохозяйственных культур является основным фактором и объясняет 16% дисперсии таксонов, в то время как pH воды объясняет 8% дисперсии таксонов. И PCoA, и CCA продемонстрировали, что таксоновые различия в составе микробиома были связаны с урожайностью сельскохозяйственных культур, что указывало на возможность того, что некоторые таксоны могут варьироваться в областях с высокой и низкой продуктивностью на шести полях.

Метагеномные анализы и MWAS

Было выполнено более 55 миллионов считываний секвенирования для каждого образца, прошедшего контроль качества, и MG-RAST оценил альфа-разнообразие около 861–935 для 12 образцов (таблица 1).Независимый двухвыборочный тест Уэлча t -тест не показал существенной разницы для среднего альфа-разнообразия из областей с высокой и низкой продуктивностью ( p = 0,20). Чтобы определить, какие таксоны в основной массе почвенного микробиома различаются между образцами с высокой и низкой продуктивностью, мы применили MWAS с использованием критерия суммы рангов Вилкоксона. Обилие бактерий отряда Planctomycetales и эукариотического типа Streptophyta было обнаружено значительно выше в районах с низкой продуктивностью.Оба типа могут быть обнаружены более трех раз в разных иерархиях одной и той же таксономической линии (таблица 2). Другие важные таксоны, неоднократно идентифицированные с помощью теста суммы рангов Вилкоксона, включали бактериальный род Bradyrhizodium , бактериальный класс Gammaproteobacteria , неклассифицированный класс грибкового типа Ascomycota и неклассифицированный класс эукариотического типа 3 ). Численность Bradyrhizodium и Gammaproteobacteria в целом была выше в районах с высокой продуктивностью, тогда как численность Ascomycota была выше в районах с низкой продуктивностью (Рисунок 3, Таблица 2).В отличие от успеха MWAS, анализ ассоциации между изобилием функциональных генов и урожайностью культур не дал каких-либо значительных результатов (данные не показаны).

Таблица 2. Значительная численность таксонов различалась между районами с высокой и низкой продуктивностью с использованием критерия суммы рангов Вилкоксона .

Рис. 3. Различия микробиома между областями с высокой и низкой продуктивностью . Доля таксонов представляла собой среднее значение для шести образцов почвы из районов с высокой и низкой продуктивностью.Пропорция была отсортирована от высокой к низкой на основе панели высокой продуктивности, и 10 наиболее распространенных таксонов были окрашены и помечены светлой радужной палитрой. Таксоны со значительной разницей между областями высокой и низкой продуктивности были отмечены звездочками и дополнительной цветовой палитрой. (A) Таксоны на уровне филума. (B) Таксоны на уровне класса. (C) Таксоны на уровне заказа. (D) Таксоны на семейном уровне. (E) Таксоны на уровне рода. (F) Таксоны на уровне видов. Более высокая доля порядка Rhizobiales , семейства Bradyrhizobiaceae , рода Bradyrhizobium и некоторых видов, представленных в районах с высокой продуктивностью, в то время как более Steptophyta и Planctomycetes можно было найти в районах с низкой продуктивностью.

Прогнозирование производительности с использованием машинного обучения RF

Чтобы понять, может ли состав микробиома в насыпных почвах быть информативным для прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур, мы адаптировали RF-машинное обучение и оценили точность прогноза на каждом таксономическом уровне с 10 различными переменными / таксонами (mtry), включенными в RF-модель.Хотя большинство прогнозов имели низкую точность, мы обнаружили, что на уровне порядка со всеми переменными в модели была достигнута наилучшая точность прогноза на уровне 0,787 (рис. 4A). Далее мы вычислили важность таксона, присвоенную моделью RF на уровне порядка, и результаты показали, что наиболее важным таксоном был Actinomycetiales , за которым следовали Nostocales и Rhizobiales (Рисунок 4B). В то время как Nostocales в типе Cyanobacteria были признаны важными только с помощью машинного обучения RF, как Actinomycetiales , так и Rhizobiales были определены как значимые в MWAS (Таблица 2).Помимо Rhizobiales , другие таксоны, такие как неклассифицированный заказ под Gammaproteobacteria в типе Proteobacteria , также были признаны важными с помощью MWAS и машинного обучения RF (рис. 4B).

Рис. 4. Точность прогнозирования машинного обучения с использованием случайного леса . В каждом прогоне было вычислено в общей сложности 500 деревьев, и было выполнено 100 прогонов, чтобы достичь среднего значения для каждой точки в каждой иерархии таксономии. (A) Ось Y показывает значение точности.Более высокая точность указывает на лучшее предсказание. На оси абсцисс указано количество переменных / таксонов, которые могут быть выбраны случайным образом в каждом узле разбиения. Полоски в каждой точке указывают интерквартиль точки данных. (B) Важность каждого таксона в прогнозе РФ на уровне порядка. Всего в модель было включено 134 таксона. 12 наиболее влиятельных таксонов были помечены цветом и сгруппированы по доменам и типам.

Обсуждение

Урожайность сельскохозяйственных культур — это количественная характеристика, определяемая множеством факторов (Van Roekel et al., 2015). Абиотические характеристики почвы, такие как наличие воды и азота, хорошо известны как факторы, ограничивающие продуктивность (Durán et al., 2014), а погодные условия, такие как осадки или температура, могут значительно влиять на урожайность сельскохозяйственных культур. С другой стороны, биотические особенности, такие как патоген, вредитель (Hartman et al., 2015), и полезный симбиоз, такой как клубенькование (Tkacz and Poole, 2015), также влияют на урожайность. Более того, важной биотической особенностью является генетика сорта сельскохозяйственных культур (генотип), которая включает в себя генетику фотосинтеза и показателей продуктивности (Dhanapal et al., 2016; Li et al., 2016), генетика эффективности использования воды и азота (Dhanapal et al., 2015; Chen et al., 2016), генетика болезней и устойчивости к вредителям (Chang et al., 2016; Revelle, 2016). ), а также генетическое влияние на структурирование микробиома ризосферы (Jin et al., 2009; Babujia et al., 2016; de Almeida Lopes et al., 2016). В нашем исследовании мы обнаружили дополнительные факторы, лежащие в основе урожайности сельскохозяйственных культур, когда указанные выше факторы были идентичными или похожими. Наш экспериментальный план гарантировал, что каждая пара из двух участков на одном и том же агрономическом поле (без известных различий в условиях окружающей среды, таких как осадки) получала одинаковое управление фермерами (с одинаковым генетическим разнообразием культур и сельскохозяйственными применениями, такими как удобрение) на каждом из участков. в шести местах в Иллинойсе, и поскольку были известны различия в болезнях или вредителях, о которых сообщалось в сезон отбора проб между двумя районами, мы предположили, что насыпные почвы с некоторыми неравномерно распределенными абиотическими или биотическими факторами могут быть причиной разницы в урожайности сельскохозяйственных культур.

Двадцать шесть характеристик почвы были количественно определены в образцах почвы; однако ни один из них не показал значительной корреляции с урожайностью сельскохозяйственных культур. Тем не менее, другие абиотические характеристики, такие как физическое уплотнение почвы, влажность почвы или разница дренажа между территориями, следует рассматривать как потенциальные абиотические факторы, поскольку почвенная система намного сложнее, чем 26 характеристик, включенных в исследования. В то время как 26 характеристик почвы не дали значительного результата, PCoA и CCA предположили, что продуктивность сельскохозяйственных культур является важной объясняющей переменной, которая объясняет таксоновые различия в составе микробиома.Другими словами, микробные различия в образцах почвы могут быть связаны с урожайностью сельскохозяйственных культур. Чтобы лучше понять, какие таксоны в микробиоме связаны с разницей в урожайности сельскохозяйственных культур, MWAS был применен для анализа микробиома по отдельным таксонам на разных уровнях таксономии (от типа до видов). Три бактериальных таксона ( Bradyrhizodium, Gammaproteobacteria и Planctomycetales ) и два таксона эукариот ( Ascomycota и Streptophyta ) были признаны значимыми по крайней мере три раза в одной и той же иерархической линии.Интересно, что большинство этих таксонов так или иначе связаны с полезностью азота. Было высказано предположение, что численность Proteobacteria была выше, когда азот более доступен (Fierer et al., 2012), и действительно, мы наблюдали более высокую численность Proteobacteria в областях с более высокой продуктивностью (Рисунок 4). И Bradyrhizodium , и Gammaproteobacteria принадлежат к типу Proteobacteria , и оба таксона связаны с клубенькообразованием. Бактерии из рода Bradyrhizodium хорошо известны своей ролью симбиоза с бобовыми культурами для фиксации азота и повышения урожайности сельскохозяйственных культур (Durán et al., 2014). Было показано, что взаимодействие между соей и различными штаммами Bradyrhizodium на урожайность сельскохозяйственных культур является значительным (Zimmer et al., 2016). Распространение и разнообразие штаммов Bradyrhizodium в США также различаются географически (Shiro et al., 2013). Сообщалось, что большинство бактерий рода Bradyrhizodium имеют гены фиксации азота (Durán et al., 2014), и была признана их способность фиксировать азот для удовлетворения более чем половины потребности сои в азоте (Salvagiotti et al., 2008). Хотя бактерии класса Gammaproteobacteria могут не обладать независимой способностью к азотфиксации, некоторые бактерии, такие как бактерии из рода Klebsiella , были способны колонизировать клубеньки арахиса в присутствии видов Bradyrhizodium (Ibá-ez et al., 2009). ), а некоторые считались подавляющими болезнь или способствующими здоровью (Berendsen et al., 2012). Численность полезных ризобий ( Bradyrhizodium и Gammaproteobacteria ) в целом была выше в районах с высокой продуктивностью (Таблица 2).С другой стороны, отряд Planctomycetales относится к особой группе бактерий, которые не содержат пептидогликан и в основном размножаются почкованием. Классификация Planctomycetes помещает группу между Бактериями и Archea, потому что некоторые Planctomycetes обладают эукариотическими характеристиками, такими как мембраносвязанный нуклеоид и способность синтезировать стерол. Более того, около Planctomycetes осуществляют анаэробное окисление аммония до диазота в специализированных пузырьках, называемых анамоксосомами, что может снизить доступность азота в основных почвах (Fuerst and Sagulenko, 2011).В то время как Streptophyta представляет собой тип наземных растений и водорослей, которые могут напрямую конкурировать за доступность азота с сельскохозяйственными культурами (Leliaert et al., 2012; Becker, 2013), Ascomycota является крупнейшим филумом грибов, который содержит различные патогенные растения, передающиеся через почву. грибов, но этот тип также содержит множество непатогенных микроорганизмов, и в качестве прямых доказательств необходимы дополнительные исследования, посвященные тому, какие таксоны полезны или вредны для урожайности сельскохозяйственных культур. Заказ Actinomycetales также содержит патогены растений, такие как возбудитель парши картофеля, Streptomyces scabies .В то время как Actinomycetales был обнаружен значимо только на уровне порядка (не значимо для типа и класса Actinobacteria ), группа бактерий была признана наиболее важным таксоном в машинном обучении РФ. Хотя численность Actinomycetales была выше в районах с низкой продуктивностью, аналогично численности Ascomycota, Planctomycetales и Streptophyta (таблица 2), что дает интуицию, что Actinomycetales могут быть вредными для здоровья сельскохозяйственных культур, некоторые исследования сообщили о преимуществах совместной инокуляции Actinomycetes с Bradyrhizodium japonicum , которые способствовали росту сои (Soe et al., 2012; Нимной и др., 2014). Поскольку порядок Actinomycetales по-прежнему включает слишком много таксонов, чтобы сделать окончательный вывод, в качестве прямых доказательств требуются дополнительные исследования, посвященные тому, какие таксоны в отряде Actinomycetales являются полезными или вредными для урожайности сельскохозяйственных культур.

Поскольку содержание азота в насыпных почвах существенно не различается между областями с высокой и низкой продуктивностью (два независимых образца Велча t -тест, p = 0,53), мы предположили, что различная урожайность сельскохозяйственных культур может быть связана с активностью азотфиксации внутри узелки.Более высокая численность Bradyrhizodium и Gammaproteobacteria может способствовать увеличению численности полезных ризобий в ризосфере. Действительно, было высказано предположение, что микробиом ризосферы сои был специализирован из микробиома основной массы почвы для увеличения роста сои и использования питательных веществ (Mendes et al., 2014). К сожалению, результаты ассоциации между изобилием функциональных генов и урожайностью сельскохозяйственных культур не смогли выявить каких-либо значимых результатов, ни для генов, связанных с метаболизмом азота.Но поскольку метагеномное исследование на основе ДНК не предоставляет прямых доказательств экспрессии, даже если гены, связанные с метаболизмом азота, оказались более многочисленными, все же необходимо провести мета-транскриптомное исследование, чтобы убедиться, что гены, связанные с метаболизмом азота, действительно имеют дифференциальную экспрессию в одном состоянии и более. Другая. Расширенные исследования сосредоточены на поиске доказательств пополнения этих полезных ризобий из основной массы почвы в ризофере, а поиск доказательств того, что эти полезные ризобии обеспечивают лучшую фиксацию азота или стимулируют большее количество клубеньков, позволит по-новому взглянуть на разницу в урожайности сельскохозяйственных культур на поле (рис. 5).

Рис. 5. Спекулятивная схема взаимодействия между урожайностью сельскохозяйственных культур и объемным микробиомом почвы . Полезные таксоны Bradyrhizodium и Gammaproteobacteria могут взаимодействовать с культурами в отношении фиксации азота и образования клубеньков для повышения доступности азота. С другой стороны, более высокая численность Steptophyta и Planctomycetes в основной массе почвы может конкурировать с азотом с сельскохозяйственными культурами и снижать доступность азота.Более высокое содержание Actinomycetales и Ascomycota может усилить биотический стресс для сельскохозяйственных культур.

Помимо определения таксонов, связанных с разницей в урожайности сельскохозяйственных культур, в нашем исследовании впервые использовалось прогнозирование машинного обучения с использованием состава микробиома почвы. Результат продемонстрировал, что состав микробиома действительно может быть полезен для прогнозирования урожайности сельскохозяйственных культур. В то время как модель прогнозирования с небольшим обучающим набором приводила к более низкой точности по сравнению с прогнозом машинного обучения при заболеваниях человека (обычно включала 100–300 выборок; Pasolli et al., 2016), мы ожидаем, что точность будет улучшена при увеличении размера выборки. Тем не менее, поскольку микробиом почвы может быть намного сложнее и разнообразнее, чем микробиом человека, ограниченная глубина секвенирования для обнаружения редких таксонов и воспроизводимость в условиях очень разнообразных факторов окружающей среды будут техническими узкими местами.

Заключение

Мы определили четыре группы бактерий и две группы эукариот, которые были существенно связаны с урожайностью сельскохозяйственных культур.Использование модели RF позволило успешно спрогнозировать урожайность сельскохозяйственных культур с точностью 0,79. Мы ожидаем, что благодаря активному прогрессу в аннотации метагеномов, статистическом сравнении и вычислительной мощности для обработки данных большого размера, MWAS и машинное обучение дадут новое понимание того, как микробные сообщества взаимодействуют с культурами и принесут прямые выгоды сельскому хозяйству.

Раскрытие информации

Торговые наименования и названия производителей необходимы для фактического сообщения имеющихся данных; однако USDA не гарантирует и не гарантирует соответствие продукта стандарту, а использование названия USDA не подразумевает одобрения продукта за исключением других, которые также могут быть подходящими.

Взносы авторов

HC: Проанализировал и интерпретировал данные и разработал черновик рукописи; JH: Интерпретировал данные и помог написать рукопись; CB: Собрал материалы для эксперимента и помог написать рукопись; GH: Координировал исследование и помог написать рукопись.

Финансирование

Исследование, представленное в этой публикации, было поддержано Советом по соевым бобам Иллинойса и Службой сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарим производителей-кооператоров за предоставленную возможность отбора проб почвы на своих полях и Службу сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США за частичную финансовую поддержку.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fmicb.2017.00519/full#supplementary-material

Рисунок S1. Место отбора проб в штате Иллинойс . Сотрудник в каждом месте (два сотрудника в Гринсфилде) предоставил по два образца с каждого поля, один с высокой производительностью, а другой с низкой производительностью.

Рисунок S2. Анализ ограниченного соответствия (CCA). (A) Модель CCA на основе VIF, которая включает шесть характеристик почвы в качестве независимых переменных. (B) Модель CCA на основе VIF с включенными PCo1 и PCo2. (C) Модель CCA на базе AIC с включенными PCo1 и PCo2.

Список литературы

Бабуджиа, Л.С., Сильва, А.П., Накатани, А.С., Кантао, М.Е., Васконселос, А.Т.Р., Визентайнер, Дж. В. и др. (2016). Влияние длительного выращивания устойчивых к глифосату трансгенных бобов сои [Glycine max (L.) Мерр.] О почвенном микробиоме. Transgenic Res. 25, 425–440. DOI: 10.1007 / s11248-016-9938-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чанг, Х.-Х., Липка, А., Домье, Л.Л., и Хартман, Г.Л. (2016). Характеристика локусов устойчивости к болезням в коллекции зародышевой плазмы сои Министерства сельского хозяйства США с использованием полногеномных ассоциаций. Фитопатология 106, 1139–1151. DOI: 10.1094 / PHYTO-01-16-0042-FI

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, В., Яо, К. М., Патил, Г. Б., Агарвал, Г., Дешмук, Р. К., Лин, Л. и др. (2016). Идентификация и сравнительный анализ дифференциальной экспрессии генов в ткани листьев сои в условиях засухи и наводнения, выявленных с помощью RNA-Seq. Фронт. Plant Sci. 7: 1044. DOI: 10.3389 / fpls.2016.01044

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

де Алмейда Лопес, К. Б. Карпентьери-Пиполо, В., Оро, Т. Х., Стефани Пальоса, Э. и Деграсси, Г. (2016). Культурные сообщества эндофитных бактерий, связанные с выращиваемой в поле соей. J. Appl. Microbiol. 120, 740–755. DOI: 10.1111 / jam.13046

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дебенпорт, С. Дж., Ассигбетсе, К., Баяла, Р., Чапюи-Ларди, Л., Дик, Р. П., и Гарденер, Б. Б. М. (2015). Связь смены популяций в микробиоме корневой зоны проса с повышенной урожайностью сельскохозяйственных культур в регионе Сахель (Африка). Заявл. Environ. Microb. 81, 2841–2851. DOI: 10.1128 / AEM.04122-14

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дханапал, А.П., Рэй, Дж. Д., Сингх, С. К., Хойос-Виллегас, В., Смит, Дж. Р., Перселл, Л. К. и др. (2015). Полногеномный анализ ассоциации различных генотипов сои позволяет выявить новые маркеры азотных признаков. Геном растений 8. doi: 10.3835 / plantgenome2014.11.0086

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дханапал, А. П., Рэй, Дж. Д., Сингх, С. К., Хойос-Виллегас, В., Смит, Дж. Р., Перселл, Л. К. и др. (2016). Полногеномное ассоциативное картирование признаков хлорофилла сои на основе спектральной отражательной способности растительного покрова и экстрактов листьев. BMC Plant Biol. 16: 174. DOI: 10.1186 / s12870-12016-10861-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дуран, Д., Рей, Л., Санчес-Канисарес, К., Йоррин, Б., Империал, Дж., И Руис-Аргуэзо, Т. (2014). «Биоразнообразие медленнорастущих ризобий: род Bradyrhizobium», в «Полезные растительно-микробные взаимодействия: экология и применение» , ред. Б. Гонсалес и Х. Гонсалес-Лопес (Бока-Ратон, Флорида: CRC Press), 20–46.

Фирер, Н., Лаубер, К. Л., Рамирес, К. С., Заневельд, Дж., Брэдфорд, М. А., и Найт, Р. (2012). Сравнительный метагеномный, филогенетический и физиологический анализ почвенных микробных сообществ через градиенты азота. ISME J. 6, 1007–1017. DOI: 10.1038 / ismej.2011.159

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фуэрст, Дж. А., Сагуленко, Э. (2011). Помимо бактерий: планктомицеты бросают вызов нашим представлениям о микробной структуре и функциях. Нат.Rev. Microbiol. 9, 403–413. DOI: 10.1038 / nrmicro2578

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Genz, A., Bretz, F., Miwa, T., Mi, X., Leisch, F., Scheipl, F., et al. (2016). Mvtnorm: многомерное нормальное и t-распределения. Пакет R версии 1.0-5 . Доступно в Интернете по адресу: http://cran.r-project.org/package=mvtnorm.

Хартман, Дж. Л., Рупе, Дж. К., Сикора, Э. Ф., Домье, Л. Л., Дэвис, Дж. А., и Стеффи, К. Л. (2015). Сборник болезней и вредителей сои, 5-е изд. .Сент-Пол, Миннесота: APS Press. Американское фитопатологическое общество.

Google Scholar

Иба-эз, Ф., Анджелини, Дж., Тауриан, Т., Тонелли, М. Л., и Фабра, А. (2009). Эндофитное заселение клубеньков корня арахиса условно-патогенными Gammaproteobacteria. Syst. Прил. Microbiol. 32, 49–55. DOI: 10.1016 / j.syapm.2008.10.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цзинь, Дж., Ван, Г. Х., Лю, Х. Б., Лю, Дж. Д., Чен, Х. Л., и Герберт, С. Дж. (2009). Временная и пространственная динамика бактериального сообщества ризосферы генотипов сои, выращиваемой в черноземе. Педосфера 19, 808–816. DOI: 10.1016 / S1002-0160 (09) 60176-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карлссон, Ф. Х., Тремароли, В., Нукау, И., Бергстром, Г., Бер, К. Дж., Фагерберг, Б., и др. (2013). Метагеном кишечника у европейских женщин с нормальным, нарушенным и диабетическим контролем уровня глюкозы. Природа 498, 99–105. DOI: 10.1038 / природа12198

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лакшманан, В. (2015). Состав корневого микробиома регулируется факторами растения-хозяина. Adv. Бот. Res. 75, 57–79. DOI: 10.1016 / bs.abr.2015.09.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Le Chatelier, E., Nielsen, T., Qin, J. J., Prifti, E., Hildebrand, F., Falony, G., et al. (2013). Богатство микробиома кишечника человека коррелирует с метаболическими маркерами. Природа 500, 541–549. DOI: 10.1038 / nature12506

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лелиарт, Ф., Смит, Д. Р., Моро, Х., Херрон, М. Д., Verbruggen, H., Delwiche, C.F., et al. (2012). Филогения и молекулярная эволюция зеленых водорослей. Crit. Rev. Plant Sci. 31, 1–46. DOI: 10.1080 / 07352689.2011.615705

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Х. Ю., Ян, Ю. М., Чжан, Х. Ю., Чу, С. С., Чжан, X. Г., Инь, Д. М., и др. (2016). Генетическая взаимосвязь между эффективностью фосфора и фотосинтетическими характеристиками сои, выявленная с помощью анализа QTL с использованием генетической карты высокой плотности. Фронт.Plant Sci. 7: 924. DOI: 10.3389 / fpls.2016.00924

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мендес, Л. В., Курамаэ, Э. Э., Наваррет, А. А., ван Вин, Дж. А., и Цай, С. М. (2014). Таксономический и функциональный отбор микробного сообщества в ризосфере сои. ISME J. 8, 1577–1587. DOI: 10.1038 / ismej.2014.17

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мейер, Ф., Паарманн, Д., Д’Суза, М., Олсон, Р., Гласс, Э. М., Кубал, М. и др. (2008). RAST-сервер метагеномики — общедоступный ресурс для автоматического филогенетического и функционального анализа метагеномов. BMC Bioinformatics 9: 386. DOI: 10.1186 / 1471-2105-9-386

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мюллер Д., Фогель К., Бай Ю. и Ворхольт Дж. (2016). Микробиота растений: понимание и перспективы на системном уровне. Annu. Преподобный Жене. 50, 211–234. DOI: 10.1146 / annurev-genet-120215-034952

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ниблак, Т., и Риггс, Р. (2015). «Соевые цистовые нематоды», в Сборнике болезней и вредителей сои, 5-е изд. , ред. Г.Л. Хартман, Дж. К. Руп, Э. Ф. Сикора, Л. Л. Домье, Дж. А. Дэвис и К. Л. Стеффи (Сент-Пол, Миннесота: Американское фитопатологическое общество), 100–104.

Google Scholar

Nimnoi, P., Pongsilp, N., and Lumyong, S. (2014). Совместная инокуляция сои (Glycine max) с актиномицетами и Bradyrhizobium japonicum улучшает рост растений, активность нитрогеназ и питание растений. J. Plant Nutr. 37, 432–446. DOI: 10.1080 / 017.2013.864308

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Оксанен, Дж., Бланше, Ф. Г., Френдли, М., Киндт, Р., Лежандр, П., МакГлинн, Д., и др. (2016). Веган: Пакет «Экология сообщества». Пакет R версии 2.4-1. Доступно в Интернете по адресу: https://CRAN.R-project.org/package=vegan

Пазолли, Э., Чыонг, Д., Малик, Ф., Уолдрон, Л., и Сегата, Н. (2016). Метаанализ машинного обучения для больших наборов метагеномных данных: инструменты и биологические знания. PLoS Comput. Биол. 12: e1004977. DOI: 10.1371 / journal.pcbi.1004977

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пайффер, Дж. А., Спор, А., Корен, О., Джин, З., Триндж, С. Г., Дангл, Дж. Л. и др. (2013). Разнообразие и наследуемость микробиома ризосферы кукурузы в полевых условиях. Proc. Natl. Акад. Sci. США 110, 6548–6553. DOI: 10.1073 / pnas.1302837110

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рашкован, Н., Карбонетто, Б., Перриг, Д., Диас, М., Канчиани, В., Абало, М., и др. (2016). Комплексный анализ корневых микробиомов сои и пшеницы с сельскохозяйственных полей. Sci. Реп. 6: 28084. DOI: 10.1038 / srep28084

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

R Основная команда (2015). R: Язык и среда для статистических вычислений . Вена: Фонд R для статистических вычислений. Доступно в Интернете по адресу: http://www.r-project.org/

Revelle, W.(2016). Психология: процедуры исследования личности и психологии, версия 1.6.6 . Эванстон, Иллинойс: Северо-Западный университет. Доступно в Интернете по адресу: http://cran.r-project.org/package=psych

Rousk, J., Baath, E., Brookes, P. C., Lauber, C. L., Lozupone, C., Caporaso, J. G., et al. (2010). Сообщества почвенных бактерий и грибов через градиент pH в пахотной почве. ISME J. 4, 1340–1351. DOI: 10.1038 / ismej.2010.58

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сальваджотти, Ф., Кассман, К., Шпехт, Дж., Уолтерс, Д., Вайс, А., Доберман, А. (2008). Поглощение азота, фиксация и реакция на азот удобрений в соевых бобах: обзор. Field Crops Res. 108, 1–13. DOI: 10.1016 / j.fcr.2008.03.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Широ С., Мацуура С., Сайки Р., Сигуа Г. К., Ямамото А., Умехара Ю. и др. (2013). Генетическое разнообразие и географическое распространение аборигенных сои-клубеньковых Bradyrhizobia в Соединенных Штатах. Заявл. Environ. Microb. 79, 3610–3618. DOI: 10.1128 / AEM.00236-13

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Соэ, К. М., Бхромсири, А., Карлади, Д., и Ямакава, Т. (2012). Влияние эндофитных актиномицетов и штаммов Bradyrhizobium japonicum на рост, клубенькование, азотфиксацию и массу семян различных сортов сои. Почвоведение. Завод Нутр. 58, 319–325. DOI: 10.1080 / 00380768.2012.682044

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Суейдан, Х., и Никольски, М. (2016). Машинное обучение для метагеномики: методы и инструменты. arXiv: 1510.06621v2 [q-bio.GN]. DOI: 10.1515 / metgen-2016-0001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Рукель, Р. Дж., Перселл, Л. К., и Салмерон, М. (2015). Физиологические и управленческие факторы, влияющие на потенциальную урожайность сои. Field Crops Res. 182, 86–97. DOI: 10.1016 / j.fcr.2015.05.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wilke, A., Bischof, J., Герлах В., Гласс Э., Харрисон Т., Киган К. П. и др. (2016). База данных и портал метагеномики MG-RAST в 2015 году. Nucleic Acids Res. 44, D590 – D594. DOI: 10.1093 / nar / gkv1322

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wilke, A., Harrison, T., Wilkening, J., Field, D., Glass, E.M., Kyrpides, N., et al. (2012). M5nr: новая неизбыточная база данных, содержащая белковые последовательности и аннотации из множества источников и связанных инструментов. BMC Bioinformatics 13: 141. DOI: 10.1186 / 1471-2105-13-141

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Райт, М. Н., Зиглер, А. (2015). Ranger: быстрая реализация случайных лесов для многомерных данных на C ++ и R. arXiv: 1508.04409 [stat] .

Google Scholar

Сюй, X. М., Пасси, Т., Вэй, Ф., Сэвилл, Р., и Харрисон, Р. Дж. (2015). Метагеномика на основе ампликонов определила в почвах организмы-кандидаты, которые вызвали снижение урожайности клубники. Hortic. Res. 2: 15022. DOI: 10.1038 / hortres.2015.22

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сюй, Ю. Х., Ван, Г. Х., Цзинь, Дж., Лю, Дж. Дж., Чжан, К. Ю., и Лю, Х. Б. (2009). Бактериальные сообщества в ризосфере сои в зависимости от типа почвы, генотипа сои и стадии их роста. Soil Biol. Биохим. 41, 919–925. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2008.10.027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, X., Zhang, D.Y., Jia, H.J., Feng, Q., Wang, D.H., Liang, D., et al. (2015). Микробиомы полости рта и кишечника нарушаются при ревматоидном артрите и частично нормализуются после лечения. Нат. Med. 21, 895–905. DOI: 10,1038 / нм.3914

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Циммер, С., Мессмер, М., Хаазе, Т., Пиефо, Х.П., Миндерманн, А., Шульц, Х. и др. (2016). Влияние сорта сои и штаммов Bradyrhizobium на урожай, содержание белка и биологическую азотфиксацию в прохладных условиях выращивания в Германии. Eur. J. Agron. 72, 38–46. DOI: 10.1016 / j.eja.2015.09.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Насыпные грунты | rockin-e

Насыпные почвы

У нас есть различные насыпные почвы и мульчи, которые обеспечат процветание вашего сада и ландшафта. Все почвы доступны для самовывоза или доставки. Если вы хотите купить почву для доставки, позвоните в магазин, чтобы договориться о 801-299-9990, или напишите по электронной почте mhogan @ rockinecountrystores.com

Взимается плата за доставку!

Fertimulch

$ 59,99 За ярд

Смесь для птицеводства Millers отличается от других компостов для птицы, представленных на рынке. Мы начинаем с компоста на основе птицы, который также включает выдержанный торфяной мох, компостную солому, а затем смешиваем компостированное волокно Miller gro. Смешивается с нашими выдержанными компостными лесными продуктами, чтобы обеспечить вам высококачественную смесь для птицы.

Органические вещества питают растения и способствуют поддержанию хороших свойств почвы, способствуя не только удержанию воды, но и дренажу.

Не рекомендуется сажать прямо в компост. Всегда смешивайте с почвой. Мы не рекомендуем Fertimulch в качестве подкормки / мульчи.

Soil Pep

$ 49,99 За ярд

Mountain West Bark Products свежий почвенный перец — это полностью натуральный продукт, полученный прямо от природы. Почвенный пепел — это материал коры с просеиванием на 3/8 минус (мелкие частицы свежей коры). Почвенный перец обычно используется в качестве добавки для добавления в почву органических питательных веществ и используется в качестве основного ингредиента в контейнерных смесях, тепличных смесях, горшечных почвах, самшитовых садах и любой другой общей подготовке почвы.Почвенный бек также можно использовать в качестве мульчи для коры или в качестве подкормки для любых нужд озеленения, а также для проектов по мелиорации земель.

Коричневая кора

$ 49,99 За ярд

Наша цветная мульча состоит из переработанных древесных отходов (без отходов сноса) и высушенных (не зеленых и свежих) обрезков деревьев. Эту древесину измельчают и просеивают, чтобы удалить посторонний мусор. После измельчения и просеивания мульча окрашивается в коричневый цвет. Наш краситель нетоксичен и экологически безопасен для использования с семьей, домашними животными и растениями.

• Стойкий цвет.

• Уменьшает распространение сорняков.

• Экономит воду за счет уменьшения испарения.

• Защищает и охлаждает корни от перепадов температур.

• Добавляет привлекательность ландшафту, придавая ему чистый, ухоженный вид.

Верхний слой почвы высшего качества

45,00 $ За ярд

Наш верхний слой почвы высшего качества состоит на 80% из верхнего слоя почвы и на 30% из компоста.

Garden Box Mix

85,00 $ за ярд

Специальная смесь органического компоста, черного торфа, пемзы и почвы для получения смеси для выращивания с нейтральным pH. Смесь Миллера от А до Я добавляется для всех нужд, которые требуются растениям. Это включает гумат для жизни в почве. Микориза для стимуляции корней и снижения шока растений. Также с более чем 70 минералами и микроэлементами, а также отливками из дождевых червей для медленного высвобождения N-P-K.

pH почвы коррелирует с процессом совместного возникновения и сборки диазотрофных сообществ в ризосфере и валовых почвах пшеничных полей

https: // doi.org / 10.1016 / j.soilbio.2018.03.017Получить права и контент

Основные моменты

•

Диазотрофные сообщества сильно различались между насыпными и ризосферными почвами.

•

Диазотрофы ризосферы представляют собой менее конкурентоспособную, более стабильную сетевую структуру.

•

Важность детерминированных процессов уменьшалась по мере удаления от корней растений.

•

pH почвы регулирует совместное возникновение диазотрофных сообществ и процесс их объединения.

Abstract

Биологическая фиксация азота способствует пополнению доступного для растений азота как в основной массе почвы, так и в ризосфере. Здесь мы исследовали процесс совместной ассоциации и сборки диазотрофных членов сообщества как в ризосфере, так и в основной массе почвы пшеничных полей. Структура диазотрофного сообщества в ризосфере значительно отличалась и представляла собой менее конкурентоспособную и более стабильную сетевую структуру по сравнению с основной структурой почвы.Детерминированные процессы сборки сообществ в сравнении со стохастическими были количественно оценены с использованием показателей betaNTI, демонстрируя, что важность детерминированных процессов уменьшалась с увеличением расстояния от корней растений. PH почвы коррелировал со структурой и разнообразием диазотрофного сообщества, а структура сообщества показывала большую связанность и стабильность в почвах с нейтральным pH по сравнению с кислыми или щелочными почвами. Стохастические процессы преобладали в сообществе диазотрофных сообществ в почвах с нейтральным pH, в то время как детерминированные процессы преобладали в кислых или щелочных почвах.Эти результаты предполагают, что pH почвы может играть важную роль в процессах взаимодействия и сборки диазотрофного сообщества в ризосфере и насыпных почвах, что может улучшить наше понимание биологической фиксации азота в сельскохозяйственных почвах.

Ключевые слова

Взаимодействие

Диазотрофное сообщество

Ризосфера

Процесс сборки

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2018 Elsevier Ltd.Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Продажа садовой почвы, коры и компоста

Почва, компост и кора

Холодные ночи или резкие перепады температуры могут повредить растения или убить их, но профилактическое мульчирование защитит ваши растения. Мульчирование также подавляет рост сорняков. Одно исследование показало, что время прополки можно сократить почти на две трети за счет использования мульчи. Кроме того, мульча обеспечивает растения питательными веществами, поскольку она разлагается, предотвращает эрозию и помогает удерживать влагу в засушливые месяцы.

Не стоит забывать и о том, что мульча мгновенно создает цвет и текстуру во дворе и создает привлекательный контраст с газоном или кустарниками.

Грунт в мешках

Al’s предлагает широкий ассортимент продуктов в мешках, включая почвенные добавки, какао-скорлупу, органические почвы и многое другое. Загляните в один из наших магазинов, и наши специалисты помогут вам выбрать продукт, подходящий для вашего проекта.

Насыпные грунты

Трехкомпонентный микшер Al’s Premium

Смесь из сфагнового торфа высшего сорта, мелкой коры и пемзы, смешанная с выдержанным компостным растительным материалом из хозяйств и магазинов Al.В сочетании с компостированным навозом. Эта садовая почва, выставленная на продажу, усиливает микробную активность растений! Идеально подходит для новых посадок и улучшения почвы.

40 $ / ярд; 20 долларов / пол ярда.

Доступен только в Sherwood и Woodburn.

Трехкомпонентная смесь Premium Al с грунтовкой Top Soil

Смесь из супеси верхнего слоя почвы, компостированного растительного материала и компостированного навоза. Идеально подходит для строительства берм, застройки низких участков или смешивания с существующей почвой для улучшения конструкции. Эта садовая почва, выставленная на продажу, помогает растениям сохранять влагу и питательные вещества.

$ 42 / ярд; 21 доллар / пол ярда.

Доступно только в Sherwood & Woodburn.

Компостный навоз

Насыщенный питательными веществами, экологически чистый и органический. Богат питательными веществами для сада. Наш компост идеально подходит для новых насаждений, добавления на грядки или в качестве подкормки.

40 $ / ярд; 20 долларов / пол ярда.

Доступен только в Sherwood и Woodburn.

Поправки по коре и почве

Вся предлагаемая кора и почва изготовлены из деревьев, выращенных на северо-западе страны.

Пихта средней свежести

Эта кора имеет красивый полированный красный цвет, который бросается в глаза на любой клумбе и на сегодняшний день является самым популярным выбором. Это идеальное сочетание кусочков размером с никель с мелкой пылью коры Северо-Запада мгновенно создает цвет и текстуру во дворе. Взгляд «большой удар для ваших денег». Всегда является фаворитом садовода, который ищет органическое дополнение к почве, содержащее питательные вещества, которыми питаются растения. Это промышленный стандарт, который позволяет защитить растения зимой и помогает удерживать влагу вокруг растений в сухую погоду.

32 $ / ярд; 16 $ / пол ярда.

Доступен только в Sherwood и Woodburn.

Тсуга темная, тонкая выдержка

Мульча из болиголова с мелкой текстурой и более мелкими частицами темнее коры пихты. Кроме того, в нем меньше щепок, что делает его идеальным для садоводов и семей с детьми или домашними животными. Помимо создания привлекательного более темного контраста с газоном или кустарниками, при использовании в качестве мульчи / почвопокровного растения мелкий состаренный болиголов помогает удерживать влагу, препятствовать росту сорняков и предотвращать эрозию.

45 $ / ярд; 22,50 $ / пол ярда.

Доступно только в Sherwood & Woodburn.

Фундук (лесной орех) Скорлупа

Раковины фундука прекрасно подходят для мульчирования, создания дорожек или использования в качестве почвопокровных растений. Они станут привлекательным дополнением к любому ландшафту. Эти раковины, выращенные на местных фермах, устойчивы к разложению и могут прослужить несколько лет в природе. Кроме того, панцири фундука отпугивают слизней и улиток и уменьшают количество сорняков в саду.

40 $ / ярд; 20 долларов / пол ярда.

Доступен только в Sherwood и Woodburn.

Randall Sand and Gravel — Обслуживание Гарбервилля и его окрестностей с 1965 года

Почвы независимо от влажности продаются кубометром. Все цены указаны без учета налогов. Наша почвенная площадка включает полдюжины больших отсеков для хранения, вокруг которых достаточно места, чтобы ваш грузовик или прицеп можно было направить прямо в отсек для погрузки. Земляной двор открыт с понедельника по субботу с 8:00 до 16:00.По вопросам, связанным с почвой, и информации обращайтесь по телефону Shawn по телефону 707-923-2820 . До или в нерабочее время вы можете оставить сообщение, и вам перезвонят в кратчайшие сроки! Mt. Mix Plus ~ Mt. Mix ~ Coffee Mix ~ Base Mix ~ Agrow Грибной компост ~ Рисовая шелуха ~ 5/16 «Red Lava Drain ~ Wood Chips Wood Chips ~ Пемза ~ Perlite Tote ~ Lactobacillus Microbe Activated Tea ~ Посмотреть цены и изменения ~
Mt.Mix Plus ~ Цена: 107 долларов за куб. Ярд Мы добавляем кокосовое волокно, пемзу, отливки дождевых червей и Чай, активированный микробами Lactobacillus, добавлен в наш горный микс для невероятных результатов!
вернуться к началу страницы
Mt.Mix ~ Цена: 85 долларов за куб. Ярд
Что в нем: —-> Базовая смесь (см. Продукт выше) —-> Лава Рок —-> Перлит —-> Сульфат железа —-> Цинк Сульфат —-> Сульфат меди —-> Мука из водорослей	—-> Перьевая мука —-> Ледниковая каменная пыль —-> Зеленый песок —-> Кровавая мука —-> Крабовая мука —-> Люцерна Прием пищи —-> Органические устрицы —-> Азомит
к началу страницы
Coffee Mix ~ Цена: 70 долларов за кубический ярд Темный, богато текстурированный и ГОТОВЫЙ К УСТАНОВКЕ кофейный микс содержит все ингредиенты, перечисленные справа, в идеально смешанном миксе!	Что в нем: —-> Базовая смесь (см. Продукт выше) —-> 5/16 «Lava Rock —-> Кровавая мука —-> Крабовая мука —-> Люцерна еда —-> Органические раковины устриц —-> Органический сульфат железа —-> Органическая приготовленная на пару костная мука —-> Азомит
к началу страницы
Base Mix ~ Цена: $ 55 за кубический ярд	Что в нем: —-> Лесные товары —-> КОМПОСТ ИЗ ГРИБОВ —-> Грибной компост —-> Рисовая шелуха —-> Минерализованный песок
вернуться к началу страницы
Компост Agrow ~ Цена: 50 долларов за кубический ярд Из: КОМПОСТ ХОЛОДНЫЙ КРИК (Potter Valley CA) ~ 100% ОРГАНИЧЕСКОЕ ~ Включено в список OMRI	Что в нем: —-> 1/3 куриного помета —-> 1/3 жмыха —-> 1/3 виноградных выжимок
к началу страницы
Грибной компост ~ Цена: 50 долларов за кубический ярд
к началу страницы
Рисовая шелуха ~ Цена: 20 долларов за кубический ярд
вернуться к началу страницы
Дренаж красной лавы 5/16 «~ Цена: 70 долларов за кубический ярд
вернуться к началу страницы
Древесная щепа ~ Цена: 45 долларов за куб. Ярд
вернуться к началу страницы
Пемза ~ Цена: 80 долларов за куб. Ярд
вернуться к началу страницы
Perlite Tote ~ Цена: 175 долларов за штуку (2.Вместимостью 3 куб. Ярда)
вернуться к началу страницы
Чай, активированный микробами Lactobacillus ~ Цена: 7 долларов за галлон
Мы продаем чай, активированный Lactobacillus Microbe! к началу страницы
Цены и дополнения Скачать летние цены и изменения 2017 PDF
Randall Песок и гравий Насыпные грунты и прайс-лист ~ лето 2016
~ Грибной компост — 50 ярдов. ~ Отливки дождевых червей (сумка на 1 куб. Ярд) — 250 долларов США ~ AgrowCompost — 50 ярдов. (сертифицированный органический продукт) — 1/3 куриного помета — 1/3 обрезки ярда — 1/3 виноградной пемзы ~ Базовая смесь — 55 ярдов. — Лесные товары — Компост Agrow — Компост из грибов — Рисовая шелуха — Минерализованный песок ~ Coffee Mix — 70 ярдов. — Базовая смесь (см. Продукт выше) — 5/16 ”Lava Rock — Азомит — Мука из люцерны — Кровяная мука — Крабовая мука — Органическая костная мука, приготовленная на пару — Органический сульфат железа — Органические раковины устриц ~ Mt. Mix — $ 85 ярдов. — Базовая смесь — Лавовая порода — Перлит — Люцерна — Азомит — Кровавая мука — Крабовая мука — Перья — Мука из водорослей — Ледяная каменная пыль — Органические устрицы — Сера — Органические вещества Органический сульфат железа — Органический сульфат цинка ~ Mt.Mix Plus — 107 ярдов. Мы добавляем кокосовое волокно, пемзу, отливки дождевых червей и чай, активированный микробами Lactobacillus, в нашу Mountain Mix (см. Продукт выше) для получения невероятных результатов! ~ Чай, активированный Lactobacillus Microbe 7 долларов за галлон (купить оптом 20+ галлонов за 4,20 доллара за галлон) ~ 5/16 ”Lava Rock — $ 70 ярдов. ~ Рисовая шелуха — 20 ярдов. ~ Перлит (2,3 кубических ярда) — 175 долл. / Сумка ~ Чипсы Redwood ¼ x ¾ дюйма — 45 ярдов. ~ Кокосовое волокно — 4,50 доллара США за кирпич (расширение до 2 кубических футов) Дополнительные цены на поправки (приветствуются специальные заказы) ~ Мука из люцерны, 40 # — 20 долларов за пакет ~ Archipelago Bat Guano, 0-7-0, 55 # — 42 доллара за пакет ~ Азомит, 44 # — 20 долларов / мешок ~ Blood Meal, 40 # — 70 долларов США / мешок ~ Blood & Bloom, 3-9-4, 50 # — 65 долларов США / мешок ~ Crab Meal, 25 # — 22 доллара США за упаковку ~ Feather Meal, 40 # — 35 долларов США за упаковку ~ Kelp Meal, 50 # — 62 доллара США.50 / упаковка ~ Glacial Rock Dust, 50 # — 24 доллара за пакет ~ Mocha Bat Guano, 4-6-1, ведро 20 # — 42 доллара ~ Меласса, — 4,50 доллара за галлон (пожалуйста, принесите кувшин, если можете) ~ Азотные летучие мыши Гуано, 7-3-1, 25 # — 34 доллара ~ Органическая мука из устричной раковины, 50 # — 8,50 долларов за мешок ~ Органическая паровая костная мука (гранулированная), 50 # — 30 долларов за пакет ~ Органический сульфат железа, — 30 долларов за пакет ~ Primal Harvest, 0-12-1, 50 # — 65 $ / упаковка
Время тележки навалочных почв домашнего бетонного карьера утеса реки Свяжитесь с нами Дизайн сайта North Coast Graphics — Гарбервиль, Калифорния

В мешках vs.Насыпной верхний слой почвы | Домашние гиды

Даниэль Смит Обновлено 11 июня 2021 г.

Верхний слой почвы — это термин, который может означать несколько разных вещей как в садоводстве, так и в коммерческом контексте. В самом базовом определении, верхний слой почвы определяется как верхние 10-12 дюймов почвы на участке земли. Служба охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США определяет почву как «встречающуюся в природе смесь минеральных и органических ингредиентов с определенной формой, структурой и составом». Минералы, такие как глина и песок, составляют 45 процентов содержания почвы, вода — 25 процентов, воздух — 25 процентов, а живые и мертвые органические вещества составляют оставшиеся 5 процентов.

Поправки о верхнем слое почвы и других почвах

Многие люди считают верхний слой почвы особенно богатым питательными веществами слоем почвы, но на самом деле его качество часто сильно варьируется от места к месту. Команда K-State Research and Extension отмечает, что определенный верхний слой почвы может быть более или менее полезен для роста растений. Состав вашего местного верхнего слоя почвы зависит от погодных условий и разложения горных пород в вашем районе. По мнению специалистов Института пищевых и сельскохозяйственных наук Университета Флориды, в идеале верхний слой почвы должен быть темного цвета и содержать много органических веществ.Этот тип почвы обычно богат питательными веществами, что способствует активному росту корней ваших растений.

По словам авторов из Университета штата Мэриленд, термин «улучшение почвы» относится к любому веществу, которое добавляется или смешивается с существующей почвой. Этот термин включает коммерческий верхний слой почвы, а также удобрения, известь и компост, которые могут улучшить качество существующей почвы для выращивания растений.

Подробнее о верхнем слое почвы

Коммерческий верхний слой почвы может быть добавлен к существующей почве для улучшения ее качества.Однако авторы из Университета штата Мичиган отмечают, что простое внесение коммерческого верхнего слоя почвы поверх существующей почвы сопряжено с риском. По мере того, как корни растут вниз, они обычно останавливаются при изменении состава почвы, как это происходит, когда он достигает дна только что добавленной почвы. Чтобы избежать этой проблемы, обработайте 2–3 дюйма новой почвы вместе с существующей почвой, чтобы создать переходный слой, чтобы корни продолжали расти вниз.

Так же, как естественный верхний слой почвы может содержать множество различных веществ, от полезных до вредных, коммерческий верхний слой почвы широко варьируется по составу и эффективности в обеспечении здорового роста растений.В большинстве штатов термин «верхний слой почвы» не имеет юридического определения. Вы всегда должны читать этикетку на любом продукте, который вы собираетесь купить, перед покупкой.

Верхний слой почвы в мешках по сравнению с насыпным верхним слоем почвы

Верхний слой почвы в мешках, который можно приобрести во многих питомниках и больших ящиках, может быть хорошим решением, если вам просто нужно небольшое количество для дополнения почвы. Продается от 40 до 50 фунтов. количествах, он часто включает известь, удобрения и другие почвенные добавки. Верхний слой почвы в мешках может не превосходить почву, уже имеющуюся в вашем саду или дворе.Команда отдела сельского хозяйства и природных ресурсов Калифорнийского университета призывает садоводов внимательно читать список ингредиентов на любом верхнем слое почвы в мешках перед покупкой, поскольку он дает больше информации о том, какие питательные вещества и минералы присутствуют в почве.

Если вы ремонтируете большой сад или подсыпаете почву на грядку, насыпной верхний слой почвы может быть лучшим выбором. Вы можете приобрести его в больших размерах, часто в кубических ярдах, в местном питомнике или компании, занимающейся поставкой ландшафта.Однако, опять же, как качество, так и состав верхнего слоя почвы значительно различаются от поставщика к поставщику. Команда Университета штата Мэриленд предлагает обратиться в авторитетный питомник или к дилеру по выращиванию верхнего слоя почвы и попросить у них результаты испытаний почвы.