Введение к работе
Актуальность исследований. Гидротермический режим почв является одной из важнейших составляющих функционирования агроландшафта. Он определяет рост и развитие растений и, следовательно, способы использования почвенного покрова. Зависимости теплофизических свойств от других свойств почвы, особенно влажности, а также гидрофизические свойства являются необходимым обеспечением для разработки научно-обоснованных количественных агрофизических подходов рационального использования почвенных ресурсов. В настоящее время недостаточно разработаны ландшафтные подходы к исследованию пространственных закономерностей распределения физических свойств, гидрофизических и теплофизических характеристик, их использования при оценке и прогнозе гидротермических условий в почвенном покрове агроландшафта. Цель работы: изучение физических, теплофизических свойств и закономерностей формирования гидротермического режима почвенного покрова Владимирского ополья. Задачи исследования:
Исследовать пространственные распределения физических свойств, построить карты-схемы пространственного распределения физических свойств почв с учетом критических величин в масштабе сельскохозяйственного поля.
Разработать методику последовательного получения гидрофизических характеристик, параметризации и адаптации математической модели, а также педотрансферных функций для расчета режима влажности почв в почвенном покрове (функциональные послойные поля влажности и запасов влаги) для условий основной части (май-август) вегетационного периода года известной влагообеспеченности.
Экспериментально получить зависимости температуропроводности от влажности (основная теплофизическая характеристика, ОТХ) для основных почв комплексного почвенного покрова Владимирского ополья, адаптировать модель гидротермического режима почвы. Использовать педотрансферные функции (ПТФ) для расчета ОТХ почв в масштабе почвенного покрова сельскохозяйственного поля.
С помощью модели HYDRUS и ArcGIS произвести численные имитационные эксперименты по оценке гидротермического режима комплексного почвенного покрова в масштабе сельскохозяйственного поля.
Получить динамические функциональные поверхности температуры почвенного покрова на определенных глубинах и проанализировать влияние теплообеспеченности года на динамику температурного поля почв в течение части вегетационного периода.
Научная новизна:
Разработана методика оценки и моделирования гидротермического режима комплексного почвенного покрова в масштабе сельскохозяйственного поля.
Осуществлена физически-обоснованная прогностическая оценка пространственно-временной динамики влажности и температуры почв в почвенном покрове Владимирского ополья для основной части вегетационного периода и обоснованы на ряде примеров количественные агрофизические прогнозы распределения температуры в почвенном покрове в годы разной теплообеспеченности.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы для решения практических задач сельского хозяйства в условиях точного земледелия, например, для оптимизации агротехнологий, разработки прогнозных и поддерживающих решения систем в условиях комплексного почвенного покрова. Апробация работы. Материалы по теме диссертации были доложены автором на Всероссийской конференции «Экспериментальная информация в почвоведении: теории и пути стандартизации» (Москва, 2005), 60-й Международной студенческой научной конференции, посвященной 120-летию со дня рождения академика Н.И. Вавилова (Москва, 2007), XI Докучаевских Молодежных чтениях «Почва как носитель плодородия» (Санкт-Петербург, 2008), V Всероссийском съезде почвоведов им. В.В. Докучаева (Ростов-на-Дону, 2008), XII Докучаевских Молодежных чтениях «Почвы и продовольственная безопасность России» (Санкт-Петербург, 2009), XIV Докучаевских Молодежных чтениях «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» (Санкт-Петербург, 2011), V Международной конференции по криопедологии «Разнообразие мерзлотных и сезонно-промерзающих почв и их роль в экосистемах» (Бурятия, 2009), XVII Международной конференциии студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2010» (Москва, 2010) и на заседаниях кафедры физики и мелиорации почв.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 3 статьи (из них одна статья в издании, включенном в список ВАК) и 9 тезисов.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на страницах и содержит
