Введение к работе
Актуальность работы. .В свете решений ХШ съезда КПСС в Октябрьского (1984г.) Пленума ПК КПСС о повышении эффективности использования мелиорированных земель особое значение приобретают гидрофизические свойства почв я количественные методы нх определения. '--.'
Обоснование оптимальных параметров мелиоративных систем, эффективность их эксплуатация и прнеш повышения плодородия мелиорируемых земель во многом зависят от изученности гидрофизических свойств почв. Конечной целью почвенных гидрофизических и гидромелиоративных исследований-является полное и глубокое познание-всего комплекса процесоов, протекающих одновременно в системе "почва-растенае-атыосфера", а при близком к поверхности залегании грунтовых вод (ТВ) - в системе "ГВ-почва-растение-атмосфера" и регулирование их в практических целях. В исследованиях поведения почвенной влаги в сложных экологических системах наиболее аффективным является термодинамический подход, базирующийся на использовании потенциала влаги; применимого для всех их составных подсистем.
Однако до сих пор на пути приложения теории термодинамического
потенциала к практике еще много сложных и нерешенных проблем. Ос
новные достижения,термодинамической гидрофизики почв базируются
на лабораторных исследованиях, многие из которых выполнены на про
бах почв, нередко лишенных естественного сложения и структуры. По
втору главной задачей сегодняшнего дня является переход от лабора
торных к полевым исследованиям, установление гидрофизических зако-
вомерноотей поведения влаги непосредственно в поле и/или в условиях
проведения экспериментов, максимально приближенных к натурным. Это
сопряжено со значительными трудностями, прежде всего эксперимен- .
тального характера, и во многом аависат от предварительной разра
ботки простых и надежных методов я устройств; Я08ВОЛЯЩНХ получить
информации о термодинамических характеристиках влаги в системе
*ГО-почва-растение-атмосфера". "\
Следовательно, изучение поведения влаги.одновременно в различая частях (подсистемах) единой акологвчеакой системи непосредственно в пряродяых условиях и/или в условиях, максимально приближенных к натурным, разработка простых я надежных в работа методов и уст-
ройств.а также принципов я методоВАрегулировая^я водного режима
НАУЧНАЯ Б-13ЛИОТСКА
Моек, Свльсксхол. знадами*
им. К. А., Тимирязева,
.почв и влагообеспеченности растений,-являются актуальными задачами, имевшими большое научное и народно-хозяйственное значение*
Даль таботы заключается в исследовании, основных термодинамических закономерностей поведения влаги я системе "ІВ-почва-расте-кие-атиосфера" и/или в отдельных ее подсистемах и влагопотребленая растений термодинамическими методами непосредственно в природных -условияз и/или в условиях, максимально приближенных к натурным. В /" соответствии с этим были поставлены следующие задачи:
X. Выявить характер а степень влияния.на термодинамические характеристики влаги в системе "1В-вочва-растение-атмооферап гидрофизических свойств почв, параметров приземного слоя воздуха и физао-лого-биологическнх особенностей растений.
2» Установить освовше термодинамические закономерности поведения влаги в системе "ГВ-почва-растение-атмосфера" и влагопотребления растений в зависимости от условий природной среды;
-
Разработать доступные, экономичные и надежные методы и устройства для определения термодинамических характеристик влаги* а такие методы и динамические критерия оценки поведения ее в систем» непосредственно в полевых условиях и/или в условиях,, максимально приближенных к полевым. . -
-
Разработать научно-обоснованные рекомендации по регулированию водного режима почв и влагообеспеченности растений с использованием термодинамического подхода и применить их на практике.
Объекты и методы исследований. Объектами исследований служилт, почвы различного генезиса естественного и нарушенного сложения, преимущественно сухо-степной, степной зон и подзоны южной тайги, а также сельскохозяйственные культуры разных экологических груші (гигрофиты, мезофиты и ксерофиты.* "
Исследования проводила на пойменной червоземовидной суглинистой и чернсэедавядвой'еуйесчаноЙ почвах Дояо-Дрчедянского песчаного-. массива; темноцветно! «уіавшмстоЯ, светло-каштановой суглинистой.почвах и солончаковое ШШМ солонцового комплекса Северного Прикао-J пил; мелиорироваи№М содовой -солончаковом оолонне Драратской равнина Армянской ССР; светло-каштановой суглинистой почве Саратовской сол.' и ішном суглинистом черноземе Ростовской обл.; дерново-подзолистой^; супесчаной; аллювиальной луговой суглинистой на суглинке, алливиаль- . вой луговой суглинистой на песчаном аллювии,,аллювиальной дерновой-суглинистой на суглинке,,аллювиальной лугово-болотной и иловато- : ;
торфяной почвах Московской области.
,' Основу методики составляет термодинамический подход,позволяю- ' ища количественно оценить поведение влага в системе "ГВ-почва-рас-тение-атмосфера". Испольэоваг комплекс почввняо~гидро|тэичвсюа,гидромелиоративных, физиологических и агрометеорологических методов.
Научная новизна. Установлены основные термодинамические закономерности поведения влаги в системе "ГВ-почва-растение-атыосфера" и/или в отдельных ее подсистемах и влагопотребления растения в природных условиях и/или в условиях, максимально приближенных к натур-шм.. Обоснована высокая эффективность применения термодинамического подхода в гидрофизических и гидромелиоративных исследованиях, направленных на разработку научно-обоснованных рекомендация по регулированию водного режима почв и влагообесгеченности растении. Предложен комплекс методов и устройств для изучения термодинамических свойств влаги в почве и растениях в лабораторных и полевых условиях.
[ С использованием этих методов и устройств Бскританеизвестше ранее явления: I) гистерезиса зависимости калалллрно-сорбционного потенциала влаги от температуры в минеральных и органогенной почвах в области высокого и среднего их увлажнения, обусловленного восходящим и нисходящим ходом температуры; 2) множественности (несовпадения)^ зависимости каяиллярно-сорбционного потенциала влаги от влажности для десорбции почвенной влага в условиях многократного повторения циклов "увлажнение-иссушение" почв.
'' Шявлены не известные ранее зависимости: I) перепада потенциала в системе "почва-растение" от потенциалов влага в почве а листьях
.растении; 2) капиллярно-сорбционного потенциала влаги,от атыосферно-
. го давления воздуха; 3) сверхслабого (хемилхшшеоцентного) свечения листьев растения, характеризующего их теплоустойчивость, от содержа-
, ния почвенной влаги и относительной трааспарапди.
Установлены зависимости: I) можду потенциалами влаги в почве и листьях растений; 2) относительной траяспирацни от потенциалов влаги в почве и листьях растений. Описаны ноше особенности и дано термодинамическое обоснование известным закономерностям потребления влаги растениями различных экологических груш (гигрофиты, метофити-и ксе-
- рофиты) в влияния на влагопотребление факторов природной среды: гидрофизических свойств почв, приземного слоя воздуха.и физиологе— биологических особенностей растений; Получены зависимости коэффи- -цнента влагопроводностд от потенциалов (РП, Рк) и влажности в различных оо генезису и внутренним свойствам ПОПВШ, ИСПО.ПЬЗОРЭ.ЧНЫР
. 4 при аналвзе закономерностей движения влага в влагоцотребления : растения. Показаны особенности поступления грунтовых вод в корне-обнтаемый слой почвы, расхода юс на,испарение в теплый и притока к Фронту промерзания в холодны! (зимний) периоды.
Обоснованы диагностика икыгива сельскохозяйственных культур» в использованием квдялдярно-сорбциояного потенциала влаги, его критические значения - диагностические показателя необходимости полива* В методика применения тензиометров в орошаемом земледелии.
Предложены: X) экономичные в перспективные приборы и устройства для измерения гидрофизических характеристик влаги в системе "ГВ-лочва-растение атмосфера" - тевэиометры,,коыпенсационння'лизиметр, капилляриметрнческая установка, термопарний психрометр;' в некоторые другие; 2) методи определения наименьшей влагоемкости, потенциальной транспиращш в оценка влагообеспечепноств растении; 3) автоматизированная оросительная система а автоматическая система полива грунтовыми водами.
По материалам личных исследований я литературным данным впервые в нашей стране составлены методические рекомендации по диагностике полива более 20 сельскохозяйственных культур о использованием тензиометров.
Практическое значение работы. Практическое значение работы состоит в том* что разработанные н внедренные методы изучения гидрофизических свойств почвенной влаги в методы оценка ее поведения в системе "ГВ-почва-растение-атмосфера" являются средствами получения информации непосредственно в полевых условиях, необходимой для обоснования приемов регулирования водного режима почв в влагообеспечен-ностн растения и прогнозов урожая сельскохозяйственных культур..Установленные физические закономерности позволяют активно воздействовать ва формирование'водного режима почв в растений;
Теоретические к зкслериментальаые обоснования эффективности *
использования потенциала влаги в практических целях положены а осно
ву разработки автоыатжчвсяих систем полива растений. Разработки /-
прикладного в методического- характера» изложенные в монографии и --'
методических рекомендациях автора, используются многими организации ,
ями, е такие в учебных пособиях для студентов Ленинградского в Нос- :
невского университетов. s
Внедрение разработок осуществляется также путем выполнения . хоздоговоров к договоров.о научном сотрудничестве.
Апробация роботи. Апробация работы в форме докладов а сообщений автора о различных во разделах проведена на: Всесоюзных научных конференциях, посвященных проблемам влагометраи (г.Обнннск, 1967 и 1971; г.Киев, 1970), X Международном конгрессе почвоведов (Москва, 1974), XI Международном конгрессе со ирригации в дренажу (Москва, Ї975), Всесоюзної! научной конференции "Повышение эффективности использования мелиорированных земель Восточной Сибири (Красноярск, 1976); У, У1 и УН Всесоюзных делегатских съездах почвоведов (Ыинск, 1977; Тбилиси, 1981 и Ташкент, 1985), Всесоюзной научной конференции "Мелиорация, использование и охрана почв Нечерноземное зоны (Москва, I960), региональной научной конференции "Системно-экологическиВ подход к современным проблемам сельского хозяйства* (Горькая, I960), Всесоюзной научной конференции "Приборное оснащение и автоматизация научных исследований в биологии" (Кишинев, 1931), региональной научной конференции "Научные основы
і н практические приемы новшюния плодородия почв Итого Урала" (Уфа, 1982), Всесоюзной научной конференции "Проблемы охраны природа в Нечерноземной зоне в связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства" (Брянск, 1983), Всесоюзной научной конференции "Современные метода исследования почв" (Москва, 1983), региональной научной конференции "Генезис и плодородие земледельческих почв" (Горький, 1983), Всесоюзной научной конференции "Почвы речных долин л дельт, их рациональное использование и охрана" (Москва, 1984), ХУ Всесоюзной научной конференции по криогенным процессам в почвах (Воркута, 1985), первой комиссии ВОЛ (1978), Ученых-советов Почвенного института им,В.В,Докучаева (1974, 1977, 1982 а 1984 гг.).
ИтОликанди. По материалам исследований опубликовано 95 работ (из них 32 - в периодической научной печати), в том числе одна монография, одни методические рекомендации (еще одни находятся в печати) , три информационных листка, получено 7 авторских свидетельств ва изобретения. Основные положения диссертации отражены в 75 работах, указанных в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из краткого введения, семи глав, ооновных результатов и выводов и приложения. Она включает 277 стр. машинописного текста, 105 рисунков и 107 , таблиц и описок литературы из 421 наименования (196 на инсатрап-
