Физические свойства почв и моделирование гидротермического режима комплексного почвенного покрова Владимирского ополья

Трошина, Ольга Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Физические свойства почв и моделирование гидротермического режима комплексного почвенного покрова Владимирского ополья
ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Физические свойства почв и моделирование гидротермического режима комплексного почвенного покрова Владимирского ополья"

На правах рукописи

Трошина Ольга Анатольевна

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА КОМПЛЕКСНОГО ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ

(на примере сельскохозяйственного поля ВНИИСХ)

4044325

Специальность 06.01.03 -агрофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2011

2 1 ДПР 2011

4844325

Работа выполнена на кафедре физики и мелиорации почв факультета почвоведения Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Шеин Евгений Викторович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук Сапожников Петр Михайлович

кандидат биологических наук Басевич Виктор Францевич

Ведущее учреяеденне: Российский государственный аграрный университет -

МСХА имени К.А. Тимирязева

мин. в

аудитории М-2 на заседании Диссертационного совета Д 501.002.13 при МГУ имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ, д. 1, стр. 12, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан «¿1» ьЛ/. Cl/lfH£l-1b\ 1 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного совета, Отзывы на автореферат в двух экземплярах просим направлять по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, д. 1, стр. 12, факультет почвоведения, Ученый совет, по факсу (495) 93936-84 и e-mail shmelkova.olga@gmail.com

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор биологических наук, профессор

Г.М. Зенова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследовании. 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:

1. Исследовать пространственные распределения физических свойств, построить карты-схемы пространственного распределения физических свойств почв с учетом критических величин в масштабе сельскохозяйственного поля.

2. 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.

3. 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.

4. С помощью модели НУВЯШ и АгсИБ произвести численные имитационные эксперименты по оценке гидротермического режима комплексного почвенного покрова в масштабе сельскохозяйственного поля.

5. 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 новтпа:

1. Разработана методика оценки и моделирования гидротермического режима комплексного почвенного покрова в масштабе сельскохозяйственного поля.

2. 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 таблиц и рисунков. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов, результатов и их обсуждения, выводов, списка цитируемой литературы и приложений. Список литературы включает публикаций, в том числе Ч'3 на иностранных языках.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность М.В. Банникову и Т.А. Архангельской за консультации по теме диссертации, а также всем участникам

Суздальской экспедиции кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ за помощь в получении полевых экспериментальных данных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Состояние проблемы

Физические свойства почв и режимы (водный, тепловой, воздушный) определяют почвенное плодородие и оказывают существенное влияние на развитие растений. В связи с этим большое внимание уделяется вопросам оптимизации физических свойств и режимов почв. Изучению температурного режима почв и почвенно-климатическому районированию посвящено много работ (Воейков 1903; Герасимов, 1938; Шульгин, 1957, 1972; Димо, 1972, 1974; Макарычев, 2000 и др.). До недавнего времени количественная оценка температурного режима и теплофизических характеристик почв проводились в масштабах почвенного профиля (Чичуа, 1965; Чудновский, 1976; Тихонравова, 1994; Рычева, 1999; Архангельская, Мазиров 2ООО; Царева, 2004; Макарычев, 2006; Ren, ¡996 и др.). В последние годы развитие почвоведения и физики почв в частности, направлено на введение количественных методов в иные масштабы изучения почвенного покрова - на уровни исследований отдельного сельскохозяйственного поля, полипедона (Дмитриев, 1983; Шеин и др., 2001). Связано это как с практическими вопросами современного землепользования, с распределением агроприемов в пространстве поля, так и с новыми теоретическими подходами оценки неравномерности почвенных свойств в пространстве и распространением трехмерных моделей тепло- и влагопереноса. Актуальной проблемой является создание методических основ измерения, мониторинга и количественного прогноза физических свойств и режимов почвы на уровне полипедона.

Глава 2. Объекты и методы исследований

Объектом исследования был комплекс агросерых почв Владимирского ополья (опытное поле ВНИИСХ РАСХН г. Суздаль Владимирской области). Основными структурообразующими компонентами почвенного покрова ополья являются агросерые типичные почвы, агросерые почвы со вторым гумусовым горизонтом, а также остаточно-карбонатные, оподзоленные, и оглеенные агросерые почвы.

Существуют различные гипотезы о генезисе почвенного покрова Владимирского ополья. Широко распространено мнение, что образование почвенного покрова связано с криогенезом постледниковой эпохи (Макеева, Дубровиной, 1990; Величко, Морозова, 1996). В микропонижениях позднего плейстоцена сформированы агросерые почвы со вторым гумусовым горизонтом (ВГТ), залегающим на глубине

25-40(60) см в виде линзы серовато-чёрного гумусированного материала. Второй гумусовый горизонт, как правило, менее плотный, имеет повышенное содержание гумуса, лучше агрегирован по сравнению с верхним гумусовым горизонтом. Профиль агросерой почвы с ВГТ включает горизонты Ap-Ah-fAhE]-EB-Bt-BtC-C. Агросерые остаточно-карбонатные почвы сформированы на микроповышениях Ap-Bt(ca)-BtC(ca)-C(ca), агросерые почвы разной степени оподзоленности Ap-EB-[E]-Bt-BtC характерны для склонов. Современный микрорельеф ополья выражен слабо (Величко и др., 1996; Дмитриев и др, 2000; Шеин и др., 2001).

Агрофизическое обследование комплекса агросерых почв проводилось на участке опытного сельскохозяйственного поля Владимирского НИИСХ в июле 2006 года. Общая площадь обследованного участка, находившегося в период исследований под паром, составила 0,96 га. Рельеф - выровненный (уклон - менее 2°). В пределах участка была заложена регулярная сеть точек опробования. Всего на этой территории разместилось в шахматном порядке 56 точек опробования. Расстояние между точками опробования составило 20 м.

В полевых условиях было изучено морфологическое строение почв всех точек сети и составлена почвенная карта-схема, на основании которой выделены два основных подтипа агросерых почв, которые, как показано ранее (Бутылкина, 1999; Архангельская, 2008; Гончаров, 2010 и др.) играют существенную роль в формировании агрофизических условий почвенного покрова Владимирского ополья (рис.1). Изучение физических свойств выполнялось в слоях пахотного и нижележащих горизонтов в слоях 10-15, 25-30 и 40-45 см, что позволило охарактеризовать состояние основной части корнеобитаемого слоя. В каждой точке опробования в указанных слоях были определены плотность почвы буром Качинского, коэффициент впитывания, приближающийся к значению коэффициента фильтрации, методом трубок с постоянным напором и использованием уравнения Хортона («Теории и методы физики почв», 2007). Определение влажности почвы, соответствующей наименьшей влагоемкости (НВ*), проводилось после определения коэффициента впитывания в тех же точках после стекания гравитационной влаги. Сопротивление пенетрации определяли с помощью твердомера Качинского, предел текучести и предел пластичности - конусом Васильева и раскатыванием в шнур (Вадюнина, Корчагина, 1986). Содержания органического углерода определяли методом сухого сжигания в токе кислорода на приборе «экспресс-анализатор углерода АН - 8012» (Когут и др., 1993).

Неоднородность почвенного покрова находит свое отражение в значительном варьировании практически всех почвенных агрофизических свойств в слоях 10-15 см, 25-30 см и 40-45 см. Плотность характеризуется близким размахом значений в слоях

10-15 см и 25-30 см. При этом наблюдается некоторое уплотнение почвы в подпахотном горизонте, что связано с формированием подплужной подошвы в слое 25-30 см. В слое 40-45 см разброс значений увеличивается, значения плотности почвы варьируют от 0,98 г/см3 до 1.55 г/см3, коэффициент вариации плотности почвы высокий (9,49%) (рис.2, 3).

160 м —,

120 -

80-

40-

0 -1

Условные обозначения:

- агросерая и агросерая почва разной степени оподзоленности (АС и АСоп);

- агросерая почва со вторым гумусовым горизонтом (АСвгг);

- точка опробования

Рис.1. Почвенная карта-схема опытного поля ВНИИСХ.

0 20 40 60 м

(а)

(б)

10-15 25-30 40-45

Рис.2 . Статистики пространственной изменчивости плотности почвы (рь, г/см3) (а) и содержания органического углерода (С, %) (б) в слоях 10-15 см, 25-30 см и 40-45 см.

160 м—

120 ■

80-

40-

0 -1

(в)

, У

Vе

ч?

ъ- ? V 1,25

V25

V I ь

рь. г/см 1,7

~~1-1

40 60 м

0.9

60 0 20

Рис.3. Топоизоплеты плотности агросерых почв на участке исследования (рь г/см3): (а) - слой 10-15 см; (б) - слой 25-30 см; (в) - слой 40-45 см.

160 м-

120-

40-

1-1-1 I I Г I Г

0 20 40 60 0 20 40 60 0 20 40 60 м Рис.4. Топоизоплеты содержания органического углерода (С, %) на участке исследования: (а) - слой 10-15 см; (б) - слой 25-30 см; (в)-слой 40-45 см.

По содержанию углерода пахотный горизонт характеризуется относительной однородностью. В слое 40-45 см содержание органического углерода варьирует от 0,35 % до 4,64 %, коэффициент вариации составляет 79,22% (увеличение в 4 раза по сравнению с верхним слоем) (рис.2, 4).

Коэффициент впитывания, приближающийся к значению коэффициента фильтрации, характеризуется чрезвычайно высоким варьированием по площади во всех рассматриваемых слоях почвы. Наибольшие значения коэффициента впитывания и наиболее высокое стандартное отклонение наблюдаются в слое 40-45 см. Именно в этом слое встречается второй гумусовый горизонт с относительно высокой способностью поглощать и проводить воду.

Слои 10-15 см и 25-30 см имеют меньшие разбросы величин HB*, по сравнению со слоем 40-45 см, коэффициент вариации на глубине 40-45 см достигает 13,92 %. Наиболее высокие значения наименьшей влагоемкости характерны для слоя 40-45 см и совпадают с ареалами залегания второго гумусового горизонта в почвенном покрове исследуемого участка.

Наибольший разброс значений сопротивления пенетрации наблюдается в пахотном горизонте. Это вызвано неравномерной сельскохозяйственной обработкой почвы.

В слое 40-45 см обнаружено сильное варьирование пределов текучести и пластичности. В рассматриваемых почвах наблюдается утяжеление по гранулометрическому составу от супесчаного и суглинистого в пахотном и подпахотных горизонтах до суглинистого в слое 40-45 см.

Наиболее высокое варьирование исследованных почвенных свойств (кроме сопротивления пенетрации) в слое 40-45 см указывает на повышение неоднородности глубоких горизонтов почв по сравнению с пахотной толщей вследствие присутствия здесь (на этих глубинах) трех контрастных по составу и свойствам горизонтов - В, ЕВ и Ah (ВГТ). Таким образом, основные агрофизические свойства почв существенно варьируют по полю, что может сказаться и на заметном изменении гидротермических режимов в пределах исследованного поля.

Температурный режим агросерой почвы и агросерой со вторым гумусовым горизонтом для глубин 0, 10, 20, 30, 40, 50 и 70 см был исследован с помощью термодатчиков «Термохрон» с 13 мая по 16 августа 2009 года. В день установления термодатчиков в точках исследования температуры была определена влажность почвы термовесовым методом. В лабораторных условиях получены функции температуропроводности агросерой почвы и агросерой почвы с ВГГ от влажности (основная теплофизическая характеристика, ОТХ) методом регулярного режима (Кондратьев, 1954; Шеин и др., 2001) в слоях 10-15, 25-30, 40-45, 50-55 и 70-75см.

Статистический анализ данных проводили с использованием пакета «Statistica 6.0». Для оценки и прогноза гидротермического режима комплекса агросерых почв использовалась математическая прогнозная модель HYDRUS-1D. В качестве экспериментального обеспечения модели для отдельных слоев каждой точки опробования задействованы значения коэффициента фильтрации, содержание органических и минеральных компонентов почвы, параметры уравнения Ван Генухтена для ОГХ, параметры уравнения Чанга и Хортона для ОТХ (Chung, Horton, 1987). Параметры уравнения Ван Генухтена для каждой точки опробования были получены с помощью педотрансферных функций, разработанных по архивным данным основных гидрофизических характеристик (Бутылкина, 1999) и содержанию органического углерода (Тымбаев, 2004) для почв Владимирского ополья. Параметры уравнения Чанга и Хортона для каждой точки опробования были установлены с помощью ПТФ по данным о содержании органического углерода и плотности почвы (Архангельская, 2008). В качестве условий на верхней границе в численных экспериментах были использованы экспериментальные данные по температуре термодатчиков на поверхности двух вариантов почв и метеорологические данные по осадкам метеостанции ВНИИСХ.

Адаптация модели проводилась по режимным данным влажности за 1998 г. (Перекрестова, 2002), результатам исследования послойной динамики температуры агросерой почвы и агросерой почвы со вторым гумусовым горизонтом с помощью термодатчиков и данным по осадкам за 2009 г. (метеостанция ВНИИСХ).

Для построения топоизоплет почвенных свойств, карт-схем динамики пространственного изменения запасов влаги и температуры использовалось программное обеспечение ArcGIS 8.3.1.

Глава 3. Исследование и расчет режимов влажности и температуры комплекса агросерых почв Владимирского ополья

Предыдущие исследования физических свойств почвенного покрова Владимирского ополья (Архангельская, 2008; Умарова, 2008; Гончаров, 2010 и др.) показали, что доминирующее значение в функционировании почвенного покрова принадлежит агросерым почвам и агросерым почвам со вторым гумусовым горизонтом. Остальные почвы, - агросерые разной степени оподзоленности, остаточно карбонатные, - занимают подчиненное положение. Поэтому для моделирования температурного режима всего экспериментального участка сначала был имитирован гидротермический режим для двух основных почв - агросерой почвы (АС) и агросерой почвы со вторым гумусовым горизонтом (АСвгг), и по известной экспериментальной почвенной информации в виде данных влажности и

температуры режимных наблюдений произведена адаптация модели НУВЯШ. Затем, используя педотрансферные функции (ПТФ) зависимости параметров аппроксимации ОГХ уравнением Ван Генухтена и температуропроводности уравнением Т.А. Архангельской от почвенных свойств (плотность почвы, содержание органического углерода), были получены параметры ОГХ и параметры ОТХ для всех 56 точек опробования экспериментального поля. После чего, располагая водно-физическими и теплофизическими параметрами в каждой точке, а также метеоданными метеостанции ВНИИСХ, было осуществлено моделирование гидротермического режима участка исследования (рис.5).

Рис.5. Схема воспроизведения гидротермического режима агросерых почв экспериментального участка. С - содержание органического углерода (%), рь -плотность почвы (г/см3).

3.2. Моделирование режима влажности агросерых почв экспериментального участка

Исходя из предложенной выше методической основы расчета гидротермического режима почвенного покрова, сначала был воспроизведен режим влажности агросерых почв участка, а затем был рассчитан температурный режим почв исследуемого полевого участка в 2009 году.

Используя данные по осадкам и испарению за 1998 г., а также нижнее граничное условие в виде свободного дренажа на нижней границе расчетной толщи (1 м) и экспериментальные данные по ОГХ, был рассчитан режим влажности для двух почв -АС и АСвгг. Первоначально рассчитанный режим влажности заметно отличался от реального, экспериментально исследованного Перекрестовой (2002). Эти различия связаны прежде всего с тем, что основное экспериментальное обеспечение модели

(ОГХ) было экспериментально получено на небольших по размеру образцах (до 50 см3) нарушенного сложения. Снижение ошибок расчетных моделей достигается адаптацией информационного обеспечения, т.е. изменением параметров модели для достижения удовлетворительного совпадения экспериментальных и расчетных данных. В качестве статистического критерия оценки модели использовалась нормализованная объектная функция (NOF\ нормированная среднеквадратичная ошибка, "Scaled Root Mean Squared Error"). Агросерая почва с BIT имеет меньшие ошибки адаптации по сравнению с агросерой почвой по всем рассматриваемым глубинам (табл.1). В нашем случае максимальное значение NOF принадлежит горизонту 20-40 см агросерой почвы (0,112). Лучшее совпадение расчетных и экспериментальных данных наблюдается в пахотном горизонте для обоих вариантов почв. В целом полученные значения NOF указывают на хорошее и удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных данных. Различия связаны, видимо, с тем, что при расчете водного режима в программе HYDRUS-1D не учитывается структура горизонтов, наличие преимущественных потоков, особенно в нижних горизонтах, где структура почвы ореховато-призматическая. Также одномерная модель не считает боковой приток/отток почвенной влаги. На рис.6 приведены результаты совпадения экспериментальных данных и адаптированной модели режима влажности для двух вариантов почв.

Таблица 1

Параметры аппроксимации ОГХ для основных горизонтов агросерой почвы и агросерой почвы со вторым гумусовым горизонтом

Горизонты (глубина), см Параметры уравнения Ван Генухтена NOF

вг f в, | а | п

Агросерая почва

Апах (0-22) 0,030 0,430 0,0013 1,276 0,095

АВ (22-50) 0,043 0,450 0,0013 1,393 0,112

ЕВ, В (50-100) 0,050 0,490 0,0011 1,41 0,097

Агросерая почва со вторым гумусовым горизонтом

Апах (0-24) 0, 0661 0,427 0,0012 1,404 0,052

Ah (24-52) 0,0477 0,469 0,0016 1,348 0,075

AhB, BE (52-100) 0,0754 0,482 0,0011 1,412 0,092

Для нахождения параметров ОГХ уравнения Ван Генухтена в каждой точки опробования исследуемого участка были рассмотрены две модели педотрансферных функций (ПТФ), позволяющие переходить от агрофизических свойств почвы к основной гидрофизической характеристике. В качестве первой модели были предложены педотрансферные функции, полученные регрессионным методом. Полученные ПТФ имеют вид (выборка - 26 комплектов значений):

9Г = 0,066 - 0,035рь + 0,00006С а = 0,028 - 0,013рь - 0,00112С

в, = 0,337 + 0,087рь + 0,01664С п = 1,612 - 0,213рь + 0,03044С

где С - содержание углерода (%), рь - плотность почвы (г/см3).

0,4

(а)

0,4

(б)

0,35 -

0,3 -

Ъ0,25"

со 0,2 -

А А

0,15 "

ОД

15 май 4июн 24июн 14июл 3 авг

время, сут

Условные обозначения:

4 эксперимент 20 см Д эксперимент 40 см а эксперимент 60 см

-адаптированная модель 20 см

.........адаптированнная модель 40 см

----адаптированная модель 60 см

Рис.6. Динамика влажности экспериментальная и рассчитанная по адаптированной модели для агросерой почвы (а) и агросерой почвы со вторым гумусовым горизонтом (б) на глубинах 20 см, 40 см, 60 см.

Результаты работы предложенных ПТФ сравнивались с ПТФ Яозейа, заложенными в программе ШТЖиБ-Ш, базовыми свойствами которых являются наименьшая влагоемкость, коэффициент фильтрации, данные по гранулометрическому составу (содержание ила, пыли, песка). Сравнение моделей ПТФ для выявления лучшей по критерию Вильямса-Клюта при уровне значимости р<0,05 и значениям нормализованной объектной функции показало, что модель ЫовеПа несколько лучше предсказывает водоудерживающею способность почвы для пахотного горизонта, а предложенные нами ПТФ регрессионного вида показали лучший результат на глубинах 40 см и 60 см (табл.2). Параметр «а» критерия Вильямса-Клюта достоверен только для глубин 20 см и 40 см агросерой почвы. Обе модели дают максимальные ошибки влажность на глубине 40 см агросерой почвы, где структура почвы ореховато-призматическая. На основании проведенного анализа работы двух моделей были выбраны ПТФ регрессионного вида для экстраполяции параметров Ван Генухтена по всему полю и получены наборы значений параметров аппроксимации для всех точек опробования.

По полученным параметрам уравнения Ван Генухтена в каждой точке поля, начальным значениям влажности и метеоданным (осадки, испарение) метеостанции ВНИИСХ в качестве верхнего краевого условия, был смоделирован режим влажности

почвы исследуемого участка с 13 мая по 16 августа 2009 года. К 13 мая даже в местах, так называемых депрессий, почва не была переувлажнена вследствие весеннего снеготаяния. В модели почвенное разнообразие учитывалось через разные мощности почвенных горизонтов, различающихся между собой по своим гидрофизическим свойствам. В качестве примера на рис.7 приведены влажности почв исследуемого участка в виде динамических поверхностей запасов влаги в слое 0-20 см и 20-40 см на 17 июля 2009 г.

Таблица 2

Сравнение работы моделей ПТФ по критерию Вильямса-Клюта и нормализованной

объектной функции

глубина, см >ГОР Критерий Вильямса-Клюта

ПТФ | ПТФЯозеПа Параметр а

Агросерая почва

20 0,1215 0,0993 -0,4964

40 0,1714 0,2428 1,3840

60 0,0694 0,0731 1,5026

Агросерая почва со вторым гумусовым горизонтом

20 0,1054 0,0942 -0,1415

40 0,0753 0,0775 0,0873

60 0,0922 0,1006 0,2644

Из полученных карт видно, что слой 20-40 см имеет более высокие запасы влаги, по сравнению с верхним слоем. Наиболее высокие запасы влаги качественно приурочены к ареалам почв АСвгг. Проведенный численный эксперимент показывает, что подобная пространственная структура режима влажности исследуемого поля формируется с начала вегетационного сезона и поддерживается в течение исследованной его части. В агросерых почвах исследованного сельскохозяйственного участка в пределах верхнего полуметрового слоя почв увлажнение нарастает сверху вниз и имеет в основном характер временной изменчивости. Верхний слой почвы характеризуется лучшей реакцией на метеоусловия: запасы влаги высоко динамичны. Для пахотного горизонта характерны значения запасов влаги от 380 до 760 м3/га, для слоя 20-40 см - от 430 до 760 м3/га. Основным источником пополнения запаса влаги являются атмосферные осадки.

Полученные динамические поля запасов влаги в слоях 0-20 см и 20-40 см показывают качественное соответствие структуры почвенного покрова и рассчитанного режима влажности, подчеркивая роль гидрофизических свойств почвы в формировании пространственно-временной неоднородности почвенных режимов в масштабе участка исследования.

О 20 40 60 0 20 40 60 м Рис.7. Запасы влаги в почвенных слоях 0-20 см (а) и 20-40 см (б) на 17 июля 2009 г., (мм).

3.3. Моделирование температурного режима агросерых почв экспериментального участка

Температурный режим был воспроизведен аналогично режиму влажности.

Установленные экспериментальные ОТХ для двух крайних вариантов почв (АС и АСвгг) подтвердили установленные ранее закономерности по температуропроводности разных горизонтов исследованных почв (Архангельская, 2008). Наименьшие величины температуропроводности относятся ко второму гумусовому горизонту, а наибольшая температуропроводность характерна для оподзоленного горизонта ЕВ. Эта закономерность прослеживается практически во всем диапазоне влажности почвы (рис.8). При одинаковом влагосодержании температуропроводность оподзоленного горизонта превосходит

температуропроводность ВГГ в среднем в полтора раза с тенденцией к увеличению этой разницы с увлажнением. Высокая температуропроводность оподзоленного горизонта связанна с облегчением гранулометрического состава и относительным обогащением этого горизонта кварцем. Пахотный горизонт агросерой почвы с ВГГ имеет более низкую температуропроводность по сравнению с пахотным горизонтом

агросерой почвы. Это объясняется припашкой второго гумусового горизонта во время сельскохозяйственной обработки почвы и, следовательно, увеличением содержания органического вещества в пахотном горизонте АСвгг.

5 4

3 -2 -1 -

к, 10'3 см'/с

(б)

-10-15 см

•••■25-30 см

-40-45 см

-—50-55 см -—70-75 см ■ 1 о 2

° 3 » 4 » 5

9, см3/см3

4 ] X, 10"3 кал/(см*с*°С)

9, см /см

4 1 3 2 1

кал/(см*с*°С)

9, см /см

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

Рис.8. Аппроксимация экспериментальных теплофизических зависимостей уравнением Архангельской (а, б) и уравнением Чанга и Хортона (в, г). Обозначения: (а, в)- агросерая почва, (б, г)- агросерая почва со вторым гумусовым горизонтом, (X.)-теплопроводность, (к)- температуропроводность, (9)- объемная влажность почвы. Экспериментальные данные, полученные в разных слоях, указаны цифрами: 1- 10-15 см, 2-25-30 см, 3- 40-45 см, 4-50-55 см, 5-70-75 см. Линии аппроксимации указаны в легенде.

При моделировании температурного режима рассматриваются теплофизические свойства почвы во всем диапазоне влажности. Поэтому теплофизические функции вводятся в модель в виде параметров аппроксимации теплопроводности и температуропроводности от влажности, соответственно, }.(9) или к(9). Рассмотрим две эмпирические модели аппроксимации экспериментальных теплофизических функций в слоях 10-15 см, 25-30 см, 40-45 см, 50-55 см и 70-75 см: уравнение Чанга и Хортона (Chung, Horton, 1987) ^=Ь1+Ь2*0+Ь3*(в0'5) и уравнение, предложенное Т. А. Архангельской (2008) (рис.8):

к = к0 +аехр

-0.5

где к- температуропроводность при влажности в , м2/с; в -влажность почвы, см3/см3; в0, ко, а, Ь - параметры аппроксимации.

Статистики различий между расчетными и экспериментальными данными значений теплопроводности (рис.9), а также значений среднеквадратичной относительной ошибки аппроксимации (табл.3) показали, что уравнение Архангельской (2008) лучше аппроксимирует полученные экспериментальные данные для всех глубин, чем уравнение Чанга-Хортона (1987). Модель Архангельской описывает экспериментальные зависимости температуропроводности от влажности от почти линейных до S-образных со среднеквадратичной относительной ошибкой аппроксимации 2,86%. Уравнение Чанга-Хортона аппроксимирует эти же данные с ошибкой 6,61%. Обе модели лучше описывают теплофизические зависимости агросерой почвы со вторым гумусовым горизонтом по сравнению с агросерой почвой. Наибольшие ошибки аппроксимации экспериментальных данных по уравнению Архангельской наблюдаются для агросерой почвы со вторым гумусовым горизонтом в слое 50-55 см (3,68%), по уравнению Чанга-Хортона - в слоях 40-45 и 70-75 см. (табл.3).

(б)

■ медиана □ квартили ЗЕ размах ......4-Х..................

4-Х

слои, см

Условные обозначения: 4-Х - ошибки аппроксимации по уравнению Чанга и Хортона;

А - ошибки аппроксимации по уравнению Архангельской

Рис.9. Статистика различий между расчетными и экспериментальными данными функции теплопроводности агросерой почвы (а) и агросерой почвы со вторым гумусовым горизонтом (б) (слоиЮ-15, 25-30, 40-45 см).

Таблица 3

Среднеквадратичная относительная ошибка аппроксимации (S, %)

почв слой, см уравнение Чанга и Хортона, S,% уравнение Т.А. Архангельской, S,%

АС 10-15 3,67 2,84

25-30 7,39 2,39

40-45 11,38 2,53

50-55 6,15 3,68

70-75 10,32 3,53

АСвгт 10-15 3,47 1,84

25-30 3,48 2,75

40-45 6,52 3,16

50-55 4,5 2,75

70-75 2,75 2,68

Лучший результат аппроксимации экспериментальных данных уравнением Архангельской объясняется тем, что (1) это уравнение имеет большее число параметров, (2) оно было предложено на основе изучения теплофизических свойств почв Владимирского ополья и (3) в большей степени учитывает особенности формы зависимости температуропроводности от влажности почвы.

Параметризация и адаптация модели проводилась в программе HYDRUS-1D по экспериментальному температурному режиму для АС и АСвгг для снижения ошибок расчетных параметров модели (рис.10). В целом полученные значения NOF указывают на удовлетворительное совпадение расчетных и реальных температур почвы (табл.4). Адаптированная модель гидротермического режима работает для агросерых почв участка с нормированной среднеквадратичной ошибкой 8,28%. Для глубины 30 см и 40 см агросерой почвы характерны максимальные ошибки (11,27% и 10,14% соответственно). Различия объясняются тем, что, как указывалось выше, при расчете режима влажности в программе HYDRUS-1D не учитывается почвенная структура горизонтов и латеральный теплоперенос.

В связи с тем, что модель Архангельской лучше описывает экспериментальные теплофизические функции, чем уравнение Чанга и Хортона, для каждой точки поля были рассчитаны зависимости температуропроводности от влажности с помощью ПТФ Архангельской (2008), а затем со сглаженных кривых теплопроводности сняты параметры уравнения Чанга и Хортона (1987). Модель верно отражает тенденции в изменении температуры, при этом несколько недооценивает прогревание почвы.

(а)

Т,°С

21 19 17 -15 -13 11 -9 -

а эксперимент 20 см --2

° эксперимент 30 см — 3

• эксперимент 40 см 4

время, суг

(б)

й эксперимент 10 см -1

21 -| 19 -17 15

13 Н и

Т, °С

и эксперимент 30 см -3

♦ эксперимент 40 см — 4

время, сут

13 май 2 июн 22 июн 12 июл 1 авг

21 авг

13 май 2 июн 22 июн 12 июл 1 авг 21 авг

глубина,см ЫОР, % (АС) ЫОР, (%), АСвгг

10 не опр. 8,87

20 7,93 не опр.

30 11,27 8,59

40 10,14 7,12

50 6,39 6,67

70 4,49 не опр.

Рис.10. Динамики температуры экспериментальная и рассчитанная по адаптированной модели для агросерой почвы (а) и агросерой почвы со вторым гумусовым горизонтом (б) на глубинах 10 см (1), 20 см (2), 30 см (3), 40см (4). Обозначения экспериментальных данных указаны в легенде.

Таблица 4. Оценка адаптации модели теплового режима для двух почв по величинам КОР (%).

Статистический анализ различий между расчетными и реальными значениями температуры двух вариантов почв показывает, что медианы варьирования ошибок отклоняются от нуля для большинства рассматриваемых глубин в сторону отрицательных значений (все глубины АС, АСвгг - 30 см, 50 см). Наибольший размах расхождений между расчетными и реальными температурами характерен для глубины 10 см, где суточные колебания температуры наиболее высокие. ПТФ Архангельской (2008) работают с нормированными среднеквадратичными ошибками 9,59 % для АС и 8,4 % для АСвгг. Полученные ошибки свидетельствуют о высоком качестве предсказания гидротермического режима в точках опробования экспериментального участка.

Используя рассчитанные параметры ОТХ, начальные и граничные значения температуры с учетом оцененного ранее режима влажности почв был воспроизведен температурный режим точечных элементов исследуемого участка с 13 мая по 16 августа 2009 года (рис.11). Результаты моделирования температурного режима представлены в виде динамических функциональных поверхностей температуры на глубинах 20, 40 и 70 см. Динамические функциональные поверхности показывают, как меняется температурное поле в течение рассматриваемого периода.

Из полученных данных моделирования видно, что со временем происходит прогревание почвы и повышается температура нижних горизонтов. Высокие колебания температуры в верхнем пахотном горизонте связаны с изменениями верхних граничных условий. На участках залегания BIT температура почвы оказывается ниже, чем на участках без BIT, что связано с повышенным содержанием органического вещества во втором гумусовом горизонте. Это обстоятельство является причиной затруднения активного переноса тепла в почвенном профиле. В среднем температура АСвгг ниже температуры АС почв на глубинах 20, 40 и 70 см на 0,44°С, 0,93°С и 1,32°С соответственно. Сумма активных температур за рассматриваемый период 2009 года на глубине 20 см составляет для АС 1296°С и для АСвгг - 1385°С, на глубине 40 см - для АС 1216°С и для АСвгг1142°С (рис.12). Низкие значения температуры и средние значения суммы активных температур на глубине 20 см связаны с припашкой второго гумусового горизонта в процессе многолетней обработке почв участка исследования.

Адаптированная модель температурного режима исследуемого участка с учетом режима влажности почв позволяет моделировать температурный режим почв в годы разной влаго- и теплообеспеченности. Для иллюстрации возможности применения полученной модели в прогнозных задачах была рассчитана динамика температуры исследуемого поля в условиях относительно «теплого» и «холодного» годов при одинаковой их влагообеспеченности. Для этого были изменены начальные условия и условия температуры на верхней границе на ± 30% от температурных

данных 2009 года при прежних условиях увлажнения участка.

Эффект понижения температуры на участках залегания ВГГ в «теплый» год проявляется сильнее по сравнению с 2009 годом. В среднем температура АСвгг ниже температуры АС почв на глубинах 20, 40 и 70 см на 0,56°С, 1,24°С и 3,16°С соответственно. Профиль почвы прогревается в целом лучше.

В «холодный» год происходит более медленное прогревание профиля агросерых почв и агросерых почв с ВГГ. Между почвами наблюдается меньшая разница температур по глубинам. В среднем температура АСвгг ниже температуры АС почв на глубинах 20, 40 и 70см на 0,31 °С, 0,63 °С и 0,94 °С соответственно.

Сумма активных температур на глубине 20 см варьирует от 600°С в «холодный» год до 1920°С в «теплый» год (рис. 12). Для АСвгг характерны более низкие значения сумма активных температур по сравнению с агросерыми почвами. Это связано с присутствием ВГГ на этой глубине в некоторых точках опробования или смешением пахотного горизонта с ВГГ в процессе обработки почвы. Средние значения суммы активных температур в «теплый» год составляют для АС 1878°С и АСвгг 1824°С, в «холодный» год - для АС 65 ГС и АСвгг 633°С.

160 м-,

120"

80-

40-

о-1

Условные обозначения:

Q - АС и АСоп - АСвгг

• - точка опробования

"I-1 I-г

0 20 40 60 о 20 40 60 0 20 40 601

Рис.11. Температурное поле исследуемого участка на глубинах 20 см (а), 40 см (б) и 70 см (в) на 17 июля 2009 года.

Глубина 20 см

160 м-,

120-

80-

40-

0 20 40 60 0 20 40 60 0 20 40 60 м

Глубина 40 см

160 мл

120"

Условные обозначения:

АС и АСоп

- АСвгг • - точка опробования

Т, °С ■2000

Рис.12. Топоизоплеты сумм активных температур на глубинах 20 см и 40см исследованного участка с 13 мая по 16 августа 2009 г. (а), теплого года (б), холодного года (в).

На глубине 40 см сумма активных температур за рассматриваемый период варьирует от 270 °С в «холодный» год до 1800°С в теплый год. Более низкие значения суммы активных температур по каждому году приурочены к участкам залегания ВГТ. Разница в средних значениях для АС и АСвгг возрастает по сравнению с данными на 20 см.

Выводы:

1. На исследованном экспериментальном участке сельскохозяйственного поля отмечается высокая пространственная вариабельность почвенных свойств, наибольшая - в слое 40-45 см, что связано с наличием различающихся между собой по свойствам и составу горизонтов почв в почвенном покрове. В слое 40-45 см коэффициенты вариации плотности почвы составляют 9,49%, содержания органического углерода -79,22%.

2. Полученные ПТФ, связывающие параметры уравнения Ван Генухтена с экспериментальными данными плотности почвы и содержания углерода, позволяют лучше прогнозировать пространственное распределение основной гидрофизической функции, чем ПТФ, восстанавливающие необходимые параметры по базе данных Rosetta.

3. Математическая модель зависимости температуропроводности от влажности почвы, предложенная Т.А. Архангельской, лучше описывает экспериментальные данные, чем модель Чанга-Хортона в связи с тем, что (1) это уравнение имеет большее число параметров, (2) оно было предложено на основе изучения теплофизических свойств почв Владимирского ополья и (3) в большей степени учитывает особенности формы указанной зависимости.

4. Предложена методика расчета функциональных полей влажности и температуры почвы в почвенном покрове сельскохозяйственного поля Владимирского ополья, позволяющая моделировать гидротермический режим участка с нормированной среднеквадратичной ошибкой 8,28%.

5. Моделирование температурного поля с учетом поля режимов влажности с мая по август 2009 г. показало, что в среднем температура АСвгг ниже температуры АС почв на глубинах 20, 40 и 70см на 0,44°С, 0,93 °С и 1,32°С соответственно. Сумма активных температур на глубинах 20 см и 40 см по полю изменяется от 1090°С до 1410°С, в течение изученного вегетационного периода более низкие значения приурочены к участкам АСвгг. Средние значения суммы активных температур для почв АС и АСвгг на глубине 20 см составляют соответственно 1385°С и 1296°С, на глубине 40 см 1216°С и 1142°С, соответственно.

6. Показана возможность применения предложенной методики и адаптированной математической модели для прогнозирования гидротермического режима почв исследуемого участка в годы разной теплообеспеченности.

Список публикаций по теме диссертации

1. Трошина O.A., Чуркина О.С. Использование ГИС для изучения неоднородности свойств почв// Труды Всерос. конф. «Экспериментальная информация в почвоведении: теории и пути стандартизации», М. 2005, с. 160.

2. Трошина O.A. Использование педотрансферных функций для оценки пространственного распределения HB// Сборник студенческих работ. Вып.13-М.: ФГОУ ВПО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2007, с. 126-129.

3. Шеин Е.В., Тымбаев В.Г., Фаустова Е.В., Бутылкина М.А., Банников М.В., Домбовецкий A.B., Умарова А.Б., Зинченко С.И., Прохоров М.В., Трошина O.A., Чуркина О.С. Проведение комплексной агрофизической экспресс-оценки состояния сельскохозяйственных земель. Методические рекомендации // МГУ, 2007. 76 с.

4. Банников М.В., Трошина O.A., Чуркина О.С. Применения метода педотрансферных функций для исследования теплофизических свойств почв//Материалы V Всероссийского съезда почвоведов им. В.В. Докучаева. Ростов-на-До ну, 2008, с. 488.

5. Трошина O.A. Применение педотрансферных функций для оценки свойств почвенного покрова// Сборник материалов Всероссийской научной конференции XI Докучаевские молодежные чтения «Почва как носитель плодородия». Санкт-Петербург, 2008. с. 228

6. Трошина O.A. Неоднородность почвенного покрова Владимирского ополья// Материалы Всероссийской научной конференции XII Докучаевские молодежные чтения «Почвы и продовольственная безопасность России». Санкт-Петербург, 2009, с.35-36

7. Трошина O.A. Применение педотрансферных функций для оценки свойств почвенного покрова// Материалы по изучению русских почв, Вып. 6 (33): СПб., 2009г, с. 142-144.

8. Трошина O.A. Применение педотрансферных функций для оценки теплофизических свойств сезоннопромерзающих почв Русской равнины (на примере агросерых почв Владимирского ополья)// Материалы V Международной конференциии по криопедологии «Разнообразие мерзлотных и сезоннопромерзающих почв и их роль в экосистемах». Улан-Удэ, 2009, с. 195-196

9. Трошина O.A. Температурное поле агросерых почв Владимирского ополья// Материалы Всероссийской научной конференции XII Докучаевские молодежные

чтения «Почвы и продовольственная безопасность России». Санкт-Петербург, 2009, с. 34-35

10. Хайдапова Д.Д., Банников М.В., Трошина O.A., Чуркина О.С. Температурный режим и физические свойства сезонно-промерзающих почв палеокриогенного генезиса// Материалы V Международной конференциии по криопедологии «Разнообразие мерзлотных и сезонно-промерзающих почв и их роль в экосистемах». Улан-Удэ, 2009, с. 203-204

11. Шенн Е.В., Банников М.В., Трошина O.A., Чуркнна О.С. Температурное поле комплексного почвенного покрова (на примере почвенного покрова Владимирского ополья)//Почвоведение, №2, 2009, с. 144-151.

12. Трошина O.A. Сравнение аппроксимационных моделей теплофизических свойств почв (на примере агросерых почв Владимирского ополья)//Тезисы докладов XVII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2010». Москва, 2010, с. 108-109.

13. Трошина O.A. Использование методов математического моделирования для пространственной оценки гидротермического режима почв // Материалы Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов». Санкт-Петербург, 2011, с. 242-244

Жирным шрифтом обозначена статья в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК России для публикации основных научных результатов диссертационных работ.

заметок

Подписано в печать:

17.03.2011

Заказ № 5163 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Трошина, Ольга Анатольевна

Введение.

Глава 1. Состояние проблемы.

1.1. Пространственная вариабельность физических свойств почвы и особенности их изучения при агрофизических обследованиях.

1.2. Особенности формирования климата почв в почвенном покрове.

1.2.1. Особенности формирования режима влажности почвенного покрова и способы его оценки

1.2.2. Особенности формирования температурного режима и способы его оценки.

1.3 Современные подходы к математическому моделированию режимов почв.

1.3.1. Современные подходы к математическому моделированию режима влажности почвы.

1.3.2. Современные подходы к математическому моделированию температурного режима почвы.

1.3.3. Математическое моделирование режимов почв (НУЕЖиБ-Ш).

1.3.4. Методы интерполяции в исследования пространственной вариабельности почвенных свойств и режимов.

1.3.5. Связь показателей режимов и физических свойств почв -педотрансферные функции (ПТФ).

Глава 2. Объект и методы исследования

2.1. Почвенный покров Владимирского ополья.

2.2. Характеристика опытного участка.

2.3. Методика восстановления гидротермического режима агросерых почв.60 ,,

2.4. Методы исследования.

2.5. Определение температуропроводности почвы методом регулярного режима.

Глава 3. Результаты исследований.

3.1. Структура почвенного покрова и пространственное варьирование физических свойств.

3.2. Теплофизические функции агросерой почвы и агросерой почвы со вторым гумусовым горизонтом.

3.3. Моделирование режима влажности агросерых почв экспериментального участка.

3.4. Моделирование температурного режима агросерых почв экспериментального участка.

3.5. Поливариантный прогноз гидротермического режима агросерых почв экспериментального участка.

Выводы.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Физические свойства почв и моделирование гидротермического режима комплексного почвенного покрова Владимирского ополья"

Физические свойства и режимы (водный, тепловой, воздушный) определяют почвенное плодородие и оказывают существенное влияние на развитие растений. Гидротермический режим почв является одной из важнейших составляющих функционирования агроландшафта. Он выражается в динамике влажности и температуры почвы. Физиологическая способность растений связана в первую очередь с доступностью влаги и растворенных в ней питательных элементов. От температуры зависит интенсивность протекания таких важных процессов как эвапотранспирация, разложение растительных остатков. Температура определяет величины энергии взаимодействия твердой и жидкой фаз почвы, энергии поверхностного натяжения, для растворов энергии сорбции и констант термодинамического равновесия. Она также влияет на такие гидрофизические характеристики почвы, как коэффициент фильтрации и величину ненасыщенной гидравлической проводимости, на скорости протекания внутрипочвенных химических реакций и активность почвенной биоты. Кроме того, температурные градиенты являются причиной миграции почвенных растворов и газов (термоперенос). Гидротермический режим почвы зависит от метеоусловий и физических свойств почвы. Поэтому для понимания особенностей гидротермического режима почвы необходимо исследовать физические свойства.

В связи с развитием точного и адаптивно-ландшафтного земледелия возрастает интерес к исследованию пространственно-временной изменчивости физических свойств, влажности почвы и температуры почвы. Актуальной проблемой является создание методических основ измерения и мониторинга физических свойств и режимов почвы на уровне полипедона. В исследовании гидротермического режима почвы перейти от масштаба почвенного профиля к масштабу сельскохозяйственного участка возможно с помощью методов математического моделирования.

Цель данной работы: изучение физических, теплофизических свойств и закономерностей формирования гидротермического режима почвенного покрова Владимирского ополья. Задачи:

4. С помощью модели ЬПТЖи8 и АгсИБ произвести численные имитационные эксперименты по оценке гидротермического режима комплексного почвенного покрова в масштабе сельскохозяйственного поля.

Заключение Диссертация по теме "Агропочвоведение и агрофизика", Трошина, Ольга Анатольевна

Выводы:

2. Полученные ПТФ, связывающие параметры уравнения ван Генухтена с экспериментальными данными плотности почвы и содержания углерода, позволяют лучше прогнозировать пространственное распределение основной гидрофизической функции, чем ПТФ, восстанавливающие необходимые параметры по базе данных КоБеНа.

3. Математическая модель зависимости температуропроводности от влажности почвы, предложенная Т.А.Архангельской, лучше описывает экспериментальные данные, чем модель Чанга-Хортона в связи с тем, что (1) это уравнение имеет большее число параметров, (2) оно было предложено на основе изучения теплофизических свойств почв Владимирского ополья и (3) в большей степени учитывает особенности формы указанной зависимости.

5. Моделирование температурного поля с учетом поля режимов влажности с мая по август 2009 г. показало, что в среднем температура АСвгг ниже температуры АС почв на глубинах 20, 40 и 70 см на 0,44°С, 0,93°С и 1,32°С соответственно. Сумма активных температур на глубинах 20 см и 40 см по полю изменяется от 1090°С до 1410°С, в течение изученного вегетационного периода более низкие значения приурочены к участкам АСвгг. Средние значения суммы активных температур для почв АС и АСвгг на глубине 20 см составляют соответственно 1385°С и 1296°С, на глубине 40 см 1216°С и 1142°С, соответственно.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата биологических наук, Трошина, Ольга Анатольевна, Москва

1. Акбулут С. Применение искусственных нейронных сетей для предсказания коэффициента фильтрации в грубозернистых почвах. Почвоведение, 2005, №4, с. 446-452.

2. Александровский A.JL Эволюция почв Восточно-Европейской равнины в голоцене. М.: Наука, 1983, 150 с.

3. Алифанов В.М. Палеокриогенез и современное почвообразование. Пущино, 1995, 320 с.

4. Алифанов В.М. Серые лесные почвы Русской равнины. Историко-генетический анализ // Эволюция и возраст почв СССР. Пущено, 1986, С. 155-163.

5. Алифанов В.М., Гугалинская Л.А., Иванникова JI.A. Гидротермические условия функционирования серых почв: оценка и прогноз // Почвоведение, 2008, №1,с. 83-94

6. Алифанов В.М., Лошакова H.A. Водный режим серых лесных почв //Почвоведение, 1981, №4, с. 58-70

7. Архангельская Т.А. Генезис сезоннопромерзающих серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом (на примере Владимирского Ополья) // Криосфера Земли 2003, т. 7, №1, с. 39-48.

8. Архангельская Т.А. Температуропроводность серых лесных почв Владимирского Ополья //Почвоведение. 2004, №3, С. 332-342.

9. Архангельская Т.А., Бутылкина М.А., Мазиров М.А., Прохоров М.В. Свойства и функционирование пахотных почв палеокриогенного комплекса Валимирского ополья // Почвоведение, 2007, №3, с. 261-271

10. Архангельская Т.А., Губер А.К., Мазиров М.А., Прохоров М.В. Температурный режим комплексного почвенного покрова Владимирского ополья // Почвоведение, 2005, № 7, с. 832-843.

11. П.Архангельская Т.А., Мазиров М.А. О точности моделирования температуры почвы по метеоданным и температуре воздуха //

12. Совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур в Верхневолжье, вып. 2, Владимир, 2000, с. 24-28

13. Архангельская Т.А., Умарова А.Б. Температуропроводность и температурный режим почв в больших лизимитрах Почвенного стационара МГУ // Почвоведение, 2008, №3, с. 311-320

14. Архангельская Т.А. Закономерности пространственного распределения температуры почв в комплексном почвенном покрове (на примере агросерых почв центральной части Русской равнины) : дис.д-ра биол.наук, М., Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова, 2008, 375 с.

15. Бадмаев Н.Б. Классификационная оценка теплового режима мерзлотных катен Витимского плоскогорья // Почвоведение, 1995, №9, с. 1109-1114

16. Бердников В.В. Палеокриогенный микрорельеф центра Русской равнины. М.: Наука, 1976, 125 с.

17. Битюков H.A. Режим влажности бурых лесных почв Черноморского побережья Кавказа // Почвоведение, 1973, №11, с.77-85

18. Большаков А.Ф. О тепловом режиме почв // Проблемы современного почвоведения, 1941, №12, с.72-81

19. Бондарев А.Г. Агрофизическая характеристика почв солонцового комплекса Волгоградского Заволжья //Агрофизическая характеристика почв степной и сухостепной зон европейской части СССР. М., 1977, с. 164-194.

20. Бондарев А.Г. Бахтин П.У., Сапожников П.М. и др. Изменение физических свойств и плодородия серых лесных почв под воздействием движителей сельскохозяйственной техники// Сб. научн.тр. ВИМ.М., 1984, т. 102, с. 87-103

21. Будыко М.И. Тепловой баланс земной поверхности. JL: Гидрометеоиздат, 1956, 255 с.

22. Буева Ю.Н. Пространственная вариабельность физических свойств комплекса серых лесных почв Владимирского Ополья. Дисс. на соиск. науч. ст. канд. биол.наук, МГУ, 2005г, 142 с.

23. Бутылкина М.А. Пространственно-временная изменчивость воднофизических свойств и функций комплекса серых лесных почв в условиях интенсивного сельскохозяйственного использования // Автореф. дис.канд.биол. наук, МГУ, 1999г, 23 с.

24. Быковская Т.К. Пространственная изменчивость влажности и плотности обыкновенных черноземов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. почвоведение, 1986, N 1, с. 52-56.

25. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986, 415 с.

26. Величко А. А., Морозова Т. Д., Нечаев В. П., Порожнякова О. М. Позднеплейстоценовый криогенез и современное почвообразование в зоне южной тайги (на примере Владимирского ополья) // Почвоведение. №9, 1996, с.1056-1064.

27. Величко A.A., Морозова Т.Д., Нечаев В.П., Порожнякова A.M. Палеокриогенез, почвенный покров и земледелие. М.: Наука, 1996, 150 с.

28. Воронин А.Д. Основы физики почв: Учеб пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986, 244 с.

29. Высоцкий Г.Н. О глубоком (полнопочвенном) почвоведении // Почвоведение, 1934, №6, с. 834-842.

30. Герайзаде А.П. К вопросу о линейной зависимости от механического состава почв // Почвоведение, 1974, №10, с. 120-123

31. Глинка Г.Д. Почвы России и прилегающих стран, М. — П., 1923.

32. Глобус A.M. Почвенно-гидрофизическое обеспечение агроэкологических математических моделей. Д.: Гидрометеоиздат, 1987, 428с.

33. Глобус A.M., Арефьев A.B. Зависимость теплофизических свойств почв от давления влаги и толщины водной пленки // Почвоведение, 1971, №11, с. 100-104

34. Гончаров В.М. Агрофизическая характеристика почв в комплексном почвенном покрове // Автореферат дис. .д-ра биол. наук. МГУ. 2010. 44 с.

35. Гончаров В.М., Шеин Е.В., Зинченко С.И., Мазиров М.А., Дембовецкий A.B. Методы оценки и прогноза агроклиматических и почвенных показателей в агроландшафтах. Владимир, "Рост". 2010, 176 с.

36. Горбунова И.Г., Серова Н.В. Теплофизические характеристики и влажность почвы // Труды ГТО, 1961, Вып.107, с. 44-46

37. Гороховская H.H. Экспериментальные исследования гидротермического режима кулис// Сборник трудов по агрофизике. Вып. 26. Л., 1970, с. 100-103

38. Гороховская H.H., Куртенер Д.А., Семикина Г.Г., Усачев Г.В. К оценке термической эффективности ветрозащитных кулис //Сборник трудов по агрофизике. Вып. 26. Л., 1970, с. 46-50

39. Губер А.К., Архангельская Т.А. О существовании особого гидротермического режима серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом // Почвоведение, 2005, №7, с. 186-195

40. Губер А.К., Шеин Е.В. Адаптация и идентификация математических моделей переноса влаги в почвах // Почвоведение, 1997, №9, с. 1107-1119

41. Гусев Е.М., Насонова О.Н. Параметризация теплообмена в системе грунтовые воды -почва- растительный/снежный покров-атмосфера для территорий с континентальным климатом // Почвоведение, 2000, №6, с. 733747

42. Де Фриз Д.А. Тепловые свойства почвы // Физика среды обитания растений. Л.: Гидрометеоиздат, 1968, с. 191-214.

43. Денисов Н.М. Ландшафтная система земледелия в действии // Земледелие, 1997, № 5, с. 9-11

44. Джонгман Р.Г.Г., Тер Брак С.Дж.Ф., Ван Тогерен О.Ф.Р. Анализ данных в экологии сообществ и ландшафтов. М.: РАСХН, 1999, 306 с.

45. Димитрович А.Д. Определение теплофизических свойств строительных материалов.- М., 1963, 123 с.

46. Димо В.Н. К вопросу о зависимости между температуропроводностью и влажностью почв // Почвоведение, 1948, №12, с. 729-733

47. Димо В.Н. Климат почв и его составляющие на равнинной территории СССР // Климат почв, Пущино, 1985,с. 62-66.

48. Димо В.Н. Тепловой режим почв СССР. М.: Колос, 1972, 360 с.

49. Димо В.Н., Роде A.A. Тепловой и водный режим почв СССР. Доклады к IX Международному конгрессу почвоведов. М.: «Наука», 1968,

50. Димо В.Н., Тихонравова П.И. Оптимальные параметры теплообеспеченности почв СССР // Почвоведение, 1991, №3, с. 56-65

51. Димо В.Н., Тихонравова П.И., Тищук JI.A. Теплофизические свойства дерново-подзолистых и дерново-палево-подзолистых почв // Почвоведение, 1981, №2, с. 59-68

52. Дмитриев Е.А. Закономерности пространственной неоднородности состава и свойств почв. // Дис. д-ра. биол. наук, в форме научного доклада. М.: МГУ, 1983,51 с.

53. Дмитриев Е. А., Липатов Д. Н., Милановский Е. Ю. Содержание гумуса и проблема вторых гумусовых горизонтов в серых лесных почвах Владимирского ополья // Почвоведение, 2000, №1, с. 6-15.

54. Дмитриев Е.А. К проблеме неоднородности почв почвенного покрова. В кн. Теоретическое и методологические проблемы почвоведения. М.: ГЕОС, 2001, с. 100-116.

55. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. М.: Изд-во МГУ, 1995,320 с.

56. Дмитриев Е.А. Теплоемкость почвы. Дис.канд. биол. наук. М., 1958. 164 с.

57. Дмитриев Е.А., Самсонова В.П. Пространственная изменчивость некоторых свойств в профиле дерново-подзолистой почве под лесом. // В кн. Теоретические и методологические проблемы почвоведения. М.: ГЕОС, 2001, с. 58-64.

58. Дмитриев Е.А., Самсонова В.П., Мешалкина Ю.Л. Структуры почвенной вариабельности агрохимических свойств пахотной дерново-подзолистой почвы. //В кн. Теоретические и методологические проблемы почвоведения. М.: ГЕОС, 2001, с. 318-331.

59. Докучаев В.В. О так называемом Юрьевском черноземе // Тр. С.-Петербургского общества естествоиспытателей, т. 15, вып. 2, 1884, с. 48-77.

60. Долгова Л.С. О необходимости учета комплексного покрова в подзолистой зоне при составлении крупномасштабных почвенных карт. В кн. «Почвенная география и ландшафтно-геохимические исследования». М.: МГУ, 1964.

61. Достовалов Б.Н., Кудрявцев В.А. Общее мерзлотоведение. М.: Изд-во МГУ, 1967, 403 с.

62. Дубенский Н.Я. О почвах Владимирской губернии // Ж. Московского общества сельского хозяйства. 1855, № 4-5.

63. Дубровина И.В. Агрогенетическая характеристика почв Владимирского ополья. М., 1988. 24 с.

64. Ефремов Д.Ф., Карпачевский Л.О., Сапожников А.Д., Воронин А.Д. О классификации водного режима и лесных местообитаний // Почвоведение, 1986, №3, с. 129-137.

65. Зайдельман Ф.Р. Гидрологический режим почв Нечерноземной зоны. Л.: Гидрометеоиздат, 1985, 240 с.

66. Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв. М: Изд-во МГУ, 2003, 448 с.

67. Зайдельман Ф.Р. Эколого-мелиоративное почвоведение гумидных ландшафтов. М.: Агропромиздат, 1991, 320с.

68. Зайдельман Ф.Р., Ковалев И.В. Эколого-гидрологическая оценка светло-серых оглеенных почв, осушенных бестраншейным и траншейным дренажом // Почвоведение, 1994, №1, с. 110-120

69. Зимин Д.А., Хомяков Д.Н. Методические аспекты исследования пространственной неоднородности почвы в связи с продуктивностью агроценозов. Совершен, методол. агрохим. исслед.: Материалы научн. конф., Белгород, сент., 1995, М., 1997 369-383 с.

70. Каганов М.А., Чудновский А.Ф. Об определении коэффициента теплопроводности почв // Изв. АН СССР. География. 1953.№2.С.183-191

71. Караваева H.A., Черкинский А.Е., Горячкин С.В. Понятие «второй гумусовый горизонт»: опыт генетико-эволюционной систематизации // Успехи почвоведения. М.: Наука, 1986, С. 167-173.

72. Касаткин В.Г. Почвы и поверхность Ивановской промышленной области, 1931.

73. Качинский H.A. Физика почвы. 4.1, М.: «Высшая школа» , 1965, 323с.

74. Керженцев А.С Изменчивость почвы в пространстве и во времени. М.: Наука, 1992, 110 с.

75. Кирюшин В.И. Концепция адаптивно—ландшафтного земледелия. Пущино, 1993, 64 с.

76. Кирюшин В.И. Методика разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия и технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Издание Московской сельскохозяйственной академии. М.: 1995, 81 с.

77. Классификация и диагностика почв России/Авторы и составители: JI.JI. Шишов, В.Д. Тонконогов, И.И. Лебедева, М.И. Герасимова. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.

78. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977, 220 с.

79. Ковда В.А. Основы учения о почвах. Кн. 2. М.: «Наука», 1973, 468 с.

80. Когут Б.М., Большаков В.А., Фрид A.C., Краснова Н.М., Бродский Е.С., Кулешов В.И. Аналитическое обеспечение мониторинга гумусового состояния почв. Методические указания. М.: Изд-во РАСХН, 1993, 73 с.

81. Козловский В.М., Иванова К.Ф., Зайцев В.В. О роли влажности в теплопроводности почв//Почвоведение, 1995, №11, с. 1390-1396.

82. Кокорева А. А. Экспериментальное исследование и математическое моделирование миграции имидаклоприда в дерновоподзолистых почвах/Дис.канд. биол.наук, 2009, 120 с.

83. Колмогоров А.Н. К вопросу об определении коэффициента температуропроводности почвы // Изв. АН СССР. География и геофизика. 1950.Т.14.№2. С.97-99

84. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М.: Гостехиздат, 1954, 408 с.

85. Костычев П.А., Почвы черноземной области России, их происхождение, состав, свойства. 4.1, СПб., 1886, 230 с.

86. Кошелева Н.Е. Моделирование почвенных и ландшафтно-геохимических процессов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997, 108 с.

87. Кравцов В.М., Пряжинская В.Г. Опыт применения методов корреляции и регрессии для прогнозирования влагозапасов почвы. В.сб. «Почвен. климатол. Сибири», Новосибирск, «Наука», 1973, с. 174-178

88. Красюк A.A. Почвенные районы Иваново-Вознесенской, Костромской и Владимирской губернии. 1925, 114 с.

89. Кузнецова И.В., Старцев А.Д., Данилова В.И. // Изменение агрофизических свойств почв под воздействием антропогенных факторов. Научн. тр. Почв, ин-та им. В.В. Докучаева: М., 1989, с.56-65.

90. Куртенер Д.А., Чудновский А.Ф. Расчет и регулирование теплового режима в открытом и защищенном грунте. Л.: Гидрометеоиздат, 1969, 289 с.

91. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. M.-JL: МАШГИЗ, 1962, 456 с.

92. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Гос. изд-во технико-теорет. лит., 1952, 392 с.

93. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса/М.,Л.,1963, 535 с.

94. Лысак Г.Н. Влияние рельефа на температуру пахотного горизонта чернозема//Почвоведение, 1957, №12, с. 98-103

95. Майков Л. Заметка по географии Древней Руси. СПб., 1874, 53 с.

96. Макарычев C.B. Теплофизические свойства выщелоченных черноземов Алтайского Приобья. Автореф. дис. канд. биол. н. Новосибирск, 1980. 24 с.

97. Макарычев C.B. Теплофизическое состояние почв Алтая в условиях антропогенеза. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2006, 362 с.

98. Макеев А.О. «Ополье» Почвы и почвенный покров Владимирского Ополья// Путеводитель научных полевых экскурсий III съезда Докучаевского общества почвоведов (11-18 июля 2000г., Суздаль), М., 2000, с. 11-30

99. Макеев O.A., Дубровина И.В. География, генезис и эволюция почв Владимирского ополья // Почвоведение, 1990, № 7, с. 5-25.

100. Мамихин C.B. Воспроизведение температурного и гидрологического режимов почвы в математических моделях сухопутных экосистем // Вест. Моск. Ун-та, сер. 17. Почвоведение, 1997, №3, с.7-10.

101. Медведев В.В., Булыгин С.Ю., Лактионова Т.Н., Деревянко Р.Г. Критерии оценки пригодности земель Украины для возделывания зерновых культур // Почвоведение, №2, 2002, с. 216-227.

102. Мердун X. Альтернативные методы построения педотрансферных функций для гидрофизических почвенных характеристик // Почвоведение, №1, с. 71-82

103. Ю4.Мердун X., Мерал Р., Демиркиран А.Р. Влияние исходной влажности коричнывых почв на ее перераспределение после орошения // Почвоведение, 2008, № 10, с. 1241-1249

104. Ю5.Микайылов Ф.Д., Шеин Е.В. Теоретические основы экспериментальных методов определения температуропроводности почв // Почвоведение, 2010, №5, с. 597-605

105. Модель адаптивно- ландшафтного земледелия Владимирского Ополья/ Под редакцией академиков РАСХН В.И. Кирюшина и А.Л. Иванова. М.: «Агроконсалт», 2004, 456 с.

106. Наземный мониторинг экосистем (методы и средства для лесных и городских территорий) /Под ред. В. С. Шалаева, В. Н. Харченко. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2005, 336 с.

107. Никитин С.Н. Владимирский чернозем. // Изв. геол. комитета, 1885, т. 4, с. 36-54.

108. Николаева С.А., Щеглов А.И., Цветнова О.Б. Изменение водного режима черноземов при орошении. В кН. Орошаемые черноземы. М.:Изд-во Моск. Ун-та, 1989, с. 58-98.

109. Орешкина Н.С. Статистические оценки пространственной изменчивости свойств почв. М.: МГУ, 1988, 112 с.

110. Ш.Остроумов В.Е., Макеев О.В. Температурное поле почв: закономерности развития и почвообразующая роль. — М.: Наука, 1985. 192 с.

111. Панфилов В.П., Харламов И.С. Теплофизические свойства серых лесных почв Западной Сибири // Почвоведение, 1984, №11, с. 42-48

112. ПЗ.Пачепский Я. А. Математические модели процессов в мелиорируемых почвых. М.: Изд-во МГУ, 1992, 85 с.

113. Перекрестова H.A. Пространственные закономерности динамики влажности комплекса серых лесных почв в условиях многолетнего опыта // Дис. канд.биол.наук .-М.: Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова, 2002, 91 с.

114. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв: Методическое руководство /Под ред. Е.В. Шеина М.: Изд-воМГУ, 2001,200с.

115. По логова H.H. Гидрологический режим заболоченных почв на песчаных породах // Почвоведение, 1985, №1, с. 70-78

116. Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Гумус и почвообразование (методы и результаты исследований). М., 1980, 222 с.

117. Роде A.A. Водный режим почв и его регулирование. М.: АН СССР. 1963, 119 с.

118. Роде A.A. Водный режим почвы и его типы // Почвоведение, 1956, №4, с. 1-23

119. Роде A.A. Основы учения о почвенной влаге Т.2. Методы изучения водного режима почв, Л.: Гидрометеоиздат, 1969, 287 с.

120. Романова Т.А. и Капилевич Ж.А. Водный режим как элемент генетической характеристики почв // Почвоведение, 1981, №12, с. 5-15

121. Рубцова Л.П. О генезисе почв Владимирского ополья // Почвоведение, 1974, № 6, с. 17—27.

122. Рупрехт Л. Геоботанические исследования о черноземе. Зап. имп. Аккад, наук, т. X, прил., СПб, 1866, 131 с.

123. Рычева Т.А. Моделирование температурного режима дерново-подзолистой почвы: определяющая роль условий на поверхности // Почвоведение, 1999, с. 697-703

124. Рычева Т.А. Температуропроводность дерново-подзолистой почвы: влияние движения влаги // Почвоведение, 1994, №8, с. 53-57

125. Салимгареева O.A. Пространственная вариабельность физических свойств и водного режима чернозема типичного. Дис. канд.биол.наук., МГУ, 1995, 56 с.

126. Сибирцев Н.М. Окско-Клязьменский бассейн. Тр. геол. ком., Т. 15, СПб, 1897, 221 с.

127. Симакова М.С. Отражение древних криогенных процессов в структуре почвенного покрова дерново-ледниковой равнины запада Ярославской области // Структура почвенного покрова и организация территории. М.: Наука, 1983, 196 с.

128. Смагин A.B., Садовникова Н.Б., Назарова Т.В., Кирюшова А.Б., Машина A.B., Еремина A.M. Влияние органического вещества на водоудерживающую способность почв // Почвоведение, 2004, №3, с. 312-321.

129. Соловьев И.Н. Статистический анализ данных режимных наблюдений за влажностью почвы // Почвоведение, 1985, №12, с. 125 -130

130. Судницын И.И. Движение почвенной влаги и водопотребление растений. М., Изд-во Моск. ун-та, 1979. 255 с.

131. Танфильев Г.И. К вопросу о доисторических степях во Владимирской губернии. // Почвоведение, 1902, № 4, с. 393-396.

132. Танфильев Г.И. О Владимирском черноземе. Почвоведение, СПб, 1899, том 1,№1, с. 26-33

133. Теории и методы физики почв /Под ред. Е.В. Шеина и JLO. Карпачевского. М.: «Гриф и К», 2007, 616с.

134. Теплофизическое состояние почв Алтая в условиях антропогенеза. Под ред. C.B. Макарычева. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2006, 362 с.

135. Тихонравова П.И. Влияние влажности на температуропроводность тяжелых суглинков Заволжья различной степени засоления // Почвоведение, 2007, №1, с. 55-59

136. Тихонравова П.И. Теплофизические свойства серой лесной почвы и их изменение при окультуривании // Почвоведение, 1994, № 11, с. 85-90.

137. Тихонравова П.И., Хитров Н.Б. Оценка температуропроводности слитоземов Центрального Предкавказья // Почвоведение, 2003, №3, с. 342351

138. Тымбаев В.Г. Пространственная агрофизическая характеристика комплекса серых лесных почв Владимирского ополья. // Дис. канд. биол. наук. М.: 2004, 107 с.

139. МО.Тюрюканов А. Н., Быстрицкая Т. JI. Ополья центральной России и их почвы. М., 1971.239 с.

140. Учебное руководство к полевой практике по физике почв/Под ред. А.Д. Воронина-М.: Изд-во МГУ, 1988, 90 с.

141. Фридлянд П.Г., Ивахенко H.H. Использование статистических методов в анализе наблюдений за режимами почв // Почвоведение, 1985, №1, с. 149-155

142. Харламов И.С. Влияние оптимизации сложения серой лесной почвы на ее тепло физические свойства // Известия Сибирского отделения Академии наук СССР, 1984, декабрь, с. 28-33

143. Царева Т.И. Теплофизические характеристики и моделирование температурного режима дерново-подзолистой почвы // Дис.канд. биол.наук, 2004, 118 с.

144. Цейцин Г.Х. О вычислении коэффициента температуропроводности и потока тепла в почву по осредненным температурам/ Труды ГГО. 1956. Вып.60, с. 67-80.

145. Чебатаев Ю.А. Моделирование процессов влагопереноса в дерново-подзолистых почвах// Вестник с-х науки, 1980, №9, с. 126-132

146. Чудновский А.Ф. Физика теплообмена в почве. Л.: Гостехиздат, 1948, 220 с.

147. Чудновский А.Ф.Теплофизика почв. М.: 1976, 352 с.

148. Шеин Е.В. Гранулометрический состав почв: проблемы методов исследования, интерпретация результатов и классификаций // Почвоведение, 2009, №3,309-317 с.

149. Шеин Е.В. Курс физики почв М.: Изд-во МГУ, 2005, 432 с.

150. Шеин Е.В., Архангельская Т. А. Педотрансферные функции: состояние, проблемы, перспективы // Почвоведение, 2006, №10, с. 1205-1217.

151. Шеин Е.В., Гончаров В.М. Агрофизика Ростов-на-Дону.: Феникс. 2006, 400с.

152. Шеин Е.В., Губер А.К., Кухарук Н.С. Перенос воды и веществ по макропорам в дерново-подзолистой почве // Почвоведение, 1995, №2, с. 22-32

153. Шеин Е.В., Зинченко С.И., Банников М.В., Мазиров М.А., Поздняков А.И. Методы оценки и прогноза агрофизического состояния почв/Владимир, 2009.-105 с.

154. Шеин Е.В., Иванов А. Д., Бутылкина М.А, Мазиров М.А. Пространственно-временная изменчивость агрофизических свойств комплекса серых лесных почв в условиях интенсивного сельскохозяйственного использования. // Почвоведение, 2001, № 5, С. 578585.

155. Шеин Е.В., Капинос В.А. Сборник задач по физике почв. М. Изд-во МГУ, 1994, 79с.

156. Шеин Е.В., Карпачевский JI.O. Толковый словарь по физике почв -М.: ГЕОС, 2003, 126 с.

157. Шеин Е.В., Махновецкая C.B. Агрофизическая оценка почв на основе анализа прогнозного водно-воздушного режима // Почвоведение, 1995, №2, с.187-191

158. Шеин Е.В., Салимгареева O.A. Пространственная вариабельность физических свойств и водного режима чернозема типичного // Почвоведение, 1997, №4, с. 484-492

159. Шульгин A.M. Климат почвы и его регулирование JL: Гидрометиоиздат, 1972, 341с.

160. Шульгин A.M. Физико-географические основы мелиораций. Изд-во МГУ,1965, 130 с.

161. Щеглов И.Л. О так называемом Юрьевском черноземе. Тр. Вольн. экон. об-ва, т. 1, книга 2-я, СПб 1898, с. 148-197.

162. Якушевская И.В. О почвах Владимирского ополья. // Научные доклады Выс. школы, сер. биол., 1959, № 1, с. 194-201.

163. Якушевская И.В. Почвы Владимирского Ополья. // Автореф. дис. М., 1956, 13 с.

164. Abu-Hamdeh N.H. Reeder R.C. Soil thermal conductivity effects of density, moisture, salt concentration, and organic matter // Soil Sci.Soc.Am.J.,2000, vol.64, pp. 1285-1290

165. Altfelder, S., Duijnisveld, W.H.M., Streck, T., Meyenburg, G., Utermann, J. Quantifying the influence of uncertainty and variability on groundwater risk assessment for trace elements // Vadose Zone J. 2007, vol. 6, №3, pp. 668-678.

166. Arya L.M., Paris J.F. A physicoempirical model to predict soil moisture characteristics from particle-size distribution and bulk density data. // SSSAJ, 1981, vol.45, pp. 1023-1030.

167. Bachmann, J., Hartge, K.-H., 1991. Estimating soil water characteristics obtained by basic soil data — A comparison of indirect methods. Z. Pflansenernahr. Bodenkd. 155, pp. 109-114.

168. Berndtsson Ronny, Bahri Akissa. Soil water, soil chemical and crop variations in a clay soil. // Hydrol. Sci. J., 1996, vol. 41, 2, pp. 171-178.

169. Bradford S.A., Simunek J., Bettehar M., van Genuchten M.Th., Yates S.R. Modeling colloid attachment, straining, and exclusion in saturated porous media. Environmental Science and Technology, 2003, 37 (10), pp.2242-2250.

170. Bradford S.A., Yates S.R., Bettehar M., Simunek J. Physical factors affecting the transport and fate of colloids in saturated porous media. // Water Resour. Res., 2002, 38 (12) 1327-1340, doi:10.1029/2002WR001340 , 63.1-63.12

171. Brooks, R. H., and A. T. Corey, Properties of porous media affecting fluid flow, J. Irrig. Drainage Div., ASCE Proc. 72(IR2), 61-88, 1966.

172. Burgess T.M., Webster R. Optimal interpolation and isatithmic mapping of soil properties. The semi-variogram and punctual kriging II. Block kriging // J. Soil Sci. 1980, vol.31, pp.315-341.

173. Chung S. -O., and R. Horton, Soil heat and water flow with a partial surface mulch // Water Resour. Res., 1987, 23 (12), p. 2175-2186.

174. Constantz, J., Temperature dependence of unsaturated hydraulic conductivity of two soils. // Soil.Sci. Soc. Am. J., 46(3), 466-470, 1982.

175. Dexter A.R. Soil physical quality. Part 1.Theory, effects of soil texture, density, fnd organic matter, and effects on root growth. // Geoderma, vol.120, p. 201-214.

176. Dunn G.H., Phillips R.E.Macroporosity of well-drained soil under no-till and conventional tillage // Soil Sci.Soc.Am.J., 1975, 39, N2:247-250

177. Eitzinger J., Parton W.J., Hartman M. Improvement and validation of daily soil temperature submodel for freezing/thawing periods // Soil Science, 2000, vol.165 (7), pp. 525-534.

178. Frost J.P. Soil compaction/Agr.north.Irel, 1984, 58 №11, pp. 361-364

179. Ghanbarian-Alavijeh B., Millan H. Point pedotransfer functions for estimating soil water retention curve. // Int. Agrophisics, 2010, vol.24, №3, pp. 243-251.

180. Goncalves M.C., Simunek J., Ramos T.B., Martins J.C., Neves M.J., Pires F.P. (2006): Multicomponent solute transport in soil lysimeters irrigated with waters of different quality. Water Resources Research, 42: W08401, doi: 10.1029/2006WR004802, 17 pp.

181. Grant R.F., Rochette P. Soil Microbial respiration at differet water potentials and temperatures: theory and mathematical modeling//Soil Sci.Soc.Am.J., 1994, vol.58, pp. 1681-1690.

182. Guido Wyseure and Po-Yi Chou. Short-term groundwater fluxes in the hyporheic zone as a consequence of changing river stages; numerical simulation by HYDRUS 2D/3D. Geophysical Research Abstracts, vol.12, EGU2010-3 542-1, 2010

183. Gupta R.P., Aggarval P. and Chauhan A.S. Spatial Variability Analysis of Bulk density as a Guide for Tillage. // Journal of the Indian Society of Soil Science, vol. 43, №4, 1995, pp. 549-557.

184. Gupta S.C., Larson W.E. Estimating soil water retention characteristics from particle size distribution, organic mater content, and bulk density. // Water Resour. Res., 1979, vol.15, p.1633-1635.

185. Hares M.A., Novak M.D. Simulation of surface energy balance and soil temperature under strip tillage: I. Model description // Soil Sci.Soc. Am. J., 1992, vol. 56, pp 22-29

186. Hares M.A., Novak M.D. Simulation of surface energy balance and soil temperature under strip tillage: II. Field test// Soil Sci.Soc. Am. J., 1992, vol. 56, pp. 29-36

187. Hassan G., Reneau R. B., Hagedorn C., Jantrania A. R. Modeling Effluent Distribution and Nitrate Transport through an On-Site Wastewater System. // Journal of Environmental Quality, 2007, vol. 37 (5), pp. 1937-1948

188. Haverkamp R., Parlange J-Y. Predicting the water retention curve from particle-size distribution: I. Sandy soils without organic matter. Soil Sci., 1986, vol. 142, pp. 325-339. ^

189. Haverkamp R., Vauclin M., Touma J., Wierenga P.J., and Vachaurd G.A comparison of numeral simulation model for one-dimensional infiltration // Soil Sci.Soc. Am. J., 1977, vol. 41, pp. 284-294

190. Hilten R. N., Lawrence Th. M., Tollner E. W. Modeling stormwater runoff from green roofs with HYDRUS-1D. Journal of Hydrology, Volume 358, Issues 3-4, 5 September 2008, pp. 288-293

191. Hopp L., Harman C., Desilets S. L. E., Graham C. B., McDonnell J. J., and Troch P. A. Hillslope hydrology under glass: confronting fundamental questions of soil-water-biota co-evolution at Biosphere 2. Hydrol. Earth Syst. Sci., 2009, 13, pp. 2105-2118

192. Horton R., Aguirre-Luna O., Wierenga P.J. Observed and predicted two-dimensional soil temperature distributions under a row crop // Soil Sci.Soc.Am.J., 1984, vol. 48, p. 1147-1152

193. Jacques D., Simunek J., Mallants D., M.Th. van Genuchten. Modelling coupled water flow, solute transport and geochemical reactions affecting heavy metal migration in a podzol soil. // Geoderma, 2008, vol. 145, pp. 449-461

194. Johnston and oth. ArcGIS Geostatistical Analyst. Extension Guides. ESRI, New York, USA, 2001.

195. Kern J. S. Evaluation of Soil Water Retention Models Based on Basic Soil Physical Properties. // Soil Sci. Soc. Am. J. 1995, vol. 59, pp.1134-1141.

196. Korus M., Stawinski C., Witkowska-Walczak B. Attept of water retention characteristics estimation as pedotransfer function for organic soils. // Int. Agrophisics, 2007, vol.21 (3), pp. 249-254.

197. Kosugi K., Lognormal distribution model for unsaturated soil hydraulic properties, Water Resour. Res., 1996, 32(9), pp. 2697-2703

198. Langergraber G., Simunek J. (2005): Modeling variably-saturated water flow and multi-component reactive transport in constructed wetlands. Vadose Zone Journal, 4, pp. 924-938.

199. Lhotsky J., a kol.: Metodika zurodnini zhutninych pod. UVTIZ, Praha, 1984.

200. Londo A.J., Messina M.G., Schoenholtz S.H. Forest Harvesting Effects on Soil Temperature, Moisture, and Respiration in a Bottonland Hardwood Forest // Soil Sci.Soc. Am.J. 1999,vol. 63, pp. 637-644

201. Mualem, Y., A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media. //Water Resour. Res., 1976, 12(3), pp. 513-522

202. Naderi-Boldaji M.,Alimardani R., Starifi A., and Tabatabaeefar A. Economical hand-pushed digital cone penetrometer//Int.Agrophysics, 2009, Vol. 23, № l,pp. 55-60

203. Nemes A., Rawls W.J., and Pachepsky Ya.A. The influence of organic matter on the estimation of saturated hydraulic conductivity. Soil Sci. Soc. Am. J., vol.69, pp.1330-1337.

204. Novak M.D. Analitical solutions for two-dimensional soil heat flow with radiation surface boundary condition // Soil Sci. Am. J., 1993, vol.57, pp. 30-39

205. Oorts K., Garmier P., Findeling A., Mary B., Richard G., Nicolardot B. Modeling soil carbon and nitrogen in no-till and conventional tillage using PASTIS Model // Soil Sci.Soc.Am.J., 2007, vol. 71, pp. 336-346.

206. Oyedele D.J. and Tijani F.O. Spatial and temporal variability of water content//Int.Agrophysics, 2010, vol. 4, № 2, pp. 171-176

207. Pachepsky, Ya.A., Timlin, D., Varallyay, G. Artificial neural networks to estimate soil water retention from easily measurable data. // Soil Sci. Soc. Am. J. 1996,60, pp. 727-773.

208. Paz-Gonzalez A., Vieira S.R., and Taboada Castro M.T. The effect of cultivation in the spatial variability of selected properties of an umbric horizont. Geoderma,97, pp. 273-292

209. Radke J.K., Reicosky D.C., and Voorhees W.B. Laboratory Simulution of Temperature and Hydraulic head Variation under a Soil Ridge//Soil Sci.Soc.Am.J., 1993,vol.57, pp.652-660

210. Rajkai K., Kabos S., and van Genuchten M.Th. Estimation the water retention curve from soil properties:comparison of linear, nonlinear and concomitant variable methods. Soil Till. Res., vol.79, pp. 149-152.

211. Rawls W.J., Brakensiek D.L., Saxton K.E. Estimation of soil water properties. Trans. ASAE, 1982, vol.25, pp. 1316-1320.

212. Rawls W.J., Nemes A. and Ya. Pachepsky. Effect of soil organic carbon on soil hydraulic properties. Development of Pedotransfer Functions in Soil Hydrology. 2004, pp. 95-114.

213. Rawls, W.J., Brakensiek, D.L., 1985. Prediction of soil water properties for hydrologic modelling. In: Jones, E., Ward, T.J. (Eds.). Watershed Manag. Eighties. Proceedings of Symposium ASCE, Denver, CO, 30 April-2 May 1985ASCE, New York, pp. 293-299.

214. Robert P. Characterization of soil condition at the field level for soil specific management. // Geoderma, 1993, vol. 60, pp. 53-72.

215. Schaap M.G., Leij F.J., and van Genuchten M.Th. Rosetta: a computer program for estimating soil hydraulic parameters with hierarchical pedotransfer functions. J. Hydrol., vol. 251, 2001, pp. 163-176.

216. Schaap, M.G. and W. Bouten. 1996. Modeling water retention curves of sandy soils using neural networks. // Water Resour. Res. 32, pp. 3033-3040.

217. Schaap, M.G., Accuracy and uncertainty in PTR predictions.// Development of Pedotransfer Functions in Soil Hydrology. 2004, pp. 33-43.

218. Schaap, M.G., Leij, F.L., van Genuchten, M.Th., 1998. Neural network analysis for hierarchical prediction of soil hydraulic properties. // Soil Sci. Soc. Am. J. 62, pp. 847-855.

219. Scheinost A.C., Schwertmann U. Predicting phosphate adsorption-desorption in a soilscape // Soil Sci.Soc.Am.J.1995, vol.32, pp. 3033-3040.

220. Simunek J., Kohne J.M., Kodesova R. and Sejna M. Simulating Nonequilibrium Movement of Water, Solutes and Particles Using HYDRUS A Review of Recent Applications. Soil & Water Res., 3, 2008 (Special Issue 1): pp. 42-51.

221. Simunek J., Suarez D.L. (1993): Modeling of carbon dioxide transport and production in soil: 1. Model development. Water Resources Research, vol. 29, pp. 487-497.

222. Simunek J., van Genuchten M. Th., M. Sejna. Development and Applications of the HYDRUS and STANMOD Software Packages and Related Codes. // Vadose Zone Journal, vol. 7 ( 2), 2007, pp. 587-600

223. Skaggs T. H., Trout T. J., Simunek J., Shouse P. J. Comparison of HYDRUS-2D Simulations of Drip Irrigation with Experimental Observations. // Journal of Irrigation and Drainage Engineering, vol. 130 (4), 2004, pp. 304-310

224. Tamari S., Wosten J.H.M., Ruiz-Suares J.C. Testing an artificial neural network for predicting soil hydraulic conductivity. // Soil Sci. Soc. Am.J. 1996,vol. 60, pp. 1732-1741.

225. Terleev V.V., Mirschel W., Schindler U., and Wenkel K.-O. Estimation of soil water retention curve using some agrophysical characteristics and Voronin's empirical dependence. // Int. Agrophisics, 2010, vol.24, №4, pp. 381-387.

226. Tyier S.W., Wheatcraft S.W. Application of fractal mathematics to soil water retention. // Soil Sci. Soc. Am. J., 1989, vol. 53, pp. 987-996.

227. Van Genuchten, M. Th., A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. // Soil Sci. Soc. Am. J., 1980, vol. 44, pp. 892-898

228. Vogel, T., and M. Cislerova, On the reliability of unsaturated hydraulic conductivity calculated from the moisture retention curve // Transport in Porous Media, 1988, vol.3, pp. 1-15

229. Walczak R.,Witkovska -Walczak B., and Slawinski C. Pedotransfer studies in Poland/ Development of Pedotransfer Functions in Soil Hydrology, 2004, pp. 449-463.

230. Weiss R., Aim J., Laiho R., and Laine J. Modeling moisture retention in peat soils. // Soil Sci. Soc. Am. J., vol. 62, pp. 305-313.

231. Wenming N. "Effects of plant uptake and micro-topography on chloride transport in arid soils" (2009). UNLV Theses/Dissertations/Professional Papers/Capstones, p. 96.

232. Zrubec F. Metodika zurodnenia zhutnenych pud.-SFRI, Bratislava. 1998,40 p.

Информация о работе

Трошина, Ольга Анатольевна
кандидата биологических наук
Москва, 2011
ВАК 06.01.03

Диссертация

Физические свойства почв и моделирование гидротермического режима комплексного почвенного покрова Владимирского ополья - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Физические свойства почв и моделирование гидротермического режима комплексного почвенного покрова Владимирского ополья - тема автореферата по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы