Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ВЛАГОЗАПАСОВ НА БОЛЬШИХ ПЛОЩАДЯХ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ВЛАГОЗАПАСОВ НА БОЛЬШИХ ПЛОЩАДЯХ"

Московский Ордена Ленина, Ордена Октябрьской Ре вол щи и я Ордена Прудового Красного Знамен» государетвенннй университет им.М.В.Ломоносова

Факультет почвоведения

На правах рукописи

ГШДАСОВ Валерий Федорович

УМ 631.43:631.423.2

Использование водно-физических свойств почв ори определении влагозапасев на больиих площадях

Специальность 06.01.03 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Косква, 1963

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте седьскохоэпйстсешоА мэтеорологии

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор А.Ф.Вадвнииа

Официальные оппоненты; Димо 8.II. - доктор сельоко-* хозяйственных наук

Скаяабаи В.Д. - кандидат биологических наук

Веду ее о учреждение - сельскохоэяйотвенная академия ям. К. А. Тимирязева

Запита состоится ■ " ^ ^ " 1983 р. в

часов на заседании Специализированного Совета К 033.05.16 по почвоведении в МГУ км.II.В.Ломоносова (Москва. Ленинские Горы» МГУ, факультет Почвоведения, Уаетй Совет)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУ мм. И.Горького

Автореферат разослан " 1983 г.

Отзывы на автореферат в 2-х екземплярах« еаверен-ных печатьв, просьба направлять по адресу: ІІ7234, Москва, МГУ, факультет Почвоведения, Ученый Совет

Ученый секретарь Специализированного Совета

и-п-БлСьева

оадгя хшктешсшка работу

Актуальность проблему. Знание количества влети в почва в различные периода роста к раз вития сельскохозяйственных культур* является сажной предпосылкой при оценке их состояний и прогнозе ура-хал. В последние года в СССР, а также эа рубежом начались разработки дистанциоюшх методов определения влажности почвы на больших площадях. С помощью дистанционных методов кожно получать данные о влажности, выраженной только в процентах от массы абсолютно сухой почвы. В практике агрометеорологического обслуживания поменяются запасы доступной влаги, вырахенныо в мм водного слоя, что обусловливает необходимость использования объемноЯ массы почвы и влажности эавядагаш, «сследование а комплексе их изменчивости на различных площадях. Важное значение имеет также оценка качества получае-и« вяагозаяасов ь отношении к уролао сельскохозяйственных культур.

Цель и задачи исследования. Главков пвлыа работы является неследование изменчивости водно-фиэических свойств почв на различных площадях.

Основным» задачами исследов&гощ являются:

- исследование и получение количественных показателей изменчивости влажно стип водно-^зических свойств почв на отдельных сельскохозяйственных полях к по шютадд;

- исследование границ оптимального увлажнения почвы и возможности использования потенциала почвенной влаги цр! оценке качества влагоэапасов, получаемых с помощь» дистанционных методов;

- разработка рекомендаций со использование водно-физических свойств почв при определении влажности по шмкади на примере самолетной гаима-сьемхн.

Объекты исследования. Исследования проводились на сельскохозяйственных полях в зоне дерново-подзолистых среднесуглинистых, тяжелосуглинистых пылеватых почв (Московская, Калужская области) и слабокарбонатных тяжелоеутликистьгх к глинистых предкавказ ских черноземов (Ростовская область).

Исследовались сдедупще показатели; влажность почвы, объемная масса, влажность аавядания, максимальная гигроскопичность, влажность снижения транспиращк, а также определялась зависимость капиллярного потенциала от влажности. . ■ - ■

Методика исследований. Исследования проводились на сельскохозяйственных шмях размерами в средней 500x800 и в зоне дерново-подзолистых почв к 800x1500 м в зоне предиавкаэских черноземов, а также по площади % 4000 ю*2 и 6000 г"| —ПТПЛТЛТП'*""" уяа-

ЦЕИТРАЛЬ'-'ДЯ

НАУЧНАЯ Ь С." 'О Г1". .Л Месч. сельское

К. А,

Ии». Мо

эаншы почвам. Выделение площадей почв проводилось по принципу о/дороднооти почв по подтипу« разновидности и с учетом агроклиматического районирования территории.

Определения вдатаостипочвы, объемной массы и влажности эавя-двиая на отдельных сельскохозяйственных полях проводились в £040 точках послойно через 10 ем до глубины 50-100 см, по площади-на 25-60 полях. Влажность почт определялась о .помощью термостатно-весового метода и способом самолетной гамма-еъеыяи, объемная масса - с помои»» буров Скипе по го, а на свехевспаханных почвах-о помоць» Суров Качинского или Васильева. Влажность эавядания к влажность снижения транспирации определялись на растениях, выра-. ценных с применением установки искусственного освещения, Лабораторные работа по определении зависимости между еапилляркьщ потенциалом почвенной влаги и влажность» почвы проводились с помощью те нанометров АЫ-20-И*на монолитах размерами 15x15x20 см, взятых по площади предкавказских черноземов.

Указанное число повторник определений влажности и водно-физи-чесхих свойств обеспечивало расчет нх средних значений с погрешность!) не более 5,0-7,0 процентов. Погрешности средних значений исследуемых свойств, необходимое число их определений рассчитывались на основании предположения о соответствии распределения водно-физических свойств почв нормальному закону, что было исследовано отдельно для влажности почвы, объемной массы и влажности эавя-дьния с помощь» критерия "хм-квадрат" (рис.1).

I

»

А

го.

И.

1«.

-----------г-» ™

12 № № и го

Рис.I. Распределение эмпирических и аыр&вннвахщнх частот

значений влажности дерново-подзолистой почвы (19?1г)

Изменчивость влажности и водно-физических свойств почв на отдельных полях, а такле по площади оценивалась средним квадрат«-

чеоким отклонением (сигмой), определяемым опытам путем по данным. полученным с большой повторшстмз так, чтобы эмпирическая величина среднего квадратического отклонения с достоверность») 0,90 характеризовала его генеральное значение.

Расчет уравнений зависимости изменений объемной массы почвы , от времени после еспшвкм к капиллярного потенциала от влажности производился с помойь» метода наименьших квадратов,

Ндучнгш новизна. На основании статистически достоверных определений влажности установлено, что ее изменчивость обусловливается генетическим» особеїіностгопі почв, однородностью мехами-ческого состава и нэ зависит от абсолютной величин« влажности, произрастающей культуры, фазы ее развития, обработки почвы. Впервые получены количественные показатели изменчивости влажности, объемной массы н влажности эшзядакил по площади м обоснованы принципи вцделенкя однородных по изменчивости водно-фкзкческкх свойств площадей почв. Показана возможность использования зависимости потенциала почвенной влаги от влажности почвы для оценки качества влаги, измеряемой с помощью самолетной гаыиа-съемпи. Разработаны принципы объективной методики контроля получаемых данных о влажности и водно-физических свойствах печш.

ррактичесияя ценность работы н реализация результатов. Полученные результаты используются при разработке методики определения доступных влагозапасов о помощьп самолетной гемма-съемки, оценки состояния посевов сельскохозяйственных культур, усовершенствовании существующей методики определений доступных влагоэа-пасов на сети станций Госкомгидромета, при разработке "Руководства по определению агро гидроло гическн х свойств почв на гидроме-теостанцикх". Разработанные положения частично уже использованы при подготовке мето дичее кс го пособия "Определение агрогвдрологи-ческих свойств мелиорируемых почв", применяемого в настоящее время в практической работе.

АпооСздия. Основные положения диссертационной работы заеду** ваш к утверждены на итогорой сессии ИЭМ (1977 г.), Всесоюзном совещании начальников отдела агрометеорологии Гоекомгкдромета (i960 г.), Всесоюзно» семинаре по определению агрогидрологических свойств почв на гидрометеостанциях (1960 г.), на заседании кафедры физики х мелиорации почв факультета Почвоведения МГУ <19в1 г.), на Всесоюзной конференции "Проблемы н пути улучвения ыагообеепеченности сельскохозяйственных посевов" (Черкассы,

1901 г.)

Публикация. По теме диссертации опубликовано 10 статей« I методическое аоеоСие.

Объем pftdbTw. Дне с ертацло кная работа изложена, на 208 с тр. машинописного текста, состоит из впедегеш, шести глав и выводов, включает 44 таблицы, 9 рисунков* список литератур« нэ 232 наименований, в том числе 46. иностранных.

РЕЗУЛЬТАТ!! МССЛВДЭВЯШ I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К 11ЖОИ1АЩИ

О ВЛАГОЗАЛАСАХ В ЮЧБЕ Eke годна на обширной сети станций Госкомгидроыета в течете вегетационного периода проводятся определения влааности почвы с поиоцьо термостатао-а есо во го метода в четырех точках наблода-тельиого участка размерами 100x200 ы к водно-физических (в агрешвтеорологии-агро гидрологических) свойств почв: объемной массы, влажности эапядания и других - в одной точке иа хацдом наблюдательном участке* Считается, что влагоэаласы, рассчитанные таюш образом, характеризуют все поле. Ври характеристике влаго-ойеспеченности сельскохозяйственны : культур и прогнозе их урожайности по области результаты о.фвдедений доступных влагоэала-сов на отдельных наблгщательних участках всех станций области усреднистоя.

В настоящее время имеется достаточно много введения, указывающих на недостатки существ ушей методики определений доступны* вл&гоэаласов как на отдельных сель с кохоэ явственных шлях, так к по области. К главным из них относятся;

недоучет изменчивости парше трое, входящих а формулу расчету доступных влагоэаласов на отдельных сельскохозяйственных полях, а также по площади;

недоучет пространственного распределения почв, обусловливавших величины водно-физических свойств по площади;

отсутствие учета изменений оегьемнов массы, обусловленных агротехническими мероприятиями или влиянием влажности почвы; несовершенство существующей методики определения влажности

заведения;

отсутствие объективного подхода при оценке качества получаемых влагоэагшеое и методики контроля получаемых доншх.

Интенсификация сельскохозяйственного производства обусловила появление целого ряда дистанционных методов измерения влажности

почвы, основанных:

а) на взаимосвязи влажности с радиотепловым излучением подстилающей поверхности, измеряемым о помощь» радиометров s области саїтіиотровшс дайн еоліії б) на активной радио метри и подстилающей поверхности в области натровых днин волн; о) на носимоевязи меаду естественных гаммь-иэлучением Земли и влажность» верхнего 20-30 см слоя почвы.

Уяазаише днстшіцношшо методы намерения сложности далт возможность получать ее значення, выраженные только в процент ex, что но позволяет использовать их при оценке состояния и прогнозе урожайности сельскохозяйственных культур. Дня перехода к запасам доступі ton влети, в «ролей ким в км йодного слоя, используются данные величин водно-фиэическях свойств, помеченные в "Справочниках агрогндрологкческкх свойств почв*. Названные вше недостатки их определения не позволяв? получать влагоааласы с погрешностьо, соответствующей современным требованиям, а именно: 3,5 и 10 мм в слов* почвы 0-20, 0-50 и 0-100 си при погрешности отдельных параметров, входящих о расчет влагозапасев, имеющих, до нашим дан» ним, еледумсие »елнчины (табл.1.1). При атом довер«тельная иеролт-ность получаемых донках вследствие возросших требований к информации о влажности почвы должна составлять не 0,00» а 0,90.

Т&блица І.Ї.

Допустимые величины погрешностей определения йямности я % ( W ), объемной к accu в г/си3 С О* ) к ы&кноати эавлдения в.% < W, ) в отдельных 10 см слоях почвы

Глубина : Дорново-подэолистые ! Пр^д кавказский в см : почвы : |И чернозем

; У/ У^_^^_Ь уь

0-20 1,24 0,05 1,24 1,48 0,09' 1,48

20-60 1.06 0,10 1,06 1,24 - 0,12 1,24

50-100 0,92 0,13 0,92 Х.ОЙ 0,1? 1,06

Паовади, на которых следует проводить измерения ыажноети, должны соответствовать не территории административной области, а выделяться о учетом подтипов поч», их разновидностей, хлмматк-ческих факторов, определяшкх «ш<аш »одно-фмзичее ю»х свойств почв к к конечном итоге количество влаги, содержжщаесл » почте.

Полученные вяагоэаласы должны быть оценены в откомних к

б

урожаю сеяьскохозяЯстоенных тультур.

г. иссвдраа1ие изменчивости вшносэи и водно-сизичепких

СВОЙЛЗ ГОЧВ МЛ ОТДЕЛЬНЫХ СЕЯЬСШХСШЙСТВШШХ шлях

Влажность почт* Исследованиями во просо а варьирования влажности почвы э&нни&лнсь многие учены« (А.А,Роде» 1969, С.В.Ы&с-ти некая, 1969, В.В.Гусчакм др.« 196?. С.И.Смирнова, 1970, И.С.Ореяишна, 1976. г.А.Димтрмв», Л.О.Карпдчевекий, 1977). Несмотря на это, до настоящего »ремвш «et общего мнения по вопросу варьирования влажности» зависимости его от величины влажности, глубины почвы, типа почвы и ее механического состав«, СрСТОЯНИЯ поля (гошиг, носовы)» (фОИЭраСТАПЦеЙ культу!«. В свя-ви о »not, до методике, существующей в системе Гоокоигхдромета, мин ость определяется о четырехкратной повторностъю на do лях со всеми почвами, хул к турами Kita различной глубине.

В результате проведенхих наследований вило получено, что на полях о различными культурами изменчивость влажности (сигма) закономерно уменьшается вниз по дофдо а среднем от 2,0 до 1,4< на дерново-подзолистых почвах, от 3,0 до Z»?? м* предхавкааоких черноземах ы не зависит от мажнооти почвы (рио.2).

ff а

до! а)

Лв

10

t»

ilit*

as

в)

„w

Ю 79 М ю го м

Рмо.г, Изменчивость влажности на полях с различными культурами а) дерново-подзолистые почт, б) предкавхааски* черноземы: * - озимая пшеница,« - ячмень, х - картофель, я - пання, чертЯ пер, о - кукуруза} б - изменчивость в процентах; влажность почвы в процентах от абоолпт-

ко-сухо! массы почвы

Различил величин изменчивости влажности в отдельные сроки определения с доверительной вероятностью 0,90 в основном недостоверны. Следует отметить, что после сильного иссушения почвы и выпадания осадков на границе слоев почвы с большой и малой влакностъп ¡»елихини изменчивости закономерно имеют увеличенные

значения.

Общим выводом проведенных исследования ЯВДЙОТСЯ утверждение о независимости изменчивости влажности от произрастающей на<поле культур*, фазы ее развитая, обработки почвы, абсолютной галл чины влажности, что дает возможность проводить ее исоледова- . ния в любой удобный период вегетации сельскохозяйственных культур. Дз о то верные величин* изменчивости влажности получены ДЛЯ дер)юво-подзотстах ггачв, гредкаоказспях черноземов и дерно во-подзолиотых слоистых по профилю почв (табл.а.I).

Таблица 2,1.

Изменчивость влажности на полях с различными почвами

Глубина ! Дерно во-подэ о-: Дерно во-подзо: ПредкавказскнК в см П :листые почвы :лнстие слоио- : чернозем : ; тые :

0-20 40 2,0 4,0 3,0

20-50 40 I.? 4,6 2,4

50-100 40 М 1.7

П - число определений.

Кеньщую изменчивость дерно во-подзолпотих почв мы объясняем их бесструктурностыо, плотной упаковкой агрегатов, способствующей равномерному распределение влаги; болыдо изменчивость пред-кавказских черноземов - их структуризацией} слоистых почв - неоднородность» механического состава. По профиле исследуемых поч» можно выделить три сдоя о достоверно отличающимися величинами изменчивости: О-СО, 20-50, 50-Х00 ск; в связи в этим при исследованиях изменчивости влажности достаточно проводить ее определения » либых трех 10 см сдоят почвы. .

Объемная масса почвы. Имеется достаточно много сведений, указывающих на надо о татю« существующей методики ее определения. Ряд исследователей отмечает недоучат пространотвекной изменчивости объемной маосм (А.И.Субботин, 1966» А.А.Роде, 1962,А.Д.К4е-цекхо, В.Ш.Гридасо», 1973), Другие ухазмвавт на недоучет »ременных изменений объемной мае см, связанных, в одной строки, о обработкой почвы, с другой, - «лилиием влажное» на обгемну» массу (Н.А.Димо, И.Л.Оестако», 1958, И.Р.Ильин, 1938, И.Н.Гарцыан, А,П.Носпаев, 1971, Н,Г.Иовекко, 1973, У/.К»*аи2е , 1974).

В результате .проведенных исследований било получено, что

иаменчиоость объемной и ас cu лсд различный« культурами в гюсенне-летний период их вегетации на иссдедуедох почвах имеет близкие значения, закономерно уменьшается с глубиной и колеблется от 0,09-0,11 г/см3 в верхних слоях до 0,06-0,07 г/сы3 в нижних слоях почвы {табл.2.2). Существенных влияний изменений влажности іичви в течение вегетационного периода от 16,0 до 25,03 на величину объемной маеcu не получено. Сказанное позволяет проводить определения объемной массы, а также исследования ее изменчивости в любое время указанного периода. Характерно, что вели-* чины объемной массы н ее изменчивости на слоистых, неоднородных по механическому составу почвах достоверно превышают их значения по сравнение с вышенаэванными почвами {табл.2.2). Поэтому проводить раооростраление величин объемной массы в районах со слонс-тымч почвам) с одного поля на другие, как это делается по существующей методике, нецелесообразно.

Таблица 2.2.

Изменчивость объемной массы ( dv г/си3) на полях с различным» почвами

: Дерново-подэо-: Дерниво-лодэо-: Предкавказские Глубина * листые почвы : листыв слоистые , черноземы

в см ; і]у б tf i ^ tf

О-гО 24 1,30 0,10 1.42 0,13 Г,06 0,10 20-50 24 1,50 0,00 1,66 О.П 1,18 0,09 60-100 24 1,54 0,06 1,80 0,0S 1,33 0,06

Основной причино й существенных изменений объемной массы почвы в течение вегетационного периода является, на наш взгляд, обработка почвы, проводимая весно*, летом я осеньв после уборки урожая и перед севом озиішх кульчур. Нами было получено, что изменения объемной массы почв посла вспашки составляют в верхних слоях в среднем 0,25 г/см3. Недоучет этик изменений вызывает завышение рассчитываемых алагозапасов 0-20 см слоя почвы примерно на 20%, Примерно в течение трех месяцев после вспашки, а для некоторых почв к весне значения объемной массы становятся такими же, как и до вспаоки. На легких почвах и при вспашке весной восстановление объемно* массы до первоначальной величины происходит в полтора-два раза быстрее. На основании зависимости уплотнения почвы от времени после вспапки нам» рассчитаны поправки в значения объемной массы невспаханных почв (табл.2.3).

Таблица 2.3. Поправка f Д г/см3) в значение объемной пассы невспаханной почвы » зависимости от времени ( t дек) • после всаашш

Глубина :_Декада_'

> ем : I 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Цредкавкаэсхие черноземы 0-Ю 0,27 0,20 0,17 0,15 0,13 О,II 0,10 0,09 0,08 0,07 10-20 0,23 0,18 0,15 ОЦЗ 0,10 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04

Дерново-подзолистые почвы 0-Ю 0,22 0,19 0,17 0,15 0,13 0,11 0,09 0,08 0,07 0.06 10-20 0,19 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,05 0,04 0,03 Вяажность завядания. Влажность почвы, при которой появляются первые признаки увядания растений, называется влажность» завещания, Научные исследования влажности э&вяданяя насчитывают более-чем 90-летнп» историю (С.И.Долгов, 1948, Д.В.Федоровский, 1948, А.в.Ведияна, 1950, А.А.Роде, 1965, Х.Д.Пэнман, 1963, L.R.Brtqqs and H.L.5han4z, 1912, R.O.Statyer, 1957, 3.R.Furr end 0.0. Reeve • 1975). Несмотря на ото, до настоящего времени нет единого мнения о величина.влажности завядания, зависимости ее от вида растений, фазы их развития, сорта, объемной массы почвы, метеорологических условий. Следствием отого является использование методики, определений влажности заведения на одном растении-индикаторе (овсе) в фазу его развития "3-й лист" или с помощь» величины максимальной гигроскопичности и пересчетного коэффициента 1,34, который, по данным многих исследователей, колеблется от 1,0 до 2,0 к более. Нами примерно для 5000 одно» времешелс определений влажности завядания и максимальной гигроскопичности было получено, что погрешность расчета величины влажности завядания вследствие колебаний пересчетного коэффициента составляет в случаев примерно 20,0 процентов. В связи с этим его использование при расчетах влвгозап&сов, на как взгляд, нецелесообразно.

В результате определений влажности завядания на культурах различного вида, сорта и в различные фазы их развития было установлено, что эти факторы не оказывают существенного влияния на влажность завядания за исключением трав: явдерш, тимофеевки.

клевера. Основная погрешность определений гласности эавядания обусловлена мтодикоП ввгвтаднонного опита. Так» средняя квадрати-ческая погрешность определен*!! влажности завядакия в отдельных образцах составляет а погрешность максимальной гигроскопич-

ности в этих хе образцам составлявт-0,07?. Изменчивость влажности эавядания на сельскохозяйственных полях составляет«0 »90?, а максимальной гигроскопичностирО,50? <табл.2.4).

Таблица 2.4,

Средняя квадратическая погрешность определений влажности эавядания и максимально П гигроскопичности в отдельных образцах и на поле (слой 10-20 см)

. -м * Обоазеи Поле

Почва

С» бе V* Ис (5»

Обыкновенный 12,5 0,69 31,2 0,03 13,5 0,94 10,6 0,37

чернозем

Дредхавказ- 12,9 0,74 И, 3 0,05 13,1 0,99 12,1 0,52

скнл чернозем

Дерново- 5,3 0,77 4,4 0,06 5,1 0,90 4,0 0,78

подзолистая

Обыкновенный 12,2 0,67 10,7 0,02 14,3 0,09 ИД 0,21

чернозем

3. ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЧИВОСТИ ВЛАЖНОСТИ И ВДДЮ-ШЗИЧЕСШ свойств ш гсющдда

При исследованиях водно-физических ^ьойств по площади в зоне дерново-подзолистых почв в один район объединялись почвы средне-сильно подзолисты е , несмытые и слабоеммше, на покровных суглинках и безвалунной морене, в зоне лредкавказских черноземов объединялись виды этих почв и разновидности тяжелосуглинистого и легкоглинистого механического состава, Ьдолекже почвы считались однородными по изменчивости водно-физических свойств почв.

Объемная масса почвы. Исследования изменчивости объемной \

мае см почвы проводились трижды в районах обеих исследуемых почв* причем в подзоне д ерш во-подэо лиспа почв - одновременно на полях с культурами озимой шеницы и ячменя, в подзоне предкавказских черноземов - на полях, занятых только озимой пшеницей (табл.3.1). Из таблицы видно, что велцчинм изменчивости объемной массы имеет близкие значения в отдельные сроки определений и закономерно и постепенно уменьшается в среднем от 0,14-0,15 до

0,12-0,13 г/с«3 вниз по профилю почвы.

Изменчивость объемной массы по площади

Таблица 3.1.

Глубина ti а см

d*

dv

d*

10-20 40-50 70-80

іо-го «-50 70-80

где

50 50 50

50 50 50

Дерно ео-подэ оли стае почвы ишь 1972 август 1972

1,25 0,13 10,4 1,30 0,15 II,5 І.5І 0,13 8.5 1,52 0,12 7,9

Цредк&вказскпй чернозем ишь 1973 август 1974

1,02 0,13 12,7 1,00 0,15 15,0 1,16 0,13 11,2 1,20 0,13 10,а

октябрь 1974 1,32 0,15 11,1 1,52 0,13 6,2 1.57 0,12 7,С

август 1975 1,05 0,15 14,3 1,22 0,14 11,5 1,38 0,13 9,4

V - коэффициент вариации.

Характерно, что средние величины объемной массы для отдельных почв, полученные в разные периода вегетации к даже года,имепт недостоверное отлкчдэ, что еще раз подтверждает наши выводы о том, что почш после обработки постепенно приобретают постоянную объемную кассу, существенно' не изменяющуюся в течение весенне-летней вегетации культур.

Границы тишчинх значений осгьенной массы па таких площадях почв будут заключены в интервале (Е. А. Дмитриев, 1972):

Гт-Мй« (3.1)

где Гт - границы типичных значений,. М - среднее значение признака (объемной массы), (Г - среднее кведратическае отклонение (сигма), & - нормированное отклонение при доверительной вероятности 0,50.

Амплитуда изменений типичных значений объемной массы будет составлять по площади 0,14 г/см3. Возможное число площадей почв, на которое следует разделить административную область, будет ' равно амплитуде всех возможных значений объемной массы, деленной на амплитуду типичных ее значений, и соответствует, по нажим расчетам, четырем.

Влажность заадданшг. Исследования изменчивости влажности

завцдакия по площади выделенных раЯонов н» 50 полях показали, что она одинакова в различных сдоях почвы к составляет в среднем І,ЗЇ дія обеих почв. Исключив нэ этой величины изменчивость влажности аавадания на отдельных полях, по формуле (3.1) было рассчитано, что амплитуда изменений типичных значений влажности за-вядания равна Число площадей, однородных по изменчивости влажности завядания по территории области, будет раю» примерно восьми. Правильность выделения однородных по изменчивости водно-физических свойств площадей почв в проведенных исследованиях подтверждается равенством величин их изменчивости д»я объемной массы я для влажности завадами* на дерново-подзолистых почвах м Яредкавжаэсхих черноземах.

Влажность почвы. Влажность почви является наиболее изменчивым параметром, »годящим в формулу расчета достушых влагоэапа-сов. Ей свойственна изменчивость на только в пространстве, но к во времени. Определения влажности проводились на площадях, однородных по изменчивости водно-фмзичесхмх свойств почв я с учетом влияния на нее климатических факторов, прежде всего осадков.

О ревультате исследований изменчивости влажности на 50 поллх в зоне дерноео-подзолнстых почв, цредкавказских черноземов, а также серых лесных почв и выщелоченных черноземов с помощью термостатно -весового метода было получено, что величніш изменчивости влажности во всех укпзанных районах имеют близкие значения я составляют в среднем 4,0£ (табХ.3.2).

: Таблица 3.2.

Изменчивость Ьдежности почвы гю площади

:Дерново-подзоляс- : Серая : Выщелочен-:Предкавка?-Глубина : тая почва ¡лесная :ный черно-:ский черно-

в см ¡1975 г. 1973 г: почва : зем : : зем

_ ; 1978 Г.: IS78 г. Ч 1975 Г.

_її w tf w g w q w б w. tf

10 50 21,7 3,3 - - - - - - 18,3 4,4

20 50 20,4 3,5 16,8 3,7 19,t 4,0 33,1 4,1 19.4 3,6

30 50 19.1 3,2 ----- - 20,5 3,6

40 50 18,3 3,4 * - - - - - * - 21,7 3,9

БО 50 17,9 3,3 18,6 3,6 17,2 3,8 30,6 4,5 21,0 3,0

00 50 - - 19,3 3,9 18,1 3,7 28,3 4,9

Величины изменчивости влажности по денним самолетной гамма-

съемки на 25 полях в вонв предкаахаэских черноземов х терыостатно-весового метода в 30 точках на каждом поде почти совпадал? мзжду со боя. Зависимости между изменчивостью влажности ее абсолютной величиной по данным самолетной гемма-съемю» не наблюдается. Однако в периода выпадения осадков в результате неравномерности их распространения велнчиш изменчивое« достигают 5,06,0*.

4. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЕШОДШАООВ В ПОЧВЕ

Важно не только получать влагозапасы, но и оценить их в отьо-венхи к урожаю сельскохозяйственных культур. Оценить влагозапасы-значит сравнить не с некоторым оптимумом увлажнения почвы, в пределах которого культуры дгиот максимальная выход полезно А продукции. Несмотря на простоту вопроса, эта проблема до сих пор еще не реаена. Окончательно не установлено, что Принимать з& верхние и пнжняо границы оптимального увлажнения. Tut, одни и с след овате-хи предлагают иепольвовахь в качестве верхней границы оптимального увлажнения наименьщу» влагоемкость Щ.Г.Цушпн, 1971, Л.А.Ра-эумова, Н. Б. Мещанинова, 1972, Б.И.Мичурин, Б.Г.Онидекао, 1972). Другие - величину влажности, бляэкуъ к капиллярной влагоемкости, что соответствует содержали» воздухоносных nop I5-20i СЯ.Н.Афанасьев, 1933, Ф.Р.Заедельыан, 1969. Л.П.Смоляк, 1975, F. B.EUis, 1955, IK.Anctai, RUSrnlth , 1972). Что касается ноте Я границы оптимального увлажнения, то некоторые исследователи весь диапазон влаги сверх влажности эаэядания считают одинаково доступным для растений и накопления ими полезно В продукции (С.А.Бери го, Л.А.Ра-зумоза, 1973, t.M.White, 1975). Другие полагает, что снижение накопления полезной продукции начинается до наступления эавядания, и предлагает ряд показателей нижней границы оптимального увлажнения: влажность разрыва капиллярной связи, влажность замедления роста, влажность снижения транспирацки и др. (Н.С.Пе-тинов, 1954, 1957, О.Штоккер, 1567, А.А.Роде, I960, И.И.Судни-дан, 1966, 1975, 1977, Е. С. Childs , I^AH ICilsoMtHwerv^ISTS). Некоторыми из них учитывается влияние вида, фазы развития растений, метеорологических условий на нижнюю границу оптимального увлажнения.

Для исследований верхней граливд оптимального увлажнения -нами.проводилось выращивание культур овса и ячменя в асынатшх условиях при различной влажности в условиях и с кус с таенного

агішя (табл. 4 Л). Наабольаее увлажнение соответствовало капилляр-под влагоемкости почш. Максимальная высота, касса сухого и сыро» го растения, взятые как показатели продуктивности, соответствовали растениям, выращенным при коті лЛ яркой влогоемкости. Резкое снижение показателей продуктивности происходило при влажности £0*. По-видимому, в качестве верхней границы оптимального увлажнения следует принимать кагшллярнуо влагоемікість, а не наименьшую, что согласуется с выводами Я,А,Афанасьева (1933), Й.Р.Зайдельмана <1969), И.И.Суднмфна (197?), Однако В реальных условиях при более низких температурах воздуха х почвы в воле избыточного увлажнения верхняя граница оптимального узлвжненил может быть ниже, чем капиллярная влагоемкостъ. В то же время & зона недостаточного увлажнения, где влажность не кожзт пре виаать наименьшей :,дагоем-кости, последние следует Принимать за реальную величину верхней границы оптимального у&вашення.

Таблица 4.1.

Некоторые показатели продуктивности растений овса "Орел", выргдеаннх при различной влажности почвы

Влажность ; Высота одного : Касса сырого : Масса сухого по чей в % : растения в см ¡растения в г : растения в г

42 51,2 2.31 0,*27

32 48,1 2,23 0,25

25 46,3 2,14 0,23

20 44,4 1,83 0,20

14 31,3 0,93 0,12

Исследования нижней границы оптимального увлажнения С помощью показателя "влажность снижеккл траксгшргщнн" показали, что при влажности почвы, соответстзупцей 1,60 влажности эав/адашя,происходит довольно резкое уменьшение ежесуточной транспирацав растений, в связи о чем указанную величину можно использовать в качестве нижней границы оптимального увлажнения для исследованиях почв.

В последнее еремя дал оценки влагообеспеченноети сельскохозяйственных культур используется один из компонентой термодинамического потендоала-калмллярннЗ потенциал почвенной плати, определяемый с помоиью тенакометров. Исследованию завасвмости капиллярного потением* от влажности посвящены многочисленные работы советских к »»руСеазмх исследователей (3.Г.Корне в.

1923, Л.Л.Роде, I&Í5, И.М.Судниццн, 1966, Н.А.Ууромцев, 1979, 1Д.Richards, W.Gardner, 1936). Общим выводом этих исследований является установление функциональной зависимости «езду капиллярным потенциалом и влажность» почвы в пределах от О до 70 хПа,что соответствует изменению влажности примерно от капиллярной влаго-емкостн до влажности разрыва капиллярной связи. Нами бича найдена усредненная зависимость Рк С W ) на. образцах ненарушенного сложения, взятых на десяти полях на плоюадх предкавказских черноземов с глубины 10-20 и 40-50 см Срис.З). й

Зависимость аппроксимировалась уравнением вида Рк » где коэффициенты о. и £ двя 10-20 см слоя равны 362700 и 2,87. Средняя квадратическая погрешность определения влажности по ото tí зависимости составила для слоя 10-20 см в среднем 1»Еб,для слоя 40-50 см - что мы считаем приемлемым при оценке качест-

ва влажности по площади. Полученная зависимость может использоваться для оценки качества влаги при измерении ее с псыоцьо дистанционных методов. Характерно, что нижняя граница оптимального увлажнения по данным тензнометров совпадает с влажность» почвы, соответствующей снижении транспнрации.

Подобные зависимости Рц ( W ), найденные опытным путем, позволят оценивать качество влажности почвы по площади без данных объемной массы и влажности завядакия, Pt м

40. ».

а, ю.

„ W

. * . И М 4» 46

Рис.3. Зависимость капиллярного потенциала от влажности

(предиавкаэскяЯ чернозем); I - слой 10-20 см; 2 - слой 40-50 см, у^ - влажность снижения транспярацяи

5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСЛОЛЬЭОВАШЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Полученные результаты дают возможность использовать их при разработке любых инструментальных, в том числе м дистанционных методов измерения влажности почвы как на отдельных полях, так и по площади, для усовервенст во ванне существующей методики определений доступных алагозапасов, для оценки качества влагозапа-

сов н разработки основ методики количественного контроля получаемых данных,что в указанной последовательности рассматривается ниш..

Самолетная гамма-съемка. Если рассматривать почву как однородное излучепцее-логлощагаюе полупространство, то для первичных (нерассеянных) гамма-лучей естественных радиоактивных элементов, содержащихся в почве, справедливо выражение (А.В.Дштряее, Ш.Д.Шридмая, 1979, М. В. Никифоров, 1900):

(5.1)

где: 2 - интенсивность нерассеянных гамма-квантов на поле пря аеденной высоте полета я влажности W • Ъ - интенсивность гамма-квантов на той же высоте при h «О, Kt - коэффициент, равный 1,11.

Вклад слоев почш, расположенных на различной глубяне, в об-. ПиЗ поток гамма-кбантоа не одинаков и убывает с глубиной по экспоненциальному закону, при атом 90-9К5 суммарного потока гамма-излучения почво-грунтов во всем энергетическом интервале испускается поверхностным слоем толщиной 20-30 см. Прямое измерение 3» не представляется возможным, т.к. почва всегда увлажнена,-Значение У* можно рассчитать, если однажды провести одновременное измерение . 3. м влажности w (каким-либо другим способом), а в дальне Ваем, измеряя только 1 , рассчитывать влажность W - .

Исследования возможности использования метода самолетной гамма-съемки для измерения влажности верхних слоев, проводимые 8 различных дочвенно-климатических зонах на дерново-подзолистых почвах, виделоченных черноземах, обыкновенных черноземах, темно-каштановых почвах, предков казских черноземах, показали, что погрешность измерения влажности почвы на отдельных полях составляет два-три процента и не зависит от вида растительности на поле, характера обработки почвы, величины и распределения влаги по профиле. Контроль самолетных измерений производился по данным термостатно-весового метода с числом точек на поле, рассчитанным на основании величин изменчивости влажности на отдельных шлях.

Исследования возможности измерений влажности почвы с помоодо самолетной гамма-съемки по площади проводились на территории Ростовской области на гфедкавкаэских черноземах по маршруту пунктов: Азов-Зерноград-Целина-Гигедт на 25 полях с культурой озимой пшеницы в течение I973-1974 гг. Плотная сеть контрольных измерений

влажности с помощью термостатно-весового способа била предусмотрена с цель» детального исследования ьозможностей гамма-съемки щш измерении влажности по площади, принимаемой однородной по изменчивости водно-физических свойств почвы« оценка возможности перехода от самолетных измерений влажности в процентах к влаго-вадасам, выраженным в ым водного слоя, используя для этого данные наземных определений водно-фиэнческкх свойств, а также получения количественных показателей изменчивости водно-физических СВОЙСТВ почв.

Данные совместных определенно влажности термостатно-весовым методом и методом самолетной гаима-съемкя по площади показали, что расхождение между величинами влажности с доверительной вероятность» Р=0,90 не достоверны. Величины изменчивости влажности почвы по площади, полученные обоими методами, кмем- близ хне аначв-ния (табл.5,1).

Таблица 5.1.

Данные измерения влажности почвы ло плоідади самолетным методом ( ) к термостатно-весовым ( V/ ) (предкавказский чернозем, озимая пшеница)

Дета W» «І ПЧ w m <Ґ а

II .06.73 20,в 2,9 0,99 20,75 0,85 2,5 о.г

11.07.73 23,В 3,5 1.2 24,2 1,3 3,0 -0,3

14.09.73 21,8 3,4 1,2 24,С 0,9 2.6 -2,8

22.09.73 22,1 3,7 1,3 22,5 1,3 3,7 -0,4

m- случайная погрешность определений влажности по площади; й - различие между измерениями влажности самолетным и термостатно -весоиым способами. Для расчета средней величины влажности с логрешость», указанной в главе 1, необходимо проводить ее измерения на 22 полях в каждом районе однородных почв. Дія получения данных о влагозаласах в мм водного слоя определения объемной массы и влажности заведения вследствяи их меньшей изменчивости достаточно проводить всего на 10 полях.

Примерная схема площадей почв, на которых необходимо проведение измерений влажности дистанционными методами, изображена на рис.4.

Рис,4. Схема гиоиедей почв для дистанционшх намерений влажности (Ростовская область), Iі - пред кавказскив черноземы неустойчивого увлажнения, I - предк&вкаэскил черноземы недостаточного увлажнения, 21 - пойменные ночам неустойчивого увлажнения, 22 - пойменные почем недостаточного увлажнения, 3 - серероприа-говекчй черноземы, V - клшнв черноземы неустойчивого увлажнения, 4 - «жные черноземы недостаточного увлажнения, 4^ - очень топлыя район петых черноземов недостаточного увлажнения, 4* - очень жаркий засушливый район шкых черноземов, 5і - умеренно жаркий засушливый район каштановых почв, б^ - жаркий засушливый район каштановых почв, 53 - очень жаркий засувлишй район каштановых почв. 6 - умеренно жаркий засушливый район светло-каштановых П»чр, 7-умеренно жаркий засушливый район супесчаных почв, 7* - очень теп-рало» сул«счакмх ночь иеустойчлииго увлажнения, 73 - умеренно жаркий район супесчаных почв недостаточного увл£жнениА,в-*»глые черноземе на плотных породах, 9 -обыкновенные черноземы.

Усовершенствование существующей методики. На основании исследований изменчивое«! влажное!к и водночроических свойств ка отдельных полях (хило рассчитано, что погрешность определений доступных алаго запасов по существующей методике за счет недоучета изменчивости указ ант* свойств в среднем в 1,5 раза превышает допустиму«,а с учетом распространения двигелс с иаблвдательного участке на все поле составляет в среднем 25-30 мм в метровом слое почвы, Дня определения влагозаласов на отдельных полях с погрешностью 10 мм необходимо проведать определение влажности и юдно-^кэнческих свойств в числе точек на поле, согласно (табл.5.2).

Таблиц« 5.2,

. 4«одо точок» »«обходимо« діл определения влажности, объемно Я массы и влажности завядшие п на поле а отдельных 10 см слоях почвы при доверительной вероятности 0,90

Глубина : Дерново-подзолистые t Черноземные

в cu е почвы * почвы

. V/ «ч W, t w Wi

0-20 10 е 4 ІЗ б 4

20-50 10 4 5 12 4 4

60-100 10 Э б 10 3 5

Точки, по нашему мненио, целесообразно располагать по середине поля я одну линии, что будет бол«« способствовать сравнимости наземных и дистанционных измерений.

риенка качества влагоаапасов. Оценка качества получаемых вла-гозапасов по отношение к различным сельскохозяйственным культурам необходима как на отдельных полях, так и ш площади* Однако оценить вл аго запасы, получаемые на отдельных полях иа сети станций Госкоыгидромета.довольно просто - достаточно их сравнить е границами оптимального увлажнения е различных слоях почвы на втих шлях. Оценку их качества по плоаадм проводить сложим,т.к. почти всегда на ней вотречамся поля, на которых влито запасы почвы находятся по разни« стороны границ оптимального увлажнения. Это вызывает необходимость введения количественных показателей, указывающих какой процент полей обеспечен, а какой не обеспечен влагой. На наш взгляд, обеспеченными влагой следует считать ruo-пади почв, если на них 20Í полей имеет вдаго запаси меньое или больше границ оптимального увлажнения, a EÜ& полей кмеот мам-зал асы, находящиеся внутри втих границ. Сравнение влагоэалаео» о границамк оптимального увлажнения почвы кожет производиться хаи в процентах влага, так и а миллиметрах, что проще и позволяет иметь запасы влаги сразу по слоям 0-20, 20-50, 50-103 см. Кроме оценки влагозаласов изложенным выше способом ее можно производить по графической зависимости капиллярного потенциала от влажности почвы (рис.З). Эта зависимость может быть получена для разных слоев почвы: отдельно для слоя 0-20, 20-50, 50-100см. Образцу почв для поліченая зависимостей (%4W)) можно отбирать ИЗ середины вышеуказанных слоев.

Полученные результаты исследований пространственной измен-

члвостя позволяет разработать метода яу контроля получаемых данных влажности я водно-физических свойств как на отдельных ПОЛЯХ, так я по площади. При этом ее следует разделять на качественную и количестве!тую методяки контроля.

Качественная методика основывается на соответствии полученных данных реальным величинам указанных свойств почв при сравнении с их примерными значениями, характерными для деиного типа почвы. В основе количественной методики контроля лежат показатели изменчивости водно-физических свойстз почв на отдельных полях и по площади. При атом типичными значениями содно-физических свойств нами считалтеп те, которые встречайте« в 90$ случаев всех возможных их эиочеииП. Другими словами, все значекяя водно-фгзических свойств, лежащих за пределами Н+, при ?»0,90 принимаются нам» нзкпформативнимх, подлежащими выбраковке (табл.5.3).

Таблица 5.3.

Величины типичных значений отклонений влажности я водно-физических свойств почв на поле (числитель) и по площади (знаменатель)

ПОЧВЖ Глубина в см W w4 dv

Дерно вз-подзо- 0-20 3,3/5,7 1,49/2,0 1,16/0,23

листая 20-50 2,£¡/5,7 1,49/2,0 0,13/0,21

50-100 2,3/5,7 1,49/2,0 0,11/0,20

Цредкавказ- 0-20 4,9/0,9 1,49/2,3 0,16/0,23

ский чернозем 20-50 3,9/6,9 1,49/2,3 0,13/0,21

50-100 2,9/6,9 1,49/2,3 0,11/0,20

выводи

1. Изменчивость влажности почвы в отдельных слоях определяется ее генезисом, не зависит от величины ахахлости, іфоизрав-тащвй иа поле культуры, обработки почвы и закономерно уыепьвовт-ся вниз по профилю на дерново-подзолистых почвах ОТ 2,0 до Х,4£, иа предкавказских черноземах от -3,0 до 1,Е&,

2. По грешность расчета доступных влагозаласов на отдельных

свльскохозяйственных полях по сущееТіующей методике составляет в средней SO мм. Дія расчета доступных влогоэаг.асов иа сельскохозяйственных полях с погрешостъо не более 10 мм и достоверность«) Г «0,90 в метровом слсе почвы необходимо определения

влажности проводить а средней а 10 точках на поле, объемной наосы и влажности о«>:тдакия - в пяти, - ■

3. Определения влажности почэ целесообразно проводить по площадям видел веиш на территории отдельных областей по почвенным КГ.рТам и данный водно-физических свойств в учехои ПОДТИПОВ почв, однородности ыехалического состава и агроклиматического районирования.

4. Дія рас четь доступних влагозопаеов по площади о фврреа-костыа 10 мм и доверительной вероятнооть» 0,00 в метровом слое почвы необходимо проводить измерения влажности озчш любим способом в средней на 35 полях, объемной мае си и шадлостц завяда-ния - на 9 полях в каждом 10 см слое почвы. Образ ни ночь отби-рыотся при этом в одной точко на поле.

5. При оценке качества получаемых влагозаласов их следует сравнивать с границами опта пального увхазнемш. В качестве верхней границ оптимального увлажнения рекомендуется использовать величину влажности почвы, еоответствуиду» 0,00 полной влагоемкости, В качестве нижней границы оптимального увлажнения следует использовать величину влажности, рапную 1,60 влажности завлд&ниііі Д*я оценки качества влажности почвы, получаемой о.помощью самолетной гамма-съемки, целесообразно использовать зависимость капиллярного потенциала от влажности.

Список опубликованных по>томе диссертации работ

1. Гридасов В.О. О возможности применения бура Скипского для определения объемного веса дерново-подзолистых почв. - Н.5 Пирометеоиздат, Тр.ВШИГШ-МЦД, выл. 14, 1975, с. 140-142.

2. Гридасов 6.Ф. 0 погрешности расчетов продуктивних влагозаласов для отдельного поля. - К.: Гидрометеснздат, 1£,ИЭЫ, вып.10(78), 1977, с.29-37.

3. Гридасов В.Ф» Определение аррогидрологических свойств мелиорируемых почв. - К.:'ГкАрометеоиздат, 1979, 12 с.

4. Гридасов В,в, К вопросу определений некоторых водно^мзи-чвеюя свойств почвы оо плоаиди.-Л.: Гцдроыетеоиздат, Тр.НЭИ, вып.14(92), 1900, с.117-121,

З. Гридаеов В,в. О соответствии ошибок определений некоторое водно-физических свойств почв нормальному закону распределения.-К.: Гидромвтеоиздат, Тр.ВИЖСХи, вып.5, 1980, с Л17-124.

6. Клеценко А.Д., Гридасов 8,0. К оценке точности определения влажности почвы методом самолетной гвмыа-сгемки.- и.:

Гкдрометеоиэдат, ТрЛШ, вш.1(35), 1974, с.ИЗ-Ш.

7. 1Сдетеняо Л .Д., Грпдасов В.9. О пространственной к временной изменчивости объемного веса почсы. - У.: Гидрометеоиэд»т, Тр.ИЭЦ, кт.1{50), 2973, с. ¡35-93.

8. Грздасов В.Ф., Хомяков 6.!!. Об усовершенствовании методик» определения влажности ночей па агрометеорологической сети. - Ц.: Педрометеомздат, Тр.ЙШСХЦ, шп.5, 1930, с.107-112.

9. Грингоф И.Г., Гридасов D.i. 'Современные проблемы влатомет-рии почв. - U.; Метеорология к гидрология, ЗР 9, 1932, о.94-100,

10. Грядасов Б.Ф. Состояние и перейективч измерений влажности почв на сети станций Госкомглдромата. - Н.: Гидрометеокздат, Тр.ШИЙСХЫ, 1903, в печати.

11. Грлдасов В.В. Использование агрогядрологических cjoBctb почв при оценке качества ояагозапасое. - M.j Птдронетеовздет, Тр.ШИИСХН, в печати.

шдопсшо ж свшіж ï&t't-i % c¿"

«одо* Оумаг* л, M Пі»ч.листов J Тшрах tct> во. Заяаз Ь S*/'

Бвсдоло

Фотоофсетная дабораторвя ЮМ г. Овшшся, пр. Левжва, 82