WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

Гончаров Владимир Михайлович

АГРОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ В КОМПЛЕКСНОМ ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ

Специальность: 06.01.03 – агрофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва – 2010

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

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Шеин Евгений Викторович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук Глазунов Геннадий Павлович доктор биологических наук, профессор Русанов Александр Михайлович доктор биологических наук, профессор Щеглов Дмитрий Иванович

Ведущая организация: Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А.Тимирязева

Защита состоится « ___» _______ 2010 года в час мин.

в ауд. М-2 на заседании диссертационного совета Д 501.002.при МГУ им. М.В.Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ, д. 1, стр. 12, факультет почвоведения, тел/факс (495) 939-36-84, e-mail: soil.msu@mail.ru.

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

Автореферат разослан ________________2010 г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании Диссертационного совета. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор Г.М.Зенова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ Работами основателей агрофизики и их последователей – А.Ф.Иоффе, Н.А.Качинского, И.Б.Ревута, Н.В.Нерпина, А.Ф.Чудновского, А.Д.Воронина, А.М.Глобуса, Е.И.Ермакова, Ф.Р.Зайдельмана, Л.О.Карпачевского, И.И.Судницына, А.Г.Бондарева, В.В.Медведева, Е.В.Шеина, Lhotsk J., Menning P., Rawls W.L., Vereecken H., Wosten J.H.M. и др. показано, что физические свойства определяют интенсивность и величину продукционного процесса, ширину оптимума условий для роста и развития агрокультур. До настоящего времени физические свойства почв, агрофизическая оценка и сравнение почв проводились по отдельным почвенным профилям. В современном сельскохозяйственном производстве, когда вместо отдельных почвенных индивидуумов оценивается и анализируется агроландшафт, необходимы другие принципы и подходы к оценке агрофизических свойств почв в почвенном покрове.

Актуальность исследования состоит в том, что до настоящего времени не разработаны основы получения количественной информации о пространственнораспределенных физических свойствах почв в почвенном покрове (функциональных взаимосвязанных полей физических свойств), их оценки с точки зрения современной агрофизики, нет методов сравнительного анализа и использования пространственнораспределенной агрофизической информации. Эти задачи современной агрофизики прямо примыкают к разработкам принципов точного адаптивно-ландшафтного земледелия, которое ориентировано на выявленные закономерности распределения физических свойств почв в пространстве. На обоснование и разработку теоретических основ, экспериментальных полевых и лабораторных методов, аналитических процедур характеристики почв в почвенном покрове и прогнозную комплексную агрофизическую характеристику почвенного покрова и направлена данная работа.

Цель исследования – обосновать принципы агрофизического исследования, пространственной характеристики и комплексной агрофизической оценки почв в почвенном покрове агроландшафта.

Задачи исследования:

1. Разработать принципы и обосновать методы комплексного агрофизического исследования и оценки почвенного покрова, позволяющие получать массивы пространственно-распределенных почвенно-физических данных для анализа, оценки и принятия научно-обоснованных управленческих решений.

2. Исследовать пространственную неоднородность физических свойств почв в почвенном покрове агроландшафта, выявить природные и антропогенные факторы, определяющие их высокую вариабельность и закономерности 2-мерного распределения (метод траншей на примере сельскохозяйственного поля во Владимирском ополье).

3. Изучить особенности и закономерности 3-мерного пространственного распределения физических свойств почв в почвенном покрове, разработать методы оценки агрофизического состояния в масштабе сельскохозяйственного поля (на примере сельскохозяйственных полей во Владимирской и Ивановской областях).

4. Выявить закономерности пространственного распределения зон с различными агрофизическими условиями, их связь с распределением почв и физических свойств в почвенном покрове и другими, в том числе антропогенными факторами.

5. Обосновать количественные подходы к комплексной агрофизической оценке почв в почвенном покрове.

Научная новизна.

1. Предложен комплекс почвенно-агрофизических методов, позволяющих исследовать физические свойства в длинномерных почвенных траншеях и в масштабах сельскохозяйственного поля, получать количественную агрофизическую информацию о почвах и почвенном покрове, анализировать и использовать её для прогнозной оценки.

2. Показано, что физические свойства в почвенном покрове сельскохозяйственного поля изменяются взаимосвязано, непрерывно и постепенно, а их пространственное распределение определяется не только генетическими особенностями почв (педогенетическими факторами), но и антропогенными, агротехнологическими факторами.

3. Обоснованы принципы выделения оптимальных и неблагоприятных агрофизических зон на основе послойного пространственно-распределенного обследования физических свойств почв с учетом рельефа, особенностей почвенного покрова, агротех нической нагрузки с использованием геостатистических методов анализа и агрофизических критериев оценки.

4. Предложены методы комплексной агрофизической оценки почв в почвенном покрове, включающие методы прогнозного математического моделирования, экспериментальной агро- и гидрофизики почв, методы агрофизической оценки почвеннофизических режимов (водного и воздушного).

Защищаемые положения:

При проведении ландшафтно-агрофизических исследований необходимо использовать комплекс методов физики почв, позволяющий получать пространственно-распределенную количественную информацию, формировать функциональные поверхности изучаемых агрофизических свойств, выделять зоны неблагоприятного агрофизического состояния, причины их образования, прогнозировать и оптимизировать агрофизические свойства почв в почвенном покрове сельскохозяйственного поля. Комплекс методов обоснован и апробирован в траншейных и агроландшафтных исследованиях комплексного почвенного покрова во Владимирской и Ивановской областях.

Агрофизические ландшафтные исследования должны основываться на почвенной карте и включать латеральные исследования физических свойств, которые распределяются в пространстве непрерывно, постепенно и взаимосвязано. Пространственное распределение агрофизических свойств определяется не только генетическими особенностями почв в почвенном покрове, но и антропогенными, агротехническими факторами.

Выделение в комплексном почвенном покрове зон, различных по агрофизическому состоянию, должно проводиться на основе анализа пространственно-распределенной агрофизической информации с применением геостатистических методов и учетом оптимальных диапазонов физических свойств.

Комплексную агрофизическую оценку почв в почвенном покрове целесообразно проводить на основе анализа прогнозного водно-воздушного режима, основанного на экспериментальной информации о распределении гидрофизических свойств, как в почвенных профилях, так и латеральном направлении. Прогнозная оценка оптимальности элементов режима при задаваемых граничных условиях включает учет длительности неблагоприятных периодов с недостатком воздуха и влаги в исследуемых почвенных профилях и реализуется в комплексном показателе «индекс оптимальности режима».

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть реализованы при разработке современных агротехнологий, ориентированных на использование принципов ландшафтного и точного земледелия, а также при решении важных практических задач в области агрофизики, мелиорации, агрохимии, экологии, связанных с прогнозом движения влаги, питательных, загрязняющих веществ в почвенном покрове и за его пределы.

Методические разработки по изучению агрофизических свойств почв в комплексном почвенном покрове позволят проводить массовые полевые и лабораторные исследования агрофизических свойств и процессов в агроландшафтах.

Полученные результаты используются на факультете почвоведения МГУ при ведении курсов лекций «Физика почв», «Агрофизика», «Математическое моделирование в почвоведении», при проведении практических занятий по математическому моделированию, в большом практикуме по физике почв и спецпрактикуме «Энерго- и массоперенос в почвах», в полевой учебной практике по физике почв. Эти материалы вошли в учебник «Агрофизика» (2006), методическое руководство «Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв» (2001), коллективные монографии «Оценка и прогноз агрофизического состояния почв сельскохозяйственных земель (на примере комплекса элементарных почвенных ареалов Владимирского ополья)» (2007) и «Теории и методы физики почв» (2007).

Апробация работы. Материалы, вошедшие в диссертацию, были доложены автором на VIII Всесоюзном съезде почвоведов (Новосибирск, 1989), III (Суздаль, 2000) и V (Ростов-на-Дону, 2008) съездах Докучаевского общества почвоведов, на международных и всероссийских конференциях и симпозиумах "Вопросы агрофизики при воспроизводстве плодородия почв" (С-Петербург, 1994), "Проблемы воздействия движителей на почву и эффективные направления ее решения" (Москва, 1998), «Функции почв в биосферно-геосферных системах» (Москва, 2001), «Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации» (Москва, 2003), «Оптимизация экологических условий в садоводстве» (Ялта, 2004), «Агроэкологическая оптимизация земледелия» (Курск, 2004), «Современные проблемы повышения плодородия почв и защиты их от деградации» (Минск, 2006), «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем» (Иркутск, 2006), «Ноосферные изменения в почвенном покрове» (Владивосток, 2007), «Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты» (Санкт-Петербург, 2007), на заседании кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова (2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 53 работы, в том числе коллективные монографии, 11 работ в изданиях, соответствующих Перечню ВАК, статьи и доклада в научных журналах, сборниках и материалах конференций. Опубликовано 11 тезисов докладов на Международных и Всероссийских симпозиумах и конференциях.

Личный вклад автора в работу. Диссертационная работа является результатом многолетних (1984-2009 гг.) исследований автора. Автор принимал личное участие на всех этапах исследования. Автором сформулирована цель работы, поставлены задачи исследования, планирование экспериментов, сделаны итоговые выводы. Автор принимал личное участие в получении основной части лабораторного материала, в обобщении и интерпретации полученных результатов, в подготовке всех научных публикаций, многократно выступал с научными докладами. Большая часть экспериментального материала получена автором или под его руководством в коллективных лабораторных исследованиях кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ. В работе были также использованы материалы, полученные в соавторстве с соискателями, выполнявшими свои исследования под руководством автора.

Доля личного участия в совместных публикациях пропорциональна числу соавторов.

Помимо того, в работе использовались с соответствующими ссылками материалы, опубликованные в отечественных и зарубежных источниках.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, изложена на 311 страницах компьютерного текста, включает список литературы из 210 наименований, в том числе 51 на иностранных языках, 44 рисунка, таблиц и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Состояние проблемы (литературный обзор) В данной главе анализируются литературные материалы по проблемам изучения основных агрофизических свойств: гранулометрический, микроагрегатный и агрегатный составы, а также плотность почв, сопротивление пенетрации (твердость почв), водопроницаемость, фильтрация и гидрологические свойства почв в виде основных гидрологических констант и характеристик водоудерживания (основных гидрофизических характеристик – ОГХ). И хотя на данный момент, благодаря работам многих отечественных и зарубежных исследователей (Н.А.Качинский, П.В.Вершинин, И.Б.Ревут, А.Г.Бондарев, В.В.Медведев и др.), разработаны методы, способы сравнительного анализа и основные классификационные шкалы для указанных фундаментальных физических свойств, недостаточно внимания уделено разработке принципов пространственной оценки, анализу закономерностей их распространения в пространстве, особенностям их соответствия со структурой почвенного покрова.

Проблеме характеристики пространственной неоднородности почвенного покрова посвящено большое количество работ. Изучению пространственной неоднородности посвящены работы В.М.Фридланда (1984), Е.А.Дмитриева (1963, 2001 и др.), Л.О.Карпачевского (1977), И.И.Судницына (1979), Н.С.Орешкиной (1988), А.С.Фрида (1993), В.П.Самсоновой (1999) и др. На основе этих работ в почвоведении сформулировано научное направление, названное «Структурой почвенного покрова», эволюционно объясняющее закономерности изменения почв в пространстве в связи с основными факторами почвообразования. Кроме того, большое значение имеет и история возникновения ландшафта, его развитие в различные геологические периоды, наличие палеопочв, палеокриогенных образований, двучленных отложений и др. Показано, что в основе агроэкологической оценки земель, проектирования адаптивноландшафтных систем земледелия и агротехнологий должно быть использование почвенной карты. (Кирюшин, 1996, 2000, 2010; Якушев, Куртенер, 1999, 2000 и др.).

Именно поэтому современное почвоведение и земледелие уделяют большое внимание распространению почв на различных масштабных уровнях. В этих подходах предполагается, что агрофизические свойства почв изменяются в пространстве в соответствии с распространением почв в почвенном покрове. Однако, физические свойства, а, следовательно, и важнейшие режимы, такие как водный, тепловой и воздушный, за висят не только от распространения почв, но определяются также и антропогенными факторами, изменяясь под внешним воздействием, прежде всего агротехнологическом. Это ведет к появлению зон различной плотности, сопротивления пенетрации, фильтрации и других агрофизических свойств, прямо и опосредованно влияющих на продукционный процесс агроландшафта. Этим проблемам пространственного распределения агрофизических условий уделено значительно меньше внимания, нет обоснований методов определения и опробования физических свойств почв в почвенном покрове, анализа пространственного распределения свойств, выделения зон различного агрофизического качества. Это составило одну из задач работы.

Для агрофизической характеристики почв используют различные подходы: известны классификации физических свойств с выделением оптимальных диапазонов (Н.А.Качинский, А.Г.Бондарев, Ф.Р.Зайдельман и др.) и ряд других. Однако большинство этих подходов ориентированы на определенные физические свойства, либо на особенности режимов и мало учитывают комплекс физических свойств и их взаимосвязь. Один из широко известных подходов, предложенный В.В.Медведевым, предполагает комплексную оценку физических свойств в виде среднего геометрического отношений реальных значений свойств к оптимальным. Однако и в таком комплексном подходе имеются ограничения в виде недоучета физических процессов, обуславливающих взаимосвязи между разными свойствами почв, в виде существования различных оптимумов для почв различного гранулометрического состава, гумусности и пр. Возникает необходимость в разработке нового современного подхода к комплексной агрофизической оценке почв в почвенном покрове, который может служить информационной базой для получения пространственной комплексной оценки агрофизического состояния территории. Разработке теоретических основ такого подхода, его экспериментальной проверке на территориях с различным почвенным покровом в работе было уделено особое внимание. В работе рассматриваются 2 объекта со сложным комплексным почвенным покровом – почвенный покров сельскохозяйственных полей во Владимирском ополье и Ивановской области.

ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований Объект исследования – почвенный покров сельскохозяйственных полей во Владимирской (Владимирское ополье) и Ивановской областях.

Владимирское ополье расположено на Русской равнине северо-западнее г. Владимира, на левом высоком берегу реки Клязьмы, на водоразделе рек Коклома и Нерль, к юго-востоку от морфологически выраженной границы Московского оледенения. Территория ополья занимает почти весь водораздел реки Нерли, вытянувшись овалом с севера-запада на юго-восток на 70 км при ширине 30 км.

Район относится к зоне достаточного увлажнения. Средняя многолетняя сумма осадков составляет 575 мм при испаряемости свыше 400 мм в год. С мая по сентябрь выпадает 290-315 мм, что, в среднем, обуславливает достаточную влагообеспеченность сельскохозяйственных культур.

Почвенный покров Владимирского ополья весьма сложен и многообразен. Он представлен комплексом серых лесных почв, включающим серые лесные, серые лесные остаточно карбонатные, серые лесные со 2-м гумусовым горизонтом разной степени оподзоленности (Якушевская, 1959; Рубцова, 1974; Добровольский, Урусевская, 1984). Высказываются различные мнения о происхождении почвенного комплекса Владимирского ополья и, в частности, почв со вторым гумусовым горизонтом (Тюрюканов, Быстрицкая, 1971; Рубцова, 1974; Алифанов, 1992; Величко и др., 1996 и др.).

Физические свойства этих почв достаточно хорошо изучены (Шеин, Иванов и др., 1999; Шеин, Зинченко, Гончаров и др. 2007 и др.). Отметим высокое содержание органического вещества в серых лесных почвах со вторым гумусовым горизонтом (до 3-6 %), невысокую водоустойчивость почвенной структуры, свойственную всем почвенным разностям, а также гранулометрический показатель уплотняемости почв, – соотношение гранулометрических фракций песок:пыль:ил, близкое к 10:75:15, – указывающий на высокую потенциальную способность к уплотнению. Следует подчеркнуть отмеченную многими авторами (Кирюшин, 1997, 2010; Шеин, Иванов и др.

1999; Шеин, Марченко, 2005 и др.) высокую вариабельность всех агрофизических свойств почв, которая будет специально обсуждена ниже.

Ивановская область относится к территории Средне-Русской почвенной провинции в районе Волжско-Клязьминского водораздела.

Климат Ивановского района умеренно-континентальный, с холодной зимой и умеренно-жарким коротким летом. Средняя годовая температура воздуха (по многолетним данным) 3.1°С. Продолжительность периода с температурой выше плюс +10°С – 131 день. Продолжительность вегетационного периода 170 дней. Сумма положительных среднесуточных температур воздуха за вегетационный период составляет 2237°С, что вполне достаточно для полевых культур. Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом 156 дней, глубина промерзания почвы 56 см при средней высоте покрова 46 см. Среднее годовое количество осадков 593 мм. Микроклимат повышенных элементов рельефа более сухой, чем в понижениях и западинах.

Почвы экспериментального участка (опытно-производственный участок Ивановского НИИСХ) сформировались на двучленных отложениях при обратной стратиграфии слоев: покровные суглинки, подстилаемые водно-ледниковыми песками или моренными супесями и песками. Происхождение таких почв слабо отражено в литературе, однако некоторые авторы считают, что участки с подобным расположением слоев чаще всего приурочены к зоне краевых ледниковых образований и древнеаллювиальным равнинам и представлены небольшими ареалами (Апарин, 1992). Кроме того, такие объекты имеют ограниченную площадь распространения.

Опытный участок расположен в районе р. Талка на склоне, в верхней части которого песчаный слой подходит близко к поверхности (глубина залегания 20-30 см), а в нижней части он располагается глубже 60 см. Средняя часть склона выположена, максимальный перепад высот на участке длиной 130 м составляет 3,6 метра. Уровень грунтовых вод в нижней части поля отмечен на глубине 110 см (данные получены в июле 2000 г.). Вся территория почвенного участка в период исследований находилась под паром.

Почвенный покров участка неоднородный (Иванова, 1976): на большей части представлены дерново-подзолистые почвы с разной степенью оподзоленности, в нижней части выделяются глубокооглеенные почвы. По степени эродированности они в средней части участка слабо- и среднесмытые, в нижней – намытые. Данный участок относится к почвенной мозаике (Ульянова, Зборищук, 2002). Вариабельность почв на исследованном участке весьма высокая вследствие педогенетических особенностей покрова и эволюции ландшафта.

Неоднородность почвенного покрова участков исследований, а также длительное сельскохозяйственное использование территории являются основными причинами значительного варьирования физических свойств почв. При этом возникают вопросы соответствия закономерностей пространственного распределения физических и почвенно-генетических свойств, особенности пространственного варьирования физических свойств комплекса почв Владимирского ополья и ряд других, которые составили задачи данной работы.

Несмотря на небольшую площадь исследуемых полей, прослеживается высокая вариабельность физических свойств как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Для оценки педогенетических процессов на уровне, позволяющем исследовать основные элементы почвенного покрова, различия свойств между почвами, горизонтами, внутри горизонтов был применен метод длинномерных (до метров) траншей с подробным опробованием (шаг 20-40 см).

Высокая пестрота почвенного покрова выбранных объектов продиктовала необходимость изучения особенностей пространственного варьирования физических свойств и на другом масштабном уровне – на уровне почвенного покрова отдельного сельскохозяйственного поля. При исследовании латерального распределения физических свойств использовался метод равномерного площадного сеточного опробования с шагом опробования для всего опытного поля 21 м и более детальным – 7 м – для поля. В узлах сетки послойно через 10 см до глубины 50 см проводились измерения физических свойств. Таким образом, послойный объем выборки по каждому свойству составил 120 значений при шаге 7 м и 64 – при шаге 21 м. При этом встала задача, прежде всего, обосновать комплекс методов агрофизического исследования почвенного покрова. Он должен быстро, но, в тоже время, с достаточной точностью обеспечивать количественной информацией для создания функциональных поверхностей физических свойств и дальнейшего пространственного геостатистического анализа.

Для решения этой методической задачи были проведены специальные исследования и обоснованы упрощенные экспресс-методы определения физических свойств:

плотности – буром Польского, твердости (или сопротивление пенетрации) – твердомером Качинского (или пенетрометром), водопроницаемости – методом трубок, влажности, близкой к НВ, – после прекращения гравитационного стока при определении водопроницаемости почвы методом трубок (в дальнейшем обозначается НВ*).

Понимая, что последняя величина не является синонимом классически определяемой НВ, считаем, что единообразное определение этой величины после стекания гравита ционной влаги в мелкомасштабном эксперименте с трубками позволяет получать сравнительную оценку исследуемой площади в единых характеристиках, отражающих, прежде всего, капиллярную водоудерживающую способность почвы.

В лабораторных условиях для основных почвенных разностей были определены:

ОГХ, гранулометрический состав, порозность агрегатов методом парафинирования, плотность твердой фазы и содержание органического углерода (методом сухого сжигания в токе кислорода на автоматическом анализаторе АН-7529). Помимо традиционных показателей физического состояния применялись и некоторые расчетные, например, отношение логарифма водопроницаемости к порозности почвы, отражающий способность почвы проводить потоки влаги: чем он выше, тем интенсивнее потоки влаги на этом участке почвы. Это позволило назвать его «коэффициентом потенциальной проводимости».

ГЛАВА 3. Пространственная изменчивость агрофизических свойств почв по результатам траншейных исследований.

Для исследования педогенетических особенностей почвенного покрова Владимирского ополья, пространственного распространения физических свойств и возможных процессов в работе была поставлена отдельная задача детального обследования участка с применением метода длинномерных трансект (до 50 м). Всего проанализировано 8 траншей. Вдоль трансект подробно с шагом 20-40 см изучалась морфология всех почвенных горизонтов и определялись основные физические свойства.

Рассмотрим в качестве примера результаты почвенно-физических исследований трансекты А, проведенных в 1998 году (рис.1-А).

Строение почвенного покрова представлено в виде графического изображения основных почвенных горизонтов. Траншея, расположенная в автоморфных условиях, представляет почвенный покров, в большей степени подверженный антропогенному воздействию. Следует отметить положение почв со 2-м гумусовым горизонтом – между отметками 10 м и 19 м. Это образование – 2-й гумусовый горизонт – выделяется не только визуально, по морфологическим признакам, но и совершенно определенно по физическим свойствам (рис. 2). Например, он имеет низкую плотность за счет высокого содержания гумуса и сохраняет эти отличия даже в пахотном слое, подверженном интенсивному антропогенному воздействию и перемешиванию.

Рис. 1. Примеры трансектных исследований комплекса серых лесных почв Владимирского ополья: морфологическое строение профилей А (1998 г.) и Б (2000 г.).

Обозначения горизонтов: Aр – пахотный, Ah – гумусовый, AlE – гумусово-элювиальный, ElB – переходный, B – иллювиальный, Bca – карбонатный. Hвскип – глубина вскипания.

К этой части трансекты приурочен повышенный коэффициент потенциальной проводимости (рис.2-Б), имеющий ярко выраженное направление в глубину почвенного профиля. Такое распределение указывает на явную тенденцию к вертикальному передвижению влаги, происходящему именно в этой зоне. По всей остальной протяженности профиля на глубине 20-25 см заметно формирование уплотненной плужной подошвы, которая имеет низкую проводимость и является определенным экраном, препятствующим стоку влаги в нижележащие слои.

Следовательно, сложность, комплексность почвенного покрова определяет мозаичность распределения физических свойств, ответственных за перенос веществ в агроландшафте. Влияние длительной сельскохозяйственной обработки и формирование уплотненного подпахотного горизонта приводит к горизонтальной слоистости свойств из исходно вертикальной организации почвенного профиля. Такая слоистость в распределении почвенно-физических свойств не является непрерывной, а определяется генетическим происхождением слагающих почвенного покрова.

-1.-1.-25 1.1.-1.-1.1.-1.-1.-1.0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 расстояние по траншее, м -4.-3.3.-2.2.-1.-1.0.-0.-45 -0.-1.--1.0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 расстояние по траншее, м Рис. 2. Топоизоплеты (1) плотности почвы (г/см3) и (2) отношения логарифма водопроницаемости (мм/мин) к общей пористости (см3/см3) в трансекте А.

Так, в случае появления почв со 2-м гумусовым горизонтом этот уплотненный слой уменьшается или исчезает совсем. Здесь возможно проявление вертикальных потоков влаги (Умарова, 2008), и эти места могут играть роль естественных дрен при формировании водного режима агроландшафта.

Такое распределение физических свойств характеризует почвенный покров, как достаточно мозаичное, по функционированию, образование со сложной агрофизической картиной, обусловленной как педогенетическими (наличие второго гумусового горизонта, чередование горизонтов и др.), так и агротехнологическими причинами (особенности обработки, формирование «плужной подошвы» и др.).

Агрофизическая неоднородность проявляется и на уровне морфологического горизонта, когда в нем могут наблюдаться зоны, различающиеся по физическим свойствам.

Такая неоднородность физических свойств достоверна (рис. 3) практически для всех горизонтов исследованных трансект, в наибольшей степени – по плотности и водопроницаемости. Различия внутри горизонтов могут прослеживаться не только между глубинами, но и вдоль одной линии опробования. На такое изменение свойств в пределах горизонта указывал в своих работах и Е.А. Дмитриев (1976, 1978, 1983).

глубина, см глубина, см В наших исследованиях это наиболее отчетливо проявлялось по значениям плотности, влажности и водопроницаемости почвы.

Горизонт А h (30 и 50 см) 0,0,0,0,0,0,0,d-98 W-98 Log Kv-cвойства почв Горизонт ElB (30, 50 и 70 см) 0,0,4 0,0,0,0, свойства почв Рис. 3. Диаграммы достоверности различий физических свойств между глубинами внутри генетических горизонтов (1) Аh и (2) ElB. Обозначения: d – плотность почвы, W – влажность при определении плотности, Kv – водопроницаемость, NV – влажность НВ*, цифры – год исследования.

Различия между глубинами по свойству значимы при <0,05 (ниже горизонтальной линии).

При сравнении различных горизонтов по физическим свойствам достоверно отличаются Ар и, в максимальной степени, Ah, за исключением траншей, где он был слабо выражен, мощностью менее 10 см, что подчеркивает его особое место в почвенном покрове. Именно этот горизонт, его расположение и мощность во многом определяют функционирование всего комплекса почв. В нижней части профиля среди других по физическим свойствам выделяется горизонт В (рис.4).

Представленный анализ показывает, что по физическим параметрам рассмотренные горизонты весьма неоднородны как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях, и, основываясь лишь на результатах почвенно-генетических исследова уровень значимости уровень значимости d-d-d-d-d-W-W-W-W-W-NV-NV-NV-Log Kv-Log Kv-Log Kv-Log Kv-Log Kv-ний, невозможно представить реальную агрофизическую картину почвенного покрова и дать оценку происходящих здесь физических процессов.

Горизонты В и ВСа 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,свойства почв Рис. 4. Диаграммы достоверности различий физических свойств между генетическими горизонтами Аh и ElB, B и BCa. Обозначения: d – плотность почвы, W – влажность при определении плотности, Kv – водопроницаемость, NV – влажность НВ*; цифрами – год исследования.

Различия между глубинами по свойству значимы при <0,05 (ниже красной линии).

Трансектные исследования агрофизических свойств позволяют сделать промежуточные выводы о том, что (1) изменение почвенно-физических свойств происходит постепенно, непрерывно и закономерно в соответствии с изменением почвенных горизонтов в почвенном покрове; (2) распределение физических свойств в пространстве определяется как педогенетическими, так и агротехническими факторами; (3) физические свойства серых лесных почв имеют высокую пространственную вариабельность, даже внутри генетических горизонтов (Ар, Ah, ElB, B и BCa) по непараметрическому критерию достоверно различаются верхние и нижние части.

уровень значимости d-d-d-W-W-W-NV-NV-NV-Log Kv-Log Kv-Log Kv-Однако, для понимания формирования и функционирования почвенного покрова необходимы латеральные агрофизические исследования. Поэтому одной из задач в работе стало изучение особенностей и закономерностей пространственного распределения физических свойств почв в почвенном покрове и разработка методов агрофизической оценки в масштабе сельскохозяйственного поля.

ГЛАВА 4. Пространственная изменчивость агрофизических свойств почв в масштабе сельскохозяйственного поля При оптимизации управления сельскохозяйственными ландшафтами возникает необходимость учета и оценки латеральной неоднородности почвенно-физических свойств. В зависимости от масштаба рассматриваемого явления подходы и критерии количественной оценки должны быть специфическими, они должны учитывать закономерности варьирования свойств и процессов не только в пределах элементарных почвенных ареалов, но и почвенного покрова в целом (Дмитриев, 2001, Шеин, Милановский, 2001 и др.). Существующие методы агрофизического обследования территории проводятся по ключевым точкам с последующей пространственной экстраполяцией на контур почвенной карты, предполагая скачкообразный характер изменения свойств почвы на его границах. Такое разделение является искусственным и совершенно не учитывает поведение и распределение свойств в почвенном пространстве, их непрерывность и латеральность. К тому же, подобный подход не учитывает тот факт, что изменение физических свойств в ландшафте есть результат не только почвенно-генетических, но и разнообразных технологических, агрохимических и других воздействий.

Для отображения реальной ситуации требуются новые подходы, в основе которых должна лежать традиционная гео- и почвенная информация с учетом пространственной структуры варьирования физических свойств. В соответствии с поставленными задачами были проведены исследования латерального распределения агрофизических показателей в масштабе сельскохозяйственного поля для серых лесных почв Владимирского ополья и дерново-подзолистых почв Ивановской области. Обследование проводилось методом равномерного площадного сеточного опробования, подробно представленного в главе 2. В качестве информативных показателей физического состояния почвы использовались описательные статистики и графические распре деления значений физических свойств в виде топоизоплет, построенные с помощью геостатистического метода интерполяции – кригинга. Это позволило получить и проанализировать непрерывную агрофизическую пространственную информацию по всей территории, а не локально в точках опробования. В ряде случаев такого рода пространственные представления называют «функциональными поверхностями», подчеркивая тем самым, что свойства почв непрерывно и определенным (функциональным) образом распределены в почвенном покрове.

Исследования на экспериментальном участке во Владимирском ополье. Исследования почвенного покрова Владимирского ополья проводились на поле площадью 2,35 га (84 на 280 м), где перепад высот не превышал 1 градуса. На участке поддерживался зерновой севооборот. Почвенная карта (рис.4) была составлена по материалам экспедиции ТСХА и уточнена результатами работы Почвенноагрофизической экспедиции факультета почвоведения МГУ, в составе которой автор принимал участие. В пространстве участка наблюдается закономерное чередование почв от серой лесной средне- или сильнооподзоленной почвы со вторым гумусовым горизонтом (Aр-Ah-AE1-Е1В-C) к серой лесной почве (Aр-B-Bса-Cса).

Рис. 4. Почвенная карта-схема участка исследований Владимирского ополья.

Цифрами обозначены почвы: 1 – серая лесная (СЛ); 2 – СЛ слабооподзоленная (СЛ1); 3 – СЛ среднеоподзоленная (СЛ2); 4 – СЛ средне- или сильнооподзоленная со вторым гумусовым горизонтом (СЛГ); 5 – серая лесная остаточно-карбонатная (СЛса).

Результаты латеральных исследований агроландшафта свидетельствуют о варьировании почвенных свойств в весьма широких диапазонах. На рис. 5 в качестве примера приведены топоизоплеты значений плотности, сопротивления пенетрации и влажности почвы в слое 10-15 см (май 2001 г.). Статистическая обработка данных и послойный анализ топоизоплет показал, что при высоком варьировании физических свойств (коэффициент вариации плотности в слое 0-5 см >10%) для пахотного горизонта, в основном, характерны оптимальные значения плотности 1,0-1,3 г/см3 и сопротивления пенетрации <2,5-3 МПа. Медианные значения общей порозности находятся в пределах 49-59%, что по классификации Н.А. Качинского соответствует оптимальным и удовлетворительным показателям для пахотного слоя. Оценка коэффициента водопроницаемости свидетельствует о наличии в пахотном и подпахотном слоях зон, как с удовлетворительными, так и неудовлетворительными значениями этого показателя. При размахе варьирования от 0,02 до 6,0 см/час (май 2001 г.) максимальные значения характерны для серых лесных почв с Ah, что уже отмечалось ранее.

При общей благоприятной картине агрофизического состояния в отдельных частях опытного участка отмечено переуплотнение. Максимальные значения плотности здесь достигают 1,57 г/см3, что, согласно классификации А.Г. Бондарева, соответствует сильной степени уплотнения. Особенно четко оно проявляется в слое 20-25 см, где значения плотности и твердости, выходящие за оптимальные диапазоны для почв суглинистого состава, начинают преобладать.

Рис. 5. Топоизоплеты (I) плотности, г/см3, (II) сопротивления пенетрации, МПа, (III) влажности почвы, %, в слое 10-15 см серых лесных почв Владимирского ополья, май 2001 г.

Неоднородная картина в латеральном распределении физических свойств наблюдалась и в подпахотном слое, на глубине 30-45 см. Зоны с повышенной плотностью 1,3-1,6 г/см3 в этой части почвенного профиля занимают уже основную часть опытного участка. При увеличении средних и медианных значений плотности и сопротивления пенетрации общая пористость закономерно снижается до 44%.

Вместе с тем, в слое 30-35 см достоверно выделяются рыхлые (<1 г/см3), обладающие высокой влагоемкостью, зоны, приуроченные к почвам со 2-м гумусовым горизонтом (рис. 6). Высокая пористость, хорошая оструктуренность, развитая сеть пор, в том числе крупных влагопроводящих, обеспечивают, с одной стороны, высокую водоудерживающую способность, и, с другой, быстрое передвижение влаги в этой части профиля.

Таким образом, подтверждая результаты трансектных исследований, серые лесные почвы со вторым гумусовым горизонтом, не проявляя уплотнение подпахотного слоя, являются характерными естественными дренами в почвенном покрове. Их положение способствует формированию в ландшафте Владимирского ополья контрастной латеральной структуры агрофизических условий.

а) б) 1,7 1,7 Медиана Медиана Медиана Медиана 1,6 25%-75% 1,6 25%-75% 25%-75% 25%-75% Мин.-макс. Мин-Макс Мин.-макс. Мин-Макс 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,СЛ СЛ 1 СЛ 2 СЛГ СЛ СЛ 1 СЛ 2 СЛГ СЛ СЛ1 СЛ2 СЛГ СЛ СЛ1 СЛ2 СЛГ почвы почвы почвы почвы Рис. 6. Статистики варьирования: а) плотности (г/см3), б) объемной влажности (%) в слое 30-35 см (май 2001 г.) С помощью параметрических (t-тест Стьюдента) и непараметрических (Краскал-Уоллис-тест) методов статистики для слоев 20-25 см и 30-35 см (рис. 7) выявлены достоверные (с вероятностью 0.95) различия по плотности, в то время как для верхней части пахотного горизонта (слои 0-5 см и 10-15 см) достоверных различий не обнаружено. Это согласуется с вышеприведенными выводами, что только подпахот Плотность, г/см Плотность, г/см объемная влажность, % объемная влажность, % ные слои могут сохранить почвенно-физическую информацию о генетических особенностях почв.

Рис. 7. Статистики варьирования плотности (г\см3) (I) в слое 20-25 см и (II) в слое 30-35 см серых лесных почв Владимирского ополья, июль 2002 г.

В процессе сельскохозяйственного использования в пахотном горизонте происходит выравнивание почвенно-физических условий, снижение влияния исходных почвенно-генетических факторов на современное агрофизическое состояние. Однако в агрофизической практике именно верхний почвенный слой является наиболее диагностируемым, и, в основном, именно для него разработаны основные оценочные критерии и показатели. Следовательно, проведение количественной агрофизической оценки по почвенным контурам может привести к значительным ошибкам.

Покажем это на примере анализа плотности почвы верхнего пахотного слоя (глубина 10-15 см). При широком размахе варьирования в общей выборке (0,86 г/см3 - 1,77 г/см3) статистические показатели по отдельным почвенным выборкам (рис. 8, табл. 1) находятся приблизительно в одном диапазоне – средние, медианы и 50% доверительные интервалы сравнительно близки. С одной стороны, - нет четких отличий между почвенными контурами из-за близости средних статистических показателей, с другой, - значительное варьирование переменных как внутри общей, так и внутри отдельных почвенных выборок.

Агроландшафтная характеристика на основе результатов только почвенногенетического обследования, особенно при высокой неоднородности почвенного покрова, становится затруднительной, ведь закономерности латерального распределения почв и агрофизических свойств могут различаться, и, подчеркнем вновь, агрофи зическая оценка, базирующаяся на почвенных контурах, может привести к значительным ошибкам.

Рис. 8. Статистики варьирования плотности серых лесных почв Владимирского ополья (г\см3) в слое 10-15 см, июль 1996 г.

Таблица Статистические параметры варьирования плотности почв (г/см3) в слое 10-15 см, июль 1996 г. (условные обозначения почв те же, что и на рис. 4).

Стандарт. Стандарт.

Почвы N Среднее Медиана Мин Макс Дисперсия отклонение ошибка СЛ 23 1.33 1.34 0.99 1.77 0.0354 0.1882 0.03СЛ1 32 1.27 1.26 0.92 1.77 0.0272 0.1648 0.02СЛ2 33 1.28 1.29 0.86 1.47 0.0221 0.1488 0.02СЛГ 32 1.26 1.26 0.97 1.57 0.0130 0.1139 0.02Для получения наглядной и количественной картины закономерностей пространственного распределения свойств внутри почвенных контуров целесообразно использовать ГИС-технологии, в которых графическая информация является основой интеграции пространственно-распределенных данных. Преимущества такого подхода очевидны, т.к. совмещение функциональных поверхностей позволяет интегрировать данные, расположенные в разных тематических слоях, анализируя, например, структуру почвенного покрова и латеральную изменчивости физических свойств почвы.

Процедура совмещения двух слоев, один из которых представляет почвенную карту, а другой характеризует изменение плотности в пределах исследуемой части участка, позволила получить наглядную и количественную картину закономерностей пространственного распределения зон с различными агрофизическими параметрами внутри почвенных контуров (рис. 9). Можно, к примеру, оценить суммарную подверженность каждой почвенной разности формированию «плужной подошвы» - зон с неблагоприятными показателями плотности (>1,3 г/см3) в слое 20-25 см, рассчитать их удельную площадь относительно площади определенного почвенного контура (полигона): Sуд = (Sкат / Sконт) 100%. Представленная диаграмма показывает, что категории повышенной плотности в подпахотном слое присутствуют у всех почвенных разностей, однако их вклад в формирование «плужной подошвы» на исследованном поле различен. Минимальные процентные соотношения значений, выходящих за оптимальный диапазон, отмечены у серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом.

Это согласуется с вышеприведенными результатами.

Рис. 9. Схема наложения тематических слоев с почвенной картой опытного участка Владимирского ополья и плотностью почвы в слое 20-25 см и диаграмма площадного распределения повышенной плотности (>1,3 г/см3 ) среди почвенных разностей (%).

Следовательно, почвенная карта в её традиционном изображении должна служить основой для количественной характеристики почвенно-физического состояния территории. Однако только на основе генетических принципов выделения границ почвенных контуров невозможно создать карту агрофизических свойств почв. В почвенном покрове эти свойства распределены непрерывно и определяются, помимо генетических факторов, еще и факторами агротехнического влияния.

Отмеченные закономерности в пространственной агрофизической организации почвенного покрова играют особую роль в процессах перераспределения влаги, почвенного воздуха, температуры в профиле исследуемых почв и, соответственно, в обеспечении оптимальных условий для роста и развития растений. Предполагая, что определяющей причиной потенциального плодородия исследуемой территории является пестрота почвенного покрова и пространственное распределение контрастных агрофизических зон, была поставлена задача – исследовать их влияние на урожай сельскохозяйственных культур.

Данные по урожайности, представленные Владимирским НИИСХ (2002 г.), были уточнены результатами, полученными непосредственно в точках опробования методом наложения рамы 0,5м0,5м (общее количество дат – 64).

Для сравнения продуктивности различных сельскохозяйственных культур между собой и в различные годы исследований урожайность (ц/га) представлена в относительных единицах – отношение реального урожая к среднему, а затем, с помощью программы Surfer, построены топоизоплеты пространственного изменения значений по площади участка (рис.10).

2.2.63 1.1.42 1.1.21 0.0.0.0.0 14 28 42 56 70 84 98 112 126 140 154 168 182 196 210 224 238 252 266 2Рис. 10. Топоизоплеты пространственного варьирования урожайности (отн.ед.) серых лесных почв Владимирского ополья (по данным ВНИИСХ, 2002 г.).

Анализ данных и обработка с использованием разнообразных статистических методов и ГИС-технологий не выявила значимых различий между почвенными контурами. В доказательство приведены описательные статистики варьирования урожайности (рис. 11-а).

Максимальные и минимальные значения наблюдаются у серых лесных почв, а 50% доверительный интервал для всех почвенных разностей перекрывается в одной области. Варьирование медианных значений не существенно, что было подтверждено тестом на достоверность различий. Анализ показателя Sур (рис.11-б), демонстрирующего долю «высокоурожайных» (>1 отн.ед.) точек в различных почвенных контурах (Sконт), свидетельствует о его равномерном распределении по площади поля, различия между почвенными контурами незначительны.

а) б) 1,1,4 СЛ - 26% СЛГ - 25% 1,2 СЛ1 - 25% СЛ2 - 24% 1,0,0,в) Sкат Медиана Sуp 100% 0, 25%-75% Sконт СЛ СЛ 1 СЛ 2 СЛГ Мин-Макс почвы Рис. 11. Статистики варьирования урожайности (а), диаграммы площадного распределения максимальной урожайности >1 отн.ед. (б) в серых лесных почвах Владимирского ополья (2002 г.) и формула расчета Sур (в).

Следовательно, при высокой пространственной неоднородности значений урожайности (коэффициенты вариации >30%) фактор «почва», по результатам наших исследований, не стал определяющим в формировании урожая. В то же время с вероятностью 95% корреляционный анализ зафиксировал наличие связи (рис. 12) урожая с запасами продуктивной влаги в слое 0-50 см (r = 0.41) и сопротивлением пенетрации на глубине см (r = -0.38). Таким образом, агрофизические факторы, характеризующие условия роста корней и влагообеспеченность в корнеобитаемом слое, проявились как доминантные.

a) б) 1,6 1,r=-0,38 (p<0,05) r=0,41 (p<0,05) 1,4 1,1,2 1,1,0 1,0,8 0,0,6 0,0,0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,ЗПВ (см водн. слоя) сопротивление пенетрации (МПа) Рис. 12. Диаграммы рассеяния и коэффициенты корреляции урожайности (отн.ед.) серых лесных почв Владимирского ополья с: (а) ЗПВ в слое 0-50 см и (б) сопротивлением пенетрации на глубине 20 см (2002 г.) урожай (отн. единицы) урожай (отн. единицы) урожай (отн. единицы) Фактор «почва» может доминировать лишь для контура почв со вторым гумусовым горизонтом, благодаря отмеченным ранее структурным особенностям – меньшей подверженности уплотнению и большей влагоемкости, т.е. агрофизическим свойствам.

В результате латеральных исследований почвенного покрова Владимирского ополья можно сделать промежуточные выводы о том, что (1) пространственное положение зон с различными агрофизическими условиями в точности не соответствует границам почвенных контуров. По-видимому, основополагающими причинами этого являются несовершенство существующих подходов и методические отличия при выделении границ по почвенно-морфологическим и агрофизическим свойствам, что подчеркивалось в работах Е.А.Дмитриева (2001). (2) физические свойства комплекса серых лесных почв Владимирского ополья характеризуются высокой агрофизической вариабельностью – на участке площадью 2,35 га выделяются стабильные зоны, характеризующиеся оптимальными и в разной степени отличными от оптимальных свойствами. (3) в пахотном горизонте закономерности пространственного распределения физических свойств связаны с формированием уплотненных зон, а в более глубоких, подпахотных слоях – с неоднородной структурой почвенного покрова ополья.

Исследования на экспериментальном участке в Ивановcкой области. Вторым объектом исследований стал опытный участок дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях Ивановской области. На поле площадью 0,65 га (50130 м).

глубина залегания песка (рис. 13-а) постепенно возрастает: от 20 см - в верхней части (отметки 0-40 м) до 50 см и более – в средней и нижней (отметки более 70 м). Соответственно до 50-60 см возрастает мощность покровных суглинков. В середине поля под пахотным слоем располагается оподзоленный горизонт различной мощности (рис. 13-б). Изменение глубины залегания песчаного слоя формирует и агрофизическую неоднородность почвенного покрова. Ландшафтно-агрофизическое обследования, получение функциональных поверхностей физических свойств и их анализ позволили даже в пределах небольшой территории выделить и оценить различные агрофизические зоны. Наложение функциональных поверхностей проявило связь мощности оподзоленного горизонта с глубиной залегания песчаной толщи: оподзоленный слой возрастает с увеличением мощности покровных суглинков, вплоть до значения последних 55-60 см. В нижней части склона на глубине 110 см были обнаружены грунтовые воды, что является причиной повышенного увлажнения, формирования застойного водного режима и появлению глубже 100 см признаков оглеения.

а) б) 11111111111155 55 30 30 10 20 30 10 20 30 10 20 30 10 20 30 Рис. 13. Топоизоплеты (а) глубины залегания песчаной толщи и (б) мощности оподзоленного горизонта в дерново-подзолистых почвах опытного участка (Ивановская область).

Результаты площадного сеточного обследования основных физических свойств почв, представленные в виде послойных топоизоплет для глубины 0, 10, 20, 30, 40 и 60 см, показывают агрофизическую неоднородность объекта. Можно отметить переуплотненные края участка (I и IV четверти - отметки 0-40 м и 90-130 м, соответственно), особенно в поверхностных слоях, и центральную, более рыхлую часть (рис. 14).

Вниз по профилю при постепенном увеличении значений плотности изменяется и характер их варьирования: наибольший размах наблюдается на глубинах 5-10 см (1,1-1,6 г/см3) и 45-50 см (1,3-1,85 г/см3). Если в верхнем горизонте это объясняется воздействием внешних факторов (сельскохозяйственная обработка и т.п.), то на глубине 45-50 см – это проявление генетической неоднородности, т.к. здесь, наряду с суглинистым слоем, встречаются подстилающие его пески. На гистограммах это проявляется в виде второго максимума встречаемости значений. Эта же закономерность прослеживается в результатах определения водопроницаемости и сопротивления пенетрации.

Рис. 14. Почвенная карта-схема участка исследований Ивановской области и статистические показатели варьирования значений плотности почвы на глубине 10-15 см.

Статистическая обработка и использование ГИС-технологий в анализе результатов исследований показали (рис. 15), что определяющим фактором формирования пространственной агрофизической неоднородности дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях является глубина залегания песка: к участкам его неглубокого залегания приурочены уплотненные зоны с пониженной водопроницаемостью и повышенным сопротивлением пенетрации (рис. 16).

Рис. 15. Совмещение тематических слоев плотности почвы (слой 10-15 см) и глубины залегания песка («внутренний рельеф»).

1120 11110 11100 190 80 2.1.62 28.2.28.1.70 2.27.1.2.60 26.60 1.52 2.25.1.50 2.50 24.1.2.24.1.40 1.93 23.1.1.22.30 1.34 1.21.1.3 1.20 20.20 1.1.20.1.1.10 19.1.1.18.10 20 30 10 20 30 40 10 20 30 плотность сопротивление наименьшая почвы пенетрации влагоемкость Рис. 16. Топоизоплеты значений физических свойств дерново-подзолистых почв опытного участка на глубине 10 см (Ивановская обл.).

Это можно объяснить двумя причинами: (1) перемешивание части песчаного горизонта с суглинистым и, в результате, создание более плотной упаковки частиц или (2) уплотнение отдельных участков поля в результате воздействия сельскохозяйственной техники.

Для проверки первой гипотезы был проведен гранулометрический анализ в точках, где глубина залегания песка изменялась от 30 см до 60 см. Результаты показывают (рис. 17) резкую дифференциацию профиля при переходе от суглинистого горизонта к песчаному – увеличение фракции крупного и мелкого песка и уменьшение илистой, - что свидетельствует об отсутствии перемешивания слоев. Следовательно, наиболее вероятной причиной пространственной неоднородности физических свойств является внешнее уплотнение.

При близком залегании песчаного горизонта, обладающего жесткой, малоизменяемой структурой, деформационные воздействия возвращаются в верхний слой.

Таким образом, уплотняющее воздействие сельскохозяйственной техники распределяется преимущественно в суглинистой верхней толще. Следовательно, чем ближе к поверхности располагается песок, и меньше мощность суглинистой толщи, тем силь нее она уплотняется. Известно, что глубина проявления деформации варьирует от 2030 до 50-80 см, достигая иногда 1 м (Бондарев, 1990).

залегания песка с 30 см залегание песка с 40 см залегания песка с 30 см залегание песка с 40 см содержание крупного песка содержание крупного песка содержание крупного песка содержание крупного песка (1-0.25 мм), % (1-0.25 мм), % (1-0.25 мм), % (1-0.25 мм), % 0 20 40 60 80 10 20 40 60 80 10 20 40 60 80 10 20 40 60 80 140 40 Рис. 17. Профильные диаграммы результатов гранулометрического анализа дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях опытного участка (Ивановская обл.) Таким образом, агрофизическая роль подстилающего песчаного слоя в формировании почвенно-физических свойств проявляется не только как особой среды, определяющей условия притока и оттока влаги и веществ на нижней границе суглинистой толщи, но и в распределении деформационной нагрузки. Отмеченные взаимосвязи указывают на основополагающее значение глубины залегания песчаного слоя – важного педогенетического и агрофизического фактора, формирующего почвенно-физические свойства и процессы, который можно назвать внутренним рельефом (рис. 15).

В нижней части участка проявление признаков уплотнения объясняется повышенной влажностью и, следовательно, низкой устойчивостью почв к уплотняющему воздействию ходовыми системами техники.

Латеральными исследованиями дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях Ивановской области вскрыты закономерности формирования пространственного распределения агрофизических свойств в масштабе сельскохозяйственного поля, определяющиеся, как и на почвах Владимирского ополья, совместным влиянием педогенетических и антропогенных факторов. Показано, что здесь основная роль принадлежит глубине залегания песка: с ее увеличением в диапазоне от 25 до 60 см возрастает мощность оподзоленного слоя и плотность пахотного горизонта.

глубина залегания глубина залегания глубина залегания глубина залегания ГЛАВА 5. Комплексная агрофизическая оценка почв в почвенном покрове В большинстве используемых сегодня подходов агрофизическая оценка почвы проводится по ее свойствам. В то же время реальную "жизнь» почвы можно представить на основе ее режимов, определяющих условия роста растений и, в конечном счете, урожай. Поэтому в рамках развития ландшафтных принципов в современной агрофизике было предложено использовать такие показатели, которые характеризовали бы почву по изменяющимся во времени условиям, – в первую очередь, содержанию влаги и воздуха, т.е. по водно-воздушному режиму. При этом целесообразно применять прогнозный расчет, где в качестве основы для модели используются экспериментальные данные: плотность, водопроницаемость, НВ, ОГХ.

Чтобы использовать прогнозный расчет для сравнительной агрофизической оценки необходимо стандартизировать начальные и граничные условия. Равные условия на «старте» расчета позволяют выявить составляющую, обусловленную собственно свойствами почвы, ее сложением, мощностью и чередованием слоев, их фильтрационными свойствами, а не внешними факторами – дефицитом или избытком атмосферных осадков. Агрофизическая оптимальность целесообразно оценивать продолжительностью «благоприятных» периодов или вероятностью их появления в расчетном цикле. Чем она (вероятность) больше, т.е. больше длительность благоприятных периодов, тем лучше агрофизическое состояние почвы. При этом учитывается влагосодержание всей расчетной толщи в виде суммарных запасов влаги, что позволяет характеризовать не отдельные почвенные слои, а функционирование профиля в целом.

влагозапасы влагозапасы недостаток влаги (ВН) недостаток воздуха (ВП) недостаток влаги (ВН) недостаток воздуха (ВП) <0.7 НВ <10% общей пористости <0.7 НВ <10% общей пористости Рис. 18. Схема вероятностной кривой запасов влаги в почвенной толще, появление «критических» значений и соответствующие им вероятности недостатков влаги (ВН) и воздуха (ВП).

вероятность вероятность В качестве «критических» порогов предложены: воздухосодержание < 10% от общего объема пор, как появление недостатка воздуха, и влажность <0.7 от НВ, как начало недостаточного увлажнения (рис. 18). Можно использовать и «критические» значения давления влаги: давление барботирования – -10 см водного столба, как условия переувлажнения, и «критическое» давление, при котором снижается транспирация растений, -500 – -600 см водного столба (Судницын, 1979 и др.). Количественной оценкой может служить показатель, названный «индексом оптимальности режима», ИОР= ([100-Р1][100-Р2])1/2, где Р1 и Р2 – вероятности недостатка влаги и воздуха, соответственно.

Этот подход позволяет рассчитать элементы режима и дать агрофизическую оценку для каждой точки поля. Имея агрофизическую характеристику по всем точкам опробования в виде экспериментальных послойно определенных ОГХ и функций влагопроводности, появляется возможность выделить зоны, различающиеся по физическим основам почвенного плодородия, количественно охарактеризовать агрофизические свойства для сельскохозяйственного поля в целом.

В работе для расчетов применялись физически обоснованные математические модели FAUST (авторская модель Я.А.Пачепского) и HYDRUS, где в качестве экспериментальной основы используются основная гидрофизическая характеристика и функция влагопроводности. Обе модели показали сходные закономерности формирования водно-воздушных условий и их пространственного распределения в изученных агроландшафтах.

Стандартизированные начальные и граничные условия для расчета ИОР были следующие. Начальное условие - запас влаги в профиле при влажности, равной НВ. В случае использования величин давления влаги можно задавать начальное распределение по профилю, например, -300 см водного столба. Затем с верхней границы моделировалось испарение в течение 12 суток, равное разнице запасов от НВ до 0.7 НВ.

На 13-й день – полив в течение суток, восполняющий запас до НВ. С 14-го дня вновь 12-дневный цикл испарения до «критических» запасов 0.7 НВ. Полный расчетный цикл составлял 25 дней. Этот алгоритм условий на верхней границе должен в лучшей степени отражать послойное чередование физических свойств, а именно, их водоудерживание и проводимость. На нижней границе профиля задавалось условие свободного оттока, соответствующее автоморфным почвам.

В качестве наглядного отображения результатов модельного расчета приведены хроноизоплеты влажности, полученные для толщи 0-100 см серых лесных и серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом Владимирского ополья (рис. 19).

серая лесная почва 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0.0.-0.0.-0.0.-0.0.-0.0.-серая лесная почва со вторым гумусовым горизонтом 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0.0.-0.0.-0.0.-0.0.-0.0.0.-Рис. 19. Хроноизоплеты влажности (см3/см3) в слое 0-100 см серых лесных и серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом в 25-дневном расчетном цикле.

Динамика влажности показывает в серых лесных почвах к концу 12-дневного межполивного периода заметное иссушение верхних слоев, практически не затрагивающее низ профиля. В серой лесной почве со вторым гумусовым горизонтом на глубине 30-50 см проявляется своеобразный влагонакопитель, снижающий вероятность иссушения до 0. О повышенной влагоемкости Аh уже свидетельствовали вышеприведенные экспериментальные данные.

Поскольку основные изменения влажности происходят в верхних слоях почвы, в так называемом деятельном слое, большое значение при оценке режима имеет мощность расчетного слоя, учитывающая вид сельскохозяйственных культур, агротехнологии. Для условий гумидной зоны при выращивании трав и поливных культур с развитой корневой системой расчетный слой принимают 30-50 см. В работе опробованы варианты расчета для различной толщи: 0-100, 0-50 и 0-30 см. Наиболее представительные результаты, как в отношении контрастности водного режима, так и в отношении наличия периодов недостатка влаги и воздуха получены для слоя 0-50 см.

Результаты показали, что минимальной вероятностью появления как засушливых, так и переувлажненных периодов характеризуются серые лесные почвы со вторым гумусовым горизонтом (рис. 20). Вероятность появления неблагоприятных периодов в них практически отсутствовала – не более 2% всего расчетного цикла. В серой лесной почве неблагоприятные периоды появляются чаще: в первые послеполивные дни отмечалось переувлажнение (вероятность 3,6%), было и сильное иссушение поверхностных слоев (вероятность 27%). Это следствие уплотнения, при котором сокращается, в первую очередь, объем крупных пор. При высокой плотности, обладая сетью преимущественно тонких пор и, следовательно, большей проводимостью именно в области низких значений влажности, уплотненные почвы по капиллярам легко проводят влагу к верхним слоям, где та быстро испаряется. Такие иссушенные участки могут выделяться в почвенном покрове и негативно влиять на влагообеспеченность культур.

м а) м 50 100 150 200 2м 3.2.2.б) 1.м 50 100 150 200 2м 0.0.90.в) 0.90.м 50 100 150 200 250 0.9Рис. 20. Топоизоплеты вероятности появления (%) в слое 0-50 см опытного участка Владимирского ополья (а) иссушения, (б) переувлажнения и (в) ИОР.

Расчет ИОР, подчеркивая вероятностную картину, показал, что наибольшие значения приурочены к контурам серых лесных почв со 2-м гумусовым горизонтом (0,98), а наименьшие – к серым лесным почвам (0,91). При увеличении расчетного слоя различия в значениях ИОР снижаются, но отмеченная дифференциация сохраняется. Снижение различий при включении в расчет нижних влажных слоев связано с тем, что в условиях расчетного модельного периода они не принимают активного участия во влагообороте. Поэтому в целом их использование в расчетах нивелирует картину и нецелесообразно, о чем уже упоминалось выше.

Использование этого подхода для оценки агрофизического состояния почвенного покрова поля в Ивановской области показало, что точки, где наблюдался недостаток влаги (вероятность 0,07), приурочены к верхней части участка с близким залеганием песка (отметки 0-20 м). В нижней его части (отметки более 100 м) с близким уровнем грунтовых вод вероятность иссушения невелика, а снижение ИОР до 0,связано с переувлажнением (вероятность 0,42).

Рис. 21. Вероятности появления (%) в слое 0-50 см опытного участка дерново-подзолистых почв Ивановской области (а) недостатка влаги, (б) избыточного увлажнения и (в) ИОР.

Экспериментальные исследования основных физических свойств почвенного покрова объектов исследования методом сеточного опробования и, на их основе, последующий прогнозный расчет водно-воздушного режима почв позволили представить комплексную карту агрофизических условий в виде топоизоплет показателя ИОР.

В качестве примера приведены топоизоплеты ИОР и урожая овса на опытного поля Владимирского ополья (рис. 22), сопоставление которых показывает качественное соответствие контуров.

Урожай ИОР 0.90.90.90.950 50 0.0.90.90.90.90.0.99 0.910 20 30 40 50 60 10 20 30 40 50 60 Рис. 22. Топоизоплеты урожая овса (ц/га) и ИОР на участке исследования серых лесных почв Владимирского ополья.

Это подтверждается и статистическими показателями варьирования значений, которые свидетельствуют о соответствии медианных изменений ИОР (рис. 23-а) и урожая сельскохозяйственных культур (рис. 23-б) для основных почвенных разностей всего опытного поля.

а) б) 1,1,0,0,98 1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0, Median Median 0,СЛ СЛ1 СЛ2 СЛГ СЛ СЛ1 СЛ2 СЛГ 25%-75% 25%-75% Min-Max Min-Max почвы почвы Рис. 23. Статистики варьирования значений (а) ИОР и (б) урожая (отн. ед.) для основных почвенных разностей исследованного агроландшафта Владимирского ополья.

В целом наблюдается достоверная связь между урожаем и значениями ИОР (рис.24). Естественный разброс данных и невысокий коэффициент корреляции (0.47) связаны с тем, что не только физические условия в виде недостатков воздуха и воды ИОР урожай (отн. единицы) определяют урожай культур, но и питательный (внесение удобрений), и тепловой режимы, режим инсоляции и другие природные факторы. Их многообразие и привело, в конечном итоге, к невысокой корреляционной связи урожая конкретных лет со стандартизированным агрофизическим показателем ИОР.

1,r=0,47 (p<0,05) 1,1,1,0,0,0,0,90 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,95% confidence ИОР Рис. 24. Диаграмма рассеяния и коэффициент корреляции урожайности (отн.ед) и ИОР (опытный участок во Владимирском ополье).

Следует отметить, что характеристика агрофизических условий по величине ИОР не является абсолютной. Она может измениться, если задавать для расчетного периода засушливые или, напротив, излишне влажные условия, различную мощность расчетного слоя и другие условия, которые могут изменяться в зависимости от целевого назначения исследований. Однако, сам подход, основанный на выявлении пространственного распределения физических свойств почв, соотнесении этого распределения с расположением почвенных контуров в пространстве и прогнозной оценке агрофизических условий – это подход для обоснования, проведения и интерпретации данных по полевым масштабным экспериментам и научная основа для разработки агроландшафтных систем земледелия.

Получение пространственно-распределенной агрофизической информации и комплексных показателей, аккумулирующих в себе характеристики водновоздушного режима почв, дают возможность оценить агрофизические условия в пределах изучаемого ландшафта. Использование именно такого рода агрофизических подходов дает возможность применить современные взгляды и методы агрофизики к развиваемым методам ландшафтного земледелия.

урожай ВЫВОДЫ 1. Современный подход к комплексной агрофизической оценке сельскохозяйственных угодий должен обеспечивать получение массива пространственнораспределенных почвенно-физических данных, который можно использовать для оценки и последующего расчета движения веществ и энергии в ландшафте, а также принятия обоснованных управленческих решений.

2. Методами исследования физических свойств в длинномерных траншеях и по пространственно-распределенной сетке почвенных разрезов показано, что агрофизические свойства изменяются в почвенном покрове взаимосвязано, непрерывно и постепенно, и их латеральное распределение определяется не только особенностями почв в почвенном покрове (педогенетическими факторами), но и антропогенными, агротехническими факторами.

3. Предложена методика последовательного педометрического анализа агрофизических свойств в условиях высокой комплексности (на примере серых лесных почв Владимирского ополья и дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях Ивановской области), заключающаяся в получении экспериментального материала по сетке опробования, построении топоизоплет свойств методами пространственной интерполяции, выделении площадей различных категорий свойств, их сопряженном анализе и оценке с помощью ГИС-технологий.

4. Показано, что участкам исследования свойственна высокая пространственная вариабельность физических свойств: в серых лесных почвах стандартное отклонение плотности почвы для глубины 0-10 см и 30-40 см составляет 0.11 и 0.10, а в дерновоподзолистых – 0.12 и 0.17. Столь же высокая вариабельность характерна для водопроницаемости, сопротивления пенетрации и влажности, близкой к НВ.

5. По комплексу физических свойств с помощью статистических методов (кластерный анализ, кригинг) достоверно выделены: во Владимирском ополье – зоны, пространственно близкие к ареалам распространения серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом, в дерново-подзолистых почвах Ивановской области – участки с высоким залеганием подстилающей песчаной породы и высоким уровнем грунтовых вод.

6. Показано, что в пахотном горизонте дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях плотность зависит от глубины залегания песчаного слоя – наибольшие значения приурочены к участкам, где мощность покровных суглинков невелика – от 25 до 40 см. Наиболее вероятной причиной уплотнения является воздействие сельскохозяйственной техники на маломощную суглинистую толщу, подстилаемую жесткой, слабоуплотняемой толщей песка.

7. Для условий высокой пространственной вариабельности физических свойств почв предложена и апробирована комплексная агрофизическая оценка почвенного покрова, основанная на прогнозной оценке водно-воздушного режима почв, – индексе оптимальности режима (ИОР). В комплексе серых лесных почв Владимирского ополья, характеризующемся высоким ИОР (0.91-0.99), его максимальные значения свойственны серым лесным слабооподзоленным почвам со 2-м гумусовым горизонтом. Для дерново-подзолистых почв на двучленных отложениях ИОР составляет 0.74-0.96, а его минимальные значения приурочены к участкам с высоким (около 1,5 м) уровнем грунтовых вод (повышена вероятность переувлажнения) и с близким залеганием подстилающей песчаной толщи (повышена вероятность иссушения).

Список основных публикаций по теме диссертации Монографии, учебные пособия 1. Шеин Е.В., Архангельская Т.А., Гончаров В.М. и др. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв: Методическое руководство – М.: Изд-во МГУ, 2001 – 200 с.

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

3. Шеин Е.В., Зинченко С.И., Мазиров М.А., Банников М.В., Григорьев А.А., Корчагин А.А., Фаустова Е.В., Умарова А.Б., Дембовецкий А.В., Гончаров В.М., Прохоров М.В. Оценка и прогноз агрофизического состояния почв сельскохозяйственных земель (на примере комплекса элементарных почвенных ареалов Владимирского ополья) (коллективная монография) Владимир, ООО «Транзит-ИКС». 2007. 80 с.

4. Гончаров В.М. Макроагрегатный состав почв// Теории и методы физики почв. Гл.

IV. Коллективная монография под ред. Шеина Е.В., Карпачевского Л.О. М.: Гриф и К, 2007.- 616 с.

Статьи в рецензируемых журналах, рекомендуемых ВАК для публикации основных результатов диссертационных работ 5. Вадюнина А.Ф., Шеин Е.В., Копикова Л.П., Кириченко А.В., Гончаров В.М. Электропроводность насыщенных и не насыщенных влагой почв и поровых растворов// Вестник Московского университета. Сер. 17, Почвоведение, 1984, № 2, с. 42-48.

6. Шеин Е.В., Гончаров В.М. Контроль влагообеспеченности растений и инфильтрационных потерь при орошении// Мелиорация и водное хозяйство, 1991, № 3, с.24-26.

7. Шеин Е.В., Гончаров В.М. Особенности гидрологического режима почвы в зонах технологической колеи// Вестник Московского университета. Сер. 17. Почвоведение, 1991, № 2, с.35-39.

8. Гончаров В.М., Фаустова Е.В. Новый подход к оценке физического состояния почвенного покрова(на примере серых лесных почв Владимирского ополья)// Вестник Московского университета. Сер. 17. Почвоведение, 2005, №2, с. 28-32.

9. Гончаров В.М., Фаустова Е.В., Тымбаев В.Г. Количественный подход к комплексной агрофизической оценке почвенного покрова// Вестник Томского госуниверситета, 2008, № 315, с. 206-213.

10. Гончаров В.М. Использование методов математического моделирования при агрофизической оценке почвенного покрова// Вестник Оренбургского госуниверситета, 2008, №10 (92), с. 161-167.

11. Гончаров В.М., Тымбаев В.Г., Фаустова Е.В. Латеральная изменчивость агрофизического состояния комплексного почвенного покрова// Почвоведение. 2008. № 10, с. 1224-1233.

12. Гончаров В.М. Проблема агрофизической оценки комплексного почвенного покрова// Вестник Оренбургского госуниверситета, 2009, №6(100), с. 560-564.

13. Гончаров В.М., Тымбаев В.Г. Новые подходы к получению агрофизической информации для адаптивно-ландшафтного земледелия// Вестник Оренбургского госуниверситета, октябрь, 2009, с. 245-249.

14. Гончаров В.М. Применение ГИС-технологий при агрофизической оценке территории// Вестник Оренбургского госуниверситета, 2010., №6, с. 100-105.

15. Гончаров В.М., Бенинг В.Е. Использование методов математического моделирования для агрофизической оценки почвенного покрова// Вестник Тверского госуниверситета. Сер. Прикладная математика, 2010, №9, вып.1(16), с. 43-54.

Публикации в журналах, продолжающихся изданиях и сборниках 16. Бондарев А.Г., Бахтин П.У., Сапожников П.М., Уткаева В.Ф., Максимов Д.С., Гончаров В.М. Изменение физических свойств и плодородия серых лесных почв при уплотнении и разуплотнении// Плодородие почв, его изменение при уплотнении и разуплотнении. Науч. тр. Почвенного института им.В.В. Докучаева. М., 1984, с. 9-18.

17. Березин П.Н., Шеин Е.В., Гончаров В.М., Проценко А.А. Способ определения электропроводности почв// Новые приборы, устройства, методики, материалы и технологические процессы, разработанные учеными МГУ, предлагаемые для внедрения в народное хозяйство и науку. Изд-во МГУ, 1984, с. 62.

18. Воронин А.Д., Березин П.Н., Шеин Е.В., Гончаров В.М., Проценко А.А. Структура почвы – физическая основа почвенного плодородия// Тез. докл. II съезда почвоведов УССР. Харьков, 1986, с. 54.

19. Воронин А.Д., Шеин Е.В., Гудима И.И., Гончаров В.М. Изучение элементов водного режима чернозема южного при капельном орошении// Науч.-техн. отчет. Передан УкрНИИГиМ, Симферополь, 1986, 176 с.

20. Шеин Е.В., Гудима И.И., Гончаров В.М., Мештянкова Л. Особенности полевых определений давления влаги и ненасыщенной гидравлической проводимости// Тез. докл.

Всесоюзной конф. "Гидрофизические функции и влагометрия почв", Л., 1987, с. 36.

21. Воронин А.Д., Шеин Е.В., Березин П.Н., Гончаров В.М. Способ определения дифференциальной порозности почв// Авт. свид. № 1383202. Опубликовано 05.11.88.

Приоритет 28.02.86.

22. Шеин Е.В., Гончаров В.М. Почвенная гидрологическая роль уплотненной почвы// Тр. конф. "Мелиорация и химизация земледелия Молдавии". Кишинев, 1988, с. 48-49.

23. Шеин Е.В., Гудима И.И., Гончаров В.М. и др. Режимные исследования в орошаемых почвах// Тез. докл. VIII Всесоюзн. съезда почвоведов. Т.1. Новосибирск, 1989, с. 22.

24. Турапов И.Т., Шеин Е.В., Абдуллаев А.Х., Мазиров М.А., Гончаров В.М. и др.

Основные направления оптимизации физических свойств и режимов почв Узбекской ССР// Тез. докл. I делегат. съезда почвоведов Узбекистана. Ташкент. 1990, с. 71.

25. Шеин Е.В., Гончаров В.М., Махновецкая С.В. Новый подход к комплексной агрофизической оценке почв// Тез. докл. Всерос. конф. "Вопросы агрофизики при воспроизводстве плодородия почв", С-Петербург, 1994, с.74.

26. Shein E.V., Goncharov V.M. Assessment of Soil Physical Conditions// Agronomy Abstracts, American Society of Agronomy Group Science Society of America Soil Science Society of America, St. Louis, Missouri, Oct. 29-Nov.3, 1995, p.188.

27. Шеин Е.В., Мизури М., Умарова А.Б., Губер А.К., Гончаров В.М. и др. Особенности физических свойств и процессов в слитых почвах// Материалы 1 Международной конференции "Слитые почвы: генезис, свойства, социальное значение", Майкоп, 1998, с. 44-46.

28. Шеин Е.В., Гончаров В.М., Мазиров М.А., Бутылкина М.А. и др. Основные характеристики уплотнения почв// Тез. докл. Междунар. науч.-практ. конф. "Проблемы воздействия движителей на почву и эффективные направления ее решения", Москва, 1998, с. 66-67.

29. Шеин Е.В., Бутылкина М.А., Фаустова Е.В., Гончаров В.М. Агрофизическая оценка почвенного покрова при масштабных полевых экспериментах// Тр. Междунар.

конф. «Современные проблемы опытного дела». 2000, С-Петербург, с. 166-171.

30. Шеин Е.В., Кириченко А.В., Гончаров В.М. и др. Вариабельность физических свойств и процессов в почве как основной фактор биоразнообразия// Тр. Междунар.

симпозиума «Функции почв в биосферно-геосферных системах», Москва, МГУ, 2001, с. 143-144.

31. Шеин Е.В., Милановский Е.Ю., Кириченко А.В., Гончаров В.М. и др. Устойчивость почв к физическим воздействиям на различных иерархических уровнях// Тр.

конф. «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям», посвящ.

75-летию Почвенного ин-та им. В.В.Докучаева, 2001, с. 81.

32. Гончаров В.М., Фаустова Е.В. Агрофизическая характеристика комплекса серых лесных почв Владимирского Ополья// Тез. докл. Ш съезда Докучаевского общества почвоведов, кн. 1, г. Суздаль, 2000, с.231-232.

33. Шеин Е.В., Мазиров М.А., Гончаров В.М. Принципы и методы ландшафтной агротехники// Тез. докл. Ш съезда Докучаевского общества почвоведов кн. 1, г. Суздаль, 2000, с.231-232.

34. Гончаров В.М., Фаустова Е.В. К оценке физического состояния почвенного покрова// Достижения и основные пути развития аграрной науки Верхневолжья, вып. 9, Иваново, 2003, с. 34-46.

35. Гончаров В.М., Фаустова Е.В. Новый подход к оценке физического состояния почвенного покрова (на примере серых лесных почв Владимирского ополья)// Вопросы стабилизации почвенного плодородия и урожайности в Верхневолжье, М.: ВИУА, 2003, с. 56-67.

36. Гончаров В.М., Фаустова Е.В. Ландшафтно-агрофизический подход к оценке почвенного покрова (на примере дерново-подзолистых почв Ивановской области)// Тр.

Всерос. конф. «Фундаментальные физические исследования в почвоведении и мелиорации», МГУ, 2003, с 132-141.

37. Гончаров В.М., Фаустова Е.В. Количественная оценка агрофизического состояния почвенного покрова// Докл. Всерос. науч. конф. «Почвоведение в университетах», Москва, 2004, с. 67-70.

38. Шеин Е.В., Гончаров В.М. Программа курса «Агрофизика»// Программы дисциплин по типовому учебному плану по почвоведению. Для классических университетов.

2004. М., Россельхозакадения, с.42-45.

39. Гончаров В.М., Тымбаев В.Г., Фаустова Е.В.Физические свойства черноземов обыкновенных и южных в зоне технологической колеи// Тр. III Междунар. науч.-практ.

конф. «Оптимизация экологических условий в садоводстве», Ялта, 2004, с. 75-84.

40. Гончаров В.М., Фаустова Е.В., Тымбаев В.Г. Комплексный подход к оценке физического состояния почвенного покрова (на примере серых лесных почв Владимирского ополья)// Тр. Междунар.. науч.-практ. конф. «Агроэкологическая оптимизация земледелия», Курск, 2004, с. 112-117.

41. Гончаров В.М., Фаустова Е.В. Ландшафтный подход к оценке агрофизического состояния// Материалы Междунар. науч. конф. «Черноземы центральной России», Воронеж, 2004, с. 67-74.

42. Кириченко А.В., Шеин Е.В., Банников М.В., Бутылкина М.А., Гончаров В.М. и др. Агрофизические исследования комплексного почвенного покрова// Тр. Всерос.

конф. «Экспериментальная информация в почвоведении: теория, методы получения и пути стандартизации», МГУ, 2005, с.89-95.

43. Shein E.V. Goncharov V.M., Faustova E.V., Tymbaev V.G. The complex agrophysical evaluation criteria of soil cover// “Review of Current Problems in Agrophysics”. Eds. Grz.

Josefacouk, C.Slawinsky, R.T.Walczak. Lublin, 2005, p.178-185.

44. Бутылкина М.А., Фаустова Е.В., Банников М.В., Гончаров В.М. Составление карт агрофизических условий с использованием ГИС// Тр. III съезда почвоведов Белоруссии «Современные проблемы повышения плодородия почв и защиты их от деградации, Минск, 2006, с.174-145. Гончаров В.М., Тымбаев В.Г., Дембовецкий А.В. Использование педотрансферных функций для оценки агрофизического состояния почвенного покрова// «Современные проблемы почвоведения и экологии», МарГТУ, Ч. 1, Йошкар-Ола, 2006, с. 89-96.

46. Шеин Е.В., Гончаров В.М. Особенности примерного учебного плана при подготовке в университетах России в связи с формированием государственного стандарта третьего поколения (ГОС-3)// Материалы II Междунар. науч.-практ. конф. «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем», Иркутск, 2006, с. 236-241.

47. Шеин Е.В., Архангельская Т.А., Умарова А.Б. Бутылкина М.А., Девин Б.А., Дембовецкий А.В., Гончаров В.М. и др. Обзор современных методов физики почв: требования агро- и геотехнологий, научно-обоснованных биосферных прогнозов// Материалы II Междунар. науч.-практ. конф. «Почва как связующее звено функционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем», Иркутск, 2006, с. 147-153.

48. Шеин Е.В., Умарова А.Б., Архангельская Т.А., Бутылкина М.А., Дембовецкий А.В., Гончаров В.М. и др. Пространственно-временная изменчивость почвеннофизических свойств и процессов на разных иерархических уровнях как основа биоразнообразия// Тез. докл. Всерос. конф. «Биоразнообразие экосистем внутренней Азии». Улан-Удэ, 2006, с. 89-90.

49. Гончаров В.М., Тымбаев В.Г., Дембовецкий А.В. Подходы к пространственной оценке физического состояния комплексного почвенного покрова// Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Ноосферные изменения в почвенном покрове» Владивосток, 2007, с. 112-115.

50. Архангельская Т.А., Тымбаев В.Г., Гончаров В.М. Температуропроводность почв Владимирского ополья: расчетная оценка и статистическое сопоставление// Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Ноосферные изменения в почвенном покрове» Владивосток, 2007, с. 164-166.

51. Шеин Е.В., Архангельская Т.А., Гончаров В.М., Дембовецкий А.В. Проблемы количественной оценки пространственной структуры физических свойств в комплексном почвенном покрове// Материалы конф. «Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты», Санкт-Петербург, 2007, с. 145-152.

52. Гончаров В.М., Тымбаев В.Г., Фаустова Е.В. Ландшафтно-экологический подход к оценке агрофизического состояния почвенного покрова// Науч. тр. Гос. Никитского бот.сада «Экологические проблемы садоводства и интродукции растений», т.130, Ялта, 2008, с. 126-134.

53. Гончаров В.М. Оценка физического состояния комплексного почвенного покрова// Материалы V Всерос. съезда общества почвоведов, Ростов-на-Дону, 2008, с. 464.







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.