Введение к работе
Актуальность темы. Благоприятные физические свойства почв -
одно из важнейших условий проявления почвенного плодородия, полу
чения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.
Йти свойства в значительной мере определяют выбор технологии об--
работок, приемов мелиорации и химизации. В связи с этим использо
вание почв в современном земледелии необходимо осуществлять с
учетом зональных и провинциальных особенностей их физических
свойств (Бондарев, Кузнецова, 1987; Медведев, 1988), Интенсифика
ция земледелия'должка сопровождаться мероприятиями, предупреждаю
щими агрофизическую деградацию при обработках, мелиоративных воз
действиях. . . ^
Научной основой таких мероприятий могут быть результаты исследований изменения физических параметров почв под действием механической обработки, удобрений, орошения и осушения, многократных проходов по пол» тяжелых тракторов и другой сельскохозяйственной техники. Особую актуальность данные исследования приобретают потому, что позволяют ограничить негативные последствия интенсификации (применение почвозащитных технологий, внедрение техники с допустимым давлением на почву и т.д.). ,,, Кроме того, физические свойства;оказывают существенное воздействие, на направленность и скорость процессов трансформации и переноса веществ, доступность элементов питания, т. е. активно формируют агроэкологиче'сную ситуацию.
В условиях усиления антропогенного воздействия на почву все
большую ' актуальность приобретают вопросы научно-обоснованногс
слежения (мониторинга) ва физическим состоянием почв. Актуаль
ность этих исследований отмечена в основах законодательства Рос
сии о вемле. *'.'."."
Основная цель работы - ивучять с позиции иерархии структурной организация почв закономерности изменения их физических свойств при антропогенных воздействиях; разработать принципы и программный комплекс мониторинга физического состояния почв. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи;
1.. Исследовать изменение физических свойств различных типов почв (дерново-подзолистых, серых лесныхt черноземов) при уплотняющем действии сельскохозяйственной техники.
2. Уотанмиуи. TfflyflTWf* ип\*ъ нагрузки сельскохозяйственной техники на почву в зе ріримоАй*^да*9Ьфи6*ческиі свойств. ' НОЧНАЯ БИБЛИОТЕКА f &*оск. сэ.гькокоз акчдам*^
-
Выявить направленность и интенсивность изменения физичес- . ких свойств почв при антропогенных воздействиях (длительное применение удобрений, орошение, осушение).
-
Выявить базовые показатели, характеризующие физическое состояние почв и на их основе разработать концепцию блока функционально связанных физических параметров.
-
Разработать принципы и программный комплекс мониторинга физического состояния почв по базовым показателям.
Основные защищаемые положения:
1. Базовые' показатели, характеризующие физической состояние почв. Концепция блока функционально связанных физических параметров й моделях плодородия почв.
2. Основные принципы и программный комплекс мониторинга физи
ческого состояния почв. . r \
3. Закономерности формирования физических свойств почв в условиях:
а) уплотняющего действия сельскохозяйственной техники;
б) длительного применения удобрений;
в) орошения; ".'
г) осушения. '''".'.-......''"' ;.-''.
Научная новизна работы состоит в разработке основ нового на-.
учного направления - экологической агрофизики, включающей в себя:
своевременный Функциональный контроль и диагностику неблагоприятных физических свойств при равличноы воздействии'; . -, v
расчет экологически безопасного уровня агротехнического воздействия на почву.
Впервые предложен программный комплекс мониторинга фиэическо- '. го состояния почв по базовым показателям,1 основные модули которого ориентированы на решение следующих групп задач: .. .- выявление критических значений плотности сложения пахотного горизонта и прогноз уплотнения почвы движителями сельскохозяйственной техники, с одновременной оценкой возможных потерь урожая различных культур на полях с переуплотненным пахотным горизонтом. Определение, технологических и физико-механических свойств почв (удельное сопротивление почв,при пахоте, набухание, липкость).
определение основной гидрофизической характеристики, коэф- . фициента фильтрации,, междренного расстояния.
определение норм внесения иэвестл..'.
Обоснованы допустимые нормы нагрузки « сельскохозяйственной
- з -техники на почву в зависимости от исходных физических свойств.
С позиции иерархии структурной организации почв выявлены закономерности формирования физических свойств в условиях уплотняющего действия сельскохозяйственной техники, длительного применения удобрений, орошения, осушения.
Разработан и апробирован экспресс-метод определения общей удельной поверхности, который успешно может быть использован S массовых определениях.
' Новизна научно-технических решений защищена шестью авторскими свидетельствами и патентом. Материалы по охране почв от уплотнения экспонировались на ВДНХ СССР и отмечены серебряной медаль». Реализация работы и практическая значимость. : Результаты исследований послужили основой для разработки ГОСТов по ограничению уровня воздействия сельскохозяйственной техни-км на почву (Г0СТ'2бЭ53-86, 26954-86, 26955-86), рекомендаций по сохранению агрофизических свойств и плодородия почв при воздействии сельскохозяйственной техники. К настоящему времени рекомендации внедрены в Московской, Тульской и Курской областях на площади 105 тыс.га. '
Разработанный программный комплекс моделей мониторинга физического состояния почв намного упрощает и удешевляет получение лочвеннотфизической информации. Модели программного комплекса-внедрены в Почвенном институте им. В. 6.Докучаева, Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова, Тимирязевской Сельскохозяйственной академии, Московском гидромелиоративном институте. Всероссийском научно-исследовательском институте земледелия и защиты почв от эрозии. Московском государственном проект-ко-изыскательскоы институте по проектированию водохозяйственного строительства.
Научно-методические разработки автора используются в учебных курсах на кафедре физики и мелиорации почв факультета Почвоведения МГУ.
Апробация работы. - Материалы диссертации докладывались на 'б, 7 и 8 делегатских съездах Всесоюзного общества почвоведов (Тбилиси, 1981; Ташкент, 1985; Новосибирск, 1989), Всесоюзных конференциях: "Докучаевское почвоведение.- 100 лет на службе сельского хозяйства" (Ленинград, 1983), "Современные методы исследования почв (Москва, МГУ, 1983). Всесоюзных конференциях по применению математических Методов и
ЭВД в почвоведении (Пущине, 1983; Барнаул, 1992), "Микроморфоіо-гия - генетическому и прикладному почвоведению" (Тарту, 1984), "Актуальные, вопросы'охраны и рационального использования ресурсов (Минск, 1985), "Агропочвоведение и плодородие почв" (Ленинград. 1986), "Диагностика деградации и воспроизводства лесных почв" -(Тарту, 1987), "Антропогенная эволюция почв и почвенного покрова"' (Пущино, 1989), "микроморфология и плодородие почв" .(Москва, . 1990), "Экологические проблемы в' земледелии и почвоведении" (Курск, 1991). "Физика почв и проблемы экологии" (Пущино, 1992).* Республиканских конференциях - в г.Уфе (1983), Кишиневе (1988, , 1990), Минске (1991). ,
Материалы доложены на подкомиссии ВОН по физико-механическим свойствам и технологии почв (Москва, 1987; Мелитополь, 1990). На годичном собрании. отделения земледелия и химизации ВАСХНШІ' . (1991), на Международной конференции по механизации и электронизации сельского хозяйства (Краснодар, 1991), на заседаниях ученого совета Почвенного института им. В.В.Дскучаева (1989-199Э>.
Публикации. По теме диссертации опубликовано более 80 статей, в том числе 6 изобретений, один патент, три ГОСТа, одна; монография, в которой автор принимал участие в написании двух глав.
Структура и объем работы. Диссертация состоит ив введения, 7 глав, выводов. Изложена наЗт^ страницах машинописного текста, " включает 78 таблиц, 17 иллюстраций, списка литературы из 383 источников, в том числе на иностранных языках - 81.