Автореферат (Агрофизическая характеристика почв в комплексном почвенном покрове)

На правах рукописиГончаров Владимир МихайловичАГРОФИЗИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВВ КОМПЛЕКСНОМ ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕСпециальность: 06.01.03 – агрофизикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора биологических наукМосква – 2010Работа выполненана кафедре физики и мелиорации почв факультета почвоведенияМосковского государственного университета имени М.В. ЛомоносоваНаучный консультант:доктор биологических наук, профессорШеин Евгений ВикторовичОфициальные оппоненты:доктор биологических наукГлазунов Геннадий Павловичдоктор биологических наук, профессорРусанов Александр Михайловичдоктор биологических наук, профессорЩеглов Дмитрий ИвановичВедущая организация: Российский государственный аграрный университет –МСХА имени К.А.ТимирязеваЗащита состоится « ___» _______ 2010 года вчасмин.в ауд.

М-2 на заседании диссертационного совета Д 501.002.13при 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 ознакомитьсяв библиотеке факультета почвоведения МГУ имени М.В.ЛомоносоваАвтореферат 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, профессор2Г.М.ЗеноваОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫВВЕДЕНИЕРаботами 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,Lhotskŷ 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 дляроста 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 отдельныхпочвенных 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 разработаныосновыполученияколичественнойинформацииопространственно-распределенных физических свойствах почв в почвенном покрове (функциональныхвзаимосвязанных полей физических свойств), их оценки с точки зрения современнойагрофизики, нет методов сравнительного анализа и использования пространственнораспределенной агрофизической информации.

Эти задачи современной агрофизикипрямо примыкают к разработкам принципов точного адаптивно-ландшафтного земледелия, которое ориентировано на выявленные закономерности распределения физическихсвойств 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 почвв почвенном покрове агроландшафта.3Задачи исследования:1. Разработать принципы и обосновать методы комплексного агрофизического исследования и оценки почвенного покрова, позволяющие получать массивы пространственно-распределенных почвенно-физических данных для анализа, оценкии 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 оценкиагрофизического состояния в масштабе сельскохозяйственного поля (на примересельскохозяйственных полей во Владимирской и Ивановской областях).4.

Выявить закономерности пространственного распределения зон с различными агрофизическими условиями, их связь с распределением почв и физических свойствв почвенном покрове и другими, в том числе антропогенными факторами.5. Обосновать количественные подходы к комплексной агрофизической оценке почвв 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 опочвах и почвенном покрове, анализировать и использовать её для прогнозной оценки.2. Показано, что физические свойства в почвенном покрове сельскохозяйственногополя изменяются взаимосвязано, непрерывно и постепенно, а их пространственноераспределение 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, агротех4нической 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 использоватькомплекс методов физики почв, позволяющий получать пространственно-распределеннуюколичественную информацию, формировать функциональные поверхности изучаемых агрофизических свойств, выделять зоны неблагоприятного агрофизического состояния, причиныих образования, прогнозировать и оптимизировать агрофизические свойства почв в почвенном покрове сельскохозяйственного поля.

Комплекс методов обоснован и апробирован втраншейных и агроландшафтных исследованиях комплексного почвенного покрова во Владимирской и Ивановской областях.Агрофизические ландшафтные исследования должны основываться на почвенной картеи включать латеральные исследования физических свойств, которые распределяются в пространстве непрерывно, постепенно и взаимосвязано. Пространственное распределение агрофизических свойств определяется не только генетическими особенностями почв впочвенном покрове, но и антропогенными, агротехническими факторами.Выделение в комплексном почвенном покрове зон, различных по агрофизическомусостоянию, 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 целесообразнопроводить на основе анализа прогнозного водно-воздушного режима, основанного наэкспериментальной информации о распределении гидрофизических свойств, как впочвенных 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 исследуемыхпочвенных профилях и реализуется в комплексном показателе «индекс оптимальности режима».5Практическая значимость. Результаты исследований могут быть реализованыпри разработке современных агротехнологий, ориентированных на использованиепринципов ландшафтного и точного земледелия, а также при решении важных практических задач в области агрофизики, мелиорации, агрохимии, экологии, связанных спрогнозом 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- имассоперенос в почвах», в полевой учебной практике по физике почв.

Эти материалывошли 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 доложеныавтором на VIII Всесоюзном съезде почвоведов (Новосибирск, 1989), III (Суздаль,2000) и V (Ростов-на-Дону, 2008) съездах Докучаевского общества почвоведов, намеждународных и всероссийских конференциях и симпозиумах "Вопросы агрофизикипри воспроизводстве плодородия почв" (С-Петербург, 1994), "Проблемы воздействиядвижителей 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), «Агроэкологическаяоптимизация земледелия» (Курск, 2004), «Современные проблемы повышения плодородия почв и защиты их от деградации» (Минск, 2006), «Почва как связующее звенофункционирования природных и антропогенно-преобразованных экосистем» (Иркутск, 2006), «Ноосферные изменения в почвенном покрове» (Владивосток, 2007),6«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.