Обоснование водного и питательного режима мелиорируемых земель гумидной зоны с использованием интегрированной модели агрогеосистемы

• Автор: Ромко, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 06.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Глава 1 Существующие методы моделирования мелиоративного режима почв, модели фильтрации и влагомассопереноса для ненасыщеннонасыщенной зон

1.1 Модели фильтрации в насыщенной зоне

1.2 Модели массопереноса в грунтовых водах

1.3 Модели влаго- массопереноса в зоне аэрации

1.4 Псевдо-стационарные и имитационные модели влагопереноса и массопереноса в насыщенно-ненасыщенных почвах и грунтах

1.5 Сложные имитационные модели

1.6 Интеграция моделей и построение моделирующих комплексов

1.7 Графические оболочки

1.7 Базы данных

1.8 Средства анализа и представления данных

1.9 Средства для решения обратных задач

Выводы по 1 главе
Глава 2 Выбор математических зависимостей для создания интегрированной модели агрогеосистемы в условиях двухстороннего регулирования водного режима гумидной зоны
2.1 Краткая характеристика гумидной зоны
2.2 Создание интегрированной модели агрогеосистемы для гумидной зоны
2.3 Обоснование выбора математических моделей
2.3.1 Расчёт движения влаги в зоне аэрации
2.3.2 Расчёт суммарного водопотребления
2.3.3 Расчёт урожайности сельскохозяйственных культур
2.3.4 Перенос азотных соединений
2.3.5 Фильтрация и массоперенос в подземных водах
Математическая модель фильтрации

Модель переноса загрязняющих веществ в грунтовых водах
2.3.6 Сопряжение моделей зоны аэрации и зоны полного насыщения
Выводы по 2 главе
Глава 3 Создание интегрированной модели агрогеосистемы и описание ее алгоритма
3.1 Описание ГИС интегрированной модели
3.2 Верификация модели зоны аэрации
Выводы по 3 главе
Глава 4 Моделирование водного и питательного режима с использованием интегрированной модели для Яхромской поймы Московской области
4.1 Выбор объекта исследований
4.2 Краткая характеристика Яхромской поймы
4.3 Построение фильтрационной модели мелиоративного объекта на участке Куликовский
4.4 Построение модели зоны аэрации участка Куликовский
4.5 Калибровка интегрированной модели участка Куликовский
4.6 Обоснование режима орошения и норм внесения азотных удобрений на примере участка Куликовский
4.7 Прогнозирование водного режима мелиорированных земель Яхромской
поймы на участке Куликовский
Выводы по 4 главе
Литература

Актуальность проблемы. Интенсификация сельскохозяйственного производства требует совершенствования прогнозирования и управления водным, солевым и питательным режимами почв. Содержание влаги в почве определяет испарение, транспирацию растений, поверхностный сток и инфильтрацию в подземные воды и является ключевым фактором в гидрологическом цикле. Почвенные и подземные воды переносят значительное количество растворенных веществ, в том числе питательные вещества, минеральные соли и различные загрязнители. Повышенное применение органических и минеральных удобрений может привести к загрязнению грунтовых и поверхностных вод. Поэтому адекватное описание движения воды, солей и биогенных веществ в ненасыщенной и насыщенной зонах имеет большое значение для управления факторами роста растений и охраны окружающей среды при интенсивном сельскохозяйственном производстве.
Как показывает анализ наиболее известных моделей влага-, массопереноса и развития сельскохозяйственных культур, в настоящее время не существует единого программного комплекса, позволяющего моделировать все множество физических, биологических и химических процессов в зоне аэрации и полного насыщения характерных для мелиорируемых земель. Каждая конкретная модель решает свою узкоспециализированную задачу. При необходимости проводить комплексные расчеты и прогнозы перед исследователем встает задача согласования различных моделей, что достаточно трудоемко и не всегда возможно. Поэтому разработка интегрированной модели, позволяющей рассчитывать весь комплекс процессов, необходимых для прогнозирования и управления водным и питательным режимами мелиорируемых земель с учетом охраны окружающей среды, является своевременной и актуальной задачей.

сельскохозяйственных культур, расширенное воспроизводство почвенного плодородия при соблюдении ограничений на загрязнение компонентов агроландшафтов. При регулировании водного режима необходимо обращать внимание на предупреждение вторичного заболачивания территорий, усиление аэрации почв для активизации корневой деятельности и развития в почвах окислительных процессов, ослабление промывного режима (Оптимизация, 1990).
При проведении осушительных мелиораций на землях гумидной зоны необходимо соблюдать основные экологические требования, состоящие из: оптимальной нормы осушения; оптимальной влажности почвы; снижения скорости минерализации торфа; оптимизации пищевого режима; величины бездефицитного баланса гумуса с тенденцией его роста; регулирования микробиологических процессов в почве приемами агротехники, включая агротехническую обработку почвы, севообороты, систему внесения удобрений.
Оценка экологического состояния осушаемых земель должна проводиться по экологически допустимым значениям показателей водного режима, таким как норма осушения и орошения, влагозапасы в активном слое почвы, влажность почвы, водопроницаемость почвы, аэрация почвы продолжительность допустимого затопления культур.
Экологическая устойчивость осушаемых агроландшафтов, сохранение и расширенное воспроизводство почвенного плодородия определяется созданием и поддержанием комплексными мелиорациями мелиоративных режимов, при которых формируются благоприятные условия сельскохозяйственных культур и минимизируются отрицательные воздействия на прилегающие территории: переувлажнение и переосушение прилегающих земель, загрязнении поверхностных и подземных вод биогенными элементами и тяжелыми металлами т.д.