Имитационное моделирование и практическое использование гидрологической функции детрита в технологиях почвенного конструирования

Аннотация

Высокая водоудерживающая способность и влагоемкость детрита определяют его потенциальное гидрологическое значение в формировании водного режима почв и фитопродуктивности лесных ландшафтов. Используя компьютерное моделирование водного обмена в системе «почва-растение-атмосфера» HYDRUS-1D, мы изучили предварительно гидрологическую функцию детрита по водоудерживанию влаги осадков и корневому водопотреблению при разных количествах и вариантах расположения слоев детрита в почвенном профиле. Спроектированные на основе этой информации почвенные конструкции для устойчивого лесоразведения с повышенной карбоновой секвестрацией продемонстрировали в полевых экспериментах с мониторингом водного баланса высокую эффективность в оптимизации водоудерживающей способности почвы и транспирационного расхода влаги тестовой культуры (ель голубая Picea pungens Engelm.) с 2–3-кратным сокращением непродуктивных водных потерь и 1,5–2-кратным увеличением текущего прироста растений относительно необработанного контроля. Физическим механизмом гидрологической функции детрита является формирование капиллярных барьеров, блокирующих испарение и капиллярное рассасывание влаги, при расположении органогенных слоев на поверхности (лесная подстилка) или внутри почвы (торфяные прослои в почвенных конструкциях).

 

Литература

1.           Бамбалов Н.Н. Баланс органического вещества торфяных почв и методы его изучения. Минск, 1984.

2.           Брянская И.П., Васенев В.И., Брыкова Р.А. и др. Анализ ввозимых почвогрунтов для прогнозирования запасов углерода в почвенных конструкциях Московского мегаполиса // Почвоведение. 2020. № 12.

3.           Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. М., 1973.

4.           Дунаев А.И. Оценка изменения коэффициента фильтрации торфа при его осушении // Вестн. Брянской сельхозакадемии. 2013. № 5.

5.           Гамаюнов Н.И. Тепломассоперенос в открытых системах. Тверь, 2009.

6.           Гришина Л.А., Копцик Г.Н., Макаров М.И. Трансформация органического вещества почв. М., 1990.

7.           Маслов Б.С. Гидрология торфяных болот. Томск, 2008.

8.           Мигунова Е.С. Леса и лесные земли. М., 1993.

9.           Молчанов А.А. Гидрологическая роль леса. М., 1960.

10.        Рысин Л.П. Сложные боры Подмосковья. М., 1969.

11.        Смагин А.В. Теория и практика конструирования почв. М., 2012.

12.        Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Назарова Т.В. и др. Влияние органического вещества на водоудерживающую способность почв // Почвоведение. 2004. № 3.

13.        Судницын И.И. Движение почвенной влаги и водопотребление растений. М., 1979.

14.        Терлеев В.В., Гиневский Р.С., Лазарев В.А. и др. Функциональное представление гидрофизических свойств почвы и его верификация // Агрофизика. 2020. № 2.

15.        Трибис В.П. Оценка скорости минерализации органического вещества торфяных почв // Почвоведение. 1990. № 2.

16.        Трофимов С.Я., Вотнер П., Куту М.М. Разложение органического вещества лесных почв в лабораторных условиях // Почвоведение. 1998. № 12.

17.        Шеин Е.В., Позднякова А.Д., Шваров А.П. и др. Гидрофизические свойства высокозольных низинных торфяных почв // Почвоведение. 2018. № 10.

18.        Gruda N. Sustainable peat alternative growing media // Acta Horticulturae. 2012. Vol. 927.

19.        Markoska V., Spalevic V., Lisichkov K. et al. Determination of water retention characteristics of perlite and peat // Agriculture & Forestry / Poljoprivreda i Sumarstvo. 2018. Vol. 64 (3).

20.        Murasyama S., Abu Bakar Z. Decomposition of tropical peat soils // JARQ. 1996. Vol. 30.

21.        Rabbel I., Bogena H., Neuwirt B. et al. Using Sap Flow Data to Parameterize the Feddes Water Stress Model for Norway Spruce // Water. 2018. Vol. 10.

22.        Simunek J., van Genuchten M.Th., Sejna M. The HYDRUS software package for simulating two- and three-dimensional movement of water, heat, and multiple solutes in variably-saturated media. Technical Manual, Version 1.0 // PC Progress, Prague, Czech Republic, 2006.

23.        Smagin A.V., Sadovnikova N.B., Vasenev V.I. et al. Biodegradation of Some Organic Materials in Soils and Soil Constructions: Experiments, Modeling and Prevention // Materials. 2018. Vol. 11(10).

24.        Smagin A.V., Sadovnikova N.B., Belyaeva E.A. et al. Capillary Effects in Polydisperse Systems and Their Use in Soil Engineering // Eurasian Soil Science. 2021. Vol. 54, № 9.

25.        Terleev V., Nikonorov A., Badenko V. et al. Modeling of hydrophysical properties of the soil as capillary-porous media and improvement of Mualem-Van Genuchten method as a part of foundation arrangement research // Advances in Civil Engineering. 2016. Vol. 2016. Article ID 8176728.

26.        Umarova A.B., Arkhangelskaya T.A., Suslenkova M.M. et al. Artificial soils for urban greening // IOP Conf. Series: Earth and Environ. Sci. 2021. Vol. 862.