КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 23-27-00438
НазваниеМетод оценки эффективности использования продуктивных запасов почвенной влаги на примере орошаемых и неорошаемых посевов сои
РуководительЕрмолаева Ольга Сергеевна,
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева", г Москва
Период выполнения при поддержке РНФ | 2023 г. - 2024 г. |
Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-704 - География климата
Ключевые словапосевы сои, орошаемые посевы, почвенный покров, доступные запасы почвенной влаги, транспирация растительного покрова, испарение с поверхности почвы, дистанционное зондирование Земли, проксимальное зондирование, влагометрия, SWAP-модель, водоудерживание почв, влагопроводность почв
Код ГРНТИ37.27.29
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Пресные водные ресурсы в условиях аридного климата имеют первостепенное значение для устойчивого развития орошаемого земледелия. Использование традиционных технологий орошения и методов управления противоречит принципам эффективного использования водных ресурсов в регионах с развитым орошаемым земледелием. Эти принципы базируются на объективном контроле расходования воды на всех этапах ее подачи от водоисточника до орошаемого поля и далее в корнеобитаемый слой почвы, а из него в атмосферу с потоком суммарного испарения. В настоящее время с помощью измерительных приборов и оборудования, установленных на большинстве оросительных систем, налажен учет объема водных ресурсов, забираемых из водных объектов и доставляемых на орошаемое поле. Однако, дальнейшее расходование доставленных объемов поливной воды агрофитоценозами никоим образом не измеряется. Это связано с отсутствием относительно простых и в то же время объективных методов, позволяющих проводить крайне важную и необходимую оценку этих объемов, а с их помощью и эффективности их использования орошаемыми агрофитоценозами на экстентах их произрастания, какими большими они бы не были.
В последнее время на значительной части европейской части Росси продуктивные запасы влаги почвенного покрова испытывают значительные флуктуации, а по ряду оценок эта ситуация может еще более усугубиться под влиянием климатических изменений, а также антропогенных воздействий. В результате этого сельскохозяйственное земледелие может быть значительно ограничено, а состояние экосистем в таких регионах может ухудшиться из-за прогнозируемого снижения доступных для растительного покрова запасов почвенной влаги. В связи с этим во многих странах, включая Россию, проводятся научные и технологические исследования, направленные на увеличение доступных агрофитоценозам запасов почвенной влаги за счет увеличения инфильтрационной и водоудерживающей способности корнеобитаемого слоя почвенного покрова, а также на более эффективное использование этих запасов за счет минимизации непродуктивного их расходования при управлении орошением.
Для решения задач по эффективному использованию доступных запасов почвенной влаги на уровне отдельного агрофитоценоза недостаточно традиционных методов мониторинга влагозапасов и суммарного испарения, проводимых, традиционно, на уровне регионов. В связи с этим в последние годы активно развиваются методы, основанные на дистанционном и проксимальном зондировании земной поверхности. Это позволяет получать объективные оценки характеристик водного баланса корнеобитаемого слоя почвенного покрова с приемлемой для производственных задач пространственным разрешением и повторностью. Одна из таких задач состоит в разработке методов оценки формирования доступных для роста и развития агрофитоценозов запасов почвенной влаги, а также их расходования.
В настоящем проекте предложен взаимосвязанный набор теоретических, а также экспериментальных исследований, направленных на разработку теоретических и методических основ метода оценки эффективности использования доступных агрофитоценозам запасов почвенной влаги на примере орошаемых и неорошаемых посевов сои.
Научная новизна проекта заключается в получении новых знаний, необходимых для разработки метода оценки эффективности использования продуктивных запасов почвенной влаги агрофитоценозами на основе улучшенных моделей массо- и энергопереноса в системе Почва-Вода-Атмосфера-Растение (SWAP) и их параметризации на основе сочетания данных дистанционного зондирования Земли и наземных измерений, а также результатов компьютерного моделирования.
Актуальность проведения планируемых исследований связана с необходимостью повышения эффективности управления доступными для агроценозов влагозапасами почвенного покрова в условиях проектируемых рисков изменения климата на территории европейской части России, а также с целью эффективного использования водных ресурсов в регионах с развитым и развивающимся орошаемым земледелием.
Ожидаемые результаты
1) Улучшенные модели оценки характеристик водоудерживания и влагопроводности почв на основе использования физико-химических характеристик почв с учетом содержания органического вещества и агрегатного состава;
2) Улучшенные модели семейства SWAP для оценки динамики влагозапасов агрофитоценозов на сельскохозяйственных полях, занятых посевами сои;
3) Методика оценки эффективности использования доступных запасов почвенной влаги агрофитоценозами на сельскохозяйственных посевах;
4) По результатам настоящего проекта будет опубликовано три статьи ведущих рецензируемых российских и зарубежных научных изданиях;
5) Результаты исследований будут представлены в виде доклада на очной научной конференции.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В результате реализации 1-го года проекта 23-27-00438 «Метод оценки эффективности использования продуктивных запасов почвенной влаги на примере орошаемых и неорошаемых посевов сои» было проведено совершенствование моделей переноса почвенной влаги в орошаемых почвах за счет разделения их порового пространства на два подпространства – текстурное (внутриагрегатное) и структурное (межагрегатное), а также учета, при оценке характеристик водоудерживания и влагопроводности, содержания органического вещества. Верификация модели водоудерживания по базам данных UNSODA и HYPRES подтвердила правомочность проведенного совершенствования. Верификация усовершенствованной SWAP-модели, основанной на потоках почвенной влаги в двух подпространствах, по данным полевого мониторинга влажности продемонстрировала возможность воспроизведения преференциального потока почвенной влаги.
Разработанная методика оценки эффективности использования доступных запасов почвенной влаги орошаемых агрофитоценозов, основанная на использовании данных космического мониторинга земной поверхности в тепловом диапазоне, а также мониторинга погодных условий, была протестирована на орошаемых посевах сои.
Полученные результаты продемонстрировали тесную связь между характеристиками водного стресса и биомассой орошаемых посевов сои Саратовского Заволжья.
Реализация предложенного проекта будет способствовать повышению эффективности управления водными ресурсами почвенного покрова и поверхностных водных объектов в условиях проектируемых рисков изменения климата на территориях проведения исследований в европейской части России.
Публикации
1. Ермолаева О. С., Зейлигер А.М. Эффективность использования посевами орошаемой люцерны запасов почвенной влаги Мелиорация и водное хозяйство, № 2. – С. 23-29 (год публикации - 2023)
2. Зейлигер А. М., Затинацкий С.В., Ермолаева О. С., Колганов Д. А. Анализ пространственного варьирования влажности почвенного покрова вдоль фронта дождевальной машины Природообустройство, № 3, С. 15-22. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.26897/1997‑6011‑2023‑3-15-22
3. Ермолаева О.С, Зейлигер А.М. Пространственные характеристики потоков суммарного испарения орошаемых и неорошаемых агрофитоценозов с сельских территорий21.04.2023 -, 2023621052 (год публикации - )
4. Ермолаева О.С., Зейлигер А.М., Греченева А.В. Программа для расчета растровых слоев влажности поверхностного слоя почвенного покрова -, 23682426 (год публикации - )