Биолог РУДН построил термодинамическое основание для расчета параметров почвы

Биолог РУДН построил термодинамическое основание для расчета параметров почвы

Биолог РУДН представил теоретическое обоснования для анализа качества почвы. Теория построена на термодинамическом анализе и позволяет рассчитать практически важные параметры, например, оптимальное содержание влаги.

Физическое качество почвы определяется как набор физических параметров, которые прямо или косвенно определяют функционирование почвы. Большинство этих параметров связаны с количеством воды поэтому анализ качества почвы часто проводят с помощью кривой водоудержания, или основной гидрофизической характеристики (ОГХ). Графически ОГХ выглядит как зависимость давления от влажности. Для каждого типа почв эта кривая своя, общая форма похожа на буку S. Из графика ОГХ можно, в том числе, получить значения почвенно-гидрологических констант, максимальные значения параметров влагоемкости. Технически они находятся как пересечения графика ОГХ с известными прямыми. Однако теоретическое основание для этого до сих пор не было сформулировано.

«В целом, несмотря на серьезную термодинамическую основу, концепция физического качества почвы остается в значительной степени эмпирической, и критические точки содержания воды (почвенно-гидрологические константы) на ОГХ-диаграммах рассматриваются большинством экспертов как чисто условные значения, лишенные точного физического смысла. В связи с этим основной целью исследования была разработка термодинамической концепции физического качества почвы с переходом от эмпирических к физически обоснованным методам диагностики критических точек ОГХ, разделяющих области доминирования различных физических сил и механизмов межфазных взаимодействий, которые контролируют удержание воды и физическое качество почв», — доктор биологических наук Андрей Смагин, сотрудник центра математического моделирования и проектирования устойчивых экосистем РУДН.

Биолог РУДН представил теоретическую основу для определения почвенно-гидрологических констант. Она строится на термодинамических понятиях — рассматриваются взаимодействие фаз, капиллярные силы, которые возникают в просветах между твердыми частицами почвы, термодинамические потенциалы (основные параметры, характеризующие энергию системы).

Теоретические выкладки биолог составил на основе данных о более 400 образцах почвы, собранных в разных областях России. Результаты дают возможность по рассчитанным почвенно-гидрологическим константам определить реальные физические характеристики почвы, важные для ведения хозяйства. Например, по ним можно рассчитать оптимальное диапазоны содержания влаги для конкретного типа почвы.

«Главное фундаментальное достижение исследования — физически обоснованная диагностика критических значений содержания воды и ее термодинамических потенциалов на ОГХ-диаграммах физического качества почвы. Теоретические и экспериментальные результаты исследования представляют практический интерес для устойчивой агрономии, определения оптимальных диапазонов содержания воды в почве при выращивании растений, экономии воды и защиты от соли при орошении, механической обработке почвы и других технологических операциях», — доктор биологических наук Андрей Смагин, сотрудник центра математического моделирования и проектирования устойчивых экосистем РУДН.

Результаты опубликованы в журнале Agronomy.

Теги: Приоритет-2030 стратпроекты