Можливості програми Hydrus-1D в оцінюванні водного режиму ґрунтів

Анотація

Проблема забезпечення прісною водою постає все гостріше, і її посилюють кліматичні зміни, які спостерігаються у світі. Зростання температур повітря спричинює істотні пертурбації, які зачіпають всі аспекти життя людей. Проте особливої гостроти ця проблема набуває для сфери агровиробництва. Важливість водного режиму ґрунтів, як одного з їх компонентів, пояснюється не тільки власне функціонуванням екосистеми як такої. Насамперед через ґрунтову вологу забезпечується живлення рослин, а також міграція хімічних елементів як в межах профілю (радіально), так і між ґрунтовими педонами (латерально). Апріорі зрозуміло, що різні ґрунти володіють іманентними особливостями водного режиму, який залежить від розміщення ґрунту в конкретних умовах (всі чинники ґрунтогенезу) та характеру ґрунтоутворення. Метою виконаного дослідження є порівняльна оцінка водного режиму різних ґрунтів (сірий лісовий та чорнозем опідзолений), які просторово межують між собою, а тому немає підстав говорити про достовірну різницю кліматичних умов (температура повітря, кількість опадів, гідротермічний коефіцієнт). Проте різниця в материнських породах цих ґрунтів і, як наслідок, в кінцевому результаті генезису зумовила низку відмінностей за їх показниками, найперше – за гранулометричним складом. Саме останній є одним з основних чинників впливу на водний режим ґрунту, що власне й враховує програма Hydrus-1D. Ця програма широко використовується закордонними дослідниками, проте в Україні ще немає достатньої бази даних про результати такого моделювання. У процесі останнього нами оцінювалися такі параметри: тиск води, її вміст, гідравлічна провідність та гідравлічна ємність. У модель включено дані про грансклад генетичних горизонтів досліджуваних ґрунтів, на основі яких вказані вище параметри ґрунтів оцінювали: на початок моделювання, 15-й, 30-й, 45-й і 60-й дні від початку. Встановлено, що протягом періоду спостереження ці параметри істотно відрізняються для сірого лісового ґрунту і чорнозему опідзоленого, незважаючи на тотожні кліматичні показники. Причому виявлено, що різниця між ґрунтами більша щодо профільного розподілу аналізованих параметрів, а потім вже за їх кількісними значеннями. Результати нашого дослідження демонструють істотну динаміку параметрів симуляції в процесі моделювання протягом перших 30 днів, а надалі різниця між ними практично нівелюється. Тому для моделювання такого характеру доцільно вибирати періоди контролю параметрів водного режиму через 5-10-20-30 днів. Показники гранскладу чорнозему опідзоленого (важчий гранулометричний склад завдяки більшому вмісту дрібнодисперсних часток,), забезпечують кращі параметри водного режиму, порівняно з сірим лісовим ґрунтом. Елювіально-ілювіальні процеси, які формували сірий лісовий ґрунт та призвели до утворення ілювіальних горизонтів з підвищеним, порівняно з іншими генетичними горизонтами вмістом мулу, істотно вплинули на вертикальний розподіл такого параметра водного режиму, як вміст води та менше на гідравлічну ємність. При включенні в моделювання реальної кількості опадів, які припали на час спостереження, одержано дані моделі щодо відповідних змін для гідравлічної провідності та менше для тиску води. Цілком ймовірно, що більш виражений ефект дощу на 45-й день, ніж в інші періоди, пояснюється характером опадів (зливи, а не тривалий помірний дощ). Отже, дані, одержані нами в процесі симуляції, зважаючи на розміщення ґрунтів в агроекосистемах, можуть застосовуватися для впровадження конкретних агротехнологій та оцінювання їхніх результатів. Зокрема, є можливості передбачення інтенсивності процесів вилуговування, які істотно залежать від вертикального переносу води. Результатом є ризики як втрати поживних речовин з ґрунту, так і забруднення підґрунтових вод. Використання Hydrus 1D дає змогу прогнозувати забруднення ґрунтів, що надважливо для організації дієвого моніторингу стану ґрунтового покриву і ареалів антропогенних імпактів.