Модель развития почв во времени
Накопление материала по педохронологическим исследованиям на Крымском полуострове позволяет перейти к моделированию процесса почвообразования, с целью создания математической модели формирования гумусового горизонта....
Saved in:
| Published in: | Культура народов Причерноморья |
|---|---|
| Date: | 2001 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Кримський науковий центр НАН України і МОН України
2001
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/91806 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Модель развития почв во времени / Е.И. Ергина // Культура народов Причерноморья. — 2001. — №17. — С. 18-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859715653662932992 |
|---|---|
| author | Ергина, Е.И. |
| author_facet | Ергина, Е.И. |
| citation_txt | Модель развития почв во времени / Е.И. Ергина // Культура народов Причерноморья. — 2001. — №17. — С. 18-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Культура народов Причерноморья |
| description | Накопление материала по педохронологическим исследованиям на Крымском полуострове позволяет перейти к моделированию процесса почвообразования, с целью создания математической модели формирования гумусового горизонта.
|
| first_indexed | 2025-12-01T08:12:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ергина Е.И.
МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ ПОЧВ ВО ВРЕМЕНИ
Накопление материала по педохронологическим исследованиям на Крымском полуострове позволяет перейти к
моделированию процесса почвообразования, с целью создания математической модели формирования гумусового
горизонта.
Исходя из определения почвы как биокостной системы, имеет смысл, рассматривать процесс ее формирования
аналогичным динамике некоторых систем. В биологии и экологии применяются различные математические модели
роста популяций среди которых наиболее приемлемы те модели, которые рассматривают процесс с учетом
некоторых допущений [1]. Например: стабилизация численности популяции на некотором устойчивом уровне;
постоянство условий среды; наличие избытка необходимых ресурсов и так далее. Сделав эти допущения можно
описывать такие биологические процессы с помощью дифференциальных или логистических уравнений.
Логистическое уравнение лучше рассматривать как чисто описательное. Другими словами оно может быть
выведенно просто на основании сведений о поведении системы.
В естествознании, как и в других науках важно уметь отличать уравнения, или “законы”, смысл которых
состоит в том, что они описывают зависимости, наблюдаемые между двумя или большим числом переменных, от
уравнений, имеющих кроме того, некий дополнительный “микроскопический “ смысл, состоящий в том, что они
описывают известное или постулированное поведение компонентов изучаемой системы [1].
В условиях природного почвообразовательного процесса формирование почвы трудно представить в виде
единой формализованной модели. В работе исспользован подход к понятию “модели”, выделяющий основные ее
функции: модель-обьект, модель-содержание, и модель- форма.
Учитывая задачи, связанные с управлением почвенным плодородием, целесообразно их решать, опираясь на
генетически обусловленные ресурсные характеристики, принимая во внимание теоретические выкладки законов
формирования этих характеристик и собственные наблюдения.
Анализируя модели, которые описывают процессы формирования гумусового горизонта и гумусонакопления,
можно утверждать, что для различных по обьему выборок применяются регрессионные зависимости различных
типов. К примеру предлагается следующая математическая зависимость, описывающая формирование гумусового
профиля :
У= Аtв (1)
где:
У- мощность почвенного профиля (см);
t – период почвобразования(годы);
А- теоретическая (экстраполированная) мощность
почвенного профиля через 1 год (см);
В- отношение между скоростью почвообразования в любое
данное время и средней скоростью почвообразования с
нулевого времени до данного [2] .
Румынские авторы предлагают модель:
Г=а(Т-Т0)0, 5 (2)
где:
Г-толщина слоя почвы;
Т0- период времени после которого появляются первые
признаки процессов преобразования породы (в годах);
Т- период преобразования почвы (годы);
а – фактор, зависящий от свойств исходного материала и
активно преобразующих агентов [3].
Необходимо отметить следующую модель формирования запасов гумуса во времени:
Г(t) = Г∞ (1- е -кt) (3)
где:
Г(t)- содержание органического вещества в момент времени (t);
Г∞ – предельная масса (уровень стабилизации) органического вещества в состоянии климакса;
к- коэфициент распределения органического вещества в почве [4].
Для почв формирующихся в условиях Средиземноморских субтропиков, отмечается экспоненциальная
зависимость между формированием мощности почвы и временем [5] .
Наиболее полной нам представляется модель описывающая трендовую составляющую процесса формирования
гумусового горизонта почв:
Ηг=10, 85g(Ff/Fз)0, 37e0, 0044G(1-kеλT) (4)
где:
Hг- мощность гумусового горизонта, мм;
Ff/Fз-продуктивность растительности:фактическая, зональная т/га.
Т- время почвообразования, годы.
G- енергетические затраты на почвообразование, Дж/см2 год -1
g, k, λ – коефициенты [6].
Функция определена путем аналогизации тренда голоценовой истории формирования гумусового горизонта
почв с общей закономерностью ростовых процессов в экосистемах, которые подчиняются ходу S- образных
кривых. Среди апроксимирующих функций предпочтение представляется функции Гомперца (из-за ассиметрии и
большей растянутости верхней ветви) [6].
Модель описывает закономерности формирования гумусового горизонта почв для широкого спектра
генетических типов и подтипов почв Восточно- Европейской равнины от подзолистых до разновидностей
каштановых почв.
Для изучения процесса формирования гумусового горизонта почв, как одной из ресурсоформирующих
характеристик, нами изучены хроноряды основных типов почв Крымского полуострова. Для районов исследований
расчитанны енергетические затраты на почвообразование – G:
G=41, 87(Rexp(-18, 8R0, 73/P), [7] (5)
где:
G- енергетические затраты на почвообразование Дж/ см2год;
R- радиационный баланс, ккал/см2 год -1.
P – количество осадков, мм/год.
41, 87- коэфициент перевода размерности величин в систему единиц СИ (авт.)
Формирование гумусового горизонта почв (Нг), на рыхлых почвообразующих породах – лессах, лесовидных
суглинках и легких глинах эолово-делювиального происхождения, на которых в Крыму формируются черноземы
южные и темно-каштановые почвы можно представить моделью:
Нг=С ехр (αG)(1-k exp(-λT); (6);
где:
Нг – мощность гумусового горизонта, см.
G- энергетические затраты на почвообразование Дж/ см2год;
Т- время почвообразования, годы;
С =274, 4- коефициент, характеризующий зональное поступление растительной продукции;
k – коефициент, характеризующий зональные уровни первичного плодородия пород в нуль-момент
почвообразования, которые были достигнуты в период предистории формирования почв. Для Крыма в зоне
формирования южных черноземов и темно-каштановых почв этот показатель равен 0, 98.
λ-коефициент, зависящий от биоклиматических условий почвообразования, его значение равно 17*10-4 .
α- показатель степени =0, 0002.
Коефициент множественной корреляции для вышеописанной модели равен 0, 95, коефициент детерминации –
91, 05 %.
Для почв формирующихся на плотных почвообразующих породах, а в Крыму такими субстратами на
значительной территории являются известняки и элювий карбонатных и некарбонатных пород, уровни первичного
плодородия значительно ниже чем для зональных аналогов, формирующихся на рыхлых почвообразовательных
породах. Если учитывать что процесс почвообразования на плотных породах начинается с неким запаздыванием L
– необходимым для проявления процессов выветривания материнской породы, ее трансформации и достижения
первичного плодородия, модель формирования гумусового горизонта примет вид:
Нг=С ехр (αG) (1-k exp(-λ(Т-L)), (7);
где:
L- лаг запаздывания, характеризующий потенциальную способность породы, формировать почву, поэтому
очевидно, что на начальных этапах почвообразования, величина ее минимальна, или вообще отсутствует, и
формирование почвы идет не “вглубь” а “вверх”[8].
Для дерново – карбонатных почв и черноземов предгорных, карбонатных показатель (L) равен 2492, 5 для
коричневых и бурых лесных почв его значение -2107, 9.
Коефициент (С) для черноземов предгорных карбонатных, дерново-карбонатных почв равен – 288, 1, для
коричневых и бурых лесных почв его значения увеличиваются до 2634, 3, вероятно вследствие большей
значимости вклада фитоценотического фактора в процесс почвообразования.
Эмпирические параметры λ и k принимают значения: 31* 10-5 и 0, 45 для черноземов предгорных, карбонатных
и дерново-карбонатных почв; 22*10-5 и 0, 57 для бурых лесных и коричневых почв.
α = 0, 0007 для бурых и коричневых почв, 0, 0009- для дерново-карбонатных почв и черноземов предгорных
карбонатных.
Коэфициенты корреляции равны для черноземов предгорных карбонатных 0, 95, для бурых и коричневых почв
0, 77. Коефициенты детерминации равны соответственно 81, 65% и 59, 3%.
Единая модель формирования гумусового горизонта почв (Нг) для бурых лесных почв и коричневых
обьясняется одинаковыми затратами энергии на почвообразование (G).
Моделью (7) описываются процессы формирования гумусового горизонта предгорных, горных и почв Южного
склона Главной гряды Крымских гор. Она доказывает, что на начальных этапах почвообразования на плотных
карбонатных и безкарбонатных породах, значительная часть енергии ландшафта затрачивается на процессы
выветривания материнской горной породы, ее структурной организации.
Литература
1. Дж.М.Смит Модели в экологии. — М. “Мир”, 1976 — 184стр.
2. Конке Г. Бертран А. Охрана почвы. М. Изд – во с/х лит. 1962, 344с.
3. Моцюк М. Стэнеску П. Комплекс почвозащитных мероприятий в Румынии. — В. кн. : Эрозия почв и борьба
с ней. М. : Колос 1980, с. 305 – 331.
4. Етеревская Л. В. Лихциер Л. В. и др. Почвообразование в техногенных ландшафтах на лёссовых породах. —
Техногенные экосистемы : Организация и функционирование. Новосибирск, 1985 с. 107 – 135.
5. Bergkamp, G., (1996) Mediterranean geoecosystems — hierarchical organisation and degradation. Amsterdam., 238
p.p.
6. Лисецкий Ф.Н. Модель трендовой составляющей голоценового почвообразования // Докл. АН. Украины.
1994. № 11 с. 149 – 152.
7. Волобуев В.Ф. Энергетика почвообразования. Известия АН СССР сер. биолог. 1959г., № 1 с.45-54.
8. Возраст и эволюция чернозёмов // Н.Я. Марголина, А.А. Александровский, Б.А Ильичев и др. М.: Наука,
1988. 144с.
(г(10, 85g(Ff/Fз)0, 37(0, 0044G(1-kе(T) (4)
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-91806 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-0808 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T08:12:52Z |
| publishDate | 2001 |
| publisher | Кримський науковий центр НАН України і МОН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ергина, Е.И. 2016-01-14T13:57:12Z 2016-01-14T13:57:12Z 2001 Модель развития почв во времени / Е.И. Ергина // Культура народов Причерноморья. — 2001. — №17. — С. 18-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1562-0808 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/91806 Накопление материала по педохронологическим исследованиям на Крымском полуострове позволяет перейти к моделированию процесса почвообразования, с целью создания математической модели формирования гумусового горизонта. ru Кримський науковий центр НАН України і МОН України Культура народов Причерноморья Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ Модель развития почв во времени Article first published |
| spellingShingle | Модель развития почв во времени Ергина, Е.И. Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| title | Модель развития почв во времени |
| title_full | Модель развития почв во времени |
| title_fullStr | Модель развития почв во времени |
| title_full_unstemmed | Модель развития почв во времени |
| title_short | Модель развития почв во времени |
| title_sort | модель развития почв во времени |
| topic | Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| topic_facet | Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/91806 |
| work_keys_str_mv | AT erginaei modelʹrazvitiâpočvvovremeni |