Введение
1. Методология системных представлении о почве 10
1.1. Некоторые вопросы общеметодологических принципов построения систем 10
1.2. Системно-онтологические представления о почвах 13
1.3. Почва как среда обитания организмов
1.3.1. Функционирование почвенной биоты 19
1.3.2. Корневая система растений и ее роль в формировании режима почв
1.4. Твердые фазы почвы 25
1.5. Почвенные растворы 31
1.6. Почвенный воздух 33
1.7. Поверхностные фазы почвы
1.7.1. Природа адсорбционных свойств твердой части почв и электрокинетические явления 40
1.7.2. Физико-химические взаимодействия твердых фаз почвы с растворами
1.8. Двойной электрический слой и устойчивость агрегатной структуры почв. 43
1.9. Структура почв и пути ее моделирования
1.10. Понятие элементарного объема почвы и его строение 53
1.11. Проблема пространственной изменчивости свойств почв 56
2. Основы теории движения воды, воздуха и тепла в почвах . 60
2.1. Водновоздушный и тепловой режимы почвы. Основные понятия,
определения, терминология 61
2.2. Простые модели процессов формирования водного режима почв 64
2.3. Закономерности формирования теплового режима и описания процессов движения тепла в почвах
2.3.1. Фазовые переходы вода-лед 72
2.3.2. Простейшие модели движения тепла в почвах 77
2.4. Возможности и техника математического моделирования процессов
движения в почвах влаги, воздуха и тепла 81
2.4.1. Постановка задачи движения воды и воздуха в почвах 81
2.4.2. Решение задач инфильтрации в изотермических условиях 85
2.4.3. Неизотермическая инфильтрация в протаивающих почвогрунтах 90
2.4.4. Движение влаги после инфильтрации в процессах испарения в капиллярном подъеме 95
2.4.5. Расчеты водоотдачи грунтовых и почвенных вод 98
3. Методы экспериментальных исследований почвенных процессов 101
3.1. Лабораторные исследования процессов движения растворов и воздуха при неполном насыщении почв влагой 102
3.1.1. Конструкция экспериментальных установок, методика и некоторые результаты экспериментов 102
3.1.2. Определение зависимостей капиллярного давления и влагопроводности от влажности почвы 110
3.1.3. Экспериментальные исследования много ионного обмена в торфяных почвах. 113
3.1.4. Определение параметров катионного обмена при неполном влагонасыщении почв 116
3.2. Полевые эксперименты 120
3.2.1. Промывка засоленных мерзлотных почв (Якутия) 120
3.2.2. Эксперимент ИМПР (Белоруссия) 123
3.2.3. Полевые исследования кинетики химического состава почвенного воздуха и окислительно-восстановительного потенциала Краснодарских черноземов 127
4. Теоретические основы физико-химических процессов в почвенных системах 136
4.1. Моделирование процессов в почвенных растворах 136
4.1.1. Реакции ассоциации и диссоциации в почвенных растворах и ионные равновесия 137
4.1.2. Окислительно-восстановительные реакции в почвенных растворах 141
4.1.3. Растворение почвенного воздуха и химические реакции его основных компонент в растворах 143
4.2. Процессы ионного обмена в почвенных системах 145
4.2.1. Основные понятия, определения и терминология в теории ионного обмена 146
4.2.2. Равновесие обменного комплекса растворов в двух ионных обменных системах150
4.2.3. Изотермы бинарного ионного обмена в одно и двухвалентных системах153
4.2.4. Изотермы обмена в системах с трехвалентными ионами
1 4.3. Ионный обмен в почвах в при неполном их влаго-насыщении 168
4.4. Моделировании кинетики ионного обмена 172
4.5. Моделирование электрокинетических процессов в двойном слое Штерна при ионном обмене 175
4.6. Растворение и осаждения солей в почвах 180
4.6.1. Равновесие реакции растворения 181
4.6.2. Кинетика реакции растворения 187
5. Моделирование процессов движения компонентов почвенных растворов и воздуха 188
5.1. Оценка существующих представлений о процессах движения почвенных растворов и компонент воздуха 188
5.1.1. Анализ основных понятий и определений теории движения вещества в пористых средах 188
5.1.2. Другие подходы к основным понятиям в теории движения веществ в пористых средах 196
5.2. Уравнения сохранения массы при движении почвенных растворов и воздуха.в полистуктурных системах 210
5.2.1. Баланс массы воды и воздуха в пористых средах 211
5.2.2. Баланс массы компонент почвенного раствора и воздуха 212
5.3. Комплексная модель процессов формирования водно-солевого, газового и теплового режимов в агрегатированных почвах 213
5.3.1. Уравнения баланса тепла в почве 214
5.3.2. Уравнения баланса массы воды в почве 215
5.3.3. Уравнения баланса массы почвенного воздуха 215
5.3.4. Уравнения баланса массы веществ, растворенных в почвенной влаге 216
5.3.5. Уравнения баланса массы компонент почвенного воздуха 218
5.3.6. Моделирование плотностей (интенсивностей) источников и стоков в уравнениях баланса массы 220
5.3.7. Моделирование равновесия почвенных растворов 223
5.3.8. Моделирование ионно-обменных равновесий 228
5.4. Моделирование физико-химических свойств и параметров уравнений движения массы в почвах 228
5.4.1. Моделирование капиллярных свойств и площади межфазных границ в почвах 231
5.4.2. Проводящие свойства почв 237
5.4.3. Примеры комплексного моделирования капиллярных и проводящих свойств для агрегатированных почв 240
6. Практика моделирования водно-солевого режима почв и территориальной оценки агроресурсов 246
6.1. Общие принципы составления расчетных схем почвенной толщи 246
6.2. Моделирование процессов движения воды и солей в черноземах 249 6.2.1. Используемая математическая модель процессов формирования RnnHn-r.nneRoro режима почв 249
6.2.2. Исследование интерполирующих и экстраполирующих свойств модели (Идентификация и верификация модели) 254
6.2.3. Проектное обоснование эффективности внесения гипса при орошении черноземов Краснодарской оросительной системы при использовании воды разного качества 258
6.3. Оценка агроклиматических ресурсов 266
6.3.1. Расчет водного режима почв при оценке агроклиматических ресурсов района, 266
6.3.2. Длиннопериодная динамическая модель формирования урожая сельскохозяйственных культур А.Н.Полевого 266
6.3.3. Некоторые результаты оценки агроресурсов
7. Заключение 276
8. Основные выводы и результаты 279
Литература
