Использование модели SWAT для характеристики водного режима почв агроландшафта
https://doi.org/10.19047/0136-1694-2023-117-5-22
Аннотация
Классификация водных режимов почв имеет базовую научную основу в виде взаимообусловленной связи движения воды и формирования почвенного профиля, т. е. является почвенно-генетической. Именно такого рода классификация представляет научно-методическую платформу для изучения как водных режимов почв в ландшафте, так и распределения почв в почвенном покрове ландшафта. Численные методы представления гидрологических режимов почв в агроландшафте основываются на физически обоснованных математических моделях движения влаги в почве и пространственной ГИС-информации, совместно позволяющими рассчитывать, анализировать и предсказывать водный режим почвы, сток в масштабе водосбора, перенос вещества в профиле почвы, процессы выщелачивания, и что важно с практической точки зрения – содержание доступных почвенных влагозапасов в структуре агроландшафта. Представлена пространственно-динамическая модель SWAT (Soil-Water-Atmosphere-Tool) для описания водных режимов почв в агроландшафте конечно-моренной гряды Верхневолжского постледникового района (Восточно-Европейская равнина, Тверская область), как пример ландшафтных численных гидрологических моделей. Приведены примеры соответствия модельных и экспериментальных данных динамики влажности почвы в нескольких точках агроландшафта для 3-х глубин, отражающих поверхностные, глубинные (на уровне грунтовых вод) и срединные слои профиля почв: 10–20, 50–60 и 90–100 см, полученные расчетным методом с помощью рассмотренной ландшафтно-динамической модели и классическим методом бурения с термостатно-весовым определением влажности почвы. Показано, что адаптированная для конкретных условий ландшафтная модель с использованием цифровой модели рельефа с разрешением 1 × 1 м на пиксель для расчета водного режима почв в различных точках агроландшафта удовлетворительно описывает пространственно-динамические профильные данные по влажности почвы.
Ключевые слова
Об авторах
Е. В. ШеинРоссия
119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2
119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12
п. Новый, Суздальский р-н, Владимирская обл., ул. Центральная, д. 3
А. Г. Болотов
Россия
119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2
А. В. Дембовецкий
Россия
119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12
Д. Ю. Усенко
Россия
119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12
Н. А. Хархардинов
Россия
170530, Тверская обл., п. Эммаусс, 27
Ю. И. Вернюк
Россия
119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2
Список литературы
1. Зайдельман Ф.Р. Гидрологический режим почв Нечерноземной зоны. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 314 с.
2. Зайдельман Ф.Р. Генезис и экологические основы мелиорации почв и ландшафтов. М.: КДУ, 2009. 720 с.
3. Иванов Д.А. и др. Разработать теоретические основы ландшафтно-мелиоративного природообустройства агрогеосистем гумидной зоны на основе результатов мониторинга состояния их природной среды и дистанционного зондирования Земли. Тема 0651-2019-0005 (руководитель темы: Иванов Д.А.). Отчет о научно-исследовательской работе ФГБНУ ВНИИМЗ, 2021.
4. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. М.: Колос, 1996. 366 с.
5. Кирюшин В.И., Лукин С.В., Дубачинская Н.Н., Минаев Н.В. Почвенно-экологические проблемы адаптивно-ландшафтного земледелия. “Почвы – стратегический ресурс России” // VIII съезд Общества почвоведов. Ч. 1. Сыктывкар, 2022. С. 41–47.
6. Природообустройство Полесья. Полесья севера и северо-востока Европейской части России. Т. 2. / под общ. ред. Ю.А. Мажайского, А.Н. Рокочинского, Ф.Р. Зайдельмана и др. Рязань: Мещерский ф-л ФГБНУ “ВНИИГиМ имени А.Н. Костякова”, 2019. 340 с.
7. Роде А.А. Методы изучения водного режима почв. М.: Изд-во АН СССР, 1960.
8. Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге. Т.2. Л.: Гидрометеоиздат, 1969.
9. Шеин Е.В., Рыжова И.М. Математическое моделирование в почвоведении. М.: “ИП Маракушев И.П.”, 2016. 318 с.
10. Шеин Е.В., Иванов Д.А., Болотов А.Г., Дембовецкий А.В. Гранулометрический состав почв конечно-моренной гряды Верхневолжкого постледникового района (Восточно-Европейская равнина, Тверская область) // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2019. Вып. 110. С. 5–21. DOI: 10.19047/0136-1694-2022-110-5-21.
11. Abrams M., Crippen R., Fujisada H. ASTER Global Digital Elevation Model (GDEM) and ASTER Global Water Body Dataset (ASTWBD) // Remote Sensing. 2020. Vol. 12. No. 7. P.1156–1168.
12. Arnold J.G. et al. Chapter 22 SWAT Input Data: SOL // SWAT Input/Output File Documentation, Version 2012. 2012.
13. Dutta S., Sen D. Application of SWAT model for predicting soil erosion and sediment yield // Sustainable Water Resources Management. 2018. Vol. 4. No. 3. P. 447–468.
14. Frederiksen R., Molina-Navarro E. The importance of subsurface drainage on model performance and water balance in an agricultural catchment using SWAT and SWAT-MODFLOW // Agricultural Water Management. 2021. Vol. 255. P. 107058. DOI: 10.1016/j.agwat.2021.107058.
15. Neitsch S.L. et al. SWAT Theoretical Documentation Version 2009 // Texas Water Resources Institute. 2011. 618 p.
16. Radcliffe D.E., Šimůnek J. Soil physics with HYDRUS: Modeling and applications, 2010. P. 1338–1339.
17. Šimůnek J., Genuchten M. Th., Šejna M. Development and Applications of the HYDRUS and STANMOD Software Packages and Related Codes // Vadose Zone Journal. 2008. Vol. 7. No. 2. P. 587–600.
18. Zare M., Azam S., Sauchyn D. Evaluation of Soil Water Content Using SWAT for Southern Saskatchewan, Canada // Water (Switzerland). 2022. Vol. 14. No. 2. P. 249–261.
Дополнительные файлы
Рецензия
Для цитирования:
Шеин Е.В., Болотов А.Г., Дембовецкий А.В., Усенко Д.Ю., Хархардинов Н.А., Вернюк Ю.И. Использование модели SWAT для характеристики водного режима почв агроландшафта. Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2023;(117):5-22. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2023-117-5-22
For citation:
Shein E.V., Bolotov A.G., Dembovetskiy A.V., Usenko D.Yu., Kharkhardinov N.A., Vernyuk Yu.I. Using the SWAT model to characterise the water regime of soils in agrolandscapes. Dokuchaev Soil Bulletin. 2023;(117):5-22. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2023-117-5-22