Моделирование динамики азота в посевах и почве: от локального до регионального применения в Северной Италии

Целью моей диссертационной работы было изучение основных факторов, связанных с вымыванием азота с пахотных земель при различных почвенно-климатических условиях и системах земледелия на Ломбардской равнине. Для оценки потенциальных потерь азота в результате вымывания с пахотных земель и влияния агротехнических мероприятий были проведены натурный мониторинг и модельный анализ. На пунктах мониторинга, репрезентативных для пахотных земель Ломбардии, в течение 2–5 лет собирали данные о почве, посевах, воде и переменных, связанных с азотом. В течение периода мониторинга измеряли характеристики почвы, урожайность, индекс листовой поверхности, хозяйственный индекс, поглощение азота растениями, содержание воды в почве и концентрацию азота в почвенном растворе на различных глубинах. Все собранные данные использовали для калибровки и валидации модели ARMOSA. Эта динамическая модель была разработана нашей исследовательской группой для прогнозирования риска вымывания азота с пахотных земель на севере Италии. Процедуры калибровки и валидации позволили параметризовать (i) почвенные параметры, связанные с водным балансом почвы и динамикой азота, включая минерализацию, денитрификацию, улетучивание, влажное и сухое атмосферное выпадение и иммобилизацию; (ii) параметры роста и развития шести культур, определяющие валовую ассимиляцию CO2, индекс листовой поверхности, удлинение стеблей и корней, потери на дыхание, кривую разбавления азота, развитие культур на основе суммы эффективных температур, распределение сухого вещества, эвапотранспирацию и расчёт остаточных величин. Важнейшим результатом стало то, что переменные, связанные с культурами, водой и азотом, моделировались с высокой точностью и полностью соответствовали наблюдаемым данным. После калибровки и валидации модель ARMOSA применили в региональном масштабе для оценки потенциального риска вымывания азота. Модель рассчитывали за 20-летний период в 35 расчётных единицах, полученных путём разделения Ломбардской равнины на однородные районы по почвенным, климатическим характеристикам и особенностям систем земледелия. Каждый район характеризовали двумя типичными типами почв, наблюдаемыми метеорологическими да...