Воздействие и моделирование уплотнения почвы: обзор

Уплотнение сельскохозяйственных почв вызывает обеспокоенность у многих почвоведов и фермеров, поскольку уплотнение почвы вследствие интенсивного движения техники по полю привело к снижению урожайности большинства сельскохозяйственных культур во всем мире. Уплотнение почвы представляет собой физическую форму деградации почвы, которая изменяет ее структуру, ограничивает инфильтрацию воды и воздуха и снижает проникновение корней в почву. Последствия уплотнения почвы все еще недооцениваются. Для решения будущей глобальной проблемы продовольственной безопасности необходимо всестороннее понимание процессов, связанных с уплотнением почвы. В настоящем обзоре рассмотрены достижения в понимании, количественной оценке и прогнозировании последствий уплотнения почвы. Были выделены следующие основные положения: (1) при воздействии нагрузки от движения транспортных средств на почву содержание воды, гранулометрический состав и структура почвы, а также содержание органического вещества являются тремя основными факторами, определяющими степень уплотнения почвы; (2) уплотнение почвы непосредственно влияет на такие физические свойства почвы, как объемная плотность, прочность и пористость; поэтому эти параметры можно использовать для количественной оценки уплотнения почвы; (3) изменения физических свойств почвы, вызванные уплотнением, могут изменять подвижность элементов и трансформировать циклы азота и углерода, способствуя увеличению выбросов парниковых газов во влажных условиях; (4) сильное уплотнение почвы вызывает деформацию корней, задержку роста побегов, позднее прорастание, низкую всхожесть и высокую смертность; (5) уплотнение почвы снижает биоразнообразие почвы за счет уменьшения микробной биомассы, ферментативной активности, численности почвенной фауны и напочвенной растительности; (6) уравнения Буссинеска и модели на основе метода конечных элементов, прогнозирующие последствия уплотнения почвы, ограничены областью упругих деформаций и не учитывают существование предпочтительных путей распространения напряжений и локализации деформаций в уплотненных почвах; (7) для совершенствования моделирования следует использовать последние достижения физики гранулированных сред и механики почв, относящиеся к уплотнению почвы, чтобы...