Экспериментальное исследование термоградиентной миграции влаги в грунте

Передвижение влаги под влиянием температурного градиента – важный элемент водного режима сибирских степных почв. Для прогноза этой миграции в естественных условиях важно экспериментальное изучение передвижения влаги в грунте. Цель работы – исследовать в лабораторных условиях передвижение влаги в грунте под влиянием температурного градиента. Термоградиентное передвижение влаги в насыпных колонках грунта выявлено путем сравнения их исходных и итоговых профилей влажности. Колонки грунта с равномерно распределенным по профилю влагосодержанием выдержаны 14 сут в холодильной установке при температуре –6 °С у поверхности колонок и не более 3 °С – у основания. Влажность грунтов определена термостатно-весовым методом. Температуру фиксировали термометрами Саввинова. Глубина промерзания песчаных и суглинистых грунтов оказалась прямо пропорциональной их исходной влажности – 10,0–19,5 см. В итоговых профилях влажности в верхней промерзшей части отмечена зона аккумуляции влаги, под ней – зона подмерзлотного иссушения, прослеживаемая до основания колонок. Объем мигрировавшей влаги напрямую связан с исходной влажностью грунтов (в среднем суглинке при исходной влажности 5,9% массы отмечено намерзание 7,7 мм влаги, при влажности 17,4% – 44,4 мм). Пространственное размещение намерзшей влаги зависит от гранулометрического состава грунтов. В суглинистых вариантах отмечено уменьшение ее содержания от поверхности до нижней границы промерзшего слоя; в песчаном грунте основную прибавку влаги наблюдали в нижней части слоя промерзания. Полученные экспериментальные данные по намерзанию влаги в насыпных грунтах актуальны для разработки математических моделей термоградиентной миграции влаги в пахотных почвах южной части Сибири. На основе таких моделей возможен не только прогноз намерзания влаги в почвах при различных природно-климатических условиях, но и создание рекомендаций по воздействию на факторы внешней среды для оптимизации процессов криогенной аккумуляции влаги в пахотных почвах.

1. Мкртчян Ф.А. Мониторинг влажности почвы как элемента регионального водного баланса // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 2025. № 2. С. 145–157. DOI: 10.36535/0235-5019-2025-02-4.

2. Орлова Е.С., Заносова Е.И., Рыбкина И.Д. Уровни залегания, условия питания и гидрохимия водоносных горизонтов бессточной области Обь-Иртышского междуречья (на примере степной части Алтайского края) // Географический вестник. 2024. № 1 (68). С. 71–86. DOI: 10.17072/2079-7877-2024-1-71-86.

3. Казьмин С.П., Климов О.В. Комплекс природоохранных мер от затопления и подтопления лесов Новосибирской области // Интерэкспо-Гео-Сибирь. 2023. Т. 4. № 2. С. 49–53. DOI: 10.33764/2618-981X-2023-4-2-49-53.

4. Кравцов Ю.В. Влияние многолетней динамики уровня грунтовых вод на зимнее перераспределение влаги в пахотных почвах Ишимской степи // Почвы и окружающая среда. 2024. Т. 7. № 1. DOI: 10.31251/pos.v7i1.250.

5. Кравцов Ю.В. Факторы зимнего передвижения влаги в пахотных почвах Ишимской степи // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2024. Т. 54. № 8. С. 113–121. DOI: 10.26898/0370-8799-2024-8-12.

6. Сидоров И.А., Гудков Г.А., Новичихин Е.П., Чижиков С.В. Радиометрический метод измерения температуры и влажности почвы // Нанотехнологии: разработка, применение – XXI век. 2024. Т. 16. № 1. С. 50–60. DOI: 10.18127/j22250980-202401-04.

7. Ермолаева О.С., Зейлигер А.М., Колганов Д.А. Оценка влагозапасов почвы с применением индукционного рефлектометра ЕМ38МК2 // Управление рисками в АПК. 2024. № S3 (53). С. 347–352.

8. Лавров С.А. Влияние климатических изменений на влажность почвы // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2025. № 2. С. 19–39. DOI: 10.35567/19994508-2025-2-19-39.

9. Мельник В.И., Буяков И.В., Яцухно В.М., Шумская Т.Г. Оценка увлажнения почв сельскохозяйственных земель Белорусского Поозерья в условиях современного изменения климата // Природопользование. 2025. № 1. С. 15–26. DOI: 10.47612/2079-3928-2025-1-15-26.

10. Deng M., Meng X., Lu Z., Zhao L., Hu Z., Chen H., Shang L., Wang Sh., Li Q. Impact and Sensitivity Analysis of Soil Water and Heat Transfer Parameterizations in Community Land Surface on the Tibetan Plateau // Journal of advances in modeling Earth systems. 2021. Vol. 13. Iss. 9. e2021MS002670. DOI: 10.1029/2021MS002670.

11. Хохлов Н.Ф., Гудков А.Г., Сидоров И.А., Чижиков С.В., Агасиева С.В. Перспективы использования влаготемпературной БПЛА-метрии для оценки состояния территорий землепользования при планировании и проведении весенних полевых работ // Наукоемкие технологии. 2024. Т. 25. № 5. С. 55–67. DOI: 10.18127/j19998465-202405-05.

12. Косарев А.В., Русинов А.В., Чумакова С.В., Колганов Д.А., Алексеев В.С., Моршнев А.Ю. Распределение влажности почвы поля данным дистанционного зондирования // Успехи современного естествознания. 2024. № 8. С. 20–29. DOI: 10.17513/use.38299.

13. Романов А.Н., Хвостов И.В., Рябинин И.В., Романов Д.А. Дистанционная оценка влагозапаса почвы в метровом слое по данным спутника SMOS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 4. С. 209–222. DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-4-209-222.

14. Агрофизика: монография / Шеин Е.В., Мазиров М.А., Зинченко С.И. и др. Владимир: Изд-во ВНИИСХ, 2016. 124 с.

15. Ивакин М.В. Сравнительный анализ результатов исследований по определению влажности почвы с помощью влагомера МГ-44 и термостатно-весового метода // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. 2025. № 2 (80). С. 178–187. DOI: 10.32786/2071-9485-2025-02-20.