Микроволновое зондирование почв юга Западной Сибири

Содержание
ВВЕДЕНИЕ................................................................6
ГЛАВА 1. Водно-физические и радиофизические характеристики почв ....19
1.1. Водно-физические свойства почв..................................19
1.2. Природные условия и агрофизические свойства почв степной и лесостепной зон Западной Сибири...................................26
1.2.1. Природные условия...........................................26
1.2.2. Характеристика почв.........................................27
1.3. Гидрологические модели..........................................37
1.3.1 Испарение с поверхности почв ...............................37
1.3.2. Модели гидрофизических характеристик почв...................43
1.3.3. Зависимость гидрофизических характеристик от
почвенной структуры................................................49
1.3.4. Особенности влагообмена в засоленных почвах.................50
1.4. Диэлектрические характеристики почв.............................52
1.4.1. Зависимость диэлектрической проницаемости от влажности и гранулометрического состава почвы.............................52
1.4.2. Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры
и степени засоления................................................59
1.5. Излучательные характеристики почв и радиометрическое зондирование......................................................62
1.5.1. Модели радиотеплового излучения природных образований 63
1.5.2. Зависимость коэффициента излучения среды с гладкой поверхностью от профилей температуры и влажности............ 65
1.5.3. Тепловое излучение и рассеяние средами с шероховатыми границами................................................... 69
1.5.4. Излучательные характеристики почв с периодически неровной поверхностью..................................................72
1.5.5. Влияние растительности на излучение и рассеяние....’........76
1.5.6. Исследование гидрофизических характеристик почв дистанционным радиометрическим методом........................77
з
1.6 Постановка задачи..............................................
ГЛАВА 2. Экспериментальные установки. Методика и техника натурного эксперимента..........................................................
2.1. СВЧ узлы и блоки радиометрических приемников с повышенной
стабильностью и чувствительностью .................................86
2.2. Многочастотные радиометрические комплексы для дистанционного зондирования земли................................................94
2.2.1. Наземные радиометрические установки........................94
2.2.2. Бортовые радиометрические комплексы........................96
2.2.3. Контактные влагомеры почв дециметрового и метрового диапазонов ..................................................99
2.3. Методика экспериментального исследования ....................102
2.3.1. Калибровка радиометров и методика измерения радиояркостной температуры...................................102
2.3.2. Методика проведения натурных радиометрических исследований.................................................107
2.3.3. Методика измерения коэффициента отражения.................109
2.3.4. Методика проведения измерений общефизических характеристик почв контактными методами......................110
ГЛАВА 3. Исследование излучательных характеристик обрабатываемых почв с периодически неровной поверхностью............................126
3.1. Расчет излучения из почв с синусоидальными неровностями по строгой теории...................................................126
3.1.1. Метод матричных уравнений.................................126
3.1.2. Результаты расчетов.......................................131
3.2. Расчет излучения из почв с маломасштабными периодическими неровностями в квазистатическом приближении......................139
3.3. Экспериментальное исследование динамики радиотеплового излучения почв с помощью наземных установок.................... 158
3.3.1. Модельные эксперименты....................................158
32
подсолонцовому горизонту (табл.1.5) |81], надсолонцовый горизонт засолен слабо.
В степной и лесостепной зонах Омской области солонцы чаще всего тяжелосуглинистые и глинистые. В зависимости от механического состава и засоленности солонцы имеют различные гигроскопические свойства. Минимальное значение гигроскопичности имеют надсолонцовые горизонты.
Нижние горизонты солонцов обычно находятся в зоне капиллярной каймы грунтовых вод, особенно сильно это влияние в соровых солонцах. На целинные степные и лугово-степные солонцы это влияние более слабое, и для последних характерен значительный дефицит влаги. Основную долю в эвапотранспирационном расходе составляют летние атмосферные осадки.
Водопроницаемость солонцов очень низкая, что предопределяется иллювиальным горизонтом. Солонцовый горизонт препятствует гравитационному передвижению влаги в нижележащие горизонты. Вследствие этого талые воды и выпадающие атмосферные осадки переувлажняют маломощный надстолбчатый горизонт и быстро теряются путем поверхностного стока и испарения.
Солончаки занимают незначительные площади в сочетаниях с другими почвами или же образуют небольшие сплошные массивы [4,5,81]. В лесостепной зоне преобладают луговые солончаки, в сухостепной зоне - соро-вые. Развитие солончаков связано с условиями близкого залегания грунтовых вод, поэтому они приурочены к плохо отточным или безотточным депрессиям. Грунтовые воды залегают на глубинах 50-150 см и сильно минерализованы. Поверхность соровых солончаков зачастую покрыта коркой соли. Мощность гумусового слоя достигает 10-15 см. Содержание гумуса в нем 1-1,5% у соровых и 5-6% у луговочерноземных солончаков.
По степени и характеру засоления, по механическому составу солончаки очень пестры. Для большинства солончаков степной зоны характерна приуроченность максимума содержания малорастворимых солей к верхней части профиля.
Механический состав почв лесостепной и степной зон Западной Сибири
Таблица I. /
№ Почва, местоположение £ 'І 3 и Количество частиц диаметром (мм) %
1-0.25 0.25- 0.05 0.05- 0.01 0.01- 0.005 0.005- 0.001 <0.001 <001
! Чернозем выщелоченный. Омский р-н 0-10 0.9 38.1 19.2 9,6 12.5 19,7 41,8
2 Чернозем солонцеватый. Оконешниковский р-н 0-15 0,6 1,0 27,4 7,4 16.7 46.9 70,9
3 Чернозем солонцеватый Омский р-н 0-15 2,4 35,1 18,7 5,1 20,4 18,4 43.8
4 Чернозем обыкновенный Таврический р-н 0-10 1,1 16,3 16,9 10,0 14,9 40,6 65,5
5 Чернозем обыкновенный Сосновский С-3 0-10 0,2 5,5 27,5 6,6 14.8 45,6 67,2
6 Чернозем обыкновенный Черлакский р-н 0-10 8,9 59.8 8.1 2,4 6.9 13,7 23,0
7 Южный чернозем. Русско-Полянский р-н 0-10 12,2 38.8 17,0 9,4 11.8 10.8 32,0
В Южный чернозем Одесский р-н 10-20 5.8 6,0 • 25,8 8,9 11.3 42.2 62.4
9 Южный чернозем Черлакский р-н 0-10 2,6 4,4 25,6 10,6 14.8 41.8 67,1
10 Луговочерноземная. Сосновский с-з 0-20 1,4 15,3 26,0 12,5 13,0 31.8 57,3
11 Луговочермоземная глубокосолон чаковатая Карасукскнй р-н 0-10 15 55,5 5,6 4,0 3,2 15,4 22,6
12 Солонец лугово-степной среднестолбчатый Тюкалинсклй р-н 0-16 2,5 19,5 26,0 18,0 18,0 16,0 52.0
13 Солончак луговой хлоридно-сульфатный. Здвинский р-н 0-10 7.4 22,0 50,9 7,8 8,9 3,3 20.0
со
со