- •Оглавление
- •Элементарные почвенные процессы, в которых основную роль играет превращение минеральной части почвенной толщи
- •Элементарные почвенные процессы, в которых ведущую роль играет превращение органической части почвенной массы
- •Элементарные почвенные процессы, в которых ведущую роль играет превращение и передвижение минеральных и органических продуктов почвообразования
- •Факторы почвообразования
- •Черноземы при орошении: процессы и свойства.
- •Специфика почвообразования в поймах и дельтах рек Северной Евразии.
- •Господство аккумулятивных типов коры выветривания
- •Осадконакопление в поймах и дельтах
- •Дренирование поймами и дельтами окружающих равнин
- •Гидроморфность почв пойм и дельт
- •Окислительно-восстановительные процессы
- •Биогенность поименно-дельтовых почв
- •Особенности почвообразования и функционирования почв в условиях многолетней и длительной сезонной мерзлоты. Эволюция почв в условиях криогенеза. Криогенные процессы и явления в почвах.
- •Условия и факторы формирования городских почв
- •Систематика и диагностика городских почв
- •Социально-экономические функции
- •Санитарные функции почв
- •Плодородие как интегральная агроэкосистемная функция почв. Принципы рационального использования и охраны почв на основе учёта их экосистемных и биосферных функций.
- •Первый период русской истории
- •Государственное управление в системе земельных ресурсов и охраны окружающей среды.
- •Муниципальное управление в экологической сфере, в области землепользования и охраны почв.
- •Почвозащитные системы земледелия
- •Целевые конструкции, имеющие определенное предназначение, например, газоны, парковые зоны, «зеленые крыши», рекультивационные зоны, геохимические барьеры и пр.
- •Теоретические расчеты слоистых почвенных конструкций целевого назначения: изучение текстуры материалов, их гидрофизических и физико-химический свойств.
- •Препроцессоры расчетных моделей.
- •Использование физически обоснованных имитационных моделей для прогнозирования и расчета почвенных конструкций.
- •Математическое моделирование в почвоведении Математизация науки
- •Математизация почвоведения
- •Математическое моделирование, основные понятия.
- •Возможные цели моделирования
- •Анатомия математических моделей (переменные состояния, внешние переменные, контролирующие переменные, математические уравнения, параметры, универсальные константы)
- •Вычислительный эксперимент и его достоинства.
- •1. Биогеохимические и биоэнергитические динамические модели
- •2. Статические биогеохимические и биоэнергетические модели
- •3. Модели динамики популяций
- •4. Структурно‐динамические модели
- •5. Fuzzy модели (модели, основанные на нечеткой логике)
- •6. Искусственные нейронные сети
- •7. Индивидуально‐ориентированные модели
- •История развития биогеохимических моделей
- •Виды биогеохимических моделей (организм-ориентированные и процесс-ориентированные).
- •Уравнение неразрывности, уравнение переноса (уравнения Дарси, Фурье, Ричардса).
- •Условия на границах.
- •Экспериментальное обеспечение моделей влаго-, соле- и теплопереноса. Основные функции.
- •Аппроксимация экспериментальных данных.
- •Педотрансферные функции.
- •Ионные равновесия с твердой фазой. Конвективно-диффузионное уравнение.
- •Кинетики разных порядков.
- •Понятие о риске, расчеты рисков
- •Информационные технологии в почвоведении Процесс проведения научного исследования с использованием эвм
- •Активные и пассивные эксперименты
- •Способы обеспечения репрезентативности выборки
- •Проблемы обеспечения непротиворечивости и целостности данных
- •Виды «коробочек с усиками»
- •Нормальная вероятностная бумага
- •Квантильное представление распределения как свертка информации
- •Критерии проверки выборки на нормальность: хи-квадрат и КолмагороваСмирнова
- •Критерии сравнение средних 2 независимых выборок (t-критерий и критерий Манна-Уитни)
- •Ограничения критерия Манна-Уитни
- •Модель двухфакторного дисперсионного анализа без взаимодействия.
- •Множественная регрессия
- •Инновационный менеджмент Национальные инновационные системы, мировой и отечественный опыт.
- •1.2.3. Развитие инноватики в Российской Федерации
- •1.2.4. Законодательная и нормативно-методическая база инноватики в Российской Федерации
- •Виды результатов интеллектуальной деятельности (рид) и способы их охраны.
- •Авторское и патентное право (объекты прав и способы оформления).
- •Оформление авторских прав в рф осуществляется:
- •Охрана секретов производства в режиме коммерческой тайны.
- •Понятие трансфера (коммерческий и некоммерческий) и коммерциализации технологий.
- •Внебюджетное финансирование (личные сбережения, банковские программы, призовые фонды конкурсов инновационных проектов, «бизнес-ангелы», венчурные фонды).
- •Палеопочвы
- •Виды палеопочв:
- •Палеопочва как стратиграфическая единица.
- •Геосоль.
- •Теоретическая и практическая значимость изучения палеопочв.
- •Ландшафтная интерпретация палеопочв.
- •Коэволюция жизни и почв как новая парадигма естествознания.
- •Основные этапы эволюции педосферы.
- •Археологическое почвоведение - реконструкция природной среды и развития общества на основе палеопочвенных данных. Эволюция природной среды в плейстоцене и голоцене на основе изучения палеопочв.
- •Ландшафт Научные основы почвенно-ландшафтного проектирования для оптимизации факторов жизни растений.
- •Агротехнические мероприятия для оптимизации свойств почв.
- •Принципы проектирования.
- •Этапы проектирования.
- •Почвенно-ландшафтное зонирование территории.
- •Выбор ключевых точек, обоснование физических, химических, биологических анализов почв и вод, отбор почвенных проб и проб воды. Оптимизация необходимых работ.
- •Организационные работы в почвенно-ландшафтном проектировании: последовательность и документация.
- •Организация рельефа.
- •Геопластика.
- •Агротехнические работы.
- •Учет факторов среды и физиологии растений при проведении посадочных работ.
- •Фитоценотическое представление о газоне, виды газонов, газонных трав, оценка качества газонов.
- •Создание благоприятных условий для роста и развития травяно-дернового покрова.
- •Причины деградации газонов.
- •Почвенно-ландшафтное проектирование в условиях города.
- •История садово-паркового искусства, регулярный и пейзажный стили.
Математизация почвоведения
Необходимость математизации осознавалась уже при рождении почвоведения. В середине 80‐х годов позапрошлого века основатель почвоведения В.В. Докучаев, понимая всю сложность проблемы формализованного количественного описания почв, верил, что все трудности со временем будут преодолены и почвоведение станет «истинно строгой наукой». Об этом свидетельствует выдержка из его работы «Главные моменты в истории оценок земель Европейской России, с классификацией русских почв», опубликованной в 1886 году в «Материалах к оценке земель Нижегородской губернии».
Идеи В.В. Докучаева получили дальнейшее развитие в работах Ганса Йенни. В 1941 вышла его книга «Factors of Soil Formation. A System of Quantitative Pedology», которая получила мировую известность. В этой работе он писал: «Докучаев выразил пророческий взгляд на наиболее фундаментальные проблемы теоретического почвоведения, а именно на количественное решение уравнения почва – почвообразующие факторы». Йенни отмечал, что со времен В.В. Докучаева почвоведение накопило огромную информацию о почвах мира и сосредоточило основные усилия по агрегированию и представлению этой информации на разработке почвенных классификаций. Он указывал на то, что классификация не единственный путь систематизировать факты. Данные могут быть организованы в виде законов и теорий, и следует направить усилия в этом направлении обработки информации, успехи которого демонстрируют физика, химия и отдельные разделы биологии, где установлены законы и развита количественная теория.
В развитии любой научной дисциплины выделяют три этапа: описательный (инвентаризационный), концептуально‐теоретический (при котором происходит выдвижение всякого рода представлений о структуре и характере функционирования исследуемых систем) и этап математизации этих представлений (т.е. их формализация на наиболее точном и строгом языке математики) (Розенберг, 2013).
Один из возможных ответов на вопрос о том, что же даст математизация почвоведения, приводится в вышедшей в 2007 году книге А.И. Морозова «О почве и почвоведении (взгляд со стороны)», в которой обсуждается современное состояние и перспективы развития почвоведения. По мнению автора в результате формализации будет осуществлено всеобъемлющее интегрирование накопленного огромного экспериментального материала и сведение его в небольшое число систем уравнений. Формализация позволит дать не только качественную (как это делается в основном сейчас), но и количественную картину почвообразования. Благодаря этому удастся снять множество спорных вопросов о генезисе почв.
Эффективным средством изучения почв, а точнее, их моделей станут компьютеры. Основной целью исследования станет выявление базовых законов почвообразования. Все это создаст новую основу, в частности, для классификации почв и анализа смежных систем, подобно тому, как молекулярная биология создала новую базу для систематики организмов. Формализация будет способствовать взаимодействию почвоведения с такими фундаментальными науками как физика, химия, биология на универсальном языке математики. В результате формализации почвоведение станет строгой дисциплиной с надежной предсказательной способностью, способной отвечать на сложные вопросы сельского хозяйства и экологии XXI века. Понимание необходимости перехода почвоведения на этап математизации четко сформулировал В.А. Ковда: «Моделирование является методологией науки, достигшей определенной стадии зрелости, в этом смысле почвоведение не представляет собой исключения. Моделирование процессов, связанных с функционированием объекта этой науки – почвы, очевидно, не может быть самостоятельной отраслью почвоведения и не может существовать без опоры на конкретные полевые и лабораторные экспериментальные почвенные исследования. Вместе с тем, начиная с некоторого этапа, простой сбор экспериментального материала без надлежащего его планирования и обработки с помощью хотя бы концептуальной модели, а на более высоком уровне – математической модели, становится малоэффективным, если не сказать бессмысленным» (Моделирование почвенных процессов и автоматизация их исследований, 1976).
В современном почвоведении для решения, как теоретических, так и практических вопросов широко используется множество математических моделей, которые значительно различаются
по используемым подходам и степени сложности. Прежде чем переходить к их обсуждению, познакомимся с необходимыми в дальнейшем основными понятиями.