Агрофізика
Агрофі́зика — наука про застосування в сільському господарстві фізичних методів досліджень зовнішніх умов росту і розвитку рослин, фізичні основи формування врожаю. Агрофізика вивчає фізичні, фізико-хімічні та біофізичні процеси в системі «ґрунт — рослина — діяльний шар атмосфери», основні закономірності продукційного процесу, розробляє наукові основи, методи, технічні, математичні засоби і агрозаходи з раціонального використання природних ресурсів, підвищення ефективності та стійкості агроекосистем, землеробства і рослинництва в польових і регульованих умовах, тобто у відкритому і закритому ґрунті.
Формування агрофізики як науки почалося наприкінці 19 ст. (праці В. Докучаєва, К. Тімірязєва, П. Костичева, С. Ізмаїльського, О. Дояренка, В. Вільямса, Н. Качинського, О. Роде та ін.). Значний внесок у розвиток агрофізики внесли роботи Е. Рассела (Велика Британія), В. Шоу (США) та інших зарубіжних учених. Відомі дослідження вчених у колишньому СРСР з проблем «світло і рослина», «тверда фаза ґрунту як основа його фізичного режиму», «вода в ґрунті», «аерація ґрунту», «мікроклімат у посівах культур» та ін. Результати агрофізичних досліджень спрямовані на поліпшення структури ґрунту (аж до створення штучної структури за допомогою полімерів), досягнення оптимальної щільності ґрунту для розвитку рослин, регулювання процесів формування запасів вологи в ґрунті, її міграції та доступності для рослин, розробку спеціальних речовин для зменшення втрат вологи через випаровування. Одна зі сфер агрофізики — вивчення газообміну в ґрунті та його впливу на ріст і розвиток рослин. Підходи і методи агрофізики, специфіка саме агрофізичних об’єктів, методів і теорій, можливі галузі застосування суттєво відрізняються від методів фізіології рослин, фізики ґрунтів, метеорології, що є суміжними до агрофізичної науки. Основна якісна відмінність полягає, насамперед, у підході та методі вивчення процесів. Агрофізика вивчає фізику процесів у ґрунті, рослині чи атмосфері, пропонує фізичну модель явища. Ця модель завершується складанням певної схеми взаємозв’язків між основними процесами, так званої функціональної блок-схеми. На наступному етапі вивчення явища вчені-агрофізики наповнюють цю концептуальну схему конкретними залежностями між окремими функціонуючими блоками (наприклад, між фотосинтезом і диханням), між окремими процесами і діючими фізичними факторами зовнішнього середовища (наприклад, між фотосинтезом і температурою). Внаслідок польових і лабораторних експериментів виділяються фізичні параметри, формується вид залежності між блоками, що досліджуються. На завершальному етапі дослідження формулюється математична модель досліджених явищ у взаємозв’язку з чинниками зовнішнього середовища. Попри розмаїття чинників, що визначають продукційний процес, агрофізики виділяють для нього кілька загальних законів: закон незамінності основних факторів життя, закон нерівноцінності і компенсувального впливу факторів середовища, закон мінімуму, закон оптимуму, закон «критичних періодів». Ці закони агрофізики діють у будь-яких природних або штучно створених умовах. Хоча в кожному конкретному випадку слід враховувати регіональні особливості як зовнішніх чинників (ґрунтові, метеорологічні і погодні умови та ін.), так і самих рослин. Агрофізика як наука сформувалася і найбільше розвинулася на теренах колишнього СРСР у РФ завдяки формуванню наукових шкіл в Агрофізичному інституті (м. Санкт-Петербург) та Московському державному університеті ім. М. Ломоносова (А. Воронін, Є. Шеїн, В. Гончаров, м. Москва). В Україні в різний час у галузі агрофізики працювали М. Сафотеров, О. Соколовський, Д. Віленський, М. Годлін, О. Радченко (питання механічного складу, структури, фізичних властивостей ґрунту), В. Попов, М. Йовенко, Г. Самбур, Н. Середа, Г. Швебс (водні, водно-фізичні і меліоративні властивості ґрунту), М. Шикула, Г. Назаренко, О. Йовса, О. Демиденко (вплив ґрунтозахисних технологій на водно-фізичні і фізико-механічні властивості ґрунтів). Використовуючи досягнення фізики, вчені колишнього СРСР створили низку досконалих приладів для вивчення фізичних процесів у ґрунті, рослинах і приземному шарі повітря, розробили методи автоматизації керування кліматом у парниках, теплицях, овочесховищах, автоматизації зрошення, тощо. В Україні останнім часом дослідження в галузі агрофізики проводяться в Національному науковому центрі «Інститут ґрунтознавства і агрохімії ім. О. Соколовського НААН України» (В. Медведєв, Т. Лактіонова, Т. Линдіна, Л. Донцова), Національному науковому центрі «Інститут землеробства НААН України» (А. Малієнко, О. Демиденко), Одеському національному університеті ім. І. Мечникова (Ф. Лисецький, О. Світличний, С. Чорний), Національному університеті біоресурсів та природокористування (С. Булигін, М. Бережняк), Уманському національному університеті садівництва (М. Недвига, В. Єщенко), Житомирському національному агроекологічному університеті (П. Надточій, С. Веремеєнко). Після проведення масштабного обстеження ґрунтів у 1970-х визначено параметри водно-фізичних та фізико-механічних властивостей основних типів ґрунтів України. Розроблено карти України щодо придатності ґрунтів для сільськогосподарських культур, мінімального і нульового обробітку (В. Медведєв, Т. Лактіонова). Узагальнено результати досліджень щодо впливу мінімального та безполицевого обробітку на агрофізичні властивості ґрунтів та агроекосистеми, що висвітлено у працях кафедри ґрунтознавства та охорони ґрунтів Української сільськогосподарської академії. Значний внесок у розвиток агрофізики зроблено академіком НААН України С. Булигіним, зокрема застосування гідролого-агрофізичної теорії ерозійних процесів для створення кількісної розрахункової бази протиерозійного упорядкування агроландшафтів, опрацюванню алгоритму інженерного проектування конструкцій агроландшафтів, розробка методики інтерпретації даних передпроектного обстеження території, що підлягає протиерозійному і меліоративному впорядкуванню, зокрема із застосуванням неконтактних методів та аеро- і космічних знімків. В Інституті водних проблем і меліорації НААН України під керівництвом О. Жовтоног розроблено інформаційну систему «Зрошення», де об’єктом управління є водні ресурси на різних рівнях функціонування зрошувальних систем: сільськогосподарське поле, господарство, внутрішньогосподарський модуль зрошувальної системи. Діє також лабораторія з визначення фізико-механічних і водно-фізичних властивостей ґрунтів, обґрунтовано теорію матричного відтворення родючості ґрунтів та їх параметрів.
Література
- Конозенко I. Д., Устьянов В. І. Фізика в сільському господарстві. Київ, 1964.
- Качинский Н. А. Физика почвы : в 2 ч. Москва : Высшая школа, 1965–1970.
- Вадюнина А. Ф., Корчагина З. А. Методы исследования физических свойств почв и ґрунтов. Москва : Высшая школа, 1973. 400 с.
- Відтворення родючості ґрунтів в ґрунтозахисному землеробстві / За ред. М. К. Шикули. Київ : Оранта, 1998. 680 с.
- Шеин Е. В., Гончаров В. М. Агрофизика. Москва : Ростов-на-Дону : Феникс, 2006. 400 с.
- Шаталов О. С. Обґрунтування заходів з покращання агрофізичних і водно-фізичних властивостей сірих опідзолених ґрунтів Західного Лісостепу // Вісник ХНАУ. 2011. № 1. C. 138–143.
- Олійник В. С. Урожайність і якість зерна культур ланки короткоротаційної сівозміни залежно від рівня удобрення та способів обробітку ґрунту // Вісник аграрної науки. 2014. № 12. С. 65–68.
- Кравченко Ю. С., Бережняк Є. М., Матвіїв Г. М. Агрофізичні властивості чорнозему типового та ізогумусолю за різних технологій їх розвитку // Вісник аграрної науки: науково-теоретичний журнал. Українська академія аграрних наук. 2015. № 9. С. 17–21.
- Гетманенко В. А., Папірний М. А. Трансформація органічної речовини компостів у процесі біоконверсії за даними іч-спектроскопії // Агрохімія і ґрунтознавство. 2015. Вип. 83. С. 93–96.
- Гавришко О. С. Зміна загальних фізичних властивостей ясно-сірого лісового поверхнево оглеєного ґрунту під впливом тривалого його використання // Передгірне та гірське землеробство і тваринництво. 2016. Вип. 60. С. 32–38.
