Разработка теории и метода оценки механического воздействия на почву почвообрабатывающих машин и орудий

• Автор: Сироткин, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 288 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1 ФИЗЖО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЧВ

1.1. Структура и сложение почвы

1.2. Устройства для взятия образцов ненарушенного сложения

1.3. Объемная масса почвогрунтов

1.4. Пористость и плотность твердой фазы в

естественных условиях

1.5. Удельная поверхность

1.6. Определения удельной поверхности аэродинамическим методом

1.7. Вода и ее физико-химические свойства
1.8. Уравнение водного баланса и его составляющие
1.9. Количественные характеристики почвенной влаги
и методы ее измерения
1.10. Качественные характеристики почвенной влаги
ГЛАВА 2 ЭНЕРГЕТИКА ПОЧВЕННОЙ ВЛАГИ
2.1. Потенциал почвенной влаги
2.2. Основная гидрофизическая характеристика
2.3. Тензиометр - тензиоскоп с изолированным измерителем
2.4. Капилляриметр
2.5. Определение потенциала влаги с помощью мембранных прессов
2.6. Пластинчатый пресс
2.7. Модифицированный мембранный пресс
2.8. Криоскопический метод
2.9 Метод гигростатов
2.10. Эмпирические уравнения потенциала влаги,
как функции влажности
2.11. Модель «идеальной почвы»
2.12. Формы состояния влаги
2.13. Обобщение ОГХ почвогрунтов с помощью теории подобия
2.14. Аэродинамический метод измерения потенциала влаги
и расчетное построение ОГХ
ГЛАВА 3. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ПОЧВОГРУНТОВ
3.1. Фильтрационные свойства почвы
3.2. Закон фильтрации Дарси
3.3. Полевые методы определения коэффициента фильтрации
3.4. Погружные пермиметры
3.5. Расчет коэффициента фильтрации и сопряженных гидрофизических величин
3.6. Лабораторные методы измерения
гидравлической проводимости
3.7. Расчетные методы определения коэффициента фильтрации
3.8. Аэродинамический метод определения влагопроводности
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА УПЛОТНЕННОГО СОСТОЯНИЯ И УПЛОТНЯЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПОЧВУ ПО ИЗМЕНЕНИЮ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
4.1. Механические характеристики уплотняющего
воздействия на почвогрунты
4.2. Показатель уплотняющего воздействия
4.3.3ависимоость чувствительности оценки уплотнения
от выбора «выходного» параметра
4.4. Зависимости между плотностью, пористостью
и коэффициентом фильтрации
4.5. Оценка уплотнения по экспериментальным
значениям коэффициента фильтрации
4.6. Применение коэффициента фильтрации для оценки уплотненности почв на конкретном поле и его
пространственое распределение
4.7. Пористость как «выходной» параметр при оценке уплотнения
ГЛАВА 5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ОРУДИЙ ПО ИХ ВОЗДЕЙСТВИЮ НА ПОЧВЫ
5.1.Энергетическая концепция физического состояния почвы
5.2. Интегральный энергетический показатель системы
«твердая фаза-жидкая фаза» почвы
5.3. Энергетический показатель уплотнения
5.4. Механическая обработка почвы, ее целевые функции
и методы оценки
5.5. Энергетический баланс при обработки почвы и его компоненты
5.6. Изменение энергетического состояния почвы при ее обработке
5.7. Энергетическая оценка почвообрабатывающего орудия
или его рабочего органа
5.8. Экспериментальная проверка применимости энергетического
метода оценки почвообрабатывающих орудий
5.8.а. Лущение жнивья и дискование почвы
5.8.6. Отвальная обработка почвы
5.8.В. Безотвальная обработка почвы
5.8.г. Боронование почвы
5.8.д. Прикатывание почвы
5.8.е. Оценка исходного состояния полей
по значениям интегрального безразмерного показателя
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы Основной целевой функцией агротехнических и мелиоративных мероприятий является создание условий для сохранения и повышения продуктивности экосистемы «почва-растение-воздух» без её деградации. Этой же цели служит механическая обработка почвы, как основное средство воздействия на комплекс её гидрофизичеких свойств. Механическое воздействие, в целом, ведёт к изменению таких характеристик, как пористость и объёмная масса почвы в её естественном состоянии. Множество видов механической обработки почвы сводится, по сути, либо к увеличению пористости и уменьшению объёмной массы в сухом состоянии относительно их значений в равновесном состоянии - рыхление, либо к уменьшению пористости и увеличению объёмной массы — уплотнение. Оба этих процесса можно рассматривать как единый. Все технологические операции по обработке почвы имеют как положительные, так и отрицательные стороны с точки зрения создания оптимальных условий для развития растений. Например, вспашка направлена на нарушение целостности поверхностного слоя почвы с целью создания рыхлой структуры, отличающейся высокой пористостью и пониженной объёмной массой, что улучшает условия произрастания растений, но в тоже время, большинство типов орудий вспашки создают «плужную подошву» отрицательно влияющую на влагообеспеченность растений, так как при этом происходит разрыв гидравлической связи между влагой, содержащейся в пахотном слое почвы, и влагой нижележащих слоёв. Аналогичный эффект снижения гидравлической проводимости на некоторой глубине, за счет накапливания остаточных деформаций, возникает при уплотнении почвы любой транспортной техникой. Следующей операцией по подготовке почвы к посеву является боронование. Эта операция направлена на ещё большее увеличение пористости и раздробление почвы с целью облегчить проход посевных посадочных машин. Но при бороновании происходит значительное разрушение почвенных агрегатов, в том числе и водопрочных, наиболее ценных с точки зрения агротехники, что значительно снижает коэффициент фильтрации.

У = (Ш1 -ш)/рте , (1-3.4)
где V - объем пикнометра; пц - масса пикнометра с обезгаженной водой; т -масса сухого пикнометра; р№ - плотность воды при температуре опыта. Подготовка почвы, заключается во взятии навески массой 150-200 г, отборе и сохранении сора и крупных корней, растирании пробы в ступке и просеивании через сито с отверстиями диаметром 1 мм, крошении корней и перемешивании всех компонентов, включая сор.
Пробы подготовленной смеси 8-10 г помещают в пикнометры, а пробы 4-5 г в бюксы для определения влажности термостатно-весовым методом. Пикнометры с почвой взвешивают и наливают в них обезгаженную воду и после осторожного перемешивания оставляют открытыми на 10-12 часов. Затем помещают пикнометры в вакуумэксикатор и один час выдерживают под разрежением, для более полного выхода воздуха из почвы и воды или, для той же цели, применяют часовое кипячение на песчаной бане. После удаления воздуха и охлаждения, пикнометры заливаются обезгаженной водой доверху. Плотность твердой фазы рассчитывают по формуле
1003 _ (135)
к:5 (100+
где р5 - плотность твердой фазы; пц - масса воздушно-сухой почвы в пикнометре; V - объем почвы в пикнометре; - влажность образца почвы в процентах.
Для определения плотности твердой фазы засоленных почв применяется та же методика, но с использованием инертных неполярных жидкостей, обычно керосина. Более подробно техника пикнометрического метода описана в работе [12], а анализ методов подготовки образца в работе [99].