Диссертация (Моделирование порового пространства и гидрофизических свойств почв для обоснования мелиоративных мероприятий и технологий), страница 2

2396.1.4. Реализация результатов исследований качества фрезерования почв........................................................................................................................ 2426.1.5. Реализация результатов исследований уплотняющего воздействия........................................................................................................................ 2476.1.6.

Результаты определения потенциала деформируемости почв...... 2546.1.7. Рекомендуемые мероприятия по мелиорации почв ....................... 2596.2. Экономическая и энергетическая эффективность внедренныхразработок.........................................................................................................

2636.2.1. Технико-экономическая эффективность использования трехмерноймодели почв при построении ОГХ и функции влагопроводности ......... 2656.2.2. Технико-экономическая эффективность использования полученныхфункциональных зависимостей для липкости, сил трения...................... 2666.2.3. Технико-экономическая эффективность использованиякоэффициента фильтрации при оценке уплотнения ................................

2676.2.4. Технико-экономическая эффективность использованияэффективного размера почвенного агрегата и потенциаладеформируемости почв при оценке крошения.......................................... 268ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 270СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ...................... 272СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ...........................................

276ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................... 305Приложение А. Документы, подтверждающие новизну методов и способоврасчета гидрофизических величин ................................................................

3057Приложение Б. Листинги программ .............................................................. 309Приложение В. Статистическая обработка................................................... 332Приложение Г. Технические средства для определения ОГХ и функциивлагопроводности ............................................................................................ 346Приложение Д.

Характеристика почвенного материала при проведениииспытаний......................................................................................................... 350Приложение Е. Энергетические эквиваленты и структура энергозатрат.. 355Приложение Ж. Документы о внедрении результатов выполненныхнаучных исследований .................................................................................... 3588ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследованияСовременное состояние продовольственной безопасности РоссийскойФедерации в значительной мере определяется объемами производствасельскохозяйственнойпродукции.Важнойсоставляющейявляютсямелиорация и рекультивация земель сельскохозяйственного назначения.Поскольку площадь охваченных мелиорацией сельхозугодий в ЧувашскойРеспублике составляет всего лишь 39 тыс.

га (4,5 % площади), то вреспублике имеется резерв для развития мелиоративного фонда (не менее 2030%). В концепции федеральной целевой программы «Развитие мелиорацииземель сельскохозяйственного назначения России на 2014-2020 годы»(постановление Правительства РФ от 12 октября 2013 г. № 922) важнейшимицелевыми индикаторами являются: разработка механизмов обеспеченияэкологическиблагоприятногофункционированиямелиорируемыхиэкономическимелиоративного комплекса;земельипредотвращениевводэффективноговвыбытияэксплуатациюизоборотасельскохозяйственных угодий. В концепции развития аграрной науки инаучного обеспечения АПК РФ на период до 2025 года (приказ МинсельхозаРоссии от 25 июня 2007 года № 342) для углубления фундаментальных иприкладных исследований по разработке конкурентоспособной научнотехнической продукции и усиления инновационного развития выделеныприоритетные направления: рациональное использование производственногопотенциала; ресурсосбережение и экологизация в АПК; создание системагроэкологическогомониторингасиспользованиеминформационныхтехнологий.

В этой связи разработка теоретических подходов к обоснованиюводно-физическихсвойствпочв,определяющихблагоприятныймелиоративный режим на мелиорируемых землях, и совершенствованиеметодов измерения гидрофизических параметров является актуальнойпроблемой аграрной науки.9Степень разработанности темы исследованияИсследования антропогенного влияния на структуру и свойства почвыи изменение ее водно-физических свойств, выполненные Медведевым В.В.,Скворцовой Е.Б., Уткаевой В.Ф., Храмченковым М.Г. и др.

учёными,показывают, что интенсификация технологических процессов в ряде случаевприводит к необратимым изменениям в почвенном профиле. Исследованиеданной проблемы проводилось сотрудниками АФИ, МГУПа ВНИИГиМ,РосНИИПМ,ВИМ,ВИСХОМ,РГАУ-МСХАим. К.А. Тимирязева,ВолжНИИГиМ, ВНИИ «Радуга» и других научных и учебных заведений.Увеличение продуктивности земель связано с сохранением влаги в почве иформированием благоприятного мелиоративного режима в корнеобитаемомслое. Эти процессы исследованы Айдаровым И.П., Головановым А.И.,Бородычёвым В.В., Васильевым С.М., Гостищевым Д.П., ГородничевымВ.И., Григоровым М.С., Гумбаровым А.Д., Денисовым Е.П., ЗайдельманФ.Р., Ишкаевым Т.Х., Кирейчевой Л.В., Кравчуком А.В., Кузнецовым Е.В.,Лобачевой Г.К., Ламердоновым З.Г., Муромцевым Н.А., Ольгаренко Г.В.,Пчелкиным В.В. Фальковичем А.С.

и многими другими. Однако результатыпроведенных исследований могут быть существенно расширены путеммоделирования порового пространства и гидрофизических свойств почвыпри изучении водного и воздушного режимов почв на мелиорируемыхземлях и обосновании наилучшего мелиоративного режима.Цельнастоящихисследований:созданиемоделейпоровогопространства для описания гидрофизических свойств почв, определяющихблагоприятный мелиоративный режим в почвенном профиле, а такжеразработкаметодовопределенияосновныххарактеристикпочвыидиагностики ее гидрофизических свойств.В соответствии с поставленной целью определены и решеныследующие задачи:• разработать трехмерную капиллярную модель почвенного поровогопространства (с неколлинеарными капиллярами), позволяющую10учесть гранулометрический состав почв и описать энергетикупочвенной влаги;• получитьфункциональныегидрофизическойзависимостихарактеристики(ОГХ)дляпочвосновнойифункциивлагопроводности на основе трехмерной капиллярной моделипочвенного порового пространства;• теоретически обосновать функциональные зависимости липкости,силы трения в почве от удельной поверхности, пористости ивлажности для определения диапазонов влажности, при которыхпроведение агромелиоративных мероприятий экологично и наименееэнергоемко;• провести исследования динамики профилей влажности и контуровувлажнения при орошении и разработать эффективные параметры,отражающие состояние почвы;• разработать и экспериментально проверить методы определенияпотенциаладеформируемостипочвиэффективногоразмерапочвенных агрегатов;• разработать программное обеспечение для оценки параметроввлагопереноса при орошении;• теоретически обосновать значения критерия Лохтина, определяющегоусловия смыва почвы при избыточном поливе при дождевании.Объектом исследования являются поровое пространство почвы ифункциональные связи ее гидрофизических и физико-механических свойств.Методология и методы исследований.

Методологической основойявились фундаментальные и прикладные основы гидрофизики почв. В работеприменялись современные методы определения потенциала почвенной влагииегосоставляющих,различныеспособыизмеренияирасчетакоэффициентов влагопроводности и капиллярной диффузии влаги визотермическихусловиях,методымоделирования,математическойфизическогостатистики,иматематическогоэконометрики,теории11эксперимента.Применениеуказанныхметодовосновывалосьнаиспользовании современных пакетов прикладных программ для обработкирезультатов экспериментов, проведенных в лабораторных и полевыхусловиях.Научная гипотеза: моделирование порового пространства на новомэнергетическом уровне и реализация объективных количественных методовизучения гидрофизических свойств почвобеспечат научное обоснованиенаилучших мелиоративных режимов при проведении мелиоративныхмероприятий и технологий, что позволит снизить деградационные, в томчисле эрозионные процессы на орошаемых землях и повысить стабильностьсельскохозяйственного производства.Научная новизна работыНа основании теоретических исследований и изучения передвижениявлаги в поровом пространстве почвы впервые предложена трехмернаякапиллярная модель порового пространства почвы, позволяющая описыватьэнергетику почвенной влаги и отличающаяся от аналогов возможностьюнеявногозаданиягранулометрическогосоставапочв.Наосноверазработанной модели получены зависимости основной гидрофизическойхарактеристики (ОГХ) почв и функции влагопроводности, а такжефункциональные зависимости липкости, силы трения в почве от удельнойповерхности,пористостиивлажностидляопределениядиапазоноввлажности, при которых проведение агромелиоративных мероприятийэкологично и наименее энергоемко.

Разработаны методики, программноеобеспечение и приборное оборудование для определения величины«эффективного» размера почвенного агрегата, профиля влажности придождевании и контура увлажнения при капельном орошении,а такжепотенциала деформируемости почв, уплотнения почв при проведенииагротехнических мероприятий. Обосновано значение критерия Лохтина,разработанного для определения условий смыва почвы при избыточномполиве.12Положения, выносимые на защиту:1.