Автореферат (1151677), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Разработанные методы и средствапозволяют обосновать экологически приемлемые мелиоративные мероприятия итехнологии, обеспечивающие создание благоприятного мелиоративного режимапочв. Результаты исследований использованы при оценке мелиоративныхмероприятий на территориях Батыревского, Канашского и Чебоксарского районовЧувашской Республики, в ООО «Земледел» при создании индикаторов полива ирасчете гидрофизических параметров смесевых почв, а также при проведениимероприятий по реконструкции межхозяйственной оросительной системы«Дружба» Канашского района Чувашской Республики в рамках федеральнойцелевой программы «Развитие мелиорации земель сельскохозяйственногоназначения России на 2014-2020 годы» (постановление ПравительстваРоссийской Федерации от 12 октября 2013 г. № 922). Результаты изысканийпереданы в ФГБУ «Управление мелиорации земель и сельскохозяйственноговодоснабжения по Чувашской Республике».
Теоретические разработки могутбыть использованы в учебном процессе по мелиорации.Степень достоверности. Достоверность теоретических исследований,основных выводов и предложений определяется адекватностью полученныхфункциональных зависимостей и высоким уровнем их сходимости смногочисленными экспериментальными данными.Личный вклад автора состоит в обобщении и анализе литературныхматериалов, постановке проблемы и формулировке задач исследований,совершенствовании модели порового пространства, выявлении функциональныхзависимостей основной гидрофизической характеристики почв, функциивлагопроводности, липкости, силы трения в почве от ее удельной поверхности,пористости и влажности. Их использование позволяет провести мелиоративныемероприятия более экологично и наименее энергоемко.
Автором разработаныоригинальные методики и приборное оборудование для определения величины«эффективного» размера почвенного агрегата, потенциала деформируемостипочвы, описания уплотненного состояния почвы по значениям коэффициентафильтрации для исследования динамики профилей влажности и контуровувлажнения при орошении. Проведены полевые исследования и выполненапроверка адекватности модели и полученных зависимостей.Апробация результатов исследований. Основные положения работыдоложены и обсуждены на Международных симпозиумах «Экологическиеаспекты механизации растениеводства» (г.
Варшава, 2002, 2003 гг.); учебно –методической конференции стран Содружества «Современный физическийпрактикум» (Санкт-Петербург – Москва, 2002); научных конференцияхпрофессорско-преподавательскогосоставаЧувашскойгосударственнойсельскохозяйственной академии с 2000 по 2007 гг. (г. Чебоксары); научнопрактических конференциях Чебоксарского кооперативного института РУК (г.Чебоксары, с 2008 по 2013 гг.), межрегиональной научно – практической7конференции «Плодородие почвы – основа высокоэффективного земледелия»(г.Чебоксары, 2000); межрегиональной научно – практической конференции«Актуальные проблемы сельскохозяйственного производства» (Чебоксары, 2001);Международной научной конференции молодых учёных и специалистов,посвящённой 150-летию РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (г. Москва, 2-3июня 2015 г.); XVIII Московском Международном Салоне изобретений иинновационных технологий «Архимед-2015» (серебряная медаль), конкурсе«Лучший проект в интересах агропромышленного конкурса (АПК) РоссийскойФедерации (г.
Москва, 02-05 апреля 2015 г.); VIII Международной научнойконференции «Инновационные технологии и экологическая безопасность вмелиорации» (г. Москва, 9 октября 2015 г.); Международной научнопрактической конференции «Мелиорация и водное хозяйство: проблемы и путирешения» (Костяковские чтения) (г. Москва, 29-30 марта 2016 г.),Международной научно-практической конференции «О широком развитиимелиорации земель для получения высоких и устойчивых урожаев зерновых идругих сельскохозяйственных культур» (г. Москва, 1 июня 2016 г.).Публикации.
По теме диссертации издана монография, опубликовано 25статей в ведущих рецензируемых журналах ВАК, и 14 статей в материалахнаучно-исследовательских конференций, получено из Роспатента 3 охранныхдокумента на изобретения. Общий объем публикаций составляет 32,5 усл. п. л.Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит извведения, шести глав, заключения, списка литературы, основных обозначений иприложений, изложена на 364 страницах машинописного текста, включаябиблиографию из 275 наименований (в том числе 44 на иностранных языках), 104рисунка, 34 таблицы и 6 приложений.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВведение содержит краткое изложение состояния исследуемой проблемы,ее актуальность, сущность выполненной работы, цель исследования, научную ипрактическую значимость и основные положения, выносимые на защиту.В первой главе «Современное состояние теоретических подходов кизучению водно-физических свойств почв и обоснованию гидрофизическихпараметров» представлен обзор современного состояния моделированияпорового пространства почвы, определения гидрофизических и физикомеханических свойств и характеристик почв при проведении мелиоративныхмероприятий.Для количественного описания переноса влаги по поровому пространствуразличных почв разработано и опробовано множество моделей.
Общеизвестнаобобщенная модель Ричардса для описания влагопереноса в бесструктурнойпочве. Модели, учитывающие особенности строения порового пространства почв,структурность, набухание, степень засоленности и т.д. предложены в работахтаких ученых как С.Ф. Аверьянов, И.П. Айдаров, А.А. Алексашенко, Г.И.Баренблат, B.C. Борисов, А.И. Будаговский, В.В. Ведерников, Н.Н.
Веригин, Е.П.Галямин, A.M. Глобус, А.И. Голованов, А.В. Лыков, Е.В. Мироненко, СВ.Нерпин, Б.Ф. Никитенков, Ю.Н. Никольский, Я.А. Пачепский, И.С. Пашковский,8Р.А. Полуэктов, Л.М. Рекс, Ю.Д. Сиротенко, И.И. Судницин, А.Ф. Чудновский,Н.В. Чураев, B.C. Шержуков, В.М. Шестаков, Д.Ф. Шульгин, Е.С. Чайлдс, Р.Ховеркамп, М. ван Генухтен, Х. Парланге и многих др.
Диверсификация моделейстроения порового пространства различных типов почв соответственно физикомеханическим и химическим свойствам почв проведена в работах А.М. Зейлигера.Выполненный анализ методов определения важного и стабильного вовремени свойства почв - удельной поверхности показал, существует несколькоподходо и методов определения: с помощью лазерных анализаторов размеровчастиц, Кутилека и БЭТ, Фаррера, измерения изотерм адсорбции газов и паров,сорбции паров воды почвами и др.
Рассмотрены методы определения пористостипочв и структуры порового пространства почв с помощью рентгеновскойкомпьютерной томографии, адиабатного расширения почвенного воздуха ввакуум,расчетныечереззначенияплотноститвердойфазы,микроморфометрические, основанные на газовой диффузии через образец почвы,ртутные и т.д.Показано,чтометодыполученияосновнойгидрофизическойхарактеристики (ОГХ) и функции влагопроводности почв по базовым почвеннымсвойствам с использованием педотрансферных функций (ПТФ) М. ван Генухтена,К.
Секи, Я.А. Пачепского и др. позволяют согласовать теоретическиеисследования с экспериментальными данными. Среди экспериментальныхметодов необходимо выделить метод центрифугирования А.В.Смагина, в которомвлага выталкивается из почвы под действием центробежных сил. Средикамеральных методов представляет интерес метод аэрогидродинамическогоподобия В.М. Сироткина, в котором для получения ОГХ измеряются потерикинетической энергии протекающего через почву стационарного газового потока.В главе также рассмотрены методы исследования влагопереноса прикапельном орошении. Распределение влаги при точечном увлажнении имеет своиособенности, которые в большинстве исследований выражаются в видерегрессионных зависимостей, описывающих параметры контуров увлажнения.Широкий ряд таких зависимостей приведен в работах А.Д. Ахмедова, М.С.Григорова, А.С.
Овчинникова, Е.П. Борового, В.И. Ольгаренко, Г.В. Ольгаренко идр. Поскольку расчет режимов капельного орошения позволяет дозировать подачуводыконкретновобластьрасположениякорневойсистемысельскохозяйственных культур, то основой численных расчетов может бытьопределение контуров увлажнения совместно с ОГХ. Поэтому обоснованиеособенностей поливного режима целесообразно осуществлять, используя ОГХ ифункцию влагопроводности в соответствии с физико-механическим свойствампочв.При орошении дождеванием благодаря полной механизации процессаполива есть возможность точной регулировки поливной нормы с учетомоптимальной интенсивности дождя.
Для уменьшения поверхностного стока,образования луж и смыва почвы необходим обязательный учет свойстворошаемых почв с использованием моделей влагопереноса.На интенсивность впитывания воды при орошении сильное влияниеоказывает наличие на некоторой глубине уплотненного слоя почвы (плужная9подошва). Поэтому к числу актуальных направлений относятся решениепроблемы снижения энергоэффективности мелиоративных агротехническихопераций, связанных с воздействием на глубокие подпахотные горизонты(разуплотнение и рекультивация), поскольку энергоёмкость при глубокойобработке почв и грунтов, достаточно высока. Обоснование влажностипочвогрунта, при которой необходимо проводить операции, и скорости движенияагрегатов можно осуществлять с учетом зависимостей липкости и силы трения отвлажности и удельной поверхности почвы.
Выполненный анализ показал, что приобосновании мелиоративных мероприятий, а также при разработке безопасныхмелиоративных технологий, не вызывающих необратимых процессов впочвенном слое, дальнейшее совершенствование модели порового пространствапочвы и разработка методики определения функциональной зависимости ОГХпочв и функции влагопроводности является актуальной задачей. При этомиспользование информационных технологий и методов математическойстатистики позволит более точно подойти к обоснованию мелиоративныхмероприятий и технологий. Концептуальная модель изучения динамикигидрофизических свойств почв и моделирования порового пространства на новомэнергетическом уровне, позволяющая обосновать экологически приемлемыемелиоративные приемы и технологии, обеспечивающие сопряжение природныхпроцессов с антропогенным воздействием, приведена на рисунке 1.Аэродинамический методТрехмерная капиллярная модель поровогопространстваУсловия роста и развития растенийУсловия проведения мелиоративных работКоэффициентфильтрацииОценкауплотненияпочвыОсновная гидрофизическаяхарактеристика почвы,функция влагопроводностиОпределениеинтенсивностивпитывания влаги идинамики контуровувлажненияЛипкость,трение,энергетическиесостоянияпочвеннойвлагиОценка мелиоративных мероприятийПринятие управленческих решенийМероприятияпоразуплотнениюОпределение сроков инорм эрозионнобезопасного поливаВыбор условий ирежимовпроведениямелиоративныхработПовышение эффективности сельскохозяйственного производстваЭнерго – ресурсо – влагосбережениеРисунок 1 – Концептуальная модель исследования пористой среды почвы дляобоснования мелиоративных мероприятий и технологий10Во второй главе «Моделирование порового пространства и определениегидрофизических свойств почв для целей мелиорации, верификация ОГХдля основных почв Чувашской Республики» рассмотрены вопросысовершенствования почвенной модели порового пространства с учетомэнергетики почвенной влаги и возможностью задания гранулометрическогосостава почвы.Передвижение влаги в почве обусловлено совокупностью физических игидрофизических свойств почвы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
