CC BY
71
УДК 631.431 Ю.А. Савельев, П.А. Ишкин
ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССА ПРОМОРАЖИВАНИЯ ПОЧВЫ НА ЕЕ РАЗУПЛОТНЕНИЕ И ПРОДУКТИВНУЮ СПОСОБНОСТЬ
В статье дана методика лабораторно-полевых исследований по определению величины разуплотнения почвы промораживанием и экспрессный метод, основанный на изменении продуктивной способности почвы. Приведены результаты исследований и определено, что для обеспечения эффективного процесса разуплотнения уплотненной почвы промораживанием необходимо оптимальное количество влаги - не менее 28%. Разработана номограмма для определения продуктивной способности почвы после разуплотнения промораживанием, которая позволяет прогнозировать будущий урожай по интенсивности гуттации тест-культуры в зависимости от исходной плотности и влажности почвы в осеннезимний период.
Ключевые слова: промораживание почвы, разуплотнение, количество влаги, интенсивность.
U.A. Savelyev, P.A. Ishkin THE INFLUENCE OF FREEZING SOIL PROCESS ON ITS THINNING AND PRODUCTIVE ABILITY
The method of the laboratory-tied research to determine the size of the soil thinning by freezing and express method which is based on the soil productive ability change are given in the article. The results of the research are given and it is established that for the effective process of decompression of the compressed soil by freezing it is necessary to use the optimal volume of dampness -not less than 28%. The nomogramm is done for the soil productive ability determination after thinning by freezing, which allows to forecast the future harvest by the intensity of guttation of the test-plant depending on the starting density and dampness of soil in autumn-winter period.
Key words: soil freezing, decompresssion, dampness volume, intensity.
Процесс разуплотнения и оструктуривания уплотненной почвы после вегетационного периода наиболее эффективно с энергетической и экологической точки зрения осуществляется в зимний период при оптимальной влажности для данного типа и состояния почвы [1-2]. С целью определения оптимальных параметров данного процесса для тяжелосуглинистого чернозема Самарской области проведены экспериментальные исследования.
Исследования выполнялись по оценке эффективности естественного разуплотнения почвы промораживанием в зависимости от ее влажности и плотности по разработанной методике [3].
Оценка проводилась по изменению плотности почвы после промораживания и оттаивания, а также определялось изменение продуктивной способности почвы после разуплотнения промораживанием.
Величина разуплотнения определялась как разность плотностей почвы до и после промораживания:
Ар = р'-р,
где Ар - изменение плотности почвы от морозного пучения, г/см3;
р' - плотность почвы после промораживания, г/см3.
Лабораторные исследования проводились в следующем порядке. Для исследования процесса разуплотнения почвы промораживанием готовили образцы почвы в нескольких вариантах плотности, каждые из которых готовились в нескольких вариантах влажности [2].
Уплотнение образцов осуществлялось на лабораторной установке. Навеска почвы засыпалась в цилиндр, установленный в основание и при помощи силового гидроузла образец почвы уплотнялся до определенной величины.
Металлический цилиндр с уплотненным образцом почвы снимался с установки и помещался в холод для промораживания. Температура промораживания -10-12°С. Время промораживания - 1-2 дня.
В объеме цилиндра образец почвы располагался в середине, оставляя по обе стороны определенный
объем.
После промораживания образцов определялось приращение объема от морозного пучения. Для этого объем цилиндра, не занятый почвой, засыпался песком при отрицательной температуре. При помощи чистика уровень песка выравнивался по торцу цилиндра, после чего оставшийся песок из цилиндра ссыпался в измерительную мензурку и определялся объем песка, который равен части объема цилиндра, не занятого почвой. Аналогичные действия выполняли для другого объема с противоположной стороны цилиндра.
Объем цилиндра V ', занимаемый промороженной почвой, определяли по формуле:
V' = V - V
ц П 1
где Уц - объем цилиндра, см3;
Уп - суммарный объем песка, помещенный в цилиндр, см3.
Полученные данные обрабатывали и строили кривые, характеризующие зависимость эффективности процесса разуплотнения уплотненной почвы промораживанием в зависимости от ее плотности и влажности.
Результаты экспериментальных исследований по определению эффективности процесса разуплотнения почвы промораживанием представлены на рис. 1.
Абсолютная влажность почвы, %
промораживание при плотности 1,1 г/см3 промораживание при плотности 1,2 г/см3 промораживание при плотности 1,3 г/см3 промораживание при плотности 1,4 г/см3 после оттаивания при плотности 1,1 г/см3 после оттаивания при плотности 1,2 г/см3 после оттаивания при плотности 1,3 г/см3 после оттаивания при плотности 1,4 г/см3
Рис. 1. Эффективность процесса разуплотнения почвы промораживанием
Данные показывают, что эффективность процесса разуплотнения почвы промораживанием зависит от ее влажности и плотности на момент промораживания. Эта зависимость является нелинейной и имеет точку максимума, соответствующую оптимальной влажности, при которой почва определенной плотности максимально эффективно разуплотняется. Например, для почвы плотностью 1,1 и 1,2 г/см3 оптимальным интервалом влажности для разуплотнения промораживанием является 29-31%, для более плотной почвы с исходной плотностью 1,3 и 1,4 г/см3оптимальная влажность находится в интервалах 28,5-30,5% и 28-30% соответственно.
Таким образом, для обеспечения эффективного процесса разуплотнения уплотненной почвы промораживанием необходимо оптимальное количество влаги - не менее 28%.
Для определения зависимости плодородия почвы, разуплотненной промораживанием от плотности и влажности исходной почвы, использовался экспрессный метод [4], основанный на изменении продуктивной способности почвы. Метод основан на реакции проростков семян индикаторных растений, по гутирующей способности которых можно судить об изменении продуктивной способности почвы, разуплотненной промораживанием.
После определения эффективности процесса разуплотнения промораживанием в зависимости от влажности и плотности почвы образцы почвы, не вынимая из цилиндров, ставились в тепло для оттаивания. После того, как температура образцов почвы становилась не ниже 18°С, в образцы производили посев проростков семян тест-культуры.
В качестве тест-культуры использовались ранние сорта ячменя. За 20 часов до посева порцию семян высыпали в стакан с водопроводной водой и смешивали для удаления с их поверхности пленки воздуха. После этого их помещали в растильню и проращивали в течение 20 часов в темноте при температуре 22-23°С. Из проросших семян выбирались экземпляры, имеющие одинаковые размеры зерновки и корешка, из расчета по 9 штук на каждый образец почвы.
Посев семян производили следующим образом. При помощи маркера в образце почвы делали лунки размерами, соответствующими размерам зерновки. Лунки размещали равномерно с расстоянием друг от друга не менее 1 см. Каждое семя брали пинцетом и погружали в лунку в вертикальном положении зародышем вниз на всю длину семени. Поверхность почвы над семенами выравнивали.
Образцы почвы с семенами помещали в гидротермостат ТС-80М-2, насыщенный парами воды и поддерживающий температуру 22-23°С. В данных условиях уже через 22-24 ч формировались проростки, достаточно интенсивно выделяющие гуттат.
Количество выделяемого гуттата определялось при помощи фильтровальной бумаги, окрашенной легко размывающейся краской (5%-м раствором медного купороса), на которой капли гуттата оставляли пятно размыва. Для сбора гуттата фильтровальную бумагу складывали вчетверо и прикасались углом к каждой капле на проростке. На одну полоску за двухсуточный период проращивания собирали жидкость с трех-пяти проростков. После этого бумага высушивалась и впоследствии планиметрировалась для определения площади пятна размыва.
Полученные данные планиметрирования заносились в журнал наблюдений и использовались при построении характеристических графиков.
По полученным данным об интенсивности гуттации в зависимости от плотности разуплотненной почвы промораживанием строились графические зависимости, которые сопоставлялись с результатами разуплотнения уплотненной почвы промораживанием при влажностях 28 и 30,5% (рис. 2).
£
I
ж 20
I-
О
-У 1.1
1,2
1,3
30,5%
28%
1 1,05 1 1 1, 15 1 2 1,25 1,3 1, 35 1
N
ч
X V
X
N
28% 30,5%
1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4
Плотность разуплотненной почвы, г/см3
Рис. 2. Номограмма для определения продуктивной способности почвы, разуплотненной промораживанием по интенсивности гуттации тест-культуры в зависимости от исходной плотности и влажности
Полученные зависимости интенсивности гуттации имеют вид выпуклой параболы, вершина которой совпадает с максимальным значением относительной гуттации (наибольшее текущее значение выделенной гуттационной жидкости брали за 100%). Величина плотности почвы при определенной влажности, при которой обнаружено наибольшее выделение гуттата, соответствует оптимальному уровню плотности разуплотненной почвы. Так, при влажности 30,5% для всего диапазона уплотненной почвы после ее промораживания оптимальным уровнем плотности является интервал 1,0-1,1 г/см3. При влажности 28% интервал смещается в меньшую сторону и принимает значения 0,95-1,05 г/см3.
Для прогнозирования результатов эффективности процесса разуплотнения почвы промораживанием при наличии уровня влажности почвы не менее 28%, по исходной величине ее плотности, например, 1,2 г/см3 (рис. 2), определяем плотность разуплотненной почвы - 1,12 г/см3, по которой из графика изменения относительной гуттации определяем уровень предполагаемой урожайности до 90% от максимально возможного для данной почвы; соответственно при влажности почвы 30,5% уровень предполагаемой урожайности составит 94%.
Таким образом, лабораторные эксперименты показали, что для эффективного процесса разуплотнения уплотненной почвы промораживанием рациональное количество влаги составляет для почвы с плотностью 1,1 и 1,2 г/см3в интервале 29-31%, для почвы с плотностью 1,3 и 1,4 г/см3 в интервалах 28,5-30,5% и 28-30% соответственно.
Разработанная номограмма для определения продуктивной способности почвы после разуплотнения промораживанием позволяет прогнозировать будущий урожай по интенсивности гуттации тест-культуры в зависимости от исходной плотности и влажности почвы в осенне-зимний период.
Литература
1. Скворцова, Е.Б. Сезонная динамика строения порового пространства в пахотных горизонтах серых лесных почв / Е.Б. Скворцова, П.М. Сапожников // Почвоведение. - 2002. - № 3. - С. 319-326.
2. Покровский, Г.П. Исследования по физике грунтов / Г.П. Покровский. - М.: ОНТИ, 1937. - 136 с.
3. Савельев, Ю.А. Методика определения величины разуплотнения почвы промораживанием в зависимости от ее влажности и плотности / Ю.А. Савельев, П.А. Ишкин // Изв. Самарской гос. с.-х. академии. - 2007. - Вып. 3. - С. 19-20.
4. Нугис, Э.Ю. Методические рекомендации экспресс-диагностических исследований по комплексной оценке воздействия ходовых систем мобильных технических средств на почву / Э.Ю. Нугис, ЭА Реппо. - М.: ВАСХНИЛ, 1984. - 24 с.
УДК 631.3.004.67 М.Г. Перепелицын, К.В. Тараканов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА БЕЗРАЗБОРНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРЕНИЯ РЕМОНТНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫМИ СОСТАВАМИ
В статье изложена методика и результаты экспериментальных исследований по определению воздействия ремонтно-восстановительных составов на поверхности трения.
Ключевые слова: поверхность трения, процесс, определение воздействия, ремонтно-
восстановительный состав.
M.G. Perepeltsin, K.V. Tarakanov
THE EXPERIMENTAL RESEARCH OF THE NON- SECTIONAL RECONSTRUCTION PROCESS OF RUBBING SURFACE BY THE REPAIR RECONSTRUCTION COMPOSITIONS
The technique and results of the experimental research for defining effect of the repair reconstruction compositions of rubbing surface are given in the article.
Key words: rubbing surface, prosess, defining effect, the repair reconstruction composition.
В настоящее время наукой предложено несколько альтернативных способов безразборного восстановления геометрических размеров поверхностей трения путем введения различных присадок и добавок. По мнению ряда авторов, наиболее перспективными являются металлокерамические препараты (условно названные производителем «НПО Руспромремонт» ремонтно-восстановительным составом; далее - РВС).
