Обработка почв подверженных дефляции
Обновлено: 05.10.2024
На почвах, подверженных ветровой эрозии, на чистых паровых полях узкими трехстрочными полосами поперек направления господствующих ветров сеют кулисные растения. Ширина одной кулисы — 60—90 см, междурядья составляют 30—45 см. Расстояние между кулисами оставляют кратным ширине захвата применяемых почвообрабатывающих орудий. Кулисные растения (подсолнечник, горчица и др.) высевают в Западной Сибири в первой или во второй декадах июля. При уходе за кулисным паром обрабатывают межкулисные полосы. Посев озимых зерновых культур проводят поперек кулис. При посеве кулисы час-точно повреждаются, а сохранившиеся растения зимой вают снег.
При посеве озимых по занятому пару обработка почвы
парозанимающую культуру проводится так же, как и под Яровы культуры (глава 20.1). Обработка почвы после уборки парозани 6 мающей культуры зависит от почвенно-климатических условий засоренности поля, продолжительности периода от уборки до посева озимых культур.
В условиях достаточного увлажнения вспашку проводят сразу после уборки парозанимающей культуры. До посева озимых по мере появления всходов сорных растений, проводят ряд культиваций в агрегате с боронованием. Вспашку иногда заменяют обработкой дисковыми орудиями на глубину 10—12 см с боронованием и последующей предпосевной культивацией. Предпосевную культивацию целесообразно сочетать с посевом комбинированными агрегатами.
Если парозанимающие культуры используются на зеленое удобрение (сидеральный пар), то при скашивании растения лучше измельчить и разбросать по полю (например, при помощи КСК-100). Заделывать или под вспашку, или тяжелыми дисковыми боронами (БДТ-7 и др.) в два следа. До посева озимых проводят мелкую культивацию или дискование на глубину 6—8 см с одновременным прикатыванием почвы.
В Алтайском крае озимые культуры размещают в основном по паровым полям. В восточных районах (Тогульский, Ельцов-ский, Солтонский, Целинный и др.) озимую рожь размещают в севооборотах после зернобобовых культур.
При возможности внесения расчетных доз минеральных удобрений и широкого применения средств защиты растений озимые культуры размещают после непаровых предшественников. Озимые можно высевать после раноубираемых зерновых, зернобобовых и других культур (горох, горохоовсяная смесь, озимая рожь на зеленый корм).
Обработку почвы после непаровых предшественников необходимо провести в короткий срок до посева озимых. Вместо 10-
аШки почву обрабатывают дисковыми орудиями на глубину еС 12 см в двух направлениях в агрегате с катками. Перед посе-озимых проводят предпосевную культивацию на глубину за-
%и семян. Предпосевную культивацию лучше совместить с посевом комбинированными почвообрабатывающими посевными агрегатами, сеялкой СЗС-2,1.
На почвах, подверженных дефляции, обработку под озимые проводят культиваторами-плоскорезами (КПШ-5, КПШ-9, КПЭ-3,8 и др.) на глубину 10—12 см с сохранением стерни на поверхности поля. Перед посевом озимых проводят культивацию на глубину заделки семян с прикатыванием почвы кольчатыми катками ЗККШ-6А.
Глава 22
СИСТЕМА ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В СЕВООБОРОТАХ
Системы обработки почвы под отдельные культуры в севообороте взаимосвязаны между собой, потому что обработки под предшествующие культуры оказывают большое влияние на особенности подготовки почвы под последующие. Поэтому все системы обработки под отдельные культуры объединяют в технологические комплексы или системы обработки почвы в севооборотах. В севообороте применяют сочетание глубоких и мелких, отвальных, безотвальных и плоскорезных обработок. Но это не механическое объединение всех систем обработки почвы под культуры севооборота.
С учетом почвенно-климатических условий и взаимовлияния обработок почвы под отдельные культуры определяют возможность сокращения глубины основных, количества предпосевных обработок и применение почвозащитной обработки почвы. Если в севообороте применяют плоскорезную и отвальную обработки, но преобладает плоскорезная, то систему основной обработки в севообороте называют плоскорезно-отвальной.
Проблема дефляции почв в Африке, Европе, Азии, Америке очень актуальна. Это одна из ключевых сложностей, связанных с экологическим состоянием почв нашей планеты. Экологи, геологи призывают обратить на нее особенное внимание, утверждая, что недооценка этой беды может закончиться глобальным кризисом. Действительно, дефляция представляет собой серьезную угрозу будущему земного шара. Что это такое и в чем выражается?
Общая информация
Проблема водной и ветровой эрозии почв исключительно актуальна, поскольку ежегодно от таких явлений страдают внушительные по площади зоны. Под дефляцией принято понимать почвенное разрушение по причине воздушных двигающихся потоков, а также снос верхнего слоя грунта ветром. Дефляция наблюдается, если ветровая скорость превышает предельное значение, которому грунт может сопротивляться. Разрушительная сила природного явления становится настолько большой, что никакая грунтовая устойчивость не может спасти землю.
Вам будет интересно: Предельное напряжение: определение и расчеты
Почвенные частички начинают двигаться из-за силы ветра за счет взаимного влияния статики, динамики. Такие силы появляются, когда поток воздуха обтекает частицу, расположенную на грунтовой поверхности. Когда воздушный поток движется, он действует на шарообразный элемент на грунтовой поверхности. Поскольку частица расположена свободно, она подвержена комплексному влиянию силы тяжести, лобового напора воздуха, давления атмосферы. Играют роль силы подъема и сцепления.
Силы и влияние
Вам будет интересно: Что такое нудизм: интересные факты, история, вопросы практики
Эрозия почв, земель из-за влияния ветра, изучаемая геологами и экологами, позволила понять особенности соотношения влияния сил на отдельные частицы. Если сочетание силы тяжести, давления атмосферы, силы сцепления практически соответствует силе лобового напора воздуха, элемент грунта приходит в движение, волочась по поверхности. Если сила тяжести, давление воздуха, сцепление суммарно оказываются слабее силы подъема, элемент грунта оказывается в подвешенном движущемся состоянии.
Причина появления подъемной силы – различие ветровых скоростей на разных высотах, доступных грунтовому элементу. Определенный поток поступает под шарообразный комочек. Почвенный верх несколько шероховатый, поэтому скорость такого потока сравнительно мала. Свою роль играет плотность грунта. Над частицей формируется зона, в которой уровень давления ниже, чем в окружающем пространстве, а под ней происходит противоположное, то есть появляется участок, которому присуще сравнительно высокое давление. Это приводит к появлению влияющей на почвенный элемент подъемной силы.
Комплексное явление
Развитие эрозии почвы представляет собой совокупность процессов, связанных между собой. Они включают не только отрыв частиц почвы, но и их перемещение с последующим отложением. В некоторых случаях ветер влияет на подстилающие разновидности, затрагивает почвообразующие сорта. Дефляция наблюдается, если есть ветер, чья скорость довольно велика, поэтому он обеспечивает перемещение частиц. Дефляция разделяется на повседневную (или местную) и пыльные бури. Для деления анализируется происходящее: интенсивность, длительность по времени, величина ущерба. Повседневная инфляция наблюдается при сравнительно небольших скоростях перемещения воздушных масс. Они могут совсем немного превышать критические для почвы показатели. Повседневное явление по масштабности сильно ограничено, охватывает поле или несколько расположенных поблизости. Все этапы процесса наблюдаются в пределах этого участка – грунт выдувается, наносы откладываются. В некоторой степени такому явлению подвержен любой пахотный участок.
Вам будет интересно: Пляж - это что такое? Значение и происхождение слова
Если причиной дефляции почвы становится очень сильный ветер, наблюдается пыльная буря. Таким словом обозначают явление, инициируемое ветром, существенно более сильным, нежели критический переносимый грунтом. Влияние воздушных масс приводит к перемещению больших пылевых объемов. Одновременно падает видимость. При буре наблюдается большая высота подъема элементов грунта в атмосферу – она исчисляется сотнями метров. Велика дальность перемещения – она оценивается сотнями, тысячами километров.
Интенсивность
Чтобы оценить процесс эрозии почвы под влиянием ветра, нужно охарактеризовать интенсивность явления. Оценка этого фактора дает данные о количественной стороне происходящего. Учитывают, насколько интенсивно сдувается грунт. Результат измеряют в т/га в течение года. Еще один вариант оценки – анализ того, насколько мощный грунтовый слой был утерян за некоторый временной промежуток (месяц, год).
Чтобы проанализировать, насколько высоки риски дефляции, нужно соотнести известную интенсивность и скорость процесса появления новой почвы. Средний показатель этого параметра оценивают в миллиметрах в год. Чтобы определить значение, соотносят мощность уровня гумуса и длительность его формирования.
Дефляция: факторы
Все факторы дефляции почв принято делить на обусловленные климатом, топографией, деятельностью человека, грунтом. Изучая климат, учитывают скорость, направленность ветра, уровень прогрева среды в разные времена года, объем осадков, присущий местности. Почвенная дефляция чаще встречается там, где уровень увлажненности грунта мал, влага испаряется активнее, чем выпадают осадки. Больше риск дефляции, если в теплое время года температура прогрева среды очень высокая, а относительный уровень увлажнения атмосферных масс ниже нормы. Дефляция особенно ярко выражена в среднеазиатских землях, свойственна западным сибирским регионам и казахстанским территориям. Если оценить состояние грунта на Алтае, можно заметить, что более 75% западной местности подвержено этому разрушительному процессу. Приблизительно 64,1% всех пахотных земель – участки, для которых опасен рассматриваемый процесс. Около 45% уже стали его жертвами.
Сила эрозии, дефляции почвы определяется интенсивностью движения воздушных масс. Стандартно ветровая скорость становится больше за день, максимальна к полудню, стихает в вечернее время. Чем дольше наблюдается ветер, тем потери больше, если скорость перемещения масс воздуха превышает критическую для грунта. Чтобы оценить критическую, нужно определить скорость движения воздуха на высоте не более 10 см от грунтовой поверхности. Критическим будет ветер, при котором песчинки очевидно движутся. Для оценки скорости движения воздуха на высоте 10-15 метров над уровнем поверхности используют специальные приборы – ими располагают метеостанции. Есть самописцы, предназначенные для измерения скорости, направления движения воздуха. Пользуются чашечными анемометрами.
Вам будет интересно: Авестийский язык: история, грамматика, современность
О скорости детальнее
С целью исследования дефляции почвы необходимо обозначать особенности ветров, присущих региону. Измерения скорости, направленности рекомендовано делать с трехчасовыми паузами. Учитывают, что от сезона к сезону скорость меняется, причем все изменения закономерны. Самый сильный ветер наблюдается в конце зимы, начале весны. Нередко этот этап фиксируется в то время, когда растительности еще нет, поэтому негативные процессы быстро распространяются на большие почвенные территории.
Одна из основных характеристик режима ветра – направление воздушных масс, представляющих собой опасность для местности. Для его определения пользуются розой ветров, то есть диаграммой по румбам. Роза ветров дает представление о том, какие направления преобладают, и позволяет оценить, какие почвы подвержены особенному риску.
Осадки и прогрев
Как можно узнать из специальных справочников, в некоторой степени защиту почв от эрозии и дефляции обеспечивают осадки, если они умеренны. Они увлажняют грунт, усиливают сцепление между средами в разном агрегатном состоянии, повышают способность грунта противостоять дефляции, а также механически влияют на грунтовые структуры. Если ветер сухой, сильный - грунт иссыхает, поэтому стойкость к дефляции падает. Механическое влияние осадков определяется габаритами капель, длительностью выпадения дождя и его силой, качествами почвы и количеством циклов осушения и наполнения влагой, оттаивания и последующего замерзания.
Температура очень сильно влияет на качества грунта. Чередование плюсовых температур и мороза, наблюдающееся в течение дня, приводит к постоянному промерзанию с последующим прогревом грунта. Если такое наблюдается очень часто, почва увлажнена, понижается уровень ее стойкости к разрушению.
Топография
Во многом дефляция почвы зависит от топографии местности. Она влияет на то, как метеорологические особенности будут воздействовать на грунт, а значит, определяет силу дефляции. Ветер – это один из сильных, значимых факторов, формирующих рельеф местности. Если речь идет об используемых в сельском хозяйстве зонах, то ветер здесь – инструмент формирования рельефа на уровне нано-, микрочастиц. За его счет появляются наносы (бугры, косы) за небольшими препятствиями. Таковыми выступают, например, стебли растений и древесные стволы. Под влиянием ветра появляются валы на месте лесных полос, предназначенных для защиты полей. Элементы рельефа отличаются друг от друга. Если анализировать равнину с пересеченными участками, можно при равных параметрах ветра видеть увеличение скорости ветра при движении воздушных масс по склону вверх, и обратное явление на спуске. Изменение скорости воздушных масс, зависящее от рельефа, во многом контролирует дефляцию, определяет закономерности развития грунта в регионе.
В условиях равнинного пересеченного рельефа при одном и том же ветре в свободной атмосфере его скорость на уровне почвенной поверхности увеличивается при движении вверх по склону и уменьшается при движении вниз по склону. Соответственно, выступающие участки более подвержены агрессии, нежели подветренные. Уровень дефлированности становится существеннее при продвижении наверх. Крутизна, геометрические особенности склона во многом определяют силу влияния ветра на нюансы рельефа. Наиболее выражено влияние дефляции, если склон выпуклый. Если он имеет вогнутую форму, агрессивный фактор воздействует в наименьшей возможной степени.
Влияние человека
В настоящее время люди задумываются о том, что делать, чтобы предотвращение эрозии почвы было более эффективным. Во многом актуальность этого обусловлена тем фактором, что дефляция зачастую начинается именно из-за человеческой активности, организации промышленности, ведения хозяйствования на некоторых землях. Более всего процессам подвержены серозем, светлый каштановый грунт, бурый. В первую очередь страдают полупустынные, пустынные местности, каштановые территории сухих степных регионов, а также степной чернозем. Качества почв, отвечающие за уровень дефляции, делят на те, которые влияют на ее устойчивость, и имеющие опосредованное воздействие. К первой категории относят состав, плотность, сцепление частиц. Опосредованно воздействуют химические, физические, комбинированные процессы, из-за которых меняются количественные параметры грунта.
Среди всех факторов дефляции одним из самых сильных считается антропогенный. Из-за него ежегодно циклично меняются агрегатные качества верхнего уровня, используемого под пашню. Человек изменяет плотность этого слоя. Нередко результат неблагоприятен для природы, особенно если работа проводится с привлечением специальных машин. Человек корректирует межагрегатное сцепление.
Параметры и состав
Один из важных параметров грунта – комковатость. Он позволяет понять, как много в почве элементов габаритами более миллиметра. Чем выше комковатость, тем регион меньше подвержен дефляции. Структурное состояние во многом зависит от гранулометрического состава. Среди земель в степи, распахиваемых человеком, самые рискованные, наиболее сильно страдающие от дефляции зоны – те, которые по гранулометрическому составу тяжелы или легче среднего. В первом случае структура слишком пористая, второй вариант сопровождается нехваткой связующего материала, пыли, которая необходима для появления крупных, прочных элементов.
В некоторой степени можно обеспечить защиту почвы от дефляции, если принять меры для улучшения ее состава. Считается, что процесс менее опасен, если грунт на 27% сформирован илом. Если в почве достаточно много пыли, она более стойка к дефляции. При этом сам характер разрушения во многом определяется гранулометрическим составом. Ветер переносит элементы, одновременно разрушая их, стирая поверхность грунта, когда по нему перемещаются небольшие структуры. Все это приводит к увеличению объема мелких элементов в грунте. Такие легко переносятся ветром.
Органика
Вам будет интересно: Как стать экспертом в какой-либо области? Необходимое образование и условия
Во многом дефляция почвы определяется наличием органических соединений. За их счет местность более плодородна, но менее стойка к разрушению. При равных процедурах обработки чернозем, обогащенный гумусом, будет иметь больше мелкогабаритных включений. Такая территория быстрее поддается дефляции. Заделка остатков растительности в грунт дает худший эффект, нежели оставление в верхнем слое. Будучи наверху, растения медленнее разлагаются, дольше пополняют грунт клеящими ингредиентами, защищая от разрушения. Обогащенные гумусом земли быстрее разрушаются, так как здесь медленнее появляется поверхностная корка. Формирование такой корки увеличивает стойкость к дефляции. Интенсивность сдувания становится несколько меньше, объемы утери сокращаются.
Вода и зелень
Борьба с эрозией почв включает отслеживание насыщенности грунта влагой. Заполнение водой создает больший вес. Больше становятся критически опасные для местности показатели скорости перемещения воздушных потоков. Увлажнение приводит к появлению водной пленки. Когда частицы смыкаются, появляется сцепление, обусловленное разными агрегатными состояниями веществ. Такие силы делают грунт более стойким к разрушению. Интенсивность дефляции снижается.
В борьбе с эрозией почвы на помощь человеку приходит растительность. Она определяет качества грунта, воздуха, потоков в нем. Растения корректируют дефляцию практически всегда в положительную сторону, а также влияют на сельскохозяйственную деятельность человека. Воздушный поток из-за растений становится более турбулентным, средняя скорость движения падает. Из-за растений появляется турбулентный след, то есть такой слой, в котором явление турбулентности особенно сильно. Такой след из-за группы растений становится своеобразным буфером, который ослабляет обмен между разными воздушными слоями. Пользуясь этим, можно так продумать расположение растительности на поле, чтобы сдерживающие дефляцию участки охватили всю поверхность. Тогда регион удастся защитить максимально эффективно. Чем выше скорость воздуха, тем меньше участок, оберегаемый растением. При усиленном ветре возможно перемещение частиц, невзирая на защитную растительность.
Что сделать?
Если уточнить у геологов, экологов, какое мероприятие защищает почву от дефляции, многие посоветуют использовать растительность. Предполагается комплексная работа. Поверхность территорий, которые нужно уберечь от агрессивного явления, мульчируют. Рекомендовано высевать промежуточные сорта. Посевы располагают так, чтобы полосы чередовались. Следует создавать так называемые кулисы из высокостебельных растений, защищающие поля, лесные посадки. Самый прочный покров формируется сортами бобовых.
Чтобы понять, насколько актуальны разные меры, нужно проверить состояние почвы. Все разновидности территорий делятся на слабо-, средне-, сильнодефлированные. Определив принадлежность к конкретной группе, выбирают меры защиты местности. В любом случае мероприятия должны быть комплексными. Следует сократить скорость ветра над участками, подверженными эрозии. Для этого создают препятствия – ветроломы. Их роль выполняют леса, кулисы из высокостебельных растений. Не менее важно формирование предохраняющего грунтового покрова. Его зона ответственности – воспринимать ветровые удары, которые иначе могли бы разрушать грунт.
Многие агрономы знают, какое мероприятие защищает почву от дефляции – внесение химических продуктов, которые делают сцепление частиц более мощным, тем самым увеличивая прочностные показатели грунта.
Комплексные меры
Защита почв от эрозии предполагает агротехнические работы, организованные сельскохозяйственные, лесомелиоративные. Сельскохозяйственные требуют рационально располагать места для возделывания. Изучение качеств разных участков позволяет определить, какие зоны более подвержены агрессивным факторам. Такие места засевают многолетними растениями, здесь высаживают леса. Необходимо использовать технологии, разработанные для защиты почвы.
На тяжелых по ГС почвах это почвозащитная технология возделывания зерновых культур в пятипольном зернопаровом севообороте. 20% пашни в этом севообороте отводится под пар. Обработку почвы производить здесь с оставлением стерни. Сев - стерневыми сеялками.
Если почва легкая, сеют так, чтобы культуры росли полосами. Нарезая поля, распределяют их так, чтобы длинная сторона ориентировалась поперек основного опасного воздушного потока.
Задача агротехнических работ – восполнить нехватку питательных соединений, накопить в грунте воду. Необходимо организовать работы, дабы пахотный горизонт стал структурным, а скорость движения воздуха вблизи грунта минимизировалась.
Уровень защищенности грунта в разные сезоны зависит от биологических качеств культуры, которую возделывает человек. Самый высокий уровень защиты - у участков, отведенных под многолетние растения. Паровые поля защищены в минимальной степени. Занятые по капусту, лук и сходные культуры участки также практически не имеют защиты. Биологическая масса этих растений слишком мала, поэтому не удается уберечь местность от выдувания грунта. К эффективным относят кукурузу, хлопчатник. На пользу грунту будет высадка подсолнечника.
ВЕТРОВАЯ ЭРОЗИЯ / ВЯЗКОСТЬ / ГЛИНЯНО-ПЕСЧАНАЯ СМЕСЬ / ГРУНТ / ДЕФЛЯЦИЯ / КРИТИЧЕСКАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ / (МЕТ)АКРИЛОВЫЕ (СО)ПОЛИМЕРЫ / ПОРИСТОСТЬ / ПРОПИТКА / УКРЕПЛЕНИЕ / ACRYLIC (CO) POLYMERS / WIND EROSION / VISCOSITY / SOIL / CLAYSAND MIXTURE / DEINFLATION / CRITICAL DENSITY / POROSITY / IMPREGNATION / STRENGTHENING
Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Емельянов Даниил Николаевич, Рукавишникова Валентина Николаевна
Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Емельянов Даниил Николаевич, Рукавишникова Валентина Николаевна
Мероприятия по снижению потерь электроэнергии на транспорт для предприятий коммунально-бытового сектора
Влияние степени деградации каштановых почв сухостепной зоны Монголии на их устойчивость и гумусное состояние
RECOMMENDATIONS ON TECHNOLOGY OF PROCESSING OF SOIL SUBJECTED TO EROSION WITH THE USE OF THE SOLUTIONS OF (METH)ACRYLIC (CO)POLYMERS
Introduction. Soil is one of the basic means of agricultural production. The result of re-wind erosion of the humus layer annually occur the loss of a large amount of fertile land. Soil conservation, and thus the fight against deflationary process is a challenge of our time. One reason for the deflation of soil tillage is rough, so in areas prone to wind erosion , it is advisable to use minimum till-age techniques. The second direction in the fight against wind erosion is to strengthen the soil . The most promising in this respect are they polymeric substances. Materials and methods. To this were synthesized in water solutions of sodium salts of copolymers of acrylic acid (Na-AA) with methyl acrylic acid (MA) and the sodium salt of lauryl-polimetak acid (Na-PMAA). The models used as soil and clay powder mixture of clay and sand 50/50. The viscosity of the solutions was investigated at Geppler viscometer, characterized viscous-sticks of clay pastes were determined using a rotary viscometer Reotest, on the strength of solid samples was judged by deter-mined on consist meter Geppler conical point yield. Results. Impregnation and consolidation of soils of different compositions with water soluble (meth) acrylic (co) polymers with different chain stiffness were investigated. It is found that the absorption rate of solutions (co) polymers in the primer in-creases with decreasing concentration of the impregnating solution and when administered in the chain (co) polymer of methyl acrylate units. It is shown that the ground as the absorption of the polymer solution to strengthen layers, unevenly. Discussion. When passing through the uneven ground polymer is absorbed and distributed in its Ob-Birmingham. The up-per layers of the soil sample saturated with a polymer than the lower. The higher the concentration of the solution, which was sat-urated soil sample, the slower it breaks down in water. Conclusion. It is made recommendations on tillage in erosion areas
wave processes in transmission lines to increase the accuracy of determining the place of damage), Elektricheskiyestantsii. 2015. No. 7. pp. 45-53.
17. Lymarev A. V., Mogilenko A. V. Opyt organizat-sii raboty po snizheniyu poter elektricheskoy energii v elek-tricheskikh setyakh Novosibirskoy energosistemy (Experience of organization of works on reduction of losses of electric energy in electric networks of power system of Novosibirsk), Energetik, 2010. No 12. pp. 33-34.
19. Papkov B. V., Vukolov V. Yu. Osobennosti rascheta normativov poter elektroenergii dlya territorialnykh setevykh organizatsy (Peculiarities of calculation of standards of losses of electricity to territorial grid organizations), Pro-myshlennaya energetika, 2010. No. 1. pp. 33-37.
21. Papkov B. V., Sharygin M. V. Skhema stimuliro-vaniya povysheniya nadezhnosti elektrosnabzheniya potrebi-teley (Incentives Scheme improve the reliability of power supply). Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeny. Elektromek-hanika. YuRGTU (NPI) Novocherkassk, 2009. Spets. vypusk. pp. 56-58.
22. Papkov B. V., Sharygin M. V. Trebovaniya k sisteme obespecheniya nadezhnosti elektrosnabzheniya (System Requirements ensure the reliability of power supply),
Nadezhnost i bezopasnost energetiki, 2014, No. 1 (24), pp. 53-55.
23. Serebryakov A. S., German L. A., Balueva I. A. Sovremennaya shema ustanovki poperechnoy emkostnoy kompensatsii (The current scheme of installation of the transverse capacitive compensation), Elektronika i elektrooboru-dovanie transporta. 2009. № 2-3. pp. 17-22
Дата поступления статьи в редакцию 14.09.2016.
05.20.01 УДК 631.51.01
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ, ПОДВЕРЖЕННОЙ ДЕФЛЯЦИИ, С ПРИМЕНЕНИЕМ РАСТВОРОВ (МЕТ)АКРИЛОВЫХ (СО)ПОЛИМЕРОВ
Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино (Россия)
Аннотация. Введение. Почва относится к числу основных средств сельскохозяйственного производства. В результате ветровой эрозии гумусового слоя ежегодно происходит потеря большого количества плодородных земель. Сохранение плодородия почв, а значит, и борьба с дефляционными процессами является актуальной задачей современности. Одной из причин дефляции почвы является грубая обработка почвы, поэтому в зонах, склонных к ветровой эрозии, целесообразно использовать методы минимальной обработки почвы. Вторым направлением в борьбе с ветровой эрозией является укрепление грунта. Наиболее перспективными в этом плане являются полимерные вещества.
Материалы и методы исследования. Для исследования были синтезированы в воде (со)полимеры: натриевая соль акриловой кислоты (Na-АК) с 10 мас. % метилового эфира акриловой кислоты (МА) и натриевая соль полиметакриловой кислоты (Na-ПМАК). В качестве модели грунта использовали порошок глины и смесь глины с песком в объемном отношении 50/50. Вязкость растворов исследована на вискозиметре Гепплера, вязкостные характеристики глиняных паст определяли с помощью роторного вискозиметра Реотест, о прочности твердых образцов судили по конической точке текучести, определяемой на консистометре Гепплера.
Результаты. Исследованы пропитка и укрепление грунтов разного состава водорастворимыми (мет)акриловыми (со)полимерами. Установлено, что скорость впитывания растворов (со)полимеров в грунт возрастает при уменьшении концентрации пропитывающего раствора и при введении в цепь (со)полимера звеньев МА. Показано, что грунт по мере впитывания раствора полимера укрепляется послойно, неравномерно.
Заключение. Сделаны рекомендации по технологии обработки почвы в дефляционноопасных зонах.
Ключевые слова: ветровая эрозия, вязкость, глиняно-песчаная смесь, грунт, дефляция, критическая концентрация, (мет)акриловые (со)полимеры, пористость, пропитка, укрепление.
RECOMMENDATIONS ON TECHNOLOGY OF PROCESSING OF SOIL SUBJECTED TO EROSION WITH THE USE OF THE SOLUTIONS OF (METH)ACRYLIC (CO)POLYMERS
Emeliyanov Daniil Nikolaevich, the doctor of chemical sciences, the professor of the chair of macromolecular compounds and Department of chemistry
Nizhniy Novgorod state engineering-economic university, Knyaginino (Russia)
Annotation. Introduction. Soil is one of the basic means of agricultural production. The result of re-wind erosion of the humus layer annually occur the loss of a large amount of fertile land. Soil conservation, and thus the fight against deflationary process is a challenge of our time. One reason for the deflation of soil tillage is rough, so in areas prone to wind erosion, it is ad-
visable to use minimum tillage techniques. The second direction in the fight against wind erosion is to strengthen the soil. The most promising in this respect are they polymeric substances.
Materials and methods. To this were synthesized in water solutions of sodium salts of copolymers of acrylic acid (Na-AA) with methyl acrylic acid (MA) and the sodium salt of lauryl-polimetak acid (Na-PMAA). The models used as soil and clay powder mixture of clay and sand 50/50. The viscosity of the solutions was investigated at Geppler viscometer, characterized viscous-sticks of clay pastes were determined using a rotary viscometer Reotest, on the strength of solid samples was judged by determined on consist meter Geppler conical point yield.
Results. Impregnation and consolidation of soils of different compositions with water soluble (meth) acrylic (co) polymers with different chain stiffness were investigated. It is found that the absorption rate of solutions (co) polymers in the primer increases with decreasing concentration of the impregnating solution and when administered in the chain (co) polymer of methyl acrylate units. It is shown that the ground as the absorption of the polymer solution to strengthen layers, unevenly.
Discussion. When passing through the uneven ground polymer is absorbed and distributed in its Ob-Birmingham. The upper layers of the soil sample saturated with a polymer than the lower. The higher the concentration of the solution, which was saturated soil sample, the slower it breaks down in water.
Conclusion. It is made recommendations on tillage in erosion areas.
Keywords: acrylic (co) polymers, wind erosion, viscosity, soil, clay-sand mixture, de-inflation, critical density, porosity, impregnation, strengthening.
Почва является основным сельскохозяйственным ресурсом, ни одна отрасль сельхозпроизводства не обходится без эксплуатации земель. Качество почвы, ее плодородие определяют экономическую целесообразность ее возделывания.
Сохранение плодородного слоя сельскохозяйственных земель, деградация и потеря которых происходит из-за увеличения интенсивности сельского хозяйства -одна из актуальных задач сельскохозяйственной науки [1, с. 9].
Почва относится к числу основных средств сельскохозяйственного производства. Сохранение почвенного покрова является необходимым условием стабильного развития сельского хозяйства. Мелиорация, сорта, удобрения имеют огромное значение, но роль почвы является основной [2, с. 250].
В связи с этим большую тревогу вызывают растущие потери почв во всех странах мира. По данным ООН, общие потери почвенного покрова в мире ежегодно составляют 5-7 млн га и имеются опасения, что они могут быть увеличены в ближайшие 25-30 лет в 2-3 раза [2, с. 250]. По данным государственного учета, общая площадь эродированных, дефлированных, эрозионно- и дефляционноопасных сельскохозяйственных угодий в РФ составляет 130 млн га, в том числе пашни - 84,8 млн га, пастбищ - 28,7 млн га. Следует отметить, что данные значения неуклонно растут [1, с. 435].
По утверждению Е. И. Рябова (1996), дефляция и эрозия являются главными факторами дегумификации почв [3, с. 127]. При этом изменяются физические и химические свойства почвенного покрова, ухудшается его водный режим [1, с. 435]. Наибольшей дефляции подвергаются почвы легкого гранулометрического состава [1, с. 445]. К таким почвам можно отнести песчаные, супесчаные и легкосуглинистые почвы [3, с. 251]. Влажная и комковатая земля дефляции подвержена в меньшей степени [4]. При увлажнении почвы, благодаря увеличению сил сцепления между частицами, отрыв их от поверхности почвы замедляется [5, с. 8].
Развитию дефляции способствуют, прежде всего, природные условия: пологая местность, большое количество аккумулирующегося песка, малое количество атмосферных осадков, активный ветровой режим [6, с. 91; 7, с. 19; 8, с. 393].
Распашка огромных объемов малопродуктивных супесчаных и песчаных почв сплошными массивами с применением обычной обработки почвы с оборотом пласта, при которой стерня как защитное средство верхнего слоя почвы уничтожается, может привести к вспышке пыльных бурь [9, с. 27; 10, с. 62; 11, с. 12; 12, с. 87]. При выпадении снега процессы дефляции усиливаются уже водной эрозией [13, с. 27].
Взвесь пыли, присутствующая в атмосфере, обладает выраженным кумулятивным действием на организм человека. В легких человека пыль способна накапливаться, и её воздействие постепенно усиливается, начиная с незаметных изменений. В первую очередь, запыленность оказывает негативное воздействие на сельхозработников - возникают профессиональные болезни. В данном случае вредное воздействие оказывается на такие системы, как органы дыхания, кожные покровы, слизистые глаз, пищеварительный тракт и т. д. [14, с. 118].
Все противоэрозионные мероприятия по механизму разделены на две группы: направленные на снижение скорости ветра, воздействующего на почву, и направленные на повышение устойчивость почвы [15, с. 192; 16, с. 32-33].
На сильноэродированных почвах, особенно там, где они подстилаются суглинками, супесями, глинами, возможно при внесении минеральных и органических удобрений заметно улучшить состояние почв [3, с. 127]. Закрепление подвижных грунтов проводят разными способами, а именно: механическим, химическим и биологическим [17, с. 216; 18, 83].
Современным эффективным методом борьбы с дефляцией, позволяющим уменьшать размывание почв водой и ветровую эрозию, а также создать агрономически ценную почвенную структуру, является использование растворов полимеров [19, с. 13; 20, с. 51].
Материалы и методы
В связи с вышеизложенным была определена цель работы: исследование пропитки и укрепление грунтов водорастворимыми (мет)акриловыми (со)полимерами. Для этого были синтезированы в воде сополимеры: натриевая соль акриловой кислоты с 10 мас. % метилового эфира акриловой кислоты (90№-АК+10МА) и натриевая соли полиметакриловой кислоты. Характеристики исходных растворов (со)полимеров представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристики исходных водных растворов №-ПМАК и СПЛ (90Ыа-АК+10МА)
Параметр №-ПМАК №-АК(90)+МА(10)
Молекулярная масса (со)полимера, ММ-10-5 1,4 3,5
Массовая концентрация, мас. % 28 6
Вязкость, мПа*с 238 12
Методом разбавления были приготовлены растворы СПЛ (№-ЛК+МЛ) с концентрациями от 1 до 5 мас. %, а для №-ПМАК растворы с концентрациями от 1,75 до 25 мас. %. В качестве модели грунта использовали порошок глины и смесь глины с песком в объемном отношении 50/50.
Глубина проникновения растворов полимеров в грунт определяется вязкостью этих растворов. Поэтому первой задачей исследований была оценка вязкостных
свойств водных растворов исследуемых полимеров от концентрации. Вязкости раствора были определены при помощи вискозиметра Гепплера. На рисунке 1 представлена зависимость вязкости раствора №-ПМАК от его концентрации.
Результаты и обсуждение
Из данных рисунка 1 (кривая 1) видно, что вязкость раствора с ростом концентрации нарастает немонотонно.
Рисунок 1 - Влияние концентрации растворов №-ПМАК (а) и СПЛ 90№-АК+10МА (б) на их 1 - вязкость (п) и коэффициент передвижения (К') жидкости по капиллярам грунта; 2 - глины; 3 - глиняно-песчаной смеси
При достижении некой критической концентрации (Скр) наблюдается усиление роста вязкости растворов. Критическую концентрацию определяли, проводя касательные к прямолинейным участкам кривых. Для полимера №-ПМАК участок Скрсоответствует 15-20 %, для сополимера Скр = 3-5 мас. %. В области Скр происходит изменение реологического состояния растворов. После достижения Скр вероятность слипания клубков увеличивается, образуются ассоциаты из нескольких молекул, они образуют сплошную структуру, между которыми находится растворитель. Эта область соответствует структурно-вязкому состоянию.
Следующим этапом работы являлось изучение скорости пропитки грунтов: глины и смеси глина-песок, взятых в соотношении 50/50 об. %. Сухой грунт засыпали в стеклянные трубки до высоты 20 мм, затем сверху наливали раствор полимера. Дно трубок фиксировали сеткой, которая обеспечивала выход воздуха при пропитке, что необходимо для того, чтобы избежать трещин в образцах. Скорость пропитки грунтов оценивали двумя способами:
1) по глубине проникновения жидкости в грунт при ее впитывании;
2) по высоте убывания слоя жидкости над грунтом. Выявлено, что чем выше концентрация пропитывающего раствора, тем меньше скорость проникновения его в грунт. В связи с тем, что грунт - пористое тело, скорость проникновения в него раствора полимера может
быть описана уравнением Уошбурна, по которому скорость ^И/Л) капиллярного поднятия жидкости прямо пропорциональна радиусу капилляра (г) и обратно пропорциональна ее вязкости (п).
где: И - высота поднятия; 1 - время; с - поверхностное натяжение; 9 - краевой угол натекания, образуемой жидкостью со стенкой капилляра; g - ускорение силы тяжести; г - радиус капилляра; п - вязкость жидкости.
Интегрируя это уравнение при постоянных значениях г, 9, п, получаем выражение:
где К' - константа скорости передвижения жидкости по капиллярам. Зависимость К' от концентрации раствора полимера приведена на рисунке 1.
Как видно, наиболее резкое замедление проникновения раствора в грунт происходит при концентрации выше Скр. При данных концентрациях растворы находятся в структурно-вязком состоянии, макромолекулы образуют ассоциаты, которым значительно сложнее проникать в поры грунта, чем отдельным макромолекулам, которые существуют в растворе, находящемся в вязко-ньютоновском состоянии. Это справедливо как для глиняного, так и для глиняно-песчаного грунта.
Кроме того было определено, что при содержании 1 мас. % сополимера (90№-АК+10МА) в воде, скорость его проникновения в грунт выше, чем у воды. Это свиде-
Под дефляцией (лат. Deflatio – сдувание) почвы понимается совокупность взаимосвязанных процессов отрыва, переноса и отложения почвы (иногда почвообразующих и подстилающих пород) ветром. Необходимым условием дефляции почв является ветер, скорость которого достаточна для перемещения частиц почвы. По таким внешним признакам как интенсивность, продолжительность, масштабы явления и размер ущерба различают повседневную дефляцию (или местную) и пыльные бури.
Повседневная дефляция (ПД) проявляется при относительно низкой скорости ветра, незначительно превышающую критическую для почвы (5,4 м/с). Она ограничена масштабами одного или нескольких соседних полей, на территории которых развиваются все стадии процесса – от выдувания почвы до отложения наносов. Повседневной дефляции в разной степени подвержены все пахотные почвы.
Различают нормальную (вызывается хозяйственной деятельностью человека) и ускоренную (пыльные бури) дефляцию почв. Пыльная буря – это перенос сильным ветром (скорость которого значительно превышает критическую для почв) большого количества пыли, сопровождающийся ухудшением видимости. При этом существенно увеличивается высота подъема почвенных частиц в воздух (на сотни метров) и дальность переноса (на сотни и тысячи км).
Возникновение пыльных бурь на сельскохозяйственных угодьях обусловлено наличием одновременно 3-х основных факторов: сильные ветры, высокая степень распыления почв и отсутствие или слабое покрытие почвы растительным покровом. Причиной проявления пыльных бурь послужило интенсивное использование пахотных земель, в т. ч. Под пропашные культуры, что привело к появлению большой площади зяблевых агрофонов, лишенных растительного покрова и сплошная отвальная распашка огромной площади целинных и залежных земель.
С количественной стороны процесс дефляции почв характеризуют интенсивностью сдувания, выражаемой в т/га в год, либо мощностью утраченного слоя почвы в единицу времени (мм/год). О степени опасности дефляции почв судят, сопоставив интенсивность сдувания почвы со скоростью почвообразовательного процесса. Среднюю скорость почвообразовательного процесса в мм/год получают, разделив мощность гумусового горизонта на время его образования.
Факторы дефляции почв:
- Климатические (скорость ветра, направление ветра, атмосферные осадки и температурный режим)
- Топографические (рельеф, почвы наветренных склонов и почвы выступающих элементов рельефа сильнее страдают от ветра, чем почвы подветренных склонов);
- Почвенные (слабодефлированные, среднедефлированные, сильнодефлированные);
Защита почв от дефляции:
1) меры по уменьшению скорости ветра над эродируемой площадью с помощью специальных ветроломных препятствий для движущегося воздушного потока: лесных полос, кулис из высокостебельных растений;
2) меры по созданию на поверхности почвы предохраняющего покрова, воспринимающего удары ветра и защищающего почву;
3) меры по усилению прочности поверхности почвы за счет увеличения сил сцепления между частицами (внесение в почву специальных химических материалов).
Комплекс противодефляционных мероприятий включает:
- организационно-хозяйственные мероприятия (ОХМ);
- лесомелиоративные меры борьбы;
- рациональное распределение земельных угодий.
В результате детального обследования земель хозяйства должны быть выделены площади развеваемых песков, ветроударные склоны и повышенные участки местности. Такие территории целесообразно засеять многолетними травами или отвести под посадку лесных насаждений. Необходимо так же использовать почвоозащитные технологии.
На тяжелых по гранулометрическому составу почвах – это почвозащитная технология возделывания зерновых культур в 5-типольном зернопаровом севообороте (с/о). 20% пашни в этом с/о отводится под пар. Обработку почвы производить здесь с оставлением стерни. Сев – стерневыми сеялками.
На легких по гранулометрическому составу по почвах – это почвозащитная технология возделывания зерновых культур в 5-типольном почвозащитном зернопаровом с/о с полосным размещением культур. При нарезке полей с/о необходимо, чтобы длинные стороны были ориентированы поперек активных эрозионных ветров.
Читайте также: