Уплотнение почв.
Главная страница.
Разное.
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика

Уплотнение почв.

При многократном воздействии движителей, а также почвообрабатывающих машин (орудий) происходит накопление деформаций уплотнения не только в пахотном, но и подпахотном слое почвы. Образовавшаяся в результате так называемая «плужная подошва» препятствует проникновению воды в глубь почвы, что приводит к водной эрозии или заболочиванию почвы в сырую погоду или быстрому ее высыханию и ветровой эрозии при засухе. «Плужная подошва» нарушает капиллярный приток влаги из более глубоких слоев к поверхности и препятствует развитию корневой системы сельскохозяйственных культур. Разрушение «плужной подошвы» с помощью глубокого рыхления или чизелевания существенно улучшает плодородие почвы, однако при этом увеличивается стоимость технологического процесса возделывания культур.
Механическое воздействие движителей на почву не может рассматриваться только как уплотняющее, так как одновременно с этим происходит интенсивное разрушение структуры почвы под влиянием буксования. Кроме уплотнения и разрушения структуры почвы под воздействием движителей, образуются колеи, которые затрудняют выполнение последующих технологических операций обработки почвы, ухудшают работу сельскохозяйственной техники, снижают качество полевых работ, служат искусственным руслом стока воды, приводят к увеличению затрат энергии (топлива), снижают производительность труда. Сопротивление обработке почвы по следу гусеничных тракторов возрастает на 25 %, по следу колесных — на 40 %, тяжелых автомобилей — на 65 % по сравнению с сопротивлением обработки неуплотненных участков. Неуплотненные участки практически не превышают 10—15 % плотности поля, так как в процессе подготовки почвы, посева, ухода за растениями, уборки урожая и остатков различные машины проходят по полю 5—15 раз, суммарная площадь следов движителей этих машин в 2 раза превышает площадь полевого участка, 10—12 % площади поля подвергается воздействию машин от 6 до 20 раз, 65—80 % площади — от 1 до 6 раз.
Для предотвращения негативных последствий механического воздействия движителей на почву анализируются причины переуплотнения почв движителями, разрабатываются методы борьбы с этим явлением и мероприятия, позволяющие ограничить (или снизить) механическое воздействие.
Можно выделить три главных направления решения этой проблемы.
1. Технологическое, заключающееся в совершенствовании технологии возделывания сельскохозяйственных культур, включая снижение количества проходов техники по полям, особенно при неблагоприятном состоянии почвы, в разработке рациональных маршрутов движения машин, применении комбинированных и широкозахватных агрегатов, минимальной обработке почвы, устройстве постоянных полос для проезда техники, использовании перегрузочной технологии при взаимодействии с транспортными средствами и др. Эти меры широко используются в отечественной практике в последние годы (индустриальные технологии).
2. Агрономическое, заключающееся в повышении способности почвы противостоять уплотняющим и сдвигающим нагрузкам благодаря внесению удобрений (главным образом органических) и соблюдению качественных показателей при обработке почвы, введении дополнительных операций разуплотнения.
3. Конструкторское, заключающееся в совершенствовании тракторов, сельскохозяйственных машин и. их движителей, способствующих устранению или снижению негативных воздействий на почву. Благодаря этому направлению почву можно предохранить от переуплотнения, что приведет к сохранению ее потенциального и эффективного плодородия и позволит избежать также излишних затрат энергии на почвообработку, которые в настоящее время весьма значительны.
Конструкторское направление является эффективным средством решения проблемы, поскольку относительно легче (и дешевле) предотвратить механическое воздействие движителей на почву, чем затем устранять его последствия.
Основными факторами, определяющими воздействие движителей на почву, как установлено, являются плотность, твердость и структурный состав почвы в следах, а также уплотняемая площадь поля. Например, плотность и твердость почвы в следах движителей существенно зависят от кратности воздействия (числа проходов движителей по одному следу) и скорости движения. Эти факторы необходимо учитывать при выборе параметров движителей новой или модернизированной сельскохозяйственной техники.
Процесс образования следа под движителем (ведомый режим) состоит из трех фаз. Первая фаза — образование следа вследствие уплотнения почвы. В этой фазе происходит только уплотнение почвы, и зависимость между глубиной следа движителя и нагрузкой практически линейна. В аналитическом виде эта зависимость выражается уравнением:
Рис. 1. Схема разрушения почвы под движителем трактора
Во второй фазе начинает формироваться уплотненное ядро (рис. 1, зона I), в котором относительное перемещение частичек почвы друг относительно друга отсутствует. Ядро подобно клину, погружаясь вместе с движителем в грунт, не только уплотняет нижележащие слои почвы, но и раздвигает их в стороны. Глубина следа движителя возрастает более интенсивно благодаря прогрессирующим сдвигам в почве; линейная связь между глубиной следа движителя и нагрузкой нарушается. При дальнейшем увеличении нагрузки на движитель в почве начинают формироваться переходная зона II и зона пассивного предельного состояния III. Сплошные линии, ограничивающие снизу указанные зоны, называют линиями скольжения. В аналитическом виде связь между глубиной следа движителя и нагрузкой во второй фазе выражается в виде
В третьей фазе деформации под движителем теоретически могут развиваться до бесконечности без увеличения нагрузки, однако практически этого не происходит вследствие наличия близлежащего твердого основания (глубина H) и возрастания объема грунта (почвы), участвующего в процессе (см. рис. 1.). В этой фазе полностью сформировывается зона III, и деформация почвы происходит в основном в результате сдвигов вследствие разрушения почвы по поверхностям скольжения. При этом частицы почвы смещаются в стороны менее напряженных областей, о чем свидетельствуют местные «выпоры» по краям движителя (см. рис. 1.).
При буксовании движителей (ведущий режим) глубина следа возрастает вследствие дополнительного сдвига почвы в горизонтальном направлении. Увеличение глубины следа предлагается учитывать произведением деформации на величину 1 + δ/(1+ δ/2), в результате чего выражение для глубины следа после прохода одиночного движителя будет иметь вид
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ.
КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ И ИХ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
СТРУКТУРА ПОЧВ.
МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ:
Сопротивление грунтов приложенным нагрузкам.
Сопротивление грунтов сжатию.
Сопротивление грунтов сдвигу.
Уплотнение почв.
Оценка уплотняемости почв.
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТИ ГРУНТОВ.
Copyright © 2010-21.06.2018 by Егор Барабаш. Все права защищены. Разрешается републикация материалов сайта в Интернете с обязательным указанием ссылки на сайт kalxoz.ru