Введение к работе
Актуальность проблемы.
Северный Казахстан - крупнейший сельскохозяйственный регион Республики, располагающий огромным фондом земель сельскохозяйственного пользования и большими потенциальными возможностями для развития земледелия и животноводства.
Несмотря на имеющиеся материалы исследований преимущественно почвенно - географического характера, в Северном Казахстане недостаточно изучены почвенно - физические аспекты плодородия. Сельскохозяйственные угодья региона расположены в зоне неустойчивого увлажнения, поэтому чрезвычайно важно создать оптимальные бодно-физические свойства почвы и их водно-воздушный режим.
Длительное использование черноземных и каштановых почв для бессменных посевов зерновых, эрозионные процессы, многократные обработки тракторами повышенной массы неизбежно привели к ухудшению их физических свойств. При этом наиболее важной для современного сельскохозяйственного производства является проблема уплотняющего действия техники на почву, резко сникающего урожаи полевых культур.
Деградация черноземов и каштановых почв Северного Казахстана связана с потерей гумуса и разрушением почвенной структуры, которые в свою очередь оказывает непосредственное влияние на реологические (деформационные) характеристики почв.
Для научного обоснования рационального и высокоэффективного земледелия необходимо глубокое изучение физических и реологических свойств почеы - важнейших факторов почвенного плодородия, имеющих решающее влияние на весь ход процессов почвообразования и продуктивность сельскохозяйственных культур. При этом большой теоретический интерес и практическое значение представляет познание закономерностей антропогенного изменения этих свойств с учетом генетических особенностей почвы.
В этом отношении черноземные и каштановые почвы Северного Казахстана пока слабо изучены, а имеющиеся разрозненные материалы почвенно - физических исследовании не обобщены.
Цель и задачи исследовании.
Цель исследований разработать теоретические основы и практические пути управления физическими и реологическими свойствами черноземов и каштановых почв Северного Казахстана.
В связи этой целью в настоящей работе поставлены следующие задачи:
Изучить водно - физические свойства черноземов и каштановых почв Северного Казахстана, устакозить закономерности их антропогенного изменения.
Рассмотреть связь твердой фазы почвы (гранулометрический состав,макро, - и микроагрегаты) с структурно-реологическими свойствами почв.
Установить количественные и качественные значения уплотнения почвы.Уточнить его влияния на плодородие и урожай.
Разработать методику определения реологических свойств почв и построения математической моделі!.
Изучить технологические пути снижения уплотняющего воздействия ходовых систем тяжелой сельхозтехники ка плодородие почв.
Научная новизна.
Исследованиями установлено, что физические свойства черноземов и каштановых почв Северного Казахстана существенно изменяются в связи с изменением биоклиматических и других условий и хозяйственной деятельности человека. Направленность антропогенных изменений агрофизических свойств определяется большим числом факторов, главным из которых является ухудшение почвенно - экологических условий.
Показано, что уплотняющие деформации черноземов и казта-новых почв зависят от их генетических свойств, влажности, плотности, марки трактора, характера ходовій систем, кратности, воздействия..
Уплотнение движителями сельскохозяйственной техники приводит к резкому повышению твердости почв, снихает их зїфектиь-ное и потенциальное плодородие способствует существенному недобору урожая сельскохозяйственных культур.
Выявлено изменение плотности и структуры пахотного слоя
почв Северного Казахстана в зависимости от числа прохода тракторов по полю.Установлено воздействие колес и гусениц тракторов на водопроницаемость,влагоемкость и урожай яровой пшеницы. Впервые изучены реологические свойства темно - каштановых почв, позволяющие оценить энергоемкость почвообработки и конструкцию рабочих органов.
Построена структурно - реологическая модель почвы, при использовании которой можно обеспечить более обоснованные и точные методы технических расчетов, необходимые при конструировании рабочих органов машин и орудий.
Разработан новый способ исследования силы взаимодействия почвы с рабочими органаш на приборе, определяющем реологические свойства почвы.
Сформулирована математическая модель деформации почв, учитывающая эффекты уплотнения рабочими органами.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Закономерность развития агро - физических свойств черноземов и каштановых почв Северного Казахстана и их антропогенное изменение.
-
Динамика физических и реологических свойств почв при уплотнении тяжелыми тракторами и профилактика чрезмерного уплотнения почвы движителями.
-
Методика исследовании структурно - реологических сеойств почв и мамагематическая модель их деформации.
Практическая ценность.
На основе выполненных исследовании научно - обоснованы меры по улучшению физических свойств черноземов и каштановых почв Северного Казахстана.
Разработанные агротехнические приемы могут быть использованы для оптимизации уплотнения почв, а математические модели при конструировании новых почвообрабатывающих машин и совершенствовании процессов обработки почвы.
Апробация работы.
Результаты исследовании и основные положения диссертации докладывались, на научно - технических конференциях в !Ш (Москва, 1975 - 1979 гг.), Б ЖГМСИ (Жам0ыл,1978 - 1993 гг.),на Ученом Совете института сейсмологии (Алматы, 1932 г.), на VI -республиканской конференции почвоведов Казахстана (Алматы, 1987г.), на первом делегатском съезде почвоведов Качахстана (Алматы, 1990г.), на научно - техническом совете института почвоведения и агрохимии АН РУ (Ташкент, 1989; 1990;1995),на научном семинаре факультета гидромелиорации ЖГМСИ (Жам-был,1992;1994гг.), на расширенном заседании кафедр общенаучных дисциплин и ЭГШ ЖГМСИ, 1990, кафедра физики ЖГМСИ (1990;1994;1995),отдел Агропочвоведения Казахского НИИ Земледелия им.В.Р. Вильямса КАСХН,(1995).
Публикации.
По материалам исследований опубликованы 2 монографии и более 30 работ, общим обьемом 62 п.л..список которых прилагается.
Структура и объем работы.