Введение к работе
Актуальность темы. Большинство почв в той или иной мере обладают способностью к усадке-набуханию, то-есть изменению объема при изменении влажности. Эти процессы сопровождаются кардинальными изменениями распределения пор по размерам и всего порового пространства, что влечет за собой соответствующие изменения физико-химических, физических и гидрофизических характеристик капиллярной системы почвы.
Разработка теории, методов и критериев оценки параметров физического состояния набухающих почв как систем с переменным объемным строением представляет собой одну из существенных проблем современной теоретической, экспериментальной и практической физики почв.
Цель работы. Разработка теории, методов исследования и оценки параметров физического состояния почв как природных дисперсных систем с переменным пространственным распределением фазовых компонентов.
Задачи. 1. Исследование физико-химического взаимодействия воды с поверхностью твердой фазы. Водоудерживающая способность как следствие этого взаимодействия в конкретном поровом пространстве почвы.
-
Разработка и усовершенствование методов анализа дисперсности почв на уровне гранулометрического, микроагрегатного и агрегатного составов и системы вероятностной интерпретации распределений частиц по размерам.
-
Экспериментальное исследование изменения и дифференциации порового пространства в процессах усадки-набухания. Общая характе-ристка и количественная модель структуры порового пространства набухающих почв.
-
Динамичность почвенной структуры и слитрсть почвы. Разработка методов и критериев оценки слитых почв и диагностика опасности развития слитости.
Защищаемые положения. 1. Новое направление в изучении структурно-функциональных и гидрофизических свойств почв как набухающих систем, включающее в себя теоретическое и экспериментальное обоснование взаимообусловленности структуры, поверхностно-энергетических свойств твердой фазы и водоудерживающей способности почвы;
-
Комплекс расчетных и экспериментальных методов определения параметров физического состояния.
-
Оценка потенциальной опасности слитизации и фактической ак-
туальной слитости почв по независимым, физическим параметрам почвы. Модель структуры порового пространства набухающих почв, расчетные и экспериментальные методы ее построения и использования при оценке физического состояния и режимов набухающих почв.
Научная новизна. - Введена концепция энергетической взаимообусловленности структуры, электроповерхностных свойств и водоудерживаю-щей способности почв как набухающих систем, включающая связь текущих характеристик физического состояния и базовых энергетических характеристик поверхности твердой фазы при ее взаимодействии с поровой водой.
Разработана система вероятностной интерпретации результатов анализа дисперсности на уровнях гранулометрического, микроагрегатного и агрегатного состава почв и почвообразующих пород.
Впервые экспериментально изучены закономерности изменения текстурного порового пространства почвы в режиме свободной усадки единичных агрегатов и показана зависимость хода усадки от внешних воздействий.
Сформулировано условие равновесия действующих давлений в системе "твердая фаза - поровая влага - поровое пространство" и найдены состояния неустойчивости системы, что позволило установить скачкообразный ход фрагментации квазинеограниченного объема и дифференциации порового пространства набухающих почв при иссушении.
Обоснован комплекс методов определения базовых энергетических параметров почвенной структуры, разработан алгоритм и программа расчетного построения диаграммы структуры порового пространства как обобщенной характеристики комплекса физических свойств с- учетом их динамичности.
Разработана система диагностики потенциальной опасности слити-зации и актуальной слитости по количественным характеристикам физического состояния набухающих почв.
Практическая значимость работы. Разработан ряд методов определения физических характеристик почв как набухающих систем с переменным поровьм пространством, что позволило выработать систему оценки физического состояния с учетом его стабильности и динамичности как физической основы почвенного плодородия. Дана физическая характеристика современного состояния ряда конкретных почв с различной степенью оструктуренности, набухаемости и слитости.
Апробация работа. Основные положения работы доложены на 6,7,8 Всесоюзных съездах почвоведов, на 2-м съезде почвоведов и агрохимиков УССР, на Всесоюзных конференциях по современным методам исследования почв, по влагометрии, на заседании 1-ой комиссии Всесоюзного общества почвоведов, на теоретическом семинаре и на заседании кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения. 8 глав и выводов, включает 23 рисунков. 11 таблиц. Список литературы насчитывает 199 работ на русском языке и 88 иностранных.
