Vestnik of Don State Technical University Vestnik of Don State Technical University Вестник Донского государственного технического университета 1992-5980 13635 10.12737/22165 Процессы и машины агроинженерных систем PROCESSES AND MACHINES OF AGRO-ENGINEERING SYSTEMS Процессы и машины агроинженерных систем Using the technique of air injection into soil to determine penetration resistance force at different humidity Использование метода подачи воздуха под давлением в почву для определения силы сопротивлeния проникновению при различной влажности Антибас Имад Ризакалла Antibas Imad Ризакалла Imad.antypas@mail.ru Дьяченко Алексей Геннадиевич Dyachenko Aleksey Геннадиевич 14 10 2016 14 10 2016 16 4 155 163 https://naukaru.ru/en/nauka/article/13635/view

Целью данной работы является установление зависимости между такими параметрами почвы, как влажность (ВП), сила сопротивления проникновению (ЕК) и время сброса сжатого воздуха. При проведении исследований решались следующие задачи: выявление влияния влажности на воздухопроницае-мость различных видов почв; установление зависимости между силой сопротивления почвы проникновению и воздухо-проницаемостью исследуемых видов почв; наработка опыта применения пенетрометра для измерения силы сопротивления проникновению различных видов почв. Доказано наличие связи между влажностью и силой сопротивления почвы про-никновению. При этом наибольший коэффициент корреляции отмечен у известняка, наименьший — у глинозема и суглинка. Определена взаимосвязь между содержанием пор, запол-ненных воздухом, и воздухопроницаемостью почвы. Количе-ство пор, заполненных воздухом ( ), увеличивается при снижении количества пор, заполненных водой. При этом время сброса сжатого воздуха ( ) уменьшается по амплитуде натурального логарифма: .

The work objective is to establish the relationship of such soil parameters as soil moisture (SM), penetration resistance force (PRF), and time of the compressed air release. During the investi-gation, the following tasks are solved: identifying the impact of humidity on the air permeability of various types of soil; establish-ing the relationship between the soil PRF and the air permeability of the soil types under study; gain in experience of using a pene-trometer for measuring the penetration resistance force of different types of soils. The connectivity between humidity and soil pene-tration resistance force is proved. At that, the highest correlation coefficient is observed in limestone, and the lowest – in alumina and sandy loam. The relationship between the content of pores filled with air, and the air permeability of the soil is determined. The number of pores filled with air ( ) increases with the decreasing of the number of pores filled with water. Whereas the compressed air release time ( ) decreases over the natural logarithm amplitude: .

 влажность почвы сила сопротивления почвы проникновению воздухопроницаемость сопротивление сдавливанию почвы содержание пор заполненных воздухом. soil moisture soil penetration resistance force air permeability resistance to compression content of pores filled with air.

Когерентность почвенных частиц значительно ограничивает распространение корней растений — как в поверхностном слое, так и в подпахотном горизонте. Механическая прочность связей между компонентами почвы является одним из важнейших факторов, влияющих на рост корней и на движение воды в почве. Кроме того, оказывается существенное влияние на физические свойства почвы, учитываемые при сельскохозяйственных работах: плотность, содержание влаги, структурный состав почвы, стабильность почвенных агрегатов и сил сцепления и др. [1].Сопротивление почвы проникновению зависит от таких факторов, как: структурный состав почвы, ее плотность, содержание органических веществ, глины и влаги [2, 3]. Кроме того, имеют значение методы обработки почвы (в частности, применяемая техника), распространение корней, тип возделываемых культур, а также гранулометрический состав [4].Доказано, что сила сопротивления почвы проникновению корней и различных почвообрабатывающих орудий увеличивается с уменьшением содержания в ней влаги. Экспериментальные исследования [5] показали, что сила сопротивления почвы проникновению будет более заметна в том случае, когда ее влажность понижается до 70 % от общей влагоемкости почвы. С другой стороны, обнаружено, что в связи с изменяющимся содержанием влаги в почве (в зависимости от места и времени), представляется весьма затруднительным объяснить степень ее уплотнения. Кроме того, интерпретация самих результатов исследования также представляет собой известную сложность. Поскольку влажность и плотность не замеряют в одном и том же месте и в то же самое время, сопротивляемость почвы проникновению будет разной.

Bradford, J.-L. Penetrability / J.-L. Bradford // Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Meth-ods. - Madison : ASA ; SSSA, 1986. - P. 463-478. Bradford, J.-L. Penetrability. Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods. Madison: ASA; SSSA, 1986, pp. 463-478. Correction of cone index for soil water content differences in a coastal plain soil / W.-J. Bussher [et al.] // Soil & Tillage Research. - 1997. - № 43. - P. 205-217. Bussher, W.-J., et al. Correction of cone index for soil water content differences in a coastal plain soil. Soil & Tillage Research, 1997, no. 43, pp. 205-217. Combination cone penetration resistance/water content instrumentation to evaluate cone penetration-water content relationships in tillage research / D.-R. Lapen [et al.] // Soil & Tillage Research. - 2003. - № 58. - P. 193-206. Lapen, D.-R., et al. Combination cone penetration resistance/water content instrumentation to evaluate cone pene-tration-water content relationships in tillage research. Soil & Tillage Research, 2003, no. 58, pp. 193-206. Soil Penetrometer resistance and bulk density relationships after long-term no tillage / L. Vasquez [et al.] // Com-munications in Soil Science and Plant Analysis. - 1991. - № 22. - P. 2101-2117. Vasquez, L., et al. Soil Penetrometer resistance and bulk density relationships after long-term no tillage. Communi-cations in Soil Science and Plant Analysis, 1991, no. 22, pp. 2101-2117. Hendersen, C. The effects of soil water content and bulk density on the compactibility of some western Australian sandy soils / C. Hendersen, A. Levett, D. Lisle // Australian Journal of Soil Research. - 1988. - № 26. - P. 391-400. Hendersen, C., Levett, A., Lisle, D. The effects of soil water content and bulk density on the compactibility of some western Australian sandy soils. Australian Journal of Soil Research, 1988, no. 26, pp. 391-400. Salloum, W. Design of Penetrometer Cone for Measuring Soil Penetration Resistance and Determine Soil Porosity / W. Salloum, H. Bahlawan // Research Journal of Aleppo university. - 2009. - № 76. - P. 40-57. - (Engineering Science Series). Salloum, W., Bahlawan, H. Design of Penetrometer Cone for Measuring Soil Penetration Resistance and Determine Soil Porosity. Research Journal of Aleppo University, 2009, no. 76, pp. 40-57 (Engineering Science Series). Methods of Soil Analysis / ed. A. L. Page ; American Society of Agronomy ; Soil Science Society of America. - Wisconsin : Madison, 1982. - 1143 p. Page, A.L., ed. Methods of Soil Analysis. American Society of Agronomy; Soil Science Society of America. Wis-consin: Madison, 1982, 1143 p. Hesse, P.-R. A text book of soil chemical analysis / P.-R. Hesse. - New York : Chemical publishing, 1971. - 520 p. Hesse, P.-R. A text book of soil chemical analysis. New York: Chemical Publishing, 1971, 520 p. Jackson, M.-L. Soil Chemical analysis. An advanced course. 2nd ed. / M.-L. Jackson. - Wisconsin : Madison, 1969. - 895 p. Jackson, M.-L. Soil Chemical analysis. An advanced course. 2nd ed. Wisconsin: Madison, 1969, 895 p. Шеин, Е. В. Курс физики почв / Е. В. Шеин. - Москва : Изд-во Московского ун-та, 2005. - 432 с. Shein, Е.V. Kurs fiziki pochv. [Soil Physics Course.] Moscow: Izdatel´stvo Moskovskogo universiteta, 2005, 432 p. (in Russian). Антибас, И. Р. Исследование зависимости силы сопротивляемости проникновению и размеров пор неко-торых видов почв методом сжатого воздуха при различных влажностях / И. Р. Антибас, А. Г. Дьяченко // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : сб. статей 8-й междунар. науч.-практ. конф. в рамках 18-й междунар. агропром. выставки «Интерагромаш-2015». - Ростов-на-Дону, 2015. - С. 81-84. Antybas, I.R., Dyachenko, A.G. Issledovanie zavisimosti sily soprotivlyaemosti proniknoveniyu i razmerov por nekotorykh vidov pochv metodom szhatogo vozdukha pri razlichnykh vlazhnostyakh. [Study on dependence of penetration resistance force and pore sizes of some kinds of soil at different humidities by compressed air technique.] Sostoyanie i per-spektivy razvitiya sel´skokhozyaystvennogo mashinostroeniya: sb. statey 8-y mezhdunar. nauch.-prakt. konf. v ramkakh 18-y mezhdunar. agroprom. vystavki «Interagromash-2015». [Current state and development trends of agricultural machinery: Proc. 8th Int. Sci.-Pract. Conf. within the framework of 18th Int. Agroindustrial Exhibition “Interagromash-2015”.] Rostov-on-Don, 2015, pp. 81-84 (in Russian). Антибас, И. Р. Обоснование способа измерения силы сопротивления почвы проникновению / И. Р. Антибас, А. Г. Дьяченко // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения : мат-лы 7-й междунар. науч.-практ. конф. в рамках 17-й междунар. агропром. выставки «Интерагромаш-2014». - Ростов-на-Дону, 2014. - С. 67-70. Antybas, I.R., Dyachenko, A.G. Obosnovanie sposoba izmereniya sily soprotivleniya pochvy proniknoveniyu. [Substantiation of technique of measuring soil penetration resistance force.] Sostoyanie i perspektivy razvitiya sel´skokho-zyaystvennogo mashinostroeniya: sb. statey 7-y mezhdunar. nauch.-prakt. konf. v ramkakh 17-y mezhdunar. agroprom. vystavki «Interagromash-2014». [Current state and development trends of agricultural machinery: Proc. 7th Int. Sci.-Pract. Conf. within the framework of 17th Int. Agroindustrial Exhibition “Interagromash-2015”.] Rostov-on-Don, 2014, pp. 67-70 (in Russian).