Файл: Количественные методы в мелиорации засоленных почв..pdf

тага g = ? Kр. Подставляя далее найденное дкр в формулы

(II.3.5) или (П.3.6), нетрудно определить и критическую глу­ бину засоления — Акр, т. е. такую глубину залегания поверх­

ности потока грунтовых вод, выше которой при данных зна­ чениях D\, Z>2, v x,x, h „ qo, До концентрация солей в почвен­ ном растворе может превысить критическую.

Следует отметить, что формулы, приведенные в данной главе, являются ориентировочными из-за множества раз­ личного рода предположений при их выводе, основными из которых являются, по-видимому, стационарность (т. е. по­ стоянство) процессов и совпадение скоростей фильтрации и конвекции как в потоке грунтовых вод, так и в зоне аэра­ ции.

ЛИТЕРАТУРА

Ав е р ь я н о в С. Ф. Горизонтальный дренаж при борьбе с засоле­ нием орошаемых земель. М., 1959.

Ав е р ь я н о в С. Ф. Некоторые вопросы предупреждения засоления орошаемых земель и борьбы с ним в Европейской части СССР. В сб.: «Орошаемое земледелие в Европейской части СССР». М., 1965.

Ан т и п о в-К а р а т а е в И . Н. и др. Засоление почв Вахшской до­

лины и меры борьбы с ним. М.—Л., 1940.

Б а з и л е в и ч Н. И. Вопрос о классификации почв солончакового ряда Барабинской низменности. «Почвоведение», 1952, № 3.

Б а з и л е в и ч Н. И. Геохимия почв содового засоления. М., 1965. Б а н а с е в и ч Н . Н., З о н н С . В. и др. Процессы засоления и рас­

соления почв. Ленинград—Махачкала, 1934.

Бе с е д н о в Н . А. Условия накопления солей в почвах. В кн.: «Ме­ лиорация засоленных почв». М., 1958.

Бе с е д н о в Н . А. Некоторые вопросы теории и практики мелиора­ ции засоленных земель. В кн.: «Теория и практика борьбы с засолением орошаемых земель». М., 1971.

Би р ю к о в а А. П. Влияние орошения на водный и солевой режим

историческом и мелиоративном освещении. М., 1945.

В о л о б у е в В . Р. О критическом уровне грунтовых вод засоляю­ щих почву. Доклады АН АзССР, 1946, т. 2, № 8.

Г р а б о в с к а я О. А. Рассоление засоленных почв и солончаков Таджикистана. Сталинабад, 1954.

Е г о р о в В. В., З а х а р ь и н а Г. В. Зависимость размеров засоле­ ния верхних горизонтов почв от глубины грунтовых вод. Доклады АН

СССР, 1956, т. 109, № 4.

Е н г у л а т о в И. А. и др. О проектной или критической глубине грунтовых вод. «Гидротехника и мелиорация», 1946, № 7.

Ка ц Д. М. Режим грунтовых вод в орошаемых районах и его регу­ лирование. М., 1963.

Ке р з у м П. А., Г р а б о в с к а я О. А . Засоление почв в Вахшской

долине. В сб.: «Засоление почв Вахшской долины и меры борьбы с ним». Труды Таджикской базы АН СССР, т. 12. М.—Л., 1940.

К е р з у м П . А. О критических величинах факторов, определяющих

75

засоление почв, и их практическом значении. В кн.: «Мелиорация почв Вахшской долины», т. 1. Сталинабад, 1957.

К о в д а В. А. Солончаки и солонцы. М., 1937.

Ко в д а В. А. Происхождение и режим засоленных почв, т. I. М.,. 1946; т. II. М., 1947.

Ко в д а В. А. Основы теории и практики мелиорации и освоения

засоленных почв аридной зоны. В кн.: «Проблемы засоления почв и вод­ ных источников». М., 1960.

К о в д а В. А., Е г о р о в В. В., М о р о з о в А. Т., Л е б е д е в Ю. 11-

К р ы л о в М. М. О режиме и балансе грунтовых вод Голодной сте­ пи. В сб.: «Материалы по гидрогеологии и инженерной геологии». Таш­ кент, 1936.

К р ы л о в М. М. Основы мелиоративной гидрогеологии Узбекиста­ на. Ташкент, 1959.

Ле г о с т а е в В. М. Причины накопления солей в грунтовых водах. Труды Лаборатории гидрогеологических проблем АН СССР, т. 10, 1951.

Ле т у н о в П. А. Почвенно-мелиоративные условия в низовьях Аму­ дарьи». В кн.: «Процессы соленакопления в почвах и водах дельты Аму­ дарьи». М., 1958.

Международное руководство по орошению и дренажу засоленных

почв. Кн. 3. М., 1966.

Мелиорация почв Кура-Араксинской низменности. М., 1962.

М и н а ш и н а Н. Г. Критический солевой режим орошаемых почв и дренаж грунтовых вод в зоне возделывания хлопка. «Почвоведение»,, 1970, № 1.

М и н а ш и н а Н. Г. Расчет допустимой минерализации вод для оро­ шения почв. «Почвоведение», 1970, № 2.

Пл а н и н Ю . Г. К методике определения критических глубин зале­ гания грунтовых вод на основе экспериментальных исследований эле­ ментов водно-солевого баланса в Вахшской долине. В кн.: «Вопросы гид­ рогеологических исследований для мелиорации», вып. 37. М., 1971.

По л и н о в Б. Б. Критическая глубина засоляющей почву грунто­ вой воды (1930). В избранных трудах акад. Б. Б. Полынова. М., 1956.

Пр и к л о н с к и й В . А. Некоторые закономерности формирования

грунтовых вод в засушливых областях. Труды Лаборатории гидрогеоло­ гических проблем АН СССР, т. 7, 1948.

Фи л о с о ф о в Б. И. Расчетные элементы критического режима за­ соляющих почву грунтовых вод. «Почвоведение», 1948, № 2.

Фи л о с о ф о в Б. И. Критический режим засоляющих почву грун­ товых вод в условиях Мургано-Сельянского массива. Труды Азербайд­

жанского научно-исслед. института гидротехники и мелиорации, т. I. Баку, 1949.

Г Л А В А I I I

ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО

II ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ВОДНО-СОЛЕВЫМ РЕЖИМОМ ПОЧВ

§ 1. Необходимость создания новой сельскохозяйственной технологии

Во «Введении» данной монографии говорилось о боль­ шом несоответствии показателей производительности труда в промышленности и сельском хозяйстве, указывалось на причины отставания производства продуктов питания. Ка­ ковы же пути преодоления названных трудностей?

Академик И. Артобалевский (1970) писал по этому по­ воду следующее: «Достижения научно-технического про­ гресса позволяют нашей стране приступить к планомерной разработке принципиально новых, автоматизированных сельскохозяйственных предприятий (АСП). Современные автоматические системы в принципе позволяют заменить непосредственно трудовые функции человека (в том числе логические и контрольно-управляющие) техническими сред­ ствами. В результате возникают научно-технические пред­ посылки для качественного скачка сельскохозяйственного производства.

Поиск оптимальных вариантов автоматизации требует разработки методов их математического описания и моде­ лирования. Необходимо математизировать и процессы само­ го проектирования, разработать методику оптимального ре­ шения основных задач синтеза схем машин-автоматов и автоматических линий с помощью ЭВМ. При разработке основ расчета и проектирования сельскохозяйственных ма­ шин-автоматов, их необходимо рассматривать как сложные комплексы механических, электрических, пневматических и гидравлических систем.

Логические машины в сочетании с различными датчи­ ками и средствами диспетчеризации и связи обеспечат по­ стоянный контроль за состоянием почвы, посевов...». К это­ му следует добавить, что высокой производительности сель­ ское хозяйство может добиться лишь тогда, когда оно смо­ жет естественный процесс почвообразования изменить на

77

оптимальный и поддерживать его автоматически на задан­ ном уровне с помощью управляющих ЭВМ и системой регу­ лирующих мероприятий. Подобные системы созданы в на­ стоящее время только как опытные в теплицах. Причем ученые добились того, что приказы об изменении течения процесса почвообразования на пульт управления подают сами растения. К листьям растения прикрепляются спе­ циальные микродатчики, которые подают сигналы о сни­ жении, например, осмотического давления в клетках и, следовательно, о необходимости орошения.

Одной из главных составляющих научно-технического прогресса в сельском хозяйстве является рассмотрение сложных процессов почвообразования с позиции киберне­ тики.

Выявление характера связей в механизме почвообразо­ вания позволит объективно указать на необходимость их усиления или ослабления в зависимости от «полезности или вредности» направленности процессов, которые они вы­ зывают.

§ 2. Почва как саморегулируемая система

Практическая потребность регулировать процессы поч­ вообразования обуславливает необходимость рассмотрения уровня организации почвы как сложной динамической саморегулируемой системы.

Что же такое система вообще, с точки зрения киберне­ тики? Это целостное образование, элементы которого свя­ заны друг с другом по определенному закону и обладают свойствами частей только в рамках этой целостности. Кри­ терием выделения совокупности в систему является «...степень связанности элементов внутри системы и систе­ мы с внешним миром. Чем больше объединены элементы внутри системы, и чем больше обособлена эта совокупность элементов от внешего мира, тем больше оснований рассмат­ ривать ее в качестве системы» (Лернер, 1967).

Все существующие на планете системы делятся на два класса — на простые несамоуправляемые и на самоуправ­ ляемые. В свою очередь, по происхождению самоуправляе­ мые системы делятся на естественные и искусственные. К естественным относятся живые системы (от вирусов до ра­ стений и животных) и социальные, к искусственным — созданные человеком относительно автономно действующие кибернетические и технические (типа цехов и заводовавтоматов, космические станции и т. д.) устройства.

По сути Дела биосфера Земли и мы сами представляем в совокупности гигантское скопление взаимосвязанных ш

78

взаимообусловленных в своем функционировании само­ управляемых систем.

Сидеями о саморазвитии почв мы впервые встречаемся

уВ. В. Докучаева (1899). П. С. Коссович (1911) считает, что эволюция почв может идти при неизменных внешних усло­ виях, он признает ее естественным следствием самого поч­ вообразовательного процесса, которое не зависит от измене­ ния факторов почвообразования, но вместе с тем на эти факторы влияет. Высказывания о том, что почвы эволюцио­ нируют, постоянно развиваются мы находим и в более позд­

В 1933 г. на Всесоюзной почвенной конференции по во­ просу эволюции почв развернулась дискуссия, где В. А. Ковда выступил с критикой сторонников идей о статичности почв. В противоположность высказываниям Д. Г. Виленско­ го (Аналогичные ряды в почвообразовании, 1924), согласно которым конечной стадией развития почвы является оподзоливание, которое «...приводит почву к завершению цикла ее эволюции — смерти, когда из нее вынесены все более или менее подвижные вещества и в составе почвенной массы остался лишь инертный кремнезем», В. А. Ковда считает, что весь огромный накопившийся почвенный материал сви­ детельствует о процессе саморазвития почв «по бесконечной восходящей спирали», о вечном развитии почв во времени и пространстве, движимом внутренними противоречиями процесса, в тесном взаимодействии с условиями географиче­ ской среды.

С. А. Захаров (1927) различает в почвообразовательном процессе три основных периода.

1.Развитие почвы — период с начала формирования до приобретения ею типичного строения. Формирование чер­ нозема на известняке.

2.Эволюция почвы — дальнейшее изменение сформиро­ вавшейся почвы во времени без изменения факторов поч­ вообразования. Превращение слабоподзолистой почвы в сильноподзолистую и подзол.

3. Метаморфоз почвы — изменение в связи с изменени­ ем характера факторов почвообразования. Превращение чернозема под влиянием смены степной растительности на лесную в серую лесную почву.

В развитие идей С. А. Захарова, А. А. Роде (1947) выделйет два главных периода в почвообразовательном процес­ се-: первый период формирования почвы, когда процесс идет относительно быстро, и второй период — медленной ее эво­

70

люции. Он отмечает, что процесс почвообразования никогда не прекращается, создается лишь иллюзия остановки про­ цесса. На примере подзолообразования подтверждается положение о том, что скорость почвообразовательного про­ цесса с течением времени убывает. В доказательство этого приводятся данные не только наших, но и зарубежных уче­ ных — О. Тамма, В. Т. Аальтонена и др. Наиболее интерес­ ными среди последних нам представляются результаты ис­ следований Р. Ганссена, согласно которым формирование подзолистых почв на разновозрастных дюнах острова Воллин протекало следующим образом: на белых дюнах, воз­ растом до 300 лет, мощность оподзоленного горизонта варь­ ирует в пределах от 0,5 (наиболее молодые) до 9,0 ст (наи­ более старые); на «желтых» дюнах (300—1700 лет) — 20 см ;

на «бурых» дюнах (5000—7000 лет) — 30 см.

Очевидная самостоятельность почвы В. В. Докучаевым была определена следующим образом: «Это особое, совер­ шенно самостоятельное естественно-историческое тело, об­ ладающее специфическими свойствами». Он же считал, что существует закон «прогресса и регресса почв или вечной изменяемости их (жизнь почв) во времени и пространстве, закон, гласящий нам, что почва, как и любой животный и растительный организм, вечно живет и изменяется то про­ грессируя, то регрессируя».

Уже в этих определениях виден подход к почве, как к сложной многофакторной динамической системе. Углубле­ ние и расширение знаний о многочисленных факторах поч­ вообразования привело к обособлению частных отделов в почвоведении, которые развивались на протяжении многих лет. Происходила как бы детализация представления о многофакторности. Однако генетический метод почвоведе­ ния вызывает все большую тенденцию рассмотрения всей сложной взаимосвязи факторов почвообразования. В на­ стоящее время недостаточно одного статического подхода, обязательно рассмотрение процесса и уровня организации объектов почвоведения. Уже имеется идея (В. М. Боров­ ский) о проведении почвенно-мелиоративных исследований на ионно-атомном, биогеоценотическом и других уровнях. Такого рода анализ имеет прямое отношение к началу рас­ смотрения почвы как управляемой системы.

А. Я. Лернер (1967) считает, что термин «кибернетиче­ ская система» не столько характеристика класса систем, сколько подход к их рассмотрению, основанный на изуче­ нии свойств и особенностей системы как управляемой. Кибернетика говорит не о вещах, а о способах поведения. Она спрашивает не что это такое, а что оно делает?

80