Разработка технологии и средств механизации при планировке орошаемых земель в условиях Туркменистана



Ключевые слова: технология планировки орошаемых земель, агротехника, почва.

Keywords: technology of planning of planning of the irrigated earths, agrotechnics, soil.

Планировка земель-выравнивание поверхности земель при рекультивации, а также в целях обеспечения равномерного распределения влаги по поверхности при орошении. Планировка орошаемых земель позволяет: значительно улучшить качество полива сельскохозяйственных культур и промывок засоленных почв; повысить производительность труда на поливе; нормализовать использование орошаемой площади, оросительной воды и естественных осадков; повысить качество сельскохозяйственных работ (вспашка, посев, уход, уборка) и эффективность использования сельскохозяйственных машин; повысить эффективность внесенных удобрений; снизить затраты на строительство оросительной сети. Все это в конечном итоге повышает в 1,5–2 раза урожаи сельскохозяйственных культур, снижает себестоимость их продукции.

Орошение поверхностным поливом и дождеванием требует предварительной подготовки земель, от которой зависит рациональное использование орошаемых земель. Эксплуатация орошаемых земель без планировки ведет к изменению микрорельефа поверхности, уменьшению производительности труда и снижению качества поливов. Потери урожая находятся в прямой зависимости от сложности микрорельефа.

Просадочные деформации на орошаемых площадях, особенно в первые годы их эксплуатации, являются причиной резкого изменения микрорельефа поверхности земель и, как следствие этого, падение урожайности культур и, нередко, выпадение части площадей из сельскохозяйственного оборота. Величина просадки при увлажнении (поливе) составляет от 10–15 см до 1,5–2,0 метра, и при этом развивается она весьма не равномерно [11]. Планировка поверхности земли обеспечивает увеличение урожайности культур от 10–15 % до 1,5–2 раз. Экономическая целесообразность проведения планировочных работ подтверждается как отечественными, так и зарубежными учеными[3]. Главными задачами данной исследования является разработка экспериментально-теоретических основ для выбора схем планировочных агромелиоративных машин, определения их рациональных параметров и оптимальной технологии, создание экспериментальных образцов системы таких машин и проверка состоятельности теоретических предпосылок в ходе широкого производственного внедрения для орошаемых земель.

Капитальная планировка производится в период освоения при сооружении новых оросительных систем с использованием тяжелых планировщиков, скреперов, грейдеров, бульдозеров и повторяется через несколько лет по мере нарушения поверхности почвы. При планировке земель с повышенных участков поверхности срезаются и засыпаются в пониженные. В процессе планировки в необходимых случаях создаются небольшие уклоны. Капитальная планировка приводит к нарушению почвенного покрова и понижению плодородия почв на срезках. Сплошная планировка методом срезок и засыпок имеет ограничения, нормы срезок определяются мощностью плодородного гумусового слоя. Как правило, не допускается срезка гумусового горизонта более чем на половину мощности этого слоя. При малой мощности гумусового горизонта и больших различиях в физических, биохимических и др. свойствах верхнего пахотного и подпахотного горизонтов проводятся особые виды планировок: кулисная, с предварительной срезкой и буртованием гумусового горизонта, затем выравниванием поверхности и потом равномерным распределением ранее срезанной почвенной массы по поверхности.

С освоением новых земель со сложным рельефом и большим перепадом высоких и низких поверхностей при планировках затрагивается значительная мощность почвенного профиля, нередко срезается не только гумусовый, но и нижерасположенные горизонты. Для таких почв, как сероземы на лессах, такая планировка не имеет катастрофических последствий: лесс имеет хорошие физические и другие свойства и легко окультуривается. Со временем плодородие на срезках и насыпках выравнивается. В других случаях, когда при планировках обнажались каменистые или другие бесплодные слои, использование таким образом спланированных земель под орошение становилось невозможным, в результате земли забрасывали или проводили дорогостоящие работы по рекультивации почвенного покрова. Поэтому проведению капитальных планировок должны предшествовать специальные изыскания и составление проектов.

Капитальную планировку выполняют в следующем порядке: подготовка поверхности поливного участка; производство геодезических работ; проектирование планировочных работ; строительная разбивка; производство планировочных работе.

В состав работ по подготовке поверхности поливного участка входят: очистка площади участка от камыша, сорняков, пожнивных остатков, кустарника, пней и камней; вспашка и боронование поверхности участков со сложным микрорельефом, с последующими проходами (1–2) длиннобазового планировщика; сглаживание поверхности участков старопахотных земель 1–2 проходами тяжелого грейдера или длиннобазового планировщика без предварительной вспашки и боронования.

В зависимости от рельефа, условий командования и способа полива различают капитальную планировку под топографическую поверхность или наклонную плоскость и под горизонтальную плоскость-для поливов затоплением.

Для уменьшения объема планировочных работ проектирование ведут с наибольшим приближением к существующему рельефу, т. е. под топографическую поверхность. Планировку под наклонную плоскость осуществляют при сложных почвенно-мелиоративных условиях. Поверхность рисовых чеков при поливе затоплением планируют под горизонтальную плоскость.

Объем капитальных планировочных работ колеблется в больших пределах — от 50 до 600 м³ на 1 га и более — и зависит от микрорельефа планируемых земель. За неделимую проектную площадку принимают поливной участок до 40 га, ограниченный постоянными каналами оросительной сети. Проектирование внутрихозяйственной оросительной сети, как правило, совмещают с проектом планировочных работ с тем, чтобы нарезку оросителей проводить по спланированной поверхности.

Проектирование ведется на основе высотно-плановой съемки в масштабе 1:2000 с опорной геодезической сетью в виде квадратов размером 200x200 и сети 100х100м, стороны которых соответственно параллельны и перпендикулярны направлению полива. Такой план служит основой для составления рабочих чертежей капитальной планировки. Рабочие чертежи на планировочные работы составляют в виде продольных профилей или топографических планов.

В районах хлопкосеяния основным способами полива сельхозкультур являются самотечные поверхностные поливы по бороздам, напуском и затоплением. Рабочий чертеж планировки поливного участка, составленный по профилям, состоит из базисной линии, провешенной, как правило, перпендикулярно основному направлению полива, с разбивкой на базисе пикетажа через 20м. Базис располагают за верхней границей поливного участка или у основания приканальной дамбы внутрихозяйственного распределителя, в 10м от нее или на гребне дамбы.

Перпендикулярно базису, по направлению поливов, через каждые 20м назначают параллельные створы, на которых разбивают пикетаж через 20м; масштаб створов 1:2000. Затем по створам в каждой точке выписывают отметки поверхности земли, на основе которых вычерчивают совмещенные с планом продольные профили с вертикальным масштабом 1:100 или 1:50. На продольные профили наносят линии проектной поверхности планируемого участка с учетом сбалансирования объема срезок и подсыпок на каждой полосе или смежным полосам, не допуская уступов поперек полос, а тем более обратных уклонов. Объем срезок и подсыпок балансируют так, чтобы объем срезок на 10–15 % был больше объема подсыпок, так как верхний срезаемый слой почвы более рыхлый, чем подпочва, отметки поверхности срезок после вспашки поля повышаются, а подсыпки оседают.

Эксплуатационная планировка–это ежегодная легкая обработка поверхности земли, предусматривающая выравнивание относительно небольших неровностей. Ее иногда называют и сезонной планировкой. При проведении вспашки образуются большие комья земли, которые нужно измельчить, а также выровнять неровности поля. Текущая планировка проводится длиннобазовыми планировщиками или молованием с легким выравнивающим эффектом.

Недостатком планировочных работ, проводящихся длиннобазовыми или короткобазовыми планировщиками, являются возникающие неровности на поверхности поля, которые превышают длину базы машин.

Эксплуатационной планировкой устраняют мелкие неровности поверхности почвы, возникающие при обработке почвы в результате проходов машины, остатков временной оросительной и осушительной сети. Поэтому на орошаемых полях даже после капитальной планировки необходимо ежегодно проводить эксплуатационную планировку. Выравнивать поле необходимо перед посевом, культивацией, после вспашки на зябь и в других необходимых случаях. На планировке после вспашки поля наиболее эффективно применять длиннобазовые планировщики, грейдеры и выравниватели.

Эксплуатационная планировка выполняется как агротехническое мероприятие перед посевами хлопчатника с целью сохранения рельефа, созданного при капитальной планировке.

Эксплуатационную планировку поверхности полей проводят регулярно перед посевом хлопчатника, используя различные планировочные орудия и один раз в 2–3 года–длиннобазовыми планировщиками. При эксплуатационной планировке поверхности полей ликвидируются мелкие впадины и возвышения, разъёмные борозды, свальные гребни и другие неровности. Поверхность разрыхлённого на глубине 5–7см поля выравнивают за 1–2 прохода машины.

Эксплуатационную планировку ежегодно проводят для устранения мелких неровностей поля. При эксплуатационной планировке производят вспашку и выравнивание поверхности орошаемого поля. Осенью ее проводят после вспашки поля под зябь, весной — перед посевом.

Допустимая срезка грунта при планировке земель. Во время планировки на части площади срезают верхний, наиболее плодородный слой почвы. Чем больше глубина срезки почвы, тем ниже ее плодородие.

На сероземах в Средней Азии естественное плодородие восстанавливается на второй-третий год после планировки, а если внести органические и минеральные удобрения на места срезок до 60см, то урожайность хлопчатника в первый же год почти полностью восстанавливается.

Для получения высоких урожаев хлопчатника первостепенной необходимостью является рациональное расходование и равномерное распределение поливной воды но полю. Хорошо выровненная поверхность поля позволяет при поливе сократить расход воды в 2–2,5 раза [5], по сравнению с нормой на невыравненном участке за счет более равномерного увлажнения почвы на всем массиве. Основным преимуществом планировки полей следует считать то, что на поле с ровной поверхностью возможно осуществить открытый полив по длинным бороздам.

Практика показывает, что высококачественная планировка поливных участков полностью позволяет механизировать междурядную обработку культур и в комплексе с другими агротехническими мероприятиями получить значительную прибавку урожая.

На выровненных участках значительно сокращается время проведения полива, а значит — повышается производительность труда поливальщиков. Как показал опыт работы, производительность труда поливальщика на поливе по бороздам на неспланированных орошаемых участках составляет 0,43–0,5 га за смену, а на хорошо спланированных — 1,8–2 га [1].

На спланированном участке поливальщик может управлять большим поливным током — 70.80л/с, а на не спланированном участке трудно управлять поливным током даже в пределах 20л/с [4]. Одним из важнейших достоинств спланированных полей надо считать одновременное наступление спелости почвы после поливов. Это обстоятельство играет решающую роль в агротехнике, так как обеспечивает возможность проводить высококачественную междурядную обработку и способствует повышению производительности тракторных агрегатов. На не спланированном поле после полива приступать к культивации можно лишь тогда, когда подсохнут все низины, а остальная площадь за это время пересыхает [8].

Опыты показывают, что с запозданием культивации на 6 дней после наступления спелости почвы, урожай хлопка снижается до 1,92–2,6 ц/га [9].

Чем быстрее приступают к рыхлению почвы в момент ее спелости, тем больше остается влаги на поле[2].

Хорошая планировка имеет весьма существенное значение в борьбе с засолением почвы (качество промывки находится в прямой зависимости от спланированности промываемого поля). Планировка предотвращает подъем уровня грунтовых вод и нежелательный вынос солей на поверхность [6]. От качества планировки зависит и продолжительность затопления участков, подготовленных для проведения промывных поливов. Хорошо спланированные площадки затопляются за I-2 суток и осушаются за 5–6 дней, плохо спланированные-затопляются за 4 суток, осушаются более 10 дней [6].

Высококачественная планировка существенно повышает коэффициент земельного использования орошаемых площадей,- производительность труда тракторных агрегатов и улучшает условия труда на последующих работах, а также уменьшает эрозию почвы. Все это в конечном итоге повышает урожай хлопчатника, что дает большой экономический эффект. Между тем, до сих пор не имеется определения целей и рациональной технологии планировки орошаемых земель, хотя оно очень важно для практического руководства. Отсутствие такого определения приводит к тому, что целый ряд действия при планировке не всегда находит свое научное объяснение.

Начало излагаемого ниже комплекса исследований в 50-х годах совпало с -резким увеличением объемов эксплуатационной планировки и одновременно с широким внедрением специализированных длиннобазовых планировщиков (ДБП) взамен ранее применявшихся планировочных машин общестроительного назначения.

Применявшаяся до наших исследований технология эксплуатационной планировки носила очевидные «наследственные» черты строительной технологии: большое число проходов, малые скорости движения, узкий захват. Типичные сельскохозяйственные операции; предпосевное и предпланировочное рыхление, были технологически и конструктивно отделены от планировки, что приводило к дополнительному увеличению числа проходов.

Параметры планировщиков: длина базы, жесткость рамы — также были целиком заимствованы из практики планировки, оптимальной для наших условий. В статистической динамике планировочных машин, развившейся в 60-е годы, доминировали представления об абсолютной жесткости конструкции ДБД и второстепенной роли деформаций грунта и рамы в процессе планировки. Отсутствовали научно-обоснованные рекомендации по схемам движения и поворотов ДБП. Большой комплекс сопутствующих работ не был механизирован и выполнялся либо вручную, либо с применением кустарных средств, не являющихся механизмами в строгом смысле этого слова и неоптимальных по параметрам.

После планировки увеличивается коэффициент использования земель (КЗИ) для хлопковых зон с 54,6 до 95 % (X. К. Газиев, 1955; П. Б. Аракелов,1974), а в условиях выращивания риса до 0,87...0,90 (X. А. Ахмедов, 1973; Ф. А. Бараев, 1982). Повышается урожайность хлопчатника до 80 %, а производительность труда поливальщиков от 2.5 до 5,8 га в смену. Поливные нормы уменьшаются до 2 раз [11].

Актуальность излагаемых исследований определяется необходимостью устранения перечисленных недостатков на основании комплексного исследования всех агротехнических, технологических и технико-экономических аспектов проблемы.

Основная цель настоящей работы-разработка и исследование нерешенных вопросов технологии планировки, комплексной механизации, в их взаимосвязи со всеми агрономическими и экономическими последствиями планировки. Усовершенствовать технологию и определить конструктивные и функциональные параметры технических средств [10]. Установить технико-экономической эффективности применения разработанной технологии.

В соответствии с комплексным характером проблемы, исследование велось на стыке агротехники, технологии и теории планировочных машин.

Для решения поставленной цели нами необходимо решение следующие задачи:

1. Проводить системный анализ, современного уровня и значения технологии эксплуатационно-планировочных работ.
2. Обосновать требования к технологии и средствам механизации планировки: точность планировки, количество проходов, схему поворотов, схему и скорости движения, ходовую часть, параметры рабочих органов.
3. Обеспечить крошению и рыхлению почвы.
4. Обеспечить перемешиванию почвы и планировки поля.
5. Обеспечить регулирования угла поперечного уклона планируемой поверхности.
6. Исследовать все агротехнические последствия планировки, ее влияние на структурно-механический состав почвы, физико-механические процессы в почве.
7. Исследовать, экспериментально проверить и уточнить теорию рабочего процесса планировщика.
8. Разработать комплекс машин и механизмов, исключающих ручной труд на планировке и всех сопутствующих планировке операциях.
9. Исследовать результат фенологических наблюдений: всходы хлопчатника; начало бутонизации; цветения; созревания; рост; развитие и урожайность хлопчатника.

Литература:

1. Анисимов К. П. О некоторых положениях технических условий напланировочные работы. Гидротехника и мелиорация, 1960, JB 9, с.I5-I8.
2. Ахмеджанов М. А. Планировка полей и урожайность сельскохозяйственных культур.-Ташкент.: Изд-во ЦК Компартии Узбекистана, 1969, с.8–20.
3. Братишко В. И. Технология и технические средства проектирования планировки орошаемых земель Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новочеркасск — 2007
4. Брусенцев В. Ф. Планировка просадочных почв в Голодной степи.Хлопководство. 1962, 4, с.47–49.
5. Бударин И. И. Из американской практики планировки орошаемых земель. Гидротехника и мелиорация. 1959, вып.5, с.60–62.
6. Качинский Н. А. Основные вопросы обработки почвы. Почвоведение, 1945, № 5, с.354–361.
7. Кондратюк В. П. Обработка почвы под посев хлопчатника в Средне^Азии.-Ташкент.: 1972, с.46–84.
8. Лазарев С. Ф. Микробиологическая оценка почв. Хлопководство,1964, № 9, с.50–52.
9. Мельничук П. П. Воздухоемкость пахотного горизонта и влажность почвы. Краткие сообщения Уманского сельскохозяйственного института. -Умань.: 1947, № I, с.20–24.
10. Патент № TM654 E02 F 3/64, A01B 33/02 A01B 49/02 (2006.01) Скрепер-планировшик. Б. К. Матниязов 10.08.2015.
11. Салимов Т. О. Совершенствование технологий планировки орошаемых земель в аридной зоне. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Душанбе 2004.