Агротехнические требования рыхлителя-кротователя

Великий русский ученый академик Д.Н. Прянишников считал, что «всякая культура земледелия возможно лишь на основе использования результатов, по крайней мере, трех смежных наук: учения об удобрениях; физиологии растений и селекции и науки об обработке почвы. Грамотное применение удобрений возможно лишь при правильно выбранных приемах и системы обработки почвы. Приемами механической обработки почвы создаются благоприятные физические, физико-химические и биологические условия в почве. При помощи этих приемов обеспечивается эффективная борьба сорняками и усвоение растениями питательных веществ» [2].

Обработка почвы – один из важнейших факторов в системе мероприятий по обеспечению высокой культуры земледелия и получению гарантированных урожаев схк. Качество обработки почвы, в свою очередь, зависит от технологии ее проведения и средств механизации ее осуществления с агротехническими требованиями данной культуры. Так как орошаемое земледелие Средней Азии в основном специализировано на производстве хлопка-сырца, то для хозяйств среднеазиатской аридной зоны задача удовлетворения агротехнических требований, обусловленных возделыванием хлопчатника, является одной из наиболее важных.

Многими исследователями были изучены физико-механические свойства пахотного слоя в зоне хлопкосеяния, в их числе С.Н. Рыжов, И.В. Ревут, А.К. Кошкарев, Г.М. Рудаков, Р.И. Байметов,  А. Джураев, М.В. Мухаммеджанов, С. Сулейманов, М.М.Муратов, Н.С. Бибутов, А. Закиров, В.П. Кондратюк, К.М. Мансуров, В.А.Сергиенко и др. [2,3,4,5,6]. Подпахотный горизонт в период его обработки изучали М.М. Миркасимов и А.С. Шох [10]. Эти авторы установили, что физико-механические свойства подпахотного горизонта значительно отличаются от свойств пахотного слоя по влажности, плотности и коэффициенту фильтрации.

При глубокой обработке корневая система хлопчатника развивается в благоприятных условиях, мало деформируется, не сдавливается, меньше изгибается. Так по данному М.В. Мухаммеджанова и С. Сулейманова [4] при вспашке на глубину 30 см и рыхление почвы до 55 см количество стержневых корней направленных вертикально вниз почти без деформаций было 4 раза больше чем при вспашке на глубину 30 см без рыхления. Опыты А. Джураева [3] подтвердили, что рыхление подпахотного горизонта до 50 см дало возможность корням хлопчатника проникать в глубину до 190 см, что привело к увеличению урожаев хлопка-сырца. К такому выводу пришел и А.К. Камилова [6], в его опытах рыхления до 50 см в сочетании с вспашкой на 30 см способствовало выходу корней хлопчатника за пределы подпахотного горизонта, в толще до 120 см накопилось корней на 27-36% больше. Развитие корней способствовало накоплению коробочек и повышению урожайности хлопчатника.

Глубокое рыхление почвы снижает плотность и обеспечивает повышение общей скважности за счет порозности. Так А. Закирова [5] установил, что общая порозность в слое 30-60 см до рыхления была равна 45,8%, после рыхления 50,3% и это повысило водопроницаемость почвы по сравнению с обычной вспашкой при рыхлении на 40 см на 3,5%, на 55 см 15,2%. После разрушения подпахотного горизонта запаси влаги на незасоленных сероземах возрастали на 300-350 м³/га, в условиях луговых почв – до 185 м³/га. Увеличение запаса влаги в почве в начале вегетации, во-первых, позволило не применять подпитывающий полив, во-вторых, оттянуть начало первого вегетационного полива на 6-12 дней. К этому времени при достигнутой высоте хлопчатника можно нарезать поливные борозды на предельную глубину [6].

Марыйский велаят – одним из крупнейших хлопководческих районов Туркменистана с благоприятными условиями. Однако возделывание монокультуры, уплотняющее воздействие на грунт МТА отрицательно сказывается на водно-воздушном, тепловом и солевом режиме почвы, условиях минерального питания растений, что ведет к уменьшению корнеобитаемой зоны и снижению урожайности хлопчатника. Снижается эффект удобрений, уменьшается коэффициент фильтрации, затруднено рассоление почв, увеличивается расход промывных и поливных воды, эрозия почв, возрастает затраты на обработку почвы.

Для проведения исследований в качестве базовых объектов нами подобраны совхозы имени Магтымгулы, «Ак-Алтын», «Целинный» Каракумского этрапа [2]. Почвы этих хозяйств характеризуются низким уровнем залегания ГВ, засоление и среднезасоленные, имеют тяжелый механический состав, в сыром состоянии они вязки, в сухом – плотны. Верхний слой почвы глубиной залегания до 0,39 м в основном легкий и средний суглинок, а в горизонте от 0,3-0,6 м содержится преимущественно тяжелый суглинок и глины, в основном однородные, содержание физической глины в пределах от 38,99 до 75,06 %. Плотность скелета грунта от 1,81 до 2,28 г/см², влажность от 7 до 13%, коэффициент фильтрации – 0,01 м/сут.

Исследования, проведенные в 1990-1994 г.г. в совхозах имени Магтымгулы, «Ак-Алтын», «Целинный» Каракумского этрапа, позволили более основательно установить грунтовые условия участков. Механический анализ почвы устанавливали отбором образцов на глубине 80 см через каждые 10 см с четырехкратной повторностью. Результаты анализов по определению грунтовых условий участков представлены в таблице 1.                                                                                                                    Таблица 1.

Результаты анализов по определению грунтовых условий исследуемых участков

Содержание частиц от 1 до 0,001 мм в почвогрунтах на участках приведены в таблице 2.                                               Таблица 2

Гранулометрический состав морфологических слоев почвы

Как видно из материалов таблиц 1 и 2 ниже пахотного слоя находятся уплотненный горизонт, который отрицательно воздействует на рост хлопчатника и формирование корневой системы, т.к. сильно затрудняется просачивание промывной и поливной воды и атмосферных осадков в подпахотные слои, из-за чего значительно уменьшается запасы влаги, ухудшается воздухообмен в корнеобитаемых зонах, а стержни главных и боковых корней хлопчатника, доходя до уплотненного горизонта, вынуждены изменять направление роста в сторону менее уплотненных слоев. В таких условиях корни хлопчатника развиваются, главным образом, в пахотном слое и  подвергаются частому иссушению в знойный летный период. А.С. Кушнарев остановился на исследованиях последствия переуплотнения пахотных и подпахотных почв и пришел к выводу, что процесс разуплотнения важное значение оказывает на повышение плодородия почв, увеличение в них гумуса, создание глубокого окультуренного пахотного слоя и увеличение основных свойств почвы.

При исследованиях опытных участков было установлено, что в связи с уплотнением подпочвенных слоев разрушается естественная структура почв. Если при естественной структуре почвы наряду с влагой, заполняющей капилляры внутри агрегатов, остается пространство для аккумуляции вохдуха в крупный порах между агрегатами, то с уплотненном слое содержание воздуха в почве значительно снижено и счет практической ликвидации между агрегатной пористости, чем сильнее уплотнена почв, тем меньше в ней аккумулируется воздуха и воды.

Как известно, насыщение воздухом происходит за счет поступления его под воздействием атмосферного и гидравлического давления воды в грунте. Из-за образования уплотненного подпахотного горизонта воздух не насыщает почву, т.к. очень затруднено проникновение его на требуемую глубину через сильно уплотненный подпахотный слой. Это приостанавливает жизнь всего живого, в частности, растений и микроорганизмов, т.к. в почвенном воздухе создается дефицит кислорода, необходимого для обеспечения нормального развития корневой системы растений и интенсивного протекания аэробных и микробиологических, окислительных процессов. Рыхление почвы усиливает аэрацию. При возделывании хлопчатника почва подвергается ряду воздействий, ведущих к ее разрыхлению, т.е. к созданию структуры, способствующей повышению воздухонасыщения. Пути и способы борьбы с уплотнением почвогрунтов следует свести к трем направлениям: снижение уплотнения почвы; предотвращение; разуплотнение.

По первому направлению проводится исследования в области совершенствования ходовой системы энергетических и транспортных агрегатов, снижение их массы, применяя широкозахватные и комбинированные способы обработки почвы, использование технологической колеи для возделивания схк. По второму направлению – предотвращение уплотнения почвы, до настоящего времени мало разработок, если не считать технологию нулевой обработки и мостовое земледелие. За рубежом данному вопросу придается большое практическое значение. По третему направлению разуплотнения проводятся работы естественном путем и механическое рыхление.

Результаты исследований И.С. Рабочева [8] свидетельствуют о том, что уплотненный слой почвы затрудняет вымыв из нее солей, поэтому рекомендовал проводить глубокую вспашку. Д.Ш. Шерипов и В.К. Гафуров подчеркивали [9], что в аридных условиях необходима разработка системы мероприятий, направленных на улучшение водно-физических свойств почв, что позволит повысить урожайность схк и коэффициент использования оросительной воды.

Таким образом, с целью недопущения указанных последствий, необходимо строго соблюдать агротехнические требования к проведению аэрационного дренажа (АД). Еще А.Н. Костяков [7] подчеркивал, что соблюдение агротехнических мероприятий при проведении нарезки АД дает возможность обеспечить комковатую структуру почв, водно-воздушный и тепловой режим, уменьшить содержание солей в верхних слоях и испарение влаги, усиливает корневую систему. Исследованиями установлено, что водообеспеченность хлопчатника значительно увеличивает транспирацию, фотосинтез, дыхание и рост. Глубокий окультуренныый пахотный слой позволяет корневой системы растений глубже проникать в почву и лучше усваивать запасы воды и необходимые элементы питания.

На современном этапе интенсификации земледелия наиболее перспективны в мелиоративном улучшении земель посредством проведения кротования и глубокого рыхления. Данные агротехнические мероприятия следует применять как дополнение к закрытому дренажу, что позволяет также увеличить расстояние между материальными дренами в 1,5-2 раза. По мере окультуривания дренированной тяжелой почвы необходимость усиливающих действий дренажа и агротехнических мероприятий постепенно уменьшается, однако его проведение должно периодически повториться.

Одним из таких перспективных мероприятий, позволяющих коренным образом изменить состояние почв в хлопкосеющих хозяйствах среднеазиатской аридной зоны, является АД, аэрационная полость которого, кротовина, расположена ниже уплотненного подпахотного слоя. Как известно, прокладка кротовин сопровождается созданием зоны рыхления на глубину 35-40 см от поверхности грунта. Обычно зона рыхления соединяется с кротовиной щелью шириной 20-30 см, составленной ножом кротователя. Кротовины, проложенные на определенном расстоянии друг от друга, обеспечивают необходимую аэрацию корнеобитаемой зоны. Однако, в зонах орошаемого земледелия АД практически не нашел применения из-за несовершенства его конструкции и эксплуатационной устойчивости кротовин.

Вместе с этим в последние годы преимущественное распространение получило кротование пассивными ножами рабочими органами благодаря их простоте и надежности в конструкции. Разработка конструкции кротователей шла, в основном, по пути исследования базовых машин с большой силой тяги. Следует отметить, что увеличение силы тяги базовых машин не в полной мере соответствует повышение их эффективности по сравнению со стоимостью. При этом наличие тракторов большого класса тяги в мелиоративных организациях весьма ограничено, а увеличение их не оправдывает себя, т.к. они не могут быть задействованы на других видах работ из-за отсутствие набора соответствующего навесного оборудования. В тоже время в хозяйствах имеется резерв тракторов меньшего класса тяги, которые можно задействовать на выполнения работ по мелиоративному улучшению земель. Поэтому было высказана гипотеза о возможности улучшения мелиоративного состояния земель за счет нарезки АД с использованием тракторов меньшего класса тяги и специализированных кротователей.

Как известно из эксплуатационной практики и отмечено в трудах многих исследователей, технология устройства АД должна обеспечивать эффективность и долговечность его работы. Но до настоящего времени такой дренаж применялся и изучался в работе лишь в зоне осушения в качестве КД, т.е. для отвода излишних вод. Влияние его на почвенные процессы в аридной зоне пока не исследовано ни агрохимическом, ни в техническом плане, хотя проведение таких исследований диктуется насущными потребностями с/х производства, необходимостью успешного развития хлопководства в Туркменистане и странах Средней Азии, что представляет значительный научный и практический интерес.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что на хлопкосеющих староорошаемых уплотненных почвах необходимо проводить комплекс агротехнических мероприятий, направленных на улучшение мелиоративного состояния грунтов. Одним из основных является АД, требования к конструкции и технологии нарезки которого не в полной мере изучены и обоснованы для условий аридной зоны.

Анализ современного состояния АД в аридной зоне показывает, что существующие способы его поведения, применяемое специализированное оборудование, рабочие органы весьма разнообразны и не нашли широкого применения в сельском хозяйстве, т.к. нуждаются в существенном усовершенствовании. Нарезка дренажных полостей сопровождается нарушением естественной структуры и фильтрационной устойчивости окружающей среды из-за ее уплотнения дренеров, при этом полости быстро разрушаются и смыкаются. Наддренная щель, оставляемая вертикальным ножом рыхлителя, остается незаделенной, и поступающая по ней вода приводит к быстрому заиливанию кротовин. Эти отрицательные явления наиболее полно проявляются при строительстве и эксплуатации АД в хлопководческих зонах орошаемого земледелия. Практическая работа по устранению указанных недостатков осложнена отсутствием достаточного полного научного обоснования по выбору оптимальных параметров дренажа и рабочих органов технических средств для его нарезки. Влияние АД на почвенные процессы в аридной зоне в условиях искусственного орошения пока не изучено. Нет достаточного обоснования основных параметров АД, а также технологии его устройства на полях хлопководства с искусственным орошением в аридной зоне.

Для решения поставленной цели необходимо решение следующих задач: разработка методик исследования и обоснования конструкции АД, технических средств для его нарезки; экспериментальные исследования АД, выбор и обоснование и  основных параметров; разработка методики определения устойчивости кротовых полостей и остаточной разрыхленной толщи грунта; определение аккумулирующей способности АД и эффективности использования промывной и поливной воды в зависимости от конструкции и технологии его устройства; выбор рациональных схем и конструкции кротодренажных машин для реализации результатов исследований; оптимизация технология нарезки АД, обеспечивающего качественное улучшение мелиоративного состояния староорошаемых земель и фенологические наблюдения на фоне АД.

Исходя вышеизложенного, агротехнические требования к разрабатываемой конструкции АД и технологии его прокладки в условиях аридной зоны должны учитываться: формирование рабочих полостей /дрен/ с неуплотненными стенками, без разрушения монолитной структуры грунта; достаточно полную и надежную заделку щели, оставляемую ножом кротователя; создание кротователя, способного эффективно нарезать АД с использованием в качестве базовых тракторов наиболее широко распространенных в хлопководческих хозяйствах Туркменистана [1,2].   

Литература:

1.      Данатаров А., Сапаров К.Б. Устройство аэрационного дренажа в аридной зоне. Мелиорация и водное хозяйство. Межд. научный журнал №2. Москва. 1994. -с.24-25.

2.      Данатаров А. Технология нарезки аэрационного дренажа и эффективность его работы в условиях аридной зоны. Дис. канд. тех. наук. Киев. -1994. с.4-217.

3.      Джураев А. Глубокое рыхление почвы как средство как средство борьбы с плужной подошвой на хлопковом поле. А/р. дис. канд. сельхоз. Наук. Ташкент. -1966. 20с.

4.      Мухаммеджанов М.В., Сулейманов С. Корневая система  и урожайность хлопчатника. Ташкент. Узбекистан. 1978. –с.328.

5.      Закиров А. Рост, развитие и продуктивность хлопчатника в зависимости от глубокого рыхления и послойного внесения удобрений. А/р. дис.д.с/х.н. Т.-1974. 52с.

6.      Муратов М.М., Байметов Р.И., Бибутов Н.С. Механико-технологические основы и параметры орудий для разуплотнения почвы. – Т: изд. Фан. 1988. –с 3-99.

7.      Костяков А.Н. Основы мелиорации. 6-е изд.,  –М.:Сельхозгиз. 1960. -с.5-622.

8.      Рабочев И.С. Мелиорация засоленных почв. –Ашгабат: Туркмениздат. 1964. –с.8-25.

9.      Шерипов Д.Ш., Гафуров В.К. Мелиоративный режим почв аридной зоны. –Ашгабат: Ылым. 1983. –с.8-102.

10.  Шох А.С. Физико-механические свойства почвы как среды для работы каналокапателя: Труды САИМЭ. – Вып.9. -1972. с.54-62.