Мы провели многолетние теоретические и экспериментальные исследования, чтобы обосновать параметры технических средств обеспечивающих разрыхление уплотненного пахотного и подпахотного горизонта почвогрунтов в условиях аридной зоны или в зоне орошаемого земледелия [6]. Выбор способа, глубины и периодичности глубокой обработки должен вестись с учетом конкретных условий данного поля.
Исследования проводились ими в различных почвенно-климатических зонах хлопкосеяния. Л. П. Белякова и др. пришли к выводу о том, что под влиянием обработки подпахотного горизонта создается более мощный корнеобитаемый слой почвы, что обуславливает повышение урожая возделываемых культур [6]. Агромелиоративные мероприятия обеспечивают отвод избыточных вод, способствуют улучшению аэрации и накоплению в почве полезной для растений влаги [7].
Надежность работы аэрационного дренажа (АД) во многом определяется устойчивостью кротовых дрен (КД) [5,6]. По устойчивости КД есть много разноречивых сведений. При этом они касаются категории грунта, в котором закладываются дрены, влажности почвы, условиям работы КД, уклона дрен и т.д.
Так, в зоне осушения на суглинистых почвах КД подвержены заилению на первый год после его прокладки [6]. Весьма иные показатели долговечности КД на низинных болотах, где срок их действия оценивается 8-10 годами. Аналогичные результаты исследований долговечности КД получили Л.В. Чеханович, Н.С. Игнатович, А.И. Ивицкий. В части минеральных грунтов по данным Д.С. Ласточкина и А.А. Махарадзе кротовины поддерживают свою работоспособность в течение 3-5 лет. По данным Г. Хоуп на почвах тяжелого механического состава КД может служить от 20 до 50 лет. Однако, эти сроки работы дрен были под сомнением, о чем свидетельствуют дополнительные исследования автора.
В Австрии, Германии, Англии, Японии КД функционируют в течение 4-20 лет. Установлено, что на устойчивость работы КД влияют различные факторы: почвы; влажность почвы; время устройства КД; процентное содержание глинистых частиц в почве; тип рабочего органа – формователя и уклон дрен. По данным одних ученых, КД следует нарезать осенью до наступления затяжных дождей, однако, другие исследователи считают, что КД обладает наибольшей эффективностью при нарезке весной.
В Англии КД рекомендует проводить в почвах с содержанием глинистых частиц свыше 25%. При этом КД наиболее устойчив при заложении его в однородной глине. Отмечено, что при содержании в почве прослоек песка, гравия, гальки КД малоустойчив и срок службы его весьма ограничен. Большое значение для устойчивости КД имеет влажность грунта в момент закладки дрен. Относительно влажности грунта, при которой следует проводит кротование имеются весьма разноречивые мнения. Так, по результатам исследований Соколовская Л.Н. [8] на тяжелых грунтах и среднесуглинистых почвах, при влажности грунта 20-25% от относительно сухой массы, которые дрены обладают наибольшей устойчивостью и водопрочностью.
По данным Глотова М.Н. [4] КД наиболее устойчив при влажности почвы в пределах скатывания. Однако, Кривоносов И.М. [7] утверждает, что грунт должен находиться в пластичном состоянии. Весьма неоднозначны результаты исследований Сакович Ф.И. и Бальчюнас А.И. [2] о закладке КД. Бальчюнас А.И. рекомендует нарезать КД при пониженной влажности и уровне ГВ ниже уровня дрен, что позволяет получить качественные дрены, т.к. при этом кротователь хорошо формирует полость кротовин. В зарубежной практике отмечено, что во влажных пластичных почвах боковое действие взрыхления отсутствует, и КД формируется безупречно. На сухих почвах действие плуга иное, преобладает взрыхление и дрена формируется некачественно.
Для повышения устойчивости кротовин многими учеными предлагается вводить в стенки дрен структурообразующие вяжущие вещества. Однако, высокая стоимость вяжущих веществ затрудняет повсеместное внедрение данного способа крепление кротовин. Известен опыт устройства КД термическим методом. В качестве источника тепла применяются кислородно-керосиновая смесь, сгорающая в горелках ракетного типа и оплавляющая стенки кротовин. Данный способ крепления кротовин весьма энергоемкий.
Устойчивость КД определяется уклоном заложения [6]. По данным исследований в Польше уклон КД принимается порядке 0,0015, за счет чего повышается их долговечность. При нулевом или обратном уклонах дрены заиливаются практически на 80%. Ученые СНГ закладку КД рекомендуют проводить с уклонами от 0,0015 до 0,006. В Австрии и Англии КД нарезают с уклоном в пределах от 0,003 до 0,006. По данным многих ученых качество формирования КД во многом определяется системой навески рабочего оборудования, скоростью перемещения тракторного агрегата, расположением КД оборудования относительно базовой машины.
Эффективность работы КД определяется и положением кротовин относительно материального дренажа. КД нарезают таким образом, чтобы они пересекали дренирующий слой, что дает возможность ускоренного стока и быстрого опорожнения кротовин. При выходе кротовин в открытый коллектор их закрепляют гончарной трубкой. Длину крепленного устья делают от 1,0 до 1,5м. Установлено, что подпор или закрытие устья грунтовом откоса открытого коллектора оказывает отрицательное воздействие на устойчивость кротовин из-за переувлажнения.
Астапов С.В. [2], Глотов М.Н. [4] и Бесков Н.Х. [3] считают, что заиление КД обусловлено вследствие эрозии грунта через ножевую щель, в период паводка и дождей, которая по сравнению с монолитом грунта имеет на несколько порядков выше коэффициент фильтрации. О влиянии КД на водопроницаемость почвы и увеличение коэффициента фильтрации отмечено в работах Бальчюнаса А.И., Брусиловского Ш.И., Изергина А.Л., Кривоносова Н.М. [8] и др.
Повреждение профиля КД происходит также вследствие местного оплывания. Аналогичные результаты получены и исследователями Англии, где отмечено, что при впадении осадков почва быстро пропитывается влагой, и стенки дрен основательно оплывают, вследствие чего кротовины выходят со строя. В разрушении КД особое место занимают периоды замерзания и оттаивания почвы. Соколовская Л.Н. [8] в ходе исследования установила, что промерзание грунта не оказывает основной роли на разрушение КД.
Особое значение по надежности и эффективности работы КД имеет способ их нарезки. Так известен способ изготовления земляных дрен с помощью закрепленного на ноже дренажной машины комбинированного режуще-выдавливающего устройства путем вырезания на высоте изготавливаемой дрены земляного тела и помещения его в пустом пространстве, выдавленном под земляным телом, рядом с ним или над ним.
Так как КД по своим свойствам близка к теоретически идеальной дрене, то ясно, что усилия многих ученых направлены на изыскание средств и способов повышения долговечности КД. В этом направлении предложены способы повышения устойчивости стенок КД различного рода химмелиорантами, обжиг стенок кротовин, ввод в полость кротовин полиэтиленовых труб и т.д. Однако, все эти способы не получили широкого распространения из-за высокой стоимости как вводимых химмелиорантов, труб, а также высокой энергоемкости термических или иных методов крепления стенок кротовин. Однако, идея «безтрубных» дрен остается и до настоящего времени одним из прогрессивных направлений в совершенствовании строительства закрытых дренажных систем.
Староорошаемые земли аридной зоны Туркменистана находятся в условиях близкого залегания ГВ и относятся к тяжелым почвам, которые имеют большую потенциальную опасность вторичного засоления. Рассоления таких почв обычными поливами не дают положительного эффекта, так как подпахотная подошва грунта, образовавшаяся в результате многократной вспашки на глубине 30-35 см препятствует вымыву солей в нижние грунты. Трудные в мелиоративном отношении грунтовые условия, характеризующиеся низкой естественной дренированностью и аэрацией, не позволяют получать стабильные урожаи с/х продукции. Весьма наглядно это предусматривается на мелиоративной обстановке земель аридной зоны.
Создание новых и совершенствование существующих почвообрабатывающих рабочих органов невозможно без учета физико-механических свойств почвы. Поскольку физико-механические свойства почвы подпахотного слоя отличаются от свойств пахотного слоя, мы решили изучить такие физико-механические свойства подпахотного слоя, как влажность, твердость, коэффициент трения почвы о сталь и почвы о почву, удельное сопротивление почвы сдвигу и др.
Содержание влаги в почве в значительной степени влияет на ее механическую прочность и, следовательно, на качество ее обработки. Почвы с малым содержанием влаги имеют большую механическую прочность, поэтому при их обработке образуется множество глыб, крупных комков, тяговые сопротивление почвообрабатывающего орудия растет. Влажная почва из-за значительной пластичности крошится плохо, залипает на поверхность рабочих органов.
Анализ современного состояния АД в аридной зоне показывает, что существующие способы его проведения, применяемое специализированное оборудование, рабочие органы весьма разнообразны и не нашли широкого применения в сельском хозяйстве, так как нуждаются в существенном усовершенствования. Нарезка дренажных полостей сопровождается нарушением естественной структуры и фильтрационной устойчивости окружающей почвы из-за ее уплотнения дренером, при этом полости быстро разрушаются и смыкаются. Наддренная щель, оставляемая вертикальным ножом рыхлителя, остается не заделанной, и поступающая по ней вода приводит к быстрому заилению 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 достаточно полного научного обоснования по выбору оптимальных параметров АД 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.
Таким образом, основным направлением повышения надежности работы АД является повышение устойчивости полостей кротовин в процессе их формирования, так и обеспечение безградиентного фильтрационного потока наддренной щели. В этой части необходимо разработка новой конструкции дрены и рабочего оборудования для ее прокладки.
Литература:
1. Астапов С.В. Устойчивость кротовых дрен при закладке кротового дренажа. –В кн.: Кротовый дренаж. –М.: 1943. –с.79-97.
2. Бальчюнас А.И. Кротование минеральных тяжелых почв. – Обзорная информация ЦБНТИ Минводхоза СССР. 1979. -№14. с. 3-76.
3. Бесков И.Х. Кротование почв и центрально-черноземной полосе. –Вестник сельскохозяйственной науки. 1957. -№5. –с.96-102.
4. Глотов М.Н. Кротовый дренаж и его применение. В. кн. Кротовый дренаж. –М.: 1943. –с.8-71.
5. Данатаров А. Оптимизация параметров и эффективность рыхлителя-кротователя в условиях аридной зоны. Международный научно-практический журнал №2. Проблемы освоения пустынь. Ашгабат. 2001. с.91-94.
6. Данатаров А. Технология нарезки аэрационного дренажа и эффективность его работы в условиях аридной зоны. Дис. канд. тех. наук. Киев. -1994. с.4-217.
7. Кривоносов И.М. Особенности дренирования слабопроницаемых почв. –Труды СевНИИГиМ. Л.: 1957. –вып.12. –с.307-324.
8. Соколовская Л.Н. Осушение земель комбинированным дренажем.-М.:Колос 1966. с.81.
