Экологические требования к орошению почв в условиях Туркменистана

Ключевые слова:экология, механическое рыхление, аэрационный дренаж.

Академик А. Г. Бабаевотмечает, что разрушение равновесия природной среды оборачивается экономическим ущербом и социальным уроном, нравственными потерями. Деградация даже одного природного звена может спровоцировать неожиданные последствия во всей экологической цепи. Уменьшение деградации почвогрунтов и повышение их качества является основой экологической интенсификации агротехнологий. Качество почвы, так же как и урожайность, является сложным понятием, которое трудно определить, или измерить. Качество почвогрунтов трактуется, как способность поддерживать биологическую продуктивность, сохранять окружающую среду, развитие здоровых растений и животных. Поддержание продуктивности растений через оптимальные резервы питательных веществ в почве, способность ее сохранять влагу и благоприятную структуру для роста корней являются теми свойствами, которые влияют на ее экологию.

Механическая обработка почвогрунтов тесно связана с экологической стабильностью, как пахотных горизонтов, так и экологией окружающей среды в целом. Неумеренное применение пахотных плугов, многократные проходы по полю разнообразных тракторных агрегатов приводят к смыву и выдуванию плодородного слоя почвы, загрязнению водоемов остатками удобрений и химикатов [5]. Кроме того, сама по себе механическая обработка имеет двойственный характер — и почвообразующий и почворазрушающий. Поэтому почвозащитные меры должны учитываться при использовании любых технологий обработки почвы, в том числе и при глубоком рыхлении.

Дренаж находится между водным хозяйством, почвоведением и сельским хозяйством, с одной стороны, и строительной и машинной техникой — с другой. В области мелиорации проводятся постоянные поиски экономически и экологически оправданных решений. Различают засоление почв в естественных условиях, или первичное засоление, и засоление в искусственных условиях, или вторичное засоление. Последнее происходит при орошении, если оросительная система не имеет удовлетворительного дренажа.Внедрение интенсивных технологий с использованием энергонасыщенных и тяжелых агрегатов увеличило уплотнение почвогрунтов и ускорило образование почвенной уплотненной подошвы.

Выше изложенное применительно к теме данного исследования, относящегося к области производственной эксплуатации машин, ставит две основные задачи: условиях дефицита техники для осуществления технологического процесса производства сельскохозяйственной продукции приобретением машин необходимо решить на основе научно-обоснованным путем;освоение сельхозпроизводителями прогрессивных технологий производства продукции.

Данное исследование проведено с целью разработки теоретических основ и методов повышения эффективности производства хлопчатника в условиях рынка за счет выбора рациональных форм использования техники.

Для удовлетворения изложенных требований нами были разработаны специальные, универсальные рыхлителикротователи новой конструкции [1,3], защищенные авторским свидетельством № 1751263. Эта универсальная конструкция может работать как глубокорыхлитель, так и нарезчик аэрационного дренажа (АД).

Таким образом, новая конструкция АД, технология и средства его нарезки позволили обеспечить оптимальный водно-воздушный режим почвы. При этом значительно улучшается экологическая обстановка, сокращается поливная и промывная норма до 30 %, предотвращаются повышения уровня грунтовых вод и процесс засоления [2].Экономическая эффективность может быть определена по трем основным составляющим: экономическая эффективность от применения новой конструкции АД и технологии его нарезки; экономическая эффективность от прибавки урожая сельскохозяйственных культур; экономия промывной и поливной воды [4].

Выводы

1. В результате орошения и воздействия тяжелой сельскохозяйственной техники наблюдается чрезмерное уплотнение подпахотного слоя почвы до 1,5–1,9 г/см³, что оказывает негативное влияние на ее водно-физические свойства и снижению продуктивности орошаемого гектара.
2. Глубокое рыхление уплотненных почв до 50 см обеспечивает снижение плотности подпахотного слоя с 1,5–1,6 до 1,2–1,3 г/см³, повышение скважности на 30 %, понижение температурного режима взрыхленного слоя на 20–25 %, что способствует мощному формированию корневой системы хлопчатника, а также способствует аккумуляции влаги, повышая её содержание в горизонте 10–60 см на 56,5 %.
3. Предложены зависимости и получены экспериментальные подтверждения расчета новой конструкции нарезки АД, позволяющие повысить эффективность и срок службы кротовин до 4 лет.
4. Разработана методика выбора рациональной области использования нарезки АД и оптимизации основных параметров кротователей.
5. Сформулированы основные агротехнические требования к конструкции и технологии устройства АД на староорошаемых грунтах аридной зоны.
6. Установлено, что глубокое рыхление способствует снижению температуры почвы в слое 10–55 см, в среднем на 2,5°С, что создает хорошие условия для роста и развития корневой системы и обеспечивает повышение урожайности хлопчатника, в среднем на 35 процентов.
7. Установлено, что по эксплуатационным затратам на 1 га усовершенствованный глубокорыхлитель кротовательного типа НАД-2–60 по расходам горючее на 27 % экономичнее по сравнению с рыхлителем ГРН-60.
8. Оценено применение глубокого рыхления (до 60 см) усовершенствованным глубокорыхлителем и кротователем НАД-2–60 в качестве основной обработки орошаемых земель под хлопчатника. Прибыль при возделывании хлопчатника по рыхлению в среднем в 1,3 раза превышает, чем при обычной обработки.
9. Разработана технологическая схема и создано машин с комбинированными рабочими органами, обеспечивающее заданный уровень качественных показателей обработки за один проход. Одним из способов снижения энергоемкости глубокого рыхления и кротования тяжелых почвогрунтов является использование конструкции рабочих органов, обеспечивающих различные виды деформаций почвы.
10. При использовании теории Кулона-Мора дополнительно учитывалось сопротивление почвы вдавливанию режущей кромки лемеха рабочего органа, которое составляет 20–25 % общего сопротивления резанию.
11. Для экспериментально-теоретического изучения напряженно-деформированного состояния почвы в зоне контакта с почворежущим инструментом, который позволяет после качественной расшифровки интерференционных полос получить эпюру давления почвы (кротовин).
12. Агротехническая и энергетическая эффективность рыхления зависит от формы и параметров стоек, кротователей и схемы расстановки рабочих органов на раме. Полнота рыхления рабочих органов без кротователей при ширине долота 0,12–0,20м изменяется от 0,35 до 0,45; установка кротователей увеличивает площадь рыхления на 20–25 %, а полнота рыхления достигает 0,6–07, что вполне удовлетворяет агротехническим требованиям.
13. С увеличением ширины долота и установки кротователей устойчивость хода глубокорыхлителя по глубине повышается. Увеличение рабочей скорости с 1,5 до2,4 м/с практически не влияет на величину зоны рыхления, но при этом интенсивно растет сопротивление рабочего органа.
14. Определение силовых характеристик рабочих органов показало, что при рыхлении на глубину 0,5–0,6 м сопротивление одного рабочего органа при полублокированном резании составляет от 16 до 19 кН.
15. Увеличение ширины долота с 0,1до 0,20м приводит к увеличению зоны рыхления на 41 %, при этом удельное сопротивление увеличивается только на 15,2 %, что свидетельствует о целесообразности увеличения зоны рыхления за счет применения кротователей.
16. Расход топлива, отнесенный к показателю полноты рыхления, имеет прямую зависимость от ширины долота, однако, рабочий орган с двухъярусным расположением долот имеет менее интенсивный рост.

1. При работе опытный образец с трактором Claas при глубине рыхления почвы 0,5–0,6 м и рабочей скорости 1,75 м/с, расход топлива 39,9 кг/га.

17. Испытаниями установлено, что рабочие органы с двухъярусным расположением долот по сравнению с серийными обеспечивают: с трактором Claas — повышение производительности на 10,9 %, снижение расхода топлива на 25,9 %, увеличение полноты рыхления на 30 %; с трактором John-Deer:повышение производительности на 11,5 %; снижение расхода топлива на 27 %, увеличение полноты рыхления на 21 %..
18. Установлена закономерность изменения плотности, влагоемкости и фильтрационных свойств почвогрунтов в процессе нарезки АД. Определено влияние НАД-2–60 на изменение плотности почвы, ее водного и температурного режимов.
19. Разработана технология устройства АД с применением принципиально нового способа и конструкции нарезки кротовин, основанного на протаскивании ступенчатого пассивного ножа с двумя параллельно установленными остроусеченными дренами, размещенными скосами друг к другу и жестко соединенными между собой.
20. Разработана методика выбора рациональной области использования АД и оптимизации основных параметров кротователей. Технико-экономическая польза: легкий на 30–40 %, по итогам научных исследований полностью установлено, что с понижением уровня подпочвенных вод предотвращается вторичное засоление почвы.

Литература:

1. Войтович И. В., Данатаров А. Оптимизация параметров рабочих органов кротователей. –В сб. научных трудов Гидротехника и мелиорация на Украине. вып. 3. –Киев 1994.
2. Данатаров А. Об экологической напряженности в аридной зоне. //Тезисы докладов Межд. научной конференции (16–17 сентября 1993). Экологические проблемы при орошении и осушении: часть I. –Киев 1993.
3. Данатаров А. Устойчивость кротовых дрен. –В сб. научных трудов Гидротехника и мелиорация на Украине. вып. 3. –Киев 1994.
4. Данатаров А., Сапаров, К. Б. Устройство аэрационного дренажа в аридной зоне. Мелиорация и водное хозяйство. Международный научный журнал № 2. Москва. 1994.
5. Данатаров А., Худайберенов М. Ч., Атаманов Б. К вопросу изучения опреснительной и очистительной способностей ВВР. Тезисы докладов международной конференции. «Мировой опыт и передовые технологии эффективного использования водных ресурсов» 2–4 апреля. Ашгабат. 2010.