Разуплотнение верхнего слоя почвы это

Разуплотнение верхнего слоя почвы это

С интенсификацией полевых процессов с.-х. производства возникла проблема уплотняющего воздействия МТА на почву. Многократные проходы по полю тракторов, комбайнов и другой мобильной техники привели к распылению верхнего и уплотнению нижнего слоев почвы, что отрицательно повлияло на ее плодородие и урожайность с.-х. культур. При проведении с.-х. работ ходовые системы МТА покрывают следами от 40 до 80 % поверхности поля, а поворотные полосы подвергаются 8—10-кратному воздействию. Из-за увеличения массы тракторов и сельхозмашин уплотняется не только пахотный, но и подпахотный горизонты на глубину 1 — 1,5 м. В результате уплотнения усиливаются эрозионные процессы, объемная масса почвы и ее сопротивление обработке повышаются соответственно в 1,5—2 и 1,3—1,9 раза, снижается общая и капиллярная пористость плодородного слоя. Повышение плотности и твердости почвы ведет к снижению жизнедеятельности почвенной микрофлоры и в конечном результате к недобору 20—40 % урожая [4, 6, 7].

В связи с неумеренным применением отвальных плугов и плоскорезов образуется так называемая «плужная подошва», которая препятствует проникновению выпавших осадков в нижележащие слои и испарению излишков влаги из нижних горизонтов. Это способствует развитию водной эрозии на склоновых землях, а на равнинах и в низинах — образованию мокрых «блюдец», в которых застаиваются талые и дождевые воды. Все перечисленные негативные факторы привели к деградации плодородного слоя почвы и расширению ареала эрозионных процессов [2]. Особенно опасна водная эрозия, которая не так заметна, как ветровая, но ежегодно талые и дождевые воды путем струйчатого размыва плодородного верхнего слоя склоновых земель наносят громадный вред сельскому хозяйству. Борьба с переуплотнением тесно связана как с экологической стабильностью пахотных земель, так и с экологией окружающей среды в целом из-за загрязнения водоемов смытой почвой вместе с токсичными веществами в виде остатков минеральных удобрений, пестицидов и гербицидов. Поэтому экологическая оценка состояния пахотных угодий, а также различных технологий механической обработки почвы в перспективе должна стать превалирующей над всеми другими [II].

Борьбу с уплотнением почвы проводят по трем направлениям: снижение уплотнения, разуплотнение и предотвращение уплотнения. Для снижения уплотнения почвы конструкторы совершенствуют ходовую систему энергетических и транспортных агрегатов, уменьшают их массу, создают широкозахватные и комбинированные машины. Одно из перспективных направлений — использование технологической колеи при возделывании с.-х. культур (мобильные технологические и транспортные машины перемещаются по полю по постоянной колее).

Способов предотвращения уплотнения почв разработано пока еще недостаточно. В определенной мере к этому направлению может быть отнесена технология «нулевой» обработки почвы, а также предложения по внедрению машин на воздушной подушке и мостового земледелия. Однако для практического использования двух последних способов требуется проведение длительных НИОКР. На данном этапе развития науки и техники наиболее эффективный прием разуплотнения почвы — механическое рыхление на глубину 0,6—0,7 м с помощью глубокорых-лителей-щелевателей.

Разуплотнение почвы с помощью глубокорыхлителей-щелевате-лей весьма перспективно, так как только в РФ в нем нуждаются более половины с.-х. угодий, а в зонах водной эрозии — все пахотные площади |6, 7]. Необходимо отмстить, что если разуплотнение пахотного слоя и «плужной подошвы» на глубину до 0,45 м в настоящее время освоено и для этого разработаны и используются чизельные плуги и культиваторы-рыхлители, то разуплотнение более глубоких слоев (>0,5 м) из-за отсутствия соответствующих орудий применяется пока недостаточно (хотя этот прием достаточно изучен агрономическими институтами сельского хозяйства).

Во многих странах для глубокого рыхления и щелевания применяют достаточно простые по устройству и надежные в работе орудия, включающие раму на опорных колесах с установленными на ней несколькими рыхлительными или щелерезными рабочими органами (рис. 1). Рабочий орган глубоко рыхлителя состоит из прямой или криволинейной стойки, на котором закреплено плоское или фигурное долото. Для увеличения зоны рыхления на стойках дополнительно крепят уширители. При прокладке дренажа (кро-товании) сзади стойки устанавливают дренер (рис. 2), Рабочие органы щелевателей аналогичны рабочим органам глубокорыхлителей за исключением того, что на них не устанавливают уширители, а долота более узкие.

Из схемы зон рыхления (рис. 3, а) видно, что после прохода орудия на дне борозды остаются неразрушенные гребни, высота которых зависит от ширины долота и меж-дуследия b. В последние годы ряд зарубежных фирм начали выпускать глубокорыхлители с наклонными или криволинейными в поперечной плоскости стойками вместо прямых. В этом случае высота неразрушенных гребней может быть значительно меньше или вообще отсутствовать (рис. 3, б, а).

В зависимости от расстановки рабочих органов можно производить сплошное или полосное рыхление, а также шелевание (рис. 4), При полосном рыхлении оставшиеся не разрыхленными участки служат опорой движителям тракторов при последующих проходах, что способствует повышению срока службы разрыхленных полос.

Исследованиями ученых Почвенного института им. В. В. Докучаева, Агрофизического института, МСХА им. К. А. Тимирязева, НАТИ, ВИМа, САИМЭ, МИМСХа, ЦелинНИИМЭСХа и др. установлено, что благодаря разуплотнению почвы глубокорыхлителями-щелевателями сокращаются эрозионные процессы (особенно водная эрозия на склонах) и повышаются плодородие полей и урожайность с.-х. культур. Обоснован ряд технологических приемов и процессов глубокого рыхления и щслевания для разных почвенно-климатических зон под различные культуры.

Глубокое сплошное рыхление склоновых и равнинных земель рекомендуется [1,8] осенью по стерневым фонам зерновых и пропашных культур вместо зяблевой вспашки, В тех случаях, когда отсутствует осушительная сеть и есть опасность переувлажнения почвы, се глубокое рыхление под картофель, корнеплоды, кукурузу и другие культуры проводят весной. Щелевание целесообразно осенью на сенокосах и пастбищах, склоновых и переувлажненных равнинных землях перед посевом озимых культур, а также по отвальной и безотвальной зяби.

Полосное глубокое рыхление с одновременным дренированием применяется на участках с большим количеством «блюдец». Расстояние между полосами принимают равным 2—2,5 м для глинистых и 3—4 м для суглинистых почв. Долговечность глубокого рыхления зависит от влажности почвы во время его проведения. Оно наиболее эффективно при влажности почвы в зоне рыхления 60—80 % предельной полевой влагоемкое™. При влажности подпахотного горизонта выше предела пластичности глубокое рыхление предпочтительно после дренирования на глубину 0,4—0,5 м, что позволяет подсушить почву до оптимальной влажности.

Щелевание слабоводопроницаемых склоновых земель на глубину 0,4—0,5 м позволяет значительно улучшить водопроницаемость и влажность пахотного и подпахотного горизонтов, более равномерно перераспределить влагу [1, 3].

В результате опытов, проведенных учеными НИИСХ Центральных районов Нечерноземной зоны [9], установлено, что под движителями тракторов и тяжелых мобильных машин агрофизические и водно-физические свойства суглинистых и глинистых почв ухудшаются. Подпахотные горизонты таких почв снижают инфильтрационные способности, имеют повышенные плотность и твердость. Все это приводит к эрозии, застаиванию воды на поверхности поля в низинах, а также к слабому использованию растениями запасов влаги и питательных веществ из нижних слоев. Глубокое рыхление на 0,6—0,7 м с расстоянием между стойками глубокорыхлителя не менее 0,9 м обеспечило улучшение физико-механических свойств почвы, повышение содержания органического вещества в подпахотном горизонте и увеличение коэффициента инфильтрации в 2—3 раза.

По данным [8] внедрение интенсивных технологий возделывания с.-х. культур с использованием энергонасыщенных и тяжелых МТА увеличило уплотнение почвы и ускорило образование подпочвенной подошвы. Этот процесс усугубляется стремлением как можно раньше при повышенной влажности почвы вывести в поле с.-х. агрегаты. Рыхление на глубину 0,5 м обеспечивало разуплотнение подпочвенного слоя, способствовало регулированию поверхностного стока, приводило к увеличению запасов продуктивной влаги и увеличивало урожайность с.-х. культур на 15—25 % [6, 9].

Специалисты УНИИМЭСХа для разуплотнения и уничтожения «плужной подошвы» рекомендуют проводить сплошное рыхление на глубину 0,4—0,6 м с расстановкой стоек на 0,7 м (см. рис. 4, и), а полосное рыхление и щелевание узкими стойками на глубину 0,2—0,4 м с расстановкой стоек на 1,4 м (см. рис. 4, б и в).

Эффективность глубокого рыхления временно переувлажненных почв изучалась при различных вариантах обработки почвы [1]. Застой воды на поверхности наблюдался весной и осенью после обильных дождей, что связано с наличием водонепроницаемой оглеенной прослойки на глубине 0,4—0,6 м. В работах [3, 11) указывается на эффективный прием сокращения вреда от водной эрозии — щелевание поперек склонов на глубину 0,3—0,6 м с расстоянием между щелями 1 — 1,5 м. При нарезании щелей шириной 2,5—4 см отводятся стоковые воды в нижние слои и уменьшается смыв почвы. Щелевание особенно эффективно на зяби, посевах многолетних трав и озимых культур. Для увеличения долговечности щелей их заполняют органическими остатками урожая (измельченной соломой) или плотными почвенными комками с дерниной или стерней. Для щелевания сенокосов и выпасов, а также стерни зерновых серийно выпускался навесной щелерез-кротователь РЩН-2-140 (рис. 5), который одновременно с нарезкой щелей выполняет кротование круглым дренером и образует над щелью валики из почвенных комков с помощью косопоставленных игольчатых дисков, установленных по сторонам щели. Валики из мульчи и почвенных комков задерживают сток воды у щели и способствуют более полному ее впитыванию и удалению в нижние слои.

Установлено [ 1 ], что любые агротехнические приемы по защите почвы от водной эрозии должны полностью предотвращать или резко сокращать сток временных водных потоков и смыв почвы. Это достигается путем увеличения водовпитывающей способности подпахотного слоя и изменения поверхностного слоя поля так, чтобы уменьшить скорость движения воды. На простых склонах крутизной до 2° достаточна глубокая вспашка поперек склона отвальным плугом, на склонах крутизной 3—4° глубокую вспашку следует сочетать со шелеванием, кротованием и почвоуглублением, а на склонах крутизной более 3—4° (особенно сложных) рекомендуется глубокое сплошное или полосное рыхление.

В рекомендациях ЦНИИМЭСХа и БелНИИПА отмечается, что многолетняя проверку глубокого рыхления и щелевания во многих хозяйствах Белоруссии показала, что эффективность этих приемов достигается благодаря снижению плотности, повышению аккумуляционной способности и лучшим перераспределению влаги в почвенном профиле и отдаче от внесенных удобрений. Все это обеспечивало 15—25 % — ную прибавку урожая. Так, глубокое рыхление обеспечило прибавку урожая картофеля 20—55 ц/га, кормовой свеклы 34—123 ц/га, кукурузы (зеленой массы) 50—65 ц/га, овсяно-гороховой смеси (зеленой массы) 105 ц/га. Щелевание на лугах способствовало повышению их продуктивности на 30 %. Максимальный экономический эффект дало щелевание осенью зяби под картофель. Установлено, что срок последействия глубокого рыхления и щелевания достигает 2—3 года.

Применение глубокорыхлителей на суглинистой почве Нечерноземной зоны позволило увеличить коэффициент фильтрации до 1—1,5 м/сут., повысить запасы продуктивной влаги до 4—11 мм, уменьшить плотность почвы до 1,2—1,3 т/м и твердость до 2—3 МПа. Изучение эффективности глубокого рыхления в Московской, Владимирской и Смоленской обл. на фоне осушаемых минеральных почв Нечерноземной зоны показало, что при рыхлении плотность почвы в слое 0,2—0,6 м снижается на 13—15 %, порозность увеличивается на 10—11 % и значительно повышается инфильтрация пахотного горизонта. Прибавка урожая составила 17—18 %.

Особое значение ликвидации переуплотнения подпахотных горизонтов придается в зонах орошаемого земледелия, так как многолетняя обработка почвы на постоянную глубину, применение тяжелой мобильной техники, естественная усадка почвы при многократных поливах создают уплотненную «плужную подошву», которая препятствует проникновению в глубокие горизонты поливной воды и корней растений. В результате снижение урожая достигает 40 % при значительном увеличении материальных и водных ресурсов. При плотности подпочвы 1,5—1.6 г/см до 80 % корневой системы хлопчатника в орошаемой зоне находится в верхних слоях, что отрицательно влияет на рост и развитие растений [5].

Глубокое рыхление и щелевание переуплотненной почвы широко распространены в ряде стран Западной Европы, США и Канаде [8, 10]. Многочисленными исследованиями установлено, что последствия этого приема зависят от физико-механических и агрохимических свойств пахотного и подпахотного горизонтов, биологических и погодных условий, видов и количества вносимых в щель мульчирующих материалов. Период положительного действия глубокого рыхления колеблется от 2 до 5 лет, а щелевания — от 1 до 3 лет. Полосное рыхление и щелевание склонов — эффективный агротехнический прием предотвращения водной эрозии на склоновых землях.

Таким образом, для разуплотнения переуплотненных пахотных и подпахотных слоев почвы, а также для борьбы с водной эрозией на склоновых землях эффективно глубокое (до 0,7 м) рыхление и щелевание с помощью глубокорыхлителей-щелевателсй. Для широкого применения этого агротехнического приема необходимо начать выпуск таких орудий.

1. Глубокое рыхление и щелевание эродируемых, уплотненных и временно переувлажненных почв. Рекомендации (сост. Р. Л. Турецкий , Ф. П. Цыганов и др.) — Минск: ЦНИИМЭСХ, 1988.

2. Извеков В. П. Предотвратить экологическую катастрофу // Земледелие. — 1991, № 4.

3. Казаков В. П. Глубокое рыхление тяжелых почв/ В кн.: Осушение тяжелых почв. — М.: Колос. 1981.

4. Ходовая система — почва — урожай / И. П. Ксеневич и др. — М.: Агропромиздат, 1985.

5. Мухамеджанов М. В. Корневая система и урожайность хлопчатника // Хлопководство. — 1963, № 5.

6. Депрессия урожая сельскохозяйственных культур при уплотнении почвы и приемы ее снижения /А. И. Пупонин и др. В сб. научн, тр. ВИМа. — М, 1988. Т. 118.

7. Русанов В. А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути ее решения. — М.: ВИМ, 1998.

8. Сальников В. К. Пути повышения мощности корнеобитаемой зоны // Сельское хозяйство за рубежом. Растениеводство. — 1977, № 5.

9. Саранин К. И., Шептухов В. Н. Методика полевых исследований почвы при глубоком рыхлении // Вестник сельскохозяйственной науки. — 1985, № 4.

10. Тома Д. Методы и машины для глубокого рыхления почвы // Доклад № 95. Европейская экономическая комиссия ООН. — Нью-Йорк, 1978, Т. 82.

Источник

способ разуплотнения почвы, уплотненной ходовыми системами сельскохозяйственной техники