Технологические процессы при обработке почвы
Все приемы воздействия на почву сводятся к следующим технологическим процессам:
1. Рыхление – изменение взаимного расположения почвенных отдельностей с образованием более крупных пор. Рыхление бывает двух видов:
— глубокое — на 30-40 см, осуществляется плугами, глубокорыхлителями, плоскорезами, чизель культиваторами и др. орудиями;
— поверхностное — на 5-10 см, осуществляется боронами, культиваторами и т.д.
2. Крошение – это уменьшение размеров почвенных отдельностей, разделение всей массы обрабатываемого слоя почвы на более мелкие агрегаты.
3. Оборачивание – перемещение в вертикальном направлении слоев или горизонтов почвы. Оно осуществляется с помощью плугов.
4. Перемешивание почвы – изменение взаимного расположения почвенных отдельностей и удобрений, извести, других мелиорантов, обеспечивающее равномерное их распределение и однородное состояние слоя почвы.
5. Уплотнение – изменение взаимного расположения почвенных отдельностей для уменьшения пористости почвы. Уплотнение проводится перед посевом или сразу после посева с целью обеспечения лучшего контакта семян с почвой и поднятию воды из нижних горизонтов почвы. Уплотнение почвы достигается с помощью прикатывания. Прикатанная поверхность почвы имеет температуру на 3 — 4° С выше, что обеспечивает появление всходов на 2 – 3 и более дней раньше, чем на не прикатанной почве или не прикатанных посевах. Для прикатывания используются различные виды катков (гладкие, кольчатые, кольчато-шпоровые и т.д.).
6. Выравнивание— устранение неровностей на поверхности почвы с целью обеспечения равномерной заделки семян и предохранения почвы от иссушения. Для выравнивания применяют бороны, волокуши, катки и т.д.
7. Сохранение стерни на поверхности почвы – предохраняет почву от выдувания, обеспечивает задержку снега, что снижает глубину промерзания почвы. Для сохранения стерни применяют глубокорыхлители-плоскорезы, стерневые сеялки и кольчатые бороны.
8. Подрезание слоя почвы – отделение обрабатываемого слоя почвы от нижних необрабатываемых слоёв с целью уничтожения сорняков и улучшения качества обработки почвы.
9. Измельчение культурных и сорных растений– расчленение стеблей культурных и сорных растений на мелкие отрезки с целью улучшения качества их заделки или мульчирование ими поверхности.
10. Создание микрорельефа – на поверхности почвы создаются неровности, например для накопления или отвода воды, регулирования теплового и воздушного режима почвы. Для создания микрорельефа применяют такие орудия, как лункователи, устройства для извилистого боронования, микролиманоделатели и т.д.
Источник
Технологические операции при обработке почвы
Почвообрабатывающие орудия выполняют следующие технологические операции: оборачивание, рыхление, крошение, уплотнение, перемешивание, выравнивание почвы, подрезание сорняков, создание гребней и борозд, сохранение стерни на поверхности почвы.
Оборачивание. Это взаимное перемещение частей пахотного слоя или горизонтов почвы в вертикальном направлении. Необходимость оборачивания вызвана дифференциацией частей пахотного слоя по плодородию почвы. За время возделывания сельскохозяйственных растений верхний слой уплотняется в результате разрушения структурных агрегатов, иссушается, засоряется семенами сорных растений, а нижний обедняется питательными веществами из-за снижения микробиологической деятельности в условиях отсутствия поступления свежего растительного материала. Оборачивание также необходимо для заделки в почву растительных остатков и удобрений. Осуществляют эту операцию с помощью отвальных плугов и лущильников.
Наряду с положительными действиями оборачивание имеет и отрицательные моменты. В условиях недостаточного увлажнения при такой обработке теряется много влаги и снижается эрозионная устойчивость почвы.
Рыхление. Изменяет взаимное расположение почвенных отдельностей с образованием крупных пор и увеличением объема почвы. Благодаря этой операции улучшается водно-воздушный и тепловой режимы, усиливается биологическая активность почвы, увеличивается накопление усвояемых растениями питательных веществ. Выполняется рыхление в той или иной мере почти всеми почвообрабатывающими орудиями.
Крошение. Под крошением почвы подразумевают уменьшение размеров почвенных структурных отдельностей. При крошении крупные комки и глыбы распадаются на мелкие комочки. Оно необходимо для создания при обработке почвы мелкокомковатой структуры. Крошение осуществляют многими орудиями, но наиболее эффективно ротационными, особенно фрезами.
Уплотнение. Это противоположная операция рыхлению, которая приводит к изменению взаимного расположения почвенных отдельностей с образованием мелких пор и уменьшением объема почвы.
Уплотнение необходимо для уменьшения диффузного испарения влаги, равномерной заделки семян при посеве, особенно мелкосемянной культуры и улучшения контакта семян с почвой после посева.
Уплотнение осуществляют различными катками.
Перемешивание. Изменение взаимного расположения почвенных отдельностей, обеспечивающее более однородное состояние обрабатываемого слоя. Оно требуется при внесении органических удобрений, извести, фосфоритной муки, а также при создании более мощного пахотного слоя путем вовлечения подпахотных слоев. Перемешивание происходит при обработке плугами без предплужников, фрезами, отвальными и дисковыми лущильниками.
При глубокой заделке семян и вегетативных органов размножения сорных растений перемешивание нежелательно.
Выравнивание. Обеспечивает уменьшение размеров неровностей поверхности почвы; его осуществляют во всех природных зонах. Особенно оно необходимо для равномерной по глубине заделки семян и создания одинаковых условий в почве по водным и тепловым свойствам. Невыровненное поле теряет больше влаги, неравномерно прогревается, что приводит к неодинаковой биологической активности и различному накоплению питательных веществ по элементам микрорельефа. В результате разноглубинной заделки семян и неодинакового плодородия почвы повышенных и пониженных мест микрорельефа всходы появляются недружно и бывают изреженными.
Выравнивание является обязательной технологической операцией при поверхностном орошении. Предпосевное выравнивание почвы создает лучшие условия для равномерного распределения воды при поливе.
Для выравнивания поверхности почвы применяют бороны, культиваторы, шлейфы, катки, волокуши, грейдеры и другие орудия.
Подрезание сорняков. Проводят одновременно с рыхлением, перемешиванием и оборачиванием почвы. Однако применяют и специальные приемы обработки почвы с использованием культиваторов с одно- и двухсторонними лапами-бритвами, ножевыми лапами, а также штанговые и другие культиваторы.
Создание микрорельефа (борозд, гребней, гряд, щелей, лунок, микролиманов и др.). В основном применяют в зоне избыточного увлажнения и на склоновых землях. Борозды, гребни и гряды создают для отвода излишней воды и улучшения газообмена, ускорения прогревания почвы и активизации процессов превращения питательных веществ.
На полях, подверженных водной эрозии, создание прерывистых борозд, гребней, щелей, лунок способствует снижению поверхностного стока, предупреждению смыва почвы и увеличению ее влагозапасов.
Для формирования микрорельефа используют окучники, плуги со специальными приспособлениями, грядоделатели, лункоделатели, щелерезы и другие орудия.
Сохранение стерни на поверхности почвы. Стерня снижает скорость ветра в приземном слое почвы и предохраняет ее от выдувания, способствует задержанию снега, уменьшению глубины промерзания и накоплению влаги в почве. Обработка почвы с сохранением стерни на поверхности также создает благоприятные условия для поглощения летних осадков и предохраняет влагу от испарения.
Сохранение стерни на поверхности почвы достигают применением комплекса противоэрозионных орудий и машин. К ним относятся культиваторы-плоскорезы-глубокорыхлители, культиваторы-плоскорезы, культиваторы-плоскорезы-удобрители, культиваторы штанговые, бороны игольчатые, лущильники-сеялки, сеялки стерневые, чизельные плуги, чизельные глубокорыхлители, плуги-рыхлители «Параплау», плуги общего назначения с безотвальными рабочими органами ЛП-0,35 (стойка СИБИМЭ) и др.
Источник
АГРОИНФормация
Агропортал — все для специалистов агропромышленного комплекса
Технологические операции при обработке почвы
Обработка почвы — это механическое воздействие на нее рабочих органов машин и орудий. При этом осуществляются различные технологические операции.
Рыхление — изменение взаимного расположения почвенных отдельностей с образованием более крупных пор и уменьшением плотности почвы.
Крошение — уменьшение размеров и изменение соотношения элементов структуры обрабатываемого слоя (комков, глыб, зерен и т. д.).
Перемешивание — изменение взаимного расположения почвенных отдельностей, обеспечивающее более однородное состояние обрабатываемого слоя.
Оборачивание — взаимное вертикальное перемещение слоев или горизонтов почвы с одновременным поворотом на угол не менее 135°.
Уплотнение — изменение расположения почвенных отдельностей с уменьшением порового пространства и объема почвы.
Выравнивание почвы — уменьшение размеров неровностей поверхности.
Создание микро-, нано — и мезорельефа — образование на поверхности микро-, нано — и мезоповышений и понижений различной формы и размеров (борозд, лунок, щелей, гряд, блюдец, микролиманов, гофрированной поверхности и т. д.).
Есть технологические операции, основная цель которых — воздействие на растения. Это — подрезание сорняков, вычесывание остатков растений, удаление клубней, лущение стерни, заделка дернины и др. При этом одновременно обрабатывается и почва. Есть технологические операции, цель которых при обработке почвы оставлять на поверхности растительные остатки (стерню, дернину и т. д.).
Рыхление необходимо проводить прежде всего потому, что для разных растений существует различная оптимальная плотность почвы, и она чаще всего ниже равновесной плотности большинства почв (табл. 24). Равновесной плотностью почвы называется плотность ее естественного сложения, в определенных условиях увлажнения, когда она длительное время не подвергается механическому воздействию человека и животных (исключая мезо — и микрофауну). Равновесную плотность обрабатываемой почвы можно оценить только приблизительно, так как она редко не подвергается воздействию земледельческой техники. Чаще под воздействием почвообрабатывающих орудий почва приобретает плотность меньше равновесной, затем под воздействием естественных факторов— атмосферных осадков, ветра, температуры, живых организмов, почвенных процессов (на фоне действия силы тяжести) — почва уплотняется и достигает такого состояния, когда плотность изменяется уже незначительно. Такую плотность и можно считать равновесной для пахотных почв. Близкой к равновесной плотность почвы бывает после весеннего снеготаяния в северных и центральных районах страны под многолетними травами в конце вегетации. Иногда почва имеет плотность выше равновесной, чаще под действием на нее ходовых частей машин, в таком случае плотность под воздействием естественных факторов уменьшается и также приближается к равновесной. Когда это необходимо, достижение почвой равновесной плотности можно ускорить действием почвообрабатывающей техники.
В разных почвенно-климатических условиях оптимальная плотность для одних и тех же культур может различаться. Различна она для отдельных видов культур. Зависит этот показатель от условий увлажнения: в засушливые годы она выше, во влажные — ниже. Необходимо учитывать эту зависимость при орошении полей.
С помощью рыхления и орошения почвы добиваются оптимизации физических условий проявления почвенного плодородия. Близкими к оптимальным физические условия считаются, когда объем твердой фазы почвы составляет 50%, а жидкой и газовой — по 25%. Естественно, что в разных почвенно-климатических зонах эти цифры могут различаться. Зависят они и от вида возделываемой культуры, содержания органического вещества, оструктуренности почвы, погодных условий и т. д.
Проведение технологических операций позволяет создать в почве оптимальное соотношение капиллярных и некапиллярных пор, в результате чего создается благоприятный для развития растений водно-воздушный режим. Иногда рыхлость почвы бывает чрезмерной, при оседании такой почвы во время вегетации растений происходит разрыв корней растений, могут оголиться узлы кущения у озимых культур, в таком случае проводят уплотнение почвы.
Оптимальные физические условия обычно складываются в хорошо оструктуренных почвах. Наиболее ценными с агрономической точки зрения являются агрегаты размером от 0,5 до 5 мм (по мнению некоторых ученых, от 0,25 до 10 мм). В зависимости от климата, свойств почвы, водно-воздушного режима этот интервал может изменяться. Пахотный горизонт, состоящий из таких агрегатов, обладает наиболее оптимальной структурой порового пространства. Цель обработки почвы — добиться наибольшего выхода агрономически ценных фракций почвенной структуры, что происходит, когда почва обрабатывается в период ее физической спелости. Образуются такие агрегаты в основном в результате крошения слипшейся почвенной массы, комков и глыб. Однако макроструктурные отдельности возникают при обработке и в результате взаимодействия элементарных почвенных частиц и микроагрегатов. В оптимальном интервале влажности свободная энергия поверхности раздела вода — воздух при перемешивании и рыхлении почвы стремится придать водной пленке вместе с почвенными частицами форму с наименьшей поверхностью, шарообразную, поэтому почва распадается на агрегаты более или менее округлой зернистой формы.
Регулирование водно-воздушного режима корнеобитаемого слоя почвы проводится не только путем механического воздействия на весь пахотный горизонт, но и на отдельные его части, на подпахотные слои. При посеве семян сельскохозяйственных культур стремятся создать для них относительно твердое ложе и рыхлое почвенное покрывало. При таких условиях для семян становится доступной влага, накопленная в нижележащих слоях и подтягиваемая к ним по капиллярам, а верхний рыхлый слой почвы обеспечивает хороший доступ воздуха и тепла, не создает препятствий для развития вегетативных органов. Одной из важных технологических операций в весеннее время является рыхление самого верхнего (несколько сантиметров) слоя почвы для сохранения влаги, накопленной в результате весеннего снеготаяния. В результате такой операции пахотный горизонт прикрывается рыхлым мульчирующим слоем почвы, который препятствует испарению влаги из нижележащих слоев по капиллярам. Там, где пахотный слой имеет излишнюю рыхлость, крупные поры, под воздействием ветра и солнца происходит усиленная потеря влаги (чаще в южных районах). В таких случаях, наоборот, верхний слой почвы уплотняют и, таким образом, предотвращают усиленное проветривание пахотного горизонта. В районах избыточного увлажнения для отвода влаги из корнеобитаемого слоя часто эффективным оказывается рыхление слоев почвы, лежащих под пахотным горизонтом.
Крошение также позволяет регулировать водно-воздушный режим, но уже не только на уровне почвенных горизонтов и слоев, а и на уровне почвенных структурных отдельностей. Окислительно-восстановительные и другие процессы, связанные с этим режимом, от которых в значительной мере зависит жизнь растений, по-разному идут внутри, на поверхности и между структурными отдельностями. Изменяя путем обработки размеры, форму и упаковку почвенных агрегатов, можно существенно изменить водновоздушный режим почвы на уровне микро — и мезопространств внутри пахотного и других горизонтов.
Оборачивание обрабатываемого слоя преследует многие цели. Одна из самых важных — заделать в глубь почвы остающиеся после уборки на поверхности остатки растений, чтобы обеспечить оптимальные условия трансформации их органического вещества и освободить от них поверхность почвы для выращивания последующей культуры. Некоторые многолетние культурные растения (например, клевер) можно лишить жизнедеятельности, только заделав их вегетативные органы в глубь почвы, т. е. обернув пласт.
Борьба с сорняками путем механической обработки наиболее эффективна при заделке их органов размножения на максимально возможную глубину. Патогенные микроорганизмы и вредители культурных растений обитают преимущественно в поверхностном слое почвы, но большинство их погибает при отвальной (с оборотом пласта) обработке почвы. Заделать в почву органические удобрения можно в основном только с помощью приемов, обеспечивающих оборот пласта.
При длительном применении только поверхностной обработки может возникнуть самоотравление почвы, особенно при применении пестицидов и удобрений. В верхнем слое почвы вследствие перегнивания растительных остатков на поверхности возрастает микробиологическая активность, в том числе активно развиваются и патогенные микроорганизмы, накапливаются токсические продукты разложения органических остатков, происходит избыточное накопление минеральных питательных веществ. Часто наблюдается ухудшение агрегатного состояния почвы. В таких случаях необходима обработка почвы с оборотом пласта и перемешиванием почвенной массы.
В некоторых случаях необходимость отвальной обработки почвы вызывается дифференциацией пахотного горизонта по плодородию, наблюдаемой практически на всех почвах. Дифференциация вызывается естественными факторами почвообразования и в большинстве случаев приводит к такому состоянию пахотного горизонта, при котором его плодородие падает с глубиной. В ухудшении свойств нижней части пахотного горизонта подзолистых почв большую роль играет элювиально-глеевый процесс, который на некоторых почвенных разностях в течение нескольких лет приводит к существенной деградации этого слоя почвы. Предотвратить это отрицательное явление можно, применяя отвальную обработку. Скорость дифференциации значительно различается в зависимости от многих условий почвообразования, поэтому периодичность оборота пласта необходимо определять конкретно для данных условий.
Перемешивание почвы проводится с различными целями. В одних случаях необходимо создать однородный слой почвы, в других — перемешать с почвой какие-либо вещества, чтобы уменьшить их концентрацию, в третьих — равномерно распределить в толще обрабатываемого слоя какие-либо вещества для лучшего взаимодействия их с почвенной массой или (и) улучшения условий их трансформации.
Существуют противоречивые мнения относительно того, какое состояние пахотного горизонта — однородное или неоднородное — более благоприятно для развития растений. Предлагается, например, создавать такую неоднородность этого слоя, когда растения, развиваясь и увеличивая свою корневую систему, достигают в определенную фазу развития определенной глубины, и именно на этой глубине содержатся в большем количестве вещества, наиболее необходимые растениям именно в эту фазу развития. Имеются сведения об эффективности внесения минеральных и органических удобрений в определенные слои пахотного горизонта, в рядки, гнезда и т. д. С другой стороны, по некоторым наблюдениям, наибольшим плодородием обладает хорошо перемешанный пахотный горизонт. После обработки почвы фрезой, которая обеспечивает наилучшее перемешивание, урожаи повышаются по сравнению с обработкой этого же слоя почвы другими орудиями.
Вероятно, в каждом конкретном случае в зависимости от почвенно-климатических, погодных условий, возделываемой культуры оптимальным является свой вариант строения пахотного слоя для каждой фазы развития данной культуры. Определить эти оптимумы, а тем более добиться таких состояний практически в настоящее время весьма затруднительно.
Перемешивание почвы необходимо, когда в пахотный горизонт попадают локально какие-либо вещества, имеющие в этих местах вредную концентрацию, а при перемешивании с почвой их вредоносность значительно снижается или концентрация достигает благоприятного для растений уровня. Это наблюдается при поверхностном внесении больших доз удобрений и мелиорантов, при выпадении на поверхность почвы токсичных осадков, при припахивании к пахотному горизонту неблагоприятных по свойствам нижележащих слоев почвы (например, на подзолистых почвах и солонцах) и т. д.
Для лучшего взаимодействия с почвой, для создания лучших условий трансформации вещества необходимо перемешивание с почвенной массой химических мелиорантов, органических удобрений, сидератов, остатков растений и др. Перемешивание приводит к перераспределению разнородной почвенной массы, к контакту веществ, прежде не соприкасавшихся друг с другом, служит толчком к возникновению новых процессов и явлений и прекращению или изменению интенсивности имевших место прежде.
Выравнивание поверхности необходимо прежде всего в целях создания одинаковых условий для развития растений и протекания почвенных процессов, удобств для обработки почвы, ухода за растениями и уборки урожая. Особо важное значение имеет создание ровной, а иногда и строго горизонтальной поверхности при выращивании растений при поливе и затоплении.
Создание на поверхности почвы микро — и мезорельефа проводится в основном в районах недостаточного и избыточного увлажнения в целях сохранения или, наоборот, удаления влаги. Важное значение имеют такие мероприятия при борьбе с водной эрозией и дефляцией почв. Некоторые растения вследствие своих биологических особенностей нуждаются в создании повышений или понижений в месте своего обитания.
С помощью обработки почвы можно в более или менее широких пределах регулировать почвенные режимы, оказывая через них влияние на свойства почвы и плодородие. В одних случаях добиваются сохранения, в других — удаления влаги из корнеобитаемого слоя почвы, увеличивают или уменьшают доступность атмосферного воздуха и тепла в разные слои почвы, перераспределяют в обрабатываемом слое органические остатки и удобрения, минеральные и микробиологические удобрения, токсиканты и микрофлору, само почвенное вещество. Обработкой можно воздействовать на многие факторы почвообразования или оказывать влияние на их проявления в нужную для человека сторону. Однако изменить тип почвообразования с помощью одной только обработки почвы возможно только в некоторых исключительных случаях.
Источник