Способы обработки почв в целях борьбы с образованием поверхностной корки

АННОТАЦИЯ

В статье приведены изменения общефизических, водно-физических и агрохимических свойств орошаемых среднезасолённых арзыково-шоховых лугово-сазовых почв Центральной Ферганы при обработке газодинамическим рыхлителем почв.

ABSTRACT

The article change in the general physical, water-physical and agrochemical properties of irrigated medium-saline arzik-shox meadow-saz soils of Central Fergana when treated with a gas-dynamic soil softener is proved.

Ключевые слова: водо- и воздухопроницаемость почв, плотно цементированный слой, низкий уровень, объём проницаемости, количество солей, сухой остаток, электропроводность, концентрация, уровень грунтовых вод, засолённость.

Keywords: water and air permeability of soil, dense cemented layer, fertility rate, absorption capacity, amount of salts, dry residue, electrical conductivity, concentration, groundwater level, salinity.

Введение: Одной из наиболее трудоемких, сложных и ответственных технологических операций в процессе выращивания сельскохозяйственных культур, в том числе хлопчатника, является рыхление поверхности почв и разрушение появляющейся при определенных условиях почвенной корки.

Почвенная корка является серьезной проблемой в хлопководстве и борьба с ней должна проводиться в крайне сжатые сроки, с расчетом завершения ее в течение 1-2 дней.

Как видно из приведенных материалов  непосредственное воздействие на поверхности почв весной, в процессе возделывания хлопчатника, в частности, в условиях оро­шаемых луговых сазовых почв, за исключениям механического разрушения поч­венной корки, не было достаточно изучено.

Ведь известно, что влияние тех или иных физических, механических и других факторов на почвы отражается на ее плодородии.

В частности, теоретическими и экспериментальными исследованиями Р.Ж. Тожиева (1993) доказано влияние обработки почв установкой ГДРП на ряд ее свой­ств. Также, в лабораторных условиях им получены результаты эффективного влияния установки ГДРП на разрушение почвенной корки.

Образование почвенной корки в орошаемых почвах Центральной Азии, прежде всего, связано недостаточной водоупорной прочностью агрегатов и обильными весенними осадками. Известно, что на­иболее мощная и прочная корка образуется на глинистых и сугли­нистых почвах.

Почвенная корка, которая образуется до появления всходов хлопчатника, если ее не разрушить,  вызывает изреженность посевов, уменьшение густоты стояния растений и урожая хлопка-сырца.

При холодной и влажной весне почвенная корка приводит к увеличению заболевания хлопчатника корневой гнилью. Гибель всходов хлопчатника под давлением почвенной корки в производственных условиях вы­зывает необходимость подсевов и пересевов на больших площадях.

Рисунок 1. Структура почвы

1 – глинистые частицы (состоят из очень мелких твердых частиц);

2– уплотненные коллоиды;

3– более крупные твердые частицы (зёрна песка);

4 – поры, занятые частично газом (воздух и др.), частично водой.

Рисунок 2. Схема единичной частицы почвы

Рисунок 3. Взаимное расположение нескольких твердых частиц

В условиях орошаемого земледелия Центральной Азии борьба с почвенной коркой - важная часть агротехнических мероприятий. Как было указано выше, факторами, вызывающими образование почвенной корки, служат осадки, особенно ливневые и жара.

На рис. 1,2 и 3. показаны схемы и структура тяжелой по механичес­кому, составу почвы до образования корки. После полива и обильных дождей, газовые включения в порах замещаются водой. При последующем интенсивном испарении воды (солнечная, жаркая погода) вода из пор переходит в атмосфе­ру, а приток воздуха в освобождающиеся поры затруднен. В ре­зультате в порах понижается давление, т.е. создается разрушение. Атмосферное давление снимает освободившиеся от воды поры и грунт в нем уплотняется. Так возникает уплотненная и крепкая почвенная корка (Тожиев, 1993).

Почвы нашего региона характеризуются малым содержанием гумуса, сое­динений азота, фосфора, непрочной комковатой структурой и интенсивной минерализацией органического вещества. Они также обладают слабой водоупорной прочностью и низкой оструктуренностью.

Эти почвы способствуют образованию на них после полива и выпадения осадков прочной почвенной корки. Мощность и прочность почвенной корки возрастают на почвах с тяжелым механическим сос­тавом, на тяжелосуглинистых, глинистых и серо-бурых почвах.

За­соление и солонцеватость также повышает склонность почв к об­разованию почвенной корки. Например, на целинных и легкосуглинистых светлых сероземах мощность корки составляет 0,3- 0,5 см., на светлых и типичных сероземах - 0,8- 1,5 см, на слабо засолен­ных такырных почвах суглинистого и глинистого механического составов 2,5- 4,5 см.

Как видно из рис.1,2,3 в зависимости от типа почвы толщина почвенной корки может колебаться от 1,0 см до 4,0 см, а ширина трещин - от 0,5  до 3,0 см.

С. Н. Рыжов показал, что повышеннаякорбонатость серо­земных почв не оказывает заметного влияния на процессы коркообразования при наличии прочности структуры и отсутствии пере­сыхания верхнего горизонта.

Н.И. Горбунов и Н.Е. Бекаревич установили, что отсутствие прочной структуры приведет к образованию мощной и злостной почвенной корки при прочих равных условиях (СулаймоновО.Н., Аскаров, 2016).

Известно также отрицательное действие почвенной корки на водопроницаемость, воздухоемкость и влажность почвы.

Отрицательное влияние почвенной корки на урожай, особенно на бесструктурных почвах, было подмечено давно.

Образование почвенной корки и меры борьбы с ней начали изучать в пе­риод организации научно-исследовательских работ по хлопководству (1926-1932 г.г.) и на сегодняшний день они актуальны.

За период с 1955 по 1970 г.г. появились работы по применению на посе­вах хлопчатника химических препаратов против образования поч­венной корки, в частности в работах В.Б. Гуссака, К.П. Паганяса (1964), У.Я. Стамоса (1966) и др. был изучен полимер К-4. Агротехническими опытами установлено, что на участке, где была произведена обработка этим препаратом, на десятый день процент всходов составил 94,1 против 85,8 в контроле. Однако, в настоящее время полимер К-4 является пока еще дорогим препаратом и по этой причине не используется(Сулаймонов О.Н., Аскаров Х.Х., Йигиталиев Д.Т., 2019).

В литературе имеются сведения о снижении отрицательного дей­ствия почвенной корки на всходы хлопчатника в результате приме­нения севооборотов, доброкачественных семян для посева и задел­ки их на оптимальную глубину, обогащения почвы органическими веществами, мульчирования рядков песком или навозом на тяжелых почвах (СулаймоновО.Н., Аскаров Х.Х.).

Несмотря на то, что в условиях Центральной Азии при возделы­вании хлопчатника много внимания уделялось изучению причин об­разования почвенной корки, предлагались меры по снижению вред­ного действия ее на всходы хлопчатника и борьбе с ней, на сегод­няшний день нет ясных рекомендаций для производства, кроме при­менения механических способов, а тем более мероприятий, полностью исключающих вредное действие почвенной корки на растения.

В работе А.Тухтакузиев  и др. (2001) рекомендован целый ряд способов борьбы с коркой; механический с использованием ротационной мо­тыги, бороны "зигзаг", французской бороны и др.; ручной с ис­пользованием подручных средств (деревянной доски с колышками, сухих веток, граблей или урака, отмочка корки путем пропуска воды и даже прогон по полю стада овец) в зависимости от толщины корки.

Результаты и их обсуждение: Анализ литературы на данную тему показывает, что рыхление и разрушение почвенной корки производится, в основном, двумя способами: ручным и механизированным.

Ручная обработка почвенной корки и рыхление поверхности почвы является трудоемкой операцией с низкой производительностью и выполнять ее приходится в тяжелых условиях. Рыхление почвен­ной корки, а также поверхности почв должно проводиться быстрыми темпами в течение 3-4 дней. Однако, несмотря на привлечение большего количества людей и увеличение продолжительности их рабочего дня, не удается обработать поля, где образована корка, в сжатые сроки.

Механизированный способ обработки почвенной корки и рыхление поверхности производится боронованием с помощью зубчатых, сетчатых борон, катками и ротационной мотыгой (Тухтакузиев, Садиков, 2001).

Разрушение почвенной корки и рыхление поверхности указанны­ми боронами проводится на полях, где еще не появились всходы. Причем боронование нужно проводить поперек рядков в один след. Каждое звено зубчатых борон состоит из нескольких прямых зубь­ев, имеющих в поперечном сечении четырехгранную форму. При ус­тановке ребра зуба ориентируются в продольно-вертикальной плос­кости таким образом, что зуб бороны (по направлению движения) работал как двугранный клин.

Так же обработка почв в целях рыхления поверхности и разру­шения корки производится универсальными сетчатыми боронами, основным недостатком которых при разрушении почвенной кор­ки является то, что нагрузка, приходящаяся на один зуб не вели­ка, поэтому крепкая корка не разрушается. Кроме того, поврежда­ются всходы, извлекаются на поверхность семена и в итоге не обес­печивается качественная обработка. Сетчатые бороны то­же имеют аналогичные конструктивные и технологические недостат­ки, как и у зубчатых борон.

В последнее время, наряду с указанными приспособлениями для разрушения почвенной корки используются катки разного типа: гладкие, ребристые, кольчатые, кольчато-штифтовые. Катки разрушают слабые, и тонкие корки, но при этом вместо рыхления катки иногда уплотняют почву. В результате повреждаются растения.

Для разрушения корки применяют также на­весную ротационную мотыгу МВХ-5.4.

Основной рабочий орган ротационной мотыги - вращающаяся игольчатая звездочка, свободно насаженная на ось вращения. В основном исследованы кинематика дви­жения зуба ротационной звездочки, размеры и другие параметры.

Ротационная звездочка состоит из отдельных зубьев, распо­ложенных на диске и имеющих определенную ширину захвата. Зубья выполнены в виде криволинейного клина с заданным радиусом кри­визны. Вращаясь вокруг своего центра, звездочка (зуб) соверша­ет одновременно поступательное движение в направлении рядков сева при задан­ной глубине хода зуба.

Движение ротационной звездочки можно рассматривать как дви­жение плоской системы в вертикально-продольной плоскости.

Исследования кинематики зуба ротационной звездочки были про­ведены в работе Сергиенко В.А. (1978), а влияние режима ее работы на степень крошения почвы и повреждаемость хлопчатника X. Иргашевым (1964), но без учета технологи­ческого процесса воздействия геометрической формы зуба на поч­ву. П.А.Самойлов рекомендует применять игольчатые диски с остро заточенными зубьями, но какой "остроты" заточки должен быть зуб, автор не оговаривает. Исследованиями В.А. Сергиенко выявлено, что ротационные звездочки с закругленной формой конца зуба, как например, на рота­ционных звездочках культиватора КД марки КДР, теряли способность заглубляться, особенно при пересушенной почвенной корке. Прину­дительное же их заглубление приводит к увеличению повреждаемости рас­тений, тяговому сопротивлению и другим нежелательным явлениям. В связи с этим, в работе была поставлена задача уточнить не­которые параметры ротационной звездочки, в частности влияние геометрической формы конца зуба на степень разрушения почвенной корки, повреждаемость растений, забиваемость комьями почвы и др(Сулаймонов О.Н., Аскаров Х.Х., Йигиталиев Д.Т., 2019).

Для определения степени крошения почвенной корки ротационны­ми звездочками В.А. Сергиенко предложил новую методику с помощью ортогонального фотографирования поверхности поля до и после об­работки с наложением на поверхность масштабной сетки.

Как показали опыты, степень разрушения почвенной корки должна быть в пределах 70-80%. Это исключает губительное действие поч­венной корки на молодые проростки.

Зависимость степени крошения почвенной корки от глубины обработки при разной расстановке зубьев звездочки показывает, что с увеличением глубины обработки увеличивается степень крошения. Это приводит к увеличению повреждаемости растений.

В настоящей работе предложено решение этой задачи воздейст­вием ударной, воздушной волны и следующим за ней потоком продук­тов детонации без контакта какого-либо инструмента с почвой. В качестве энергонесущей среды выбраны топливовоздушные смеси, способные детонировать в трубах.

Итак, после выбора силового воздействия необходимо теорети­чески спрогнозировать механизм разрушения почвенной корки и рыхления почв и выявить основные качественные и количественные закономерности этого процесса. С этой целью разработа­но (Тожиев,1993) физико-математическое описание процесса деформирования корки с последующей реализацией расчета на ЭВМ и выяв­лением присущих этому механизму свойств. В случае топливовоздушных смесей степень сжатия достигает 35¸36 атм. Для сравнения напомним, что для человека превышение атмос­ферного давления на 0,2-0,3 атм. за короткое время - смертельно. В связи с этим, одной из задач данной работы является детальное изучение последствий действия ударных волн на агрофизические и агрохимические свойства почв.

Кроме этого, как выяснилось уже в ходе исследования, измене­ние бактериального состава почвы влечет за собой химические и физические изменения, что также было включено в круг исследуе­мых задач.

Ну и очевидной становится постановка исследования агротехни­ческих последствий ударно-волнового воздействия на почву (и на семена растений, находящиеся в почве при обработке). Именно агро­технический эффект является целью изысканий, без него исследо­вания теряют всякий смысл. Поэтому далее уделено большое внима­ние этой задаче.

Надо отметить, что перечисленные задачи представляют собой необходимое сочетание для принятия того или иного заключения об исследуемой технологии. Главная же трудность  в изложении результатов излагаемых ниже ис­следований заключалась в том, что в литературе практически отсутствуют какие-либо публикации на избранную тему, кроме работ  Р.Ж. Тожиева.

Заключение

1. Образование почвенной корки объясняют разрушением структуры поверхностного слоя пахотного горизонта в результате механического воздействия выпадающих дождей, действия поливных вод и быстрого высыхания поверхности почвы в условиях сухого и жаркого климата.

2. Образование почвенной корки в орошаемых почвах Центральной Азии также связано c недостаточной водоупорной прочностью почвенных агрегатов и обильными весенними осадками. Известно, что на­иболее мощная и прочная корка образуется на глинистых и сугли­нистых почвах.

Почвенная корка, которая образуется до появления всходов хлопчатника, если ее не разрушить,  вызывает изреженность посевов, уменьшение густоты стояния растений и урожая хлопка-сырца.

3. Анализ отечественных и зарубежных источников на данную тему показывает, что рыхление и разрушение почвенной корки производится, в основном, двумя способами: ручным и механизированным.

Ручная обработка почвенной корки и рыхление поверхности почвы является трудоемкой операцией с низкой производительностью и выполнять ее приходится в тяжелых условиях. Рыхление почвен­ной корки, а так же поверхности почв должно проводиться быстрыми темпами в течение 3-4 дней.

4.Существующие методы механизированного разрушения почвенной корки предполагают непосредственный контакт инструмента (зуба бороны, иглы роторной) с почвой при котором создаются сдвиговые напряжения в разрушаемом слое, в результате чего происходит повреждение посевов сельскохозяйственных культур.

Список литературы:
1. Тожиев Р.Ж. Механико-технологические решения бесконтактного воздействия на почву и растения с разработкой газодетонационных агрегатов для высокоэффективного возделывания хлопчатника. Дисс. док.техн. наук, Фергана-1993, 351 с.
2. СулаймоновО.Н., Аскаров Х.Х. Влияние газодетонационных волн на мелиоративные свойства засолённых почв. Сборник статей XI Международная научно-практическая конференция "Аграрная наука - сельскому хозяйству" г.Барнаул, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет",2016, с. 245-246.
3. СулаймоновО.Н., Аскаров Х.Х. Нетрадиционно-инновационные методы обработки почв.Актуальная наука Международный научный журнал. №9 (26) 2019.-С.34-378.
4. СулаймоновО.Н., Аскаров Х.Х., Йигиталиев Д.Т.Влияние детонационной обработки на свойства орашаемых луговых сазовыхпочв и урожайность хлопчатника Актуальная наука Международный научный журнал. № 9 (26) 2019, 78-90 стр.
5. Тухтакузиев А., Садыков Р. Ротационная борона с вертикальной осью вращения// Журнал Аграрная наука. Москва, №2. 2001,– с.27-29.