CC BY
35
Машины и оборудование
А. С. Черников // Вестник РАСХН. - 2009. - № 3. - C. 34-37.
3. Макаров, И. П. Эффективность приемов минимализации обработки почв [Текст] / И. П. Макаров // Актуальные проблемы земледелия. - М. : Колос, 1984. - С.
85-89.
4. Сидоров, М. И. Земледелие на черноземах [Текст] : учебник / М. И. Сидоров, Н. И. Зезюков. - Воронеж : Издательство ВГУ, 1992. - 182 с.
DOI: 10.12737/3371 УДК 631.67: 631.445.4
РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ГЛУБОКОГО МЕЛИОРАТИВНОГО РЫХЛЕНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ЧЕРНОЗЕМАХ
заведующий кафедрой мелиорации, водоснабжения и геодезии, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А. Ю. Черемисинов кандидат экономических наук, доцент, доцент кафедры мелиорации, водоснабжения и
геодезии А. А. Черемисинов
аспирант кафедры мелиорации, водоснабжения и геодезии С. А. Плотников ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» [email protected], [email protected]
Отличительной особенностью ведения сельского хозяйства Центрального Черноземья являются периодически повторяющиеся засухи и неравномерное выпадение осадков в течение вегетации сельскохозяйственных культур. Поэтому недостаточные запасы влаги в почве по отдельным годам, периодам вегетации, летние суховеи вызывают необходимость применения орошения. Это настойчиво диктует систематическое проведение мероприятий, направленных на задержание и сохранение воды за счет осенне-зимних осадков и регулирования весеннего стока. Оценка естественного увлажнения территории ЦЧР, выполненная на кафедре мелиорации, водоснабжения и геодезии ВГАУ [1, 2] выявила вероятность потребности в водных мелиорациях на террито-
рии Центрального Черноземья (табл. 1).
Из таблицы видно, что весь Центрально-Черноземный регион нуждается в орошении, так как естественное увлажнение крайне неравномерно по территории. Основным мероприятием для получения стабильных урожаев сельскохозяйственных культур является орошение [3].
Но как показывает опыт эксплуатации оросительных систем в ЦЧР, на Кавказе, в Поволжье и других почвенноклиматических зонах страны, при не соблюдении научно-обоснованных норм водопользования, многократных проходах МТА по одному и тому же месту на орошаемых черноземных почвах отмечены негативные явления. Это переуплотнение, образование «плужной подошвы» и как следствие - ухудшения механического со-
208
Лесотехнический журнал 1/2014
Машины и оборудование
Таблица 1
Вероятность потребности в водных мелиорациях на территории Центрального Черноземья
Орошение Агротехни- Достаточное Необходи-
Области посто- периодиче- ческие меро- естественное мость в
янное ское приятия увлажнение осушении
Тамбовская 24 40 25 10 1
Липецкая 12 37 34 16 1
Курская 8 20 35 31 6
Белгородская 28 38 24 10 -
Воронежская 35 35 21 8 1
Среднее по ЦЧР 21 34 28 15 2
става, физико-химических свойств черноземов, образование поверхностного стока и, как результат, снижение биологической активности черноземных почв.
В процессе агротехнических работ ходовые системы тракторов, комбайнов и других сельскохозяйственных машин перекрывают следами 45...75 % территории полей, а на поворотные полосы приходится до 10 проходов. Увеличение массы МТА уплотнению подвергаются и пахотный и подпахотный горизонты почв, на черноземах иногда до 1 м.
Явление уплотнения почв при орошении изучалось многими исследователями: Н. А. Качинским (1970), В. В. Медведевым (1988, 1994), Н. С. Скуратовым (2001), Н. А. Пронько (2001, 2009) и другими.
Мероприятия по защите почв от переуплотнения возможны по трем направлениям - это снижение уплотнения, разуплотнение и предотвращение уплотнения. Для этого совершенствуют ходовую систему энергетических и транспортных агрегатов, уменьшают их массу, создают широкозахватные и комбинированные машины. Перспективным направлением - явля-
ется использование технологической колеи на полях при возделывании культур.
Наиболее простым и эффективным приемом разуплотнения почвы является механическое рыхление на глубину до 0,6 м с помощью глубокорыхлителей -щелевателей.
Такой прием с помощью глубоко-рыхлителей-щелевателей может применяться широко, так как в стране в нем нуждаются более 50 половины с.-х. угодий, а при орошении - все площади. Для глубокого рыхления и щелевания используют простые по устройству и надежные в работе орудия. Конструктивно они включают раму на опорных колесах с установленными на ней рыхлительными рабочими органами, которые включат прямую или криволинейную стойку с закрепленным на ней плоским или фигурным долотом. Чтобы зона рыхления была больше, дополнительно на стойках крепят уширители.
Необходимость применения глубокого рыхления на орошаемых землях обусловила проведение исследований в разработке комплекса агромелиоративных приемов, позволяющих на орошаемых черно-
Лесотехнический журнал 1/2014
209
Машины и оборудование
земных землях сохранять и повышать плодородие, добиваться получения стабильной урожайности сельскохозяйственных культур.
Поэтому кафедрой мелиорации, водоснабжения и геодезии ВГАУ на опытных участках были проведены исследования влияния глубокого мелиоративного рыхления на орошаемые черноземные почвы.
Схема опытов предусматривала сопоставление глубокого мелиоративного рыхления РГ-0,5 с обычной вспашкой. На участках с глубоким рыхлением в 2005 году опыт проводился с капустой сорта Амагер-611, а в 2006 году ячмень на зеленый корм с подсевом люцерны по принципу единственного различия, то есть все условия в исследованиях были идентичны за исключением агротехнических приемов. Повторность опытов трехкратная. Площадь опытной и учетной делянки 100 м . Агротехника возделывания общепринятая в ЦЧР.
Почвы опытного участка являются типичными для орошаемых земель ЦЧР. Они представлены типичными черноземами среднесуглинистого механического состава.
Для оценки влияния глубокого мелиоративного рыхления на свойства чернозема на стационарных участках отбирались для анализов образов почвы на глубину 0...100 см слоя: объемная масса определялась по методу Качинского, удельная масса - пикнометрическим методом, общая пористость - по Качинскому.
Проведенные исследования по влиянию глубокого мелиоративного рыхления РГ-0,5 на глубину до 0,5 м черноземных почв на опытном орошаемом участке на фоне обычной вспашки показали, что этот
вид обработки почвы значительно изменяет некоторые ее водно-физические свойства, (табл. 2).
В результате проведенных опытов было установлено, что объемная масса на участках, где проведено глубокое рыхление, уменьшилась в 0.50 см слое почвы в сравнении с участками обычной вспашки в
2005 году на 27 % (с 1,14 до 0,85 г/см3), в
2006 году на 4 % (с 1,14 до 1,11). Это позволило увеличить до 12,4 % общую пористость в 0.50 см слое почвы. Особо значительное повышение ее наблюдается на глубине 40.50 см, в зоне прохождения лемехов рыхлителя РГ-0,5, а также в верхнем 0.10 см слое.
Опыты по выявлению влияния последействия глубокого рыхления в 2006 были заложены на участке с глубоким рыхлением весной 2005 года. На участке с осенним 2005 года рыхлением размещена капуста сорта Амагер 611, а на участке с весенним 2005 года рыхлением сахарная свекла.
Как видно из приведенных данных (табл. 2), объемная масса на участке, где проведено осеннее рыхление, в начале вегетации была ниже 0.50 см слое в сравнении с участком с обычной вспашкой на 10,6 % (с 1,14 до 1,03 г/см3). Общая пористость 0.50 см слоя почвы в начале вегетации была выше на 5,2 % в сравнении с контрольным участком.
На участие с весенним глубоким рыхлением 2005 года наблюдалось заметное увеличение объемной массы в сравнении с обычной вспашкой, и составила в
0.50 см слое почвы 1,20 г/см3 против 1,14 г/см3. Такое увеличение объемной массы
210
Лесотехнический журнал 1/2014
Машины и оборудование
Таблица 2
Изменения физических свойств чернозема типичного на опытном орошаемом участке
в результате различных обработок
Слой почвы, см Г лубокое рыхление по обычной вспашке Обычная вспашка (контроль)
Объемная масса г/см3 Удельная масса г/см3 Общая пористость, % Объемная масса г/см3 Удельная масса г/см3 Общая пористость, %
После проведения глубокого рыхления 3.05.2005 года
0...10 0,67 2,51 73,6 1,16 2,51 53,8
10...20 0,94 2,48 62,3 1,20 2,48 51,6
20.30 0,99 2,48 64,1 1,15 2,48 53,4
30.40 0,84 2,45 65,8 1,12 2,45 54,2
40.50 0,71 2,43 71,0 1,07 2,43 56,0
0.50 0,83 2,47 67,4 1,14 2,47 53,8
50.60 0,85 2,60 67,3 1,08 2,60 58,6
60.70 1,08 2,67 59,6 1,07 2,67 60,0
70.80 1,08 2,64 59,0 1,09 2,64 58,6
О Os О 00 1,09 2,65 58,6 1,09 2,65 58,5
о о о Os 1,09 2,60 58,1 1,09 3,60 58,0
50.100 1,04 2,63 60,5 1,08 2,63 59,0
0.100 0,93 2,55 63,9 1,11 2,65 56,3
После окончания вегетации 25.09.2005 года
0.10 1,20 2,51 52,0 1,21 2,51 52,0
10.20 1,19 2,48 52,0 1,20 2,48 51,0
20.30 1,08 2,48 56,4 1,16 2,48 52,8
30.40 0,86 2,45 65,0 1,15 2,45 53,0
40.50 0,81 2,43 66,9 1,08 2,43 52,0
0.50 1,03 2,47 58,5 1,16 2,47 52,2
50.60 0,90 2,60 65,2 1,07 2,60 58,8
О Г- о VO 1,09 2,67 59,0 1,09 2,67 59,0
О 00 о г- 1,09 2,64 58,6 1,10 2,64 58,3
80.90 1,10 2,65 58,5 1,10 2,65 58,2
о о о Os 1,09 2,60 58,0 1,09 2,60 58,0
50.100 1,06 2,63 59,6 1,07 2,63 59,2
0.100 1,04 2,55 59,0 1,12 2,55 56,6
создалось за счет многочисленных проходов сельскохозяйственных машин при подготовке почвы под посев сахарной свеклы по существующей технологии.
Урожайность капусты в 2005 году составила на участке с глубоким рыхлением 89,5 т/га против 22,9 т/га на контроле с обычной вспашкой. Прибавка урожая со-
ставила 6,6 т/га против контроля или 8 %. В 2006 году урожайность зеленной массы на участке глубокого рыхления составила 21,2 т/га. Однако сравнительные данные на контрольном участке с обычной вспашкой не были получены.
Уменьшение объемной массы и увеличение общей пористости на участке с
Лесотехнический журнал 1/2014
211
Машины и оборудование
осенним 2005 года рыхлением, улучает воздушный режим и повышает фильтрационную способность почвы и это сказывается на изменении водно-физических показателей всего метрового слоя (табл. 3).
Суммарное впитывание на участке, с осенним 2005 года рыхлением, составило за 3-х часовой период 319 мм против 126 мм участке с обычной вспашкой. Средняя скорость впитывания за 1-й час наблюдений соответственно составила
2,3 мм/мин против 1,1 мм/мин.
В целом, в зоне рабочего органа рыхлителя повышенная общая пористость почвы улучшает воздушный режим, коренным образом повышает инфильтраци-онную способность и это сказывается на изменении водно-физических показателей всего метрового слоя.
Так средняя скорость впитывания за
первый час на участке с глубоким рыхлением в 5 раз выше в сравнении с контрольным участком на обычной вспашке (рис., табл. 3).
Так величина суммарного впитывания воды в почву за 3-х часовой период на участке с глубоким рыхлением составила 740 мм против 126 мм на участке с обычной вспашкой.
Особенно резкое увеличение скорости впитывания наблюдается в первые периоды времени. Так средняя скорость впитывания на 12 минуте в 2005 году составила 6,6 мм/мин против 4,4 мм/мин на контрольном участке; в 2006 году на 14 минуте соответственно 5,4 мм/мин против
1,6 мм/мин (табл. 3).
Полученные данные позволяют считать, что на участках с глубоким рыхлением возможно применение дождевальных машин с высокой интенсивностью дождя
Таблица 3
Показатели инфильтрации воды в почву на орошаемом участке с различной обработкой_
Время наблюдения Г лубокое рыхление Обычная вспашка (контроль)
Суммарное впитывание воды в почву, мм Средняя скорость впитывания, мм/мин Суммарное впитывание воды в почву, мм Средняя скорость впитывания, мм/мин
0 0 0 0 0
0,3 40 121 22 66,5
1 74 51,5 46 35,0
4 108 11,3 67 7,7
7 140 10,6 84 5,7
12 173 6,6 106 4,4
48 285 2,5 240 3,7
74 340 2,9 321 3,1
89 460 3,0 361 2,7
116 547 3,2 420 2,4
130 586 2,8 433 1,3
165 628 1,1 470 0,9
210 662 0,8 505 0,7
240 626 1,1 530 0,8
212
Лесотехнический журнал 1/2014
Машины и оборудование
л
«
о
и
<D
5
§
и
3
н
К
в
и
(D
О
К
6
О
^^“Обычная вспашка Глубокое рыхление —*—Обычная вспашка ^^Глубокое рыхление Рисунок. Г рафики суммарного впитывания воды в почву и средней скорости впитывания при
глубоком рыхлении и обычной вспашке
(выше 1 мм/мин), а также возможно использование таких участков для орошения существующими дождевальными машинами при значительных склонах.
Однако в процессе эксплуатации участка с глубоким рыхлением на фоне орошения наблюдается постепенное возвращение водно-физических свойств почвы в исходное состояние. Уже в конце вегетации сельскохозяйственных культур (через 142... 152 дня после проведения глубокого рыхления) объемная масса почвы увеличилась и составила в 0.50 см слое почвы: в 2005 году 1,03 г/см3 против 0,83 г/см3, в 2006 году 1,18 г/см3 против 1,11 г/см3 непосредственно после проведения обработки. Соответственно и общая пористость уменьшилась в 0. 50 см слое в 2005 году с 66,4 % до 58,2 %, а в 2006 году с 58 % до 53 %.
Выводы.
На основании проведенных полевых исследовании кафедры мелиорации, водоснабжения и геодезии по влиянию глубокого мелиоративного рыхления агрегатом РГ-0,5 на повышение урожайности сельскохозяйственных культур, возделываемых на орошаемых черноземах, можно сделать следующие выводы:
I. Глубокое рыхление черноземных почв (до 50 см) в условиях ЦЧР является высоко эффективный агротехническим приемом, позволяющим значительно улучшить водно-физические свойства, особенно черноземной почвы тяжелой по механическому составу, повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Применение глубокого рыхления снижает объемную массу до 27 %, повышает общую
Лесотехнический журнал 1/2014
213
Машины и оборудование
пористость до 12 %, улучшает фильтрационные свойства черноземных почв.
2. Глубокое рыхление черноземных почв на орошаемых землях ЦЧР при оптимальных режимах увлажнения 0...60 см слоя почвы (до 100 % НВ) является важным приемом повышения урожайности орошаемых сельскохозяйственных культур и эффективным агротехническим приемом. Оно позволяет более экономно расходовать поливную воду (на 11,9 %), уменьшает на 10,5 % расход почвенной влаги в сравнении с общепринятой для ЦЧР технологией обработки почвы для орошаемого земледелия.
3. Глубокое рыхление черноземных орошаемых почв повышает фильтрационные свойства, дает возможность принять поливную технику с повышенной интенсивностью дождя (до 1,0 мм/мин), применять орошение на участках с повышенным уклоном.
4. Вместе с положительными факторами глубокое рыхление рыхлителем РГ-0,5 создает целый ряд отрицательных явлений, а именно: глыбистость на поверхности почвы, гребнистость между смежными проходами рыхлителя. К недостаткам данного орудия также следует отнести его большую энергоемкость и низкую производительность. Так, проведение глу-
бокого рыхления в весенние сроки требует дополнительную обработку почвы с целью выравнивания поверхности. Однако следует отметить, что проведение глубокого рыхления в осенний период не требует дополнительных обработок почвы, так как глыбы и гребни после перезимовки разрешаются и выравниваются после весенней обработки почвы по общепринятой технологии.
Библиографический список
1. Черемисинов, А. Ю. Определение потребности в гидромелиорации на основе оценки атмосферного увлажнения [Текст] /
A. Ю. Черемисинов, А. А. Черемисинов,
B. Д. Красов // Вестник Воронежского государственного университета. - 2012. -№ 2. - С. 70-75.
2. Красов, В. Д. Оценка водообеспеченности территории на основе водохозяйственного баланса [Текст] / В. Д. Красов, А. Ю. Черемисинов // Вестник ГАУ. -2011. - Вып. 4 (31). - С. 246-251.
3. Черемисинов, А. Ю. Опыт агроресурсопользования в ЦЧР [Текст] / А. Ю. Черемисинов, А. А. Черемисинов // Вестник УМО по образованию в области природообустройства и водопользования. - М. : МГУП, 2010. - №2. - С. 236-241.
214
Лесотехнический журнал 1/2014
