О некоторых свойствах почвы пахотного слоя перед основной обработкой ее под хлопчатник



Разработка новых технологий и технических средств в зоне хлопководства, обеспечивающих высокое качество обработки почвы с минимальными энергозатратами, невозможна без определения закономерностей изменения физико-механических свойств почвы в пахотном и подпахотном слое, сложившейся при возделывании и уборке сельскохозяйственной культуры.

Нами изучены физико-механические свойства почвы: плотность, влажность структура, твердость и сопротивление разрыву, сдвигу, кручению. Для выяснения физико-механических свойств почвы пахотного слоя перед основной обработкой были взяты пробы на полях хлопчатника, возделываемого на такырных почвах с междурядьем 90 см и на светло-сероземных почвах с междурядьем 60 см.

При выборе места взятия проб учитывали то обстоятельство, что в период вегетации хлопчатника некоторые участки поля подвергаются многократным воздействиям ходовых аппаратов тракторов, а некоторые не подвергаются. Поэтому физико-механические свойства почвы в междурядьях шириной 90 см замеряли в точке А(рис. 1) на гребне (в зоне размещения корней хлопчатника), в точке В середине откоса и в точке С середине междурядья (по дну поливной борозды), а в междурядьях шириной 60 см, измеряли в гребне и в середине междурядья. За точку отсчёта глубины горизонта приняли точку А. При этом глубина расположения h₀ поверхности откосав точкеВ равнялась 15 см, а высота гребней в междурядьях шириной 90 и 60 см соответственно составляла 20 и 10 см.

Плотность почвы в междурядьях 60 см измеряли в гребне и в середине междурядья [1].

Исследованиями установлено (рис. 2), что плотность почвы гребня, откоса и середины междурядья значительно различается. В верхнем горизонте гребня (0…10 см) почва рыхлая, ее плотность составляет 1,18 г/см³. Верхний горизонт почвы откоса и дна борозды при междурядных обработках постоянно разрыхляется. Кроме того, после последнего полива в этом горизонте образуются трещины. Все это приводит о снижению плотности почвы этого горизонта. Максимальная плотность в гребне такырной почвы достигает 1,44 г/см³ в горизонте 10…20 см. Этот слой в течение всего вегетационного периода хлопчатника не подвергается воздействию рыхлящих рабочих органов, как и защитная зона. Почва этого горизонта уплотняется за счет бокового распространения деформации почвы под воздействием колес трактора из-за вогнутой формы рельефа междурядий. В горизонтах 20…30, 30…40 и 40…50 см плотность почвы снижается. Минимальное значение составляет 1,35 г/см³, в горизонте 30…40 см. В нижележащих горизонтах почвы происходит увеличение плотности почвы, в горизонте 60…70 см достигающее 1,44 г/см³.

Рис. 1. К определению плотности и влажности почвы

В откосе и середине междурядья наибольшее уплотнение почвы происходит в горизонте 35…45 см, что составляет от поверхности почвы 15…25 см. Плотность в этом горизонте откоса составляет 1,51 г/см³, борозды 1,46 г/см³, что больше плотности почвы гребня соответственно на 0,16 и 0,11 г/см³.

Полученные данные показывают, что светло — сероземная почва в середине междурядий по следу колеса сильно уплотнена. Плотность почвы по следу колеса в горизонте 20…30 см (от поверхности почвы 10…20 см) составляет 1,78 г/см³, что соответственно больше на 0,24 и 0,19 г/см³, плотности почвы гребня и борозды, не подверженной воздействию колеса.

Плотность почвы на гребне и в середине борозды, не подверженной воздействию колес, почти одинакова.

Влажность такырной и светло-сероземной почв в пахотном слое с увеличением глубины горизонтов повышается, а в подпахотном слое незначительно снижается, так как подпахотный слой почвы значительно меньше впитывает воду.

Установлено что, твердость гребня, откоса и середины междурядья такырных почв значительно различается. В середине борозды в слое 0…30 см твердость почвы в среднем в 1,69 раза больше, чем в гребне междурядья. Максимальная твердость в слое 0…30 см гребня приходится на глубину 20 см. В середине междурядья наибольшее увеличение твердости почвы наблюдается в слое 15…25 см. На глубине 20 см твердость почвы в середине междурядья в 1,22 раза больше, чем почвы этого же горизонта в гребне. В заметной степени твердость почвы увеличивается в бороздах по следу колеса. Так, в непроезжаемом междурядье в слое 0…30 см она колеблется от 1,98 до 3,38 МПа, что меньше твердости почвы по следу колеса на 0,58…0,95 МПа.

Рис. 2. Зависимости плотности ρ (а) и влажности W (б) такырной почвы от глубины почвы от глубины горизонтов h: 1 — на гребне; 2 — на откосе; 3 — в борозде

В слое 0…30 см твердость почвы середины борозды по следу колес светлых — сероземов в 1,37 и 1,22 раза больше, чем твердости почвы соответственно гребня и середины борозды непроезжаемого междурядья.

Анализ результатов измерений показывает, что твердость пахотного и подпахотного горизонтов середины междурядья и такырных почв и светлых — сероземов больше, чем твердости почвы гребня и междурядья без следа колес.

Сопротивляемость почвы к различным деформациям определяли с помощью нами реконструированного прибора.

Анализ экспериментальных данных показывает, что в слое 0…3 см такырных почв при деформации сдвигом требуется усилие больше, чем при деформации разрывом и кручением, соответственно в среднем в 1,4 и 1,2 раза. Например, в слое 0…10 см середины междурядья при сдвиге требуется 61,51 кПа, а при разрыве и кручении соответственно 47,17 и 49,46 кПа. Для почвы гребня в этом же слое при деформации сдвигом требуется 7,56 кПа, а при разрыве и кручении соответственно 5,56 и 7,11 кПа.

Сопротивляемость почвы середины борозды по следу колес на сдвиг, кручение и разрыв соответственно в 1,63, 1,54 и 1,54 раза больше, чем при деформации почвы на гребне. В слое 15…25 см сопротивляемость почвы различным деформациям имеет максимальное значение. Например, в слое 15…20 см борозды усилия деформации почвы сдвигу в 1,33 раза больше, чем в слое 0…5 см.

В слое 0…30 см светлых-сероземов при деформации сдвигом требуется усилие больше, чем при деформации разрывом и кручением соответственно в среднем в 1,33…1,40 и 1,15…1,21 раза. Сопротивляемость почвы середины борозды по следу колес на сдвиг, кручение и разрыв соответственно в 1,39, 1,32 и 1,38 раза больше, чем середины борозды без следа колес. Почвы гребня оказывают сопротивление на сдвиг, кручение и разрыв соответственно в 1,77, 1,71 и 1,69 раза меньше, чем почвы середины междурядья по следу колес. Сопротивляемость почвы различным деформациям имеет максимальное значение в слое 15…20 см борозды и в слое 25…30 см гребня.

Сравнительный анализ результатов показывает, что сопротивляемость почвы различным деформациям светлых — сероземов больше, чем такырных. Со снижением влажности сопротивляемость почвы деформациям резко возрастает. Например, в слое 10…20 см сопротивляемость легкосуглинистых такырных почв при влажности 9,01 % на сдвиг и кручение соответственно в 1,15 и 1,1 раза больше, чем среднесуглинистых такырных почв при влажности 14,11 %.

Сопротивляемость подпахотных слоев почвы середины борозды по следу колеса на разрыв, кручение и сдвиг больше, чем при деформации почвы на гребне и середине борозды без следа колес.

Отсюда можно сделать вывод, что изучение и применение полученных результатов физико-механических свойств почвы из-под хлопчатника при разработке рациональной технологии и технических средств для обработки таких почв имеет большое значение.

Литература:

1. Программа и методика комплексных исследований по изучению влияния ходовых систем сельскохозяйственных тракторов, комбайнов и транспортных средств на почву. — М.: ВИМ, 1978.