Эффективность почвоуглубления орошаемых почв

Староорошаемые земли аридной зоны Туркменистана находятся в условиях близкого залегания ГВ и относятся к тяжелым почвам, которые имеют большую потенциальную опасность вторичного засоления. Рассоление таких почв обычными промывными поливами не дают положительного эффекта, т.к. подпахотная подошва грунта, образовавщаяся в результате многократной вспашки на глубине 30-35 см препятствует вымыву вредних солей в нижние грунты. Трудные в мелиоративном отношении грунтовые условия, характеризующиеся низкой естественной дренированностью и аэрацией, не позволяют получать стабильные урожаи с/х продукции. Установлено, что для оптимального роста и развития хлопчатника требуется определенная 2,6 МПа твердость почвы, обеспечение такого допустимого уровня уплотнения позволит избежать потерь урожая или свести минимума [7].

Следовательно работы, проведенные в последние годы в странах СНГ и за рубежом, позволили раскрыть и выявить негативные явления относительно современного земледелия, увеличения плотности почвы в пахотном и подпахотном слоях, вызванное воздействием МТА, приводит к снижению потенциального и эффективного плодородия почв, появлению необратимых сдвигов в почвообразовательных процессах и значительному снижению урожайности схк.

И.П. Макаров и А.С. Кушнарев в своих работах установили, что в уплотненных почвах после полива запас влаги в активном слое почвы на 250-300 м³/га ниже, чем на уплотненых. Следовательно, снижение объема аккумуляции влаги обеспечивает растение влагой лишь в течение 10 дней. Культура хлопчатника весьма тепло- и влаголюбимая. Академик ВАСХНИЛ И.П. Макаров и его сотрудники на достаточно высоком уровне изучали уплотненные и суглинистые, и глинистые почвы и установили негативные последствия для роста и развития схк, которые сводятся к следующему: ухудшение проникновения воздуха и воды в почву; прекращение доступности минеральных удобрений; снижение процесса разложения растительных остатков; трехкратное увеличение плотности; слабое развитие корневой системы; а также высокая амплитуда колебаний температуры почвы, вседствие чего уменьшается биологическая активность почвы на всем протяжении вегетации схк. Следовательно, охрано почв от вреднего избыточного уплотнения имеет прямое отношение к важнейшей экологической проблеме.

Аридной зоне расход ГВ на испарение при глубине их залегания 0,5-1,0 м достигает 1,5-2 тыс. мм в год. При 2 м уменьшается до 100 мм, а 3-4 м практически прекращается, потому что внутри почвенное испарения меньше, чем испарения поверхности, из-за эта засоления происходит значительно медленно. Орошаемое почвы Средней Азии имеют высококарбонатный состав с преобладанием илистых фракций гидрослюдистых минералов. В более южных районах в составе почв встречаются смешанослойные монтмориллониты – гидрослюдистые образования. Естественно состав и строение почвенного профиля зависит и от давности орошения, которому характерно следующие строение [1] (табл.1).                                                                             Таблица  1.

Строение почвенного профиля староорошаемых земель Средней Азии

В результате многократного прохождения ходовых колес тракторов в междурядьях накапливается остаточная деформация почвы, которая влияет на водный режим и условия питания корневой системы хлопчатника [11]. Эффективность мелиоративного состояния староорошаемых земель в настоящее время поддерживается проведением различных агромелиоративных приемов обработки почвы. Обработку почвы в условиях Туркменистана рекомендуется проводить двухярусными плугами на легко–и среднесуглинистых почвах на глубине 30 см, в которой засоленность на 50-70% меньше, чем на полях с пахотной плугом с предплужником. Однако, отмечено, глубина вспашки на староорошаемых землях должна быть не менее 32-35 см, естественно, на тяжелых и средних по механическому составу почвах получены положительные результаты при глубине 40 см.

В отличие от природных пустынных и недавно орошаемых земель луговые почвы имеют повышенное содержание гумуса, питательных элементов и более оптимальные  водно-физические и физико-химические свойства. Тем не  менее, вопросы регулирования физических свойств верхнего слоя луговых почв, развитых на тяжелых агроирригационных наносах, приобретают особую важность. Сочетание глубокого рыхления с обычной вспашкой и внесением органических удобрений положительно влияет на физические свойства почвы, что в конечном итоге способствует повышению до 4,2 ц/га урожайности хлопчатника [2].

Двухъярусная пахота на глубину 30-35 см, мотыжение и внесение гербицидов не способствуют полному уничтожению сорняков. Вспашка с оборотом пласта на 30 см с одновременным рыхлением на глубину 60 см позволяет полностью очистить поле от таких сорняков, как гумай, тростник обыкновенный, верблюжья колючка, свинорой, вьюнок полевой и другие. Кроме того, глубокая обработка в течение двух лет исключает применение гербицидов. Ежегодный экономический эффект от рекомендуемого приема обработки не считая прибавки урожая хлопка-сырца – 40 руб/га [4].

Эффективность накопленных в почве запасов влаги особенно ярко проявляется в маловодные годы. Известно, что при обычной вспашке менее развитая корневая система хлопчатника использует влагу в основном из слоя 30-40 см, а при глубоком рыхлении благодаря развитию мощной корневой системы растения способны доставать ее из слоя 100 см. Следовательно, рыхление плотного подпахотного горизонта благодаря снижению плотности приводит к увеличению общей порозности, водопроницаемости и влагоемкости, что положительно сказывается на росте и развитии главных и боковых корней, плодоношении хлопчатника, формировании большего числа полноценных коробочек [8]. 

Исследователями А.В. Кудратуллаев, Р. Абдуллаев и Д. Агакишиев в своих исследованиях на вновь осваиваемых землях Каракумского канала пришли к выводу, что пахота с глубиной на 30 см недостаточно отвечает мелиоративным условиям, мотивируя тем, что почва подвержена быстрому оплыванию и сильному уплотнению. Следовательно, плуг должен иметь почвоуглубитель на 10-12 см. В конечном итоге, урожайность хлопчатника повышается на 2 ц/га по сравнению с обычным плугом. При такой технологии пахоты прибавка урожая получается из-за медленного разложения органической массы, запаханной в почву, улучшения водно-воздушных и агротехнических свойств почвы [6]. Таким образом увеличивается плодородие почвы и естественно, обеспечение растений питательными элементами, что позволяет получать гарантированные урожаи схк. Однако, во-первых, такая технология широкого внедрения не получила из-за незначительности влияния на плодородие почв; во-вторых, конструкции почвоуглубителей не в полной мере соответствовали агротехническим требованиям.

Наиболее распространенным мелиоративным приемом по улучшению водно-воздушного режима тяжелых почв в аридной зоне является рыхление. Обрабатывают преимущественно грунты на глубину 0,45-0,55 м, причем подвергают рыхлению на весь объем грунта в слое указанной глубины. Количественная характеристика процесса рыхления оценивается коэффициентом полноты рыхления, который рекомендуют выдерживать в пределах от 0,4 до 0,6м. Установлено, что из-за различной фильтрации грунта по ширине междренья минерализация ГВ неодинакова, что свидетельствует о наличии процессов вторичного засоления почв.

Изложенное выше свидетельствует о том, что на тяжелых почвах необходимо осуществление мероприятий по усилению фильтрации в верхних /0 – 0,6 м/ горизонтах почвы. Решить эту задачу можно путем устройства нематериального кротового дренажа (КД). Об эффективности КД в тяжелых минеральных грунтах свидетельствуют результаты исследований А.Н. Костякова [5], З.Ф. Туляковой [9], И.С. Жовтонога [3] и др. В первые исследования рассоления почв с помощью КД было проведено на Украине [3]. Особое значение имеют дальнейшие исследования КД З.Ф. Туляковой [10], А.И. Сергеева [9] и др. отмечено, что КД оказывает благоприятное воздействие на тепловой режим почвы, повышает аэрацию наддренной массы, что позволяет увеличить урожайность схк. В процессе кротования отмечено, что наряду с функцией отвода поверхностных вод наблюдается аккумуляция воды в почве.

География применения КД весьма широка. Особое применение он получил в зоне осушения на тяжелых почвах. КД на тяжелых почвах позволяет перераспределить внутрипочвенный сток, что очень важно в предпосевной период для улучшения водно-воздушного режима почвы. КД часто применяется в сочетании с рыхлением почвы, закрытым дренажем, а также в качестве самостоятельного агромелиоративного приема. Эффективность применения КД на засоленных землях отражено во многих исследованиях. [3,5,9,10]. Особое внимание заслуживает применение перекрестного кротования, эффективность которого отмечено в исследованиях ученых Англии [12].

Вопросы изучения эффективности использования КД на минеральных грунтах и торфянниках посвящены работы ученых УкрНИИГиМ, ЛатНИИГиМ, ВНИИГиМ, СевНИИГиМ [1]. Для нарезки КД были предложены и прошли испытания различные конструкции кротователей [9]: ДКН-2; ДКС-60; ДК-2; КДМ-4; М-2; ДКГ-55; МИ-1; ДКГ-100; КН-100; КН-700; КН-1200; Крот 3Р; Крот-9; Крот-5; Крот-А; ДКС-55; КН-2-140; Д-657; МД-6; КН-55; МН-2; КН-2; КЩ-2Б; КН-1; РК-1,2, РК-1,2М и др. Однако к широкому производственному выпуску в настоящее время допущен лишь кротователь марки Д-657 и КН-1. Первый торфяных почвах Белоруссии и Украины,  второй на рисовых системах Краснодарского края. Следует отметить, что результаты исследований параметров КД весьма разноречивы. Так, на тяжелых почвах междренное расстояние рекомендуется принимать в пределах от 1 до 3,0м. По данных результата других исследователей междренное расстояние принимается от 5 до 15м. Весьма разноречивы рекомендации по глубине нарезки КД – мелкий КД 0,30-0,45м,  и дренаж глубиной более 0,5-0,6м. Относительно диаметра КД по данным одних исследователй его принимать от 0,04 до 0,06м, по другим от 0,07 до 0,1м.

Для определения разработки параметров и технологии строительства аэрационного дренажа (АД) для аридной зоны учеными САНИИРИ (1952-1953г.г.) Г.С. Чекулаевым и Е.Г.Царевой проведены исследования на хлопковом поле. Они установили за вертикальным ножом специальный нож, засыпающий щель, а для предотвращения разрушения полостей применяли цементный раствор. Однако щель не заполнялась до естественной структуры  (монолита), из-за чего не был разрешен вопрос о защите дрен от заиления, а применение цементного раствора не дало получить положительные результаты для обеспечения работоспособности дренеров в течение необходимого срока службы. Следовательно, в Туркменистане устройство АД практически не осуществляется из-за отсутствия рекомендаций и материалов исследований по разработке технологий его применения в аридной зоне [1]. Основные параметры КД приведены в таблице 2.                                   Таблица 2.

Практически КД во всех странах имеет одни и те же параметры, за исключением Греции и Франции, где расстояние между дренами принимаются в пределах 4-15 м. в остальных странах в КД междренное расстояние колеблется в пределах 3-5 м при средней глубине заложения 60 см. Таким образом, анализируя результаты исследований приходим к выводу, что нет единого мнения по выбору параметров КД, но при этом все исследователи без исключения подтверждают эффективность его применения для различных типов почв.

Теоретически более целесообразно принимать, те или иные параметры КД в зависимости от коэффициента фильтрации почвы. Однако, на практике сказывается более выгодно тратить дополнительные средства на совершенствование проекта, принимать расстояние между дренами меньше расчетного.

Таким образом, вопросам применения КД  для тех или иных условиях требуется проведение дополнительных исследований как по параметрам его выбора, так и по технологии. В частности для Туркменистана, где практически более 50% пахотных земель составляют тяжелые почвы, склонные по вторичному засолению улучшение мелиоративного состояния почв за счет проведения КД является неоспоримым.  Выбор параметров КД и степень его воздействия водно-воздушный режим почвы на хлопковых системах будет значительно отличаться от тех, что получены на осушительных и оросительных системах: во-первых, по причине условий работы, т.е. выполняя функцию аккумулятора, обеспечивая тем самым экономию оросительной воды, а следовательно, и энергоресурсов; во-вторых, по обеспечению оптимальной  аэрации тяжелых почв в комбинации с одновременно рыхлением.

Литература:

1.      Данатаров А. Технология нарезки аэрационного дренажа и эффективность его работы в условиях аридной зоны. Дис. канд. тех. наук. Киев. -1994. с.4-217.

2.      Дуриков М., Ходжакулиев С. Глубина обработки луговых почв. Двухмесячный научно-производственный журнал. Хлопок. №1. 1992.–с.6-7.

3.      Жовтоног И.С., Каленюк С.М. Дренажная сеть на рисовых оросительных системах. В кн.: Рис. –Киев: Урожай. 1943. –с.32-36.

4.      Ирматов А., Катаев Б. Какая вспашка уменьшает засоренность. Двухмесячный научно-производственный журнал. Хлопок.№1. 1992. ВО Агропромиздат. –с.8-10.

5.      Костяков А.Н. Основы мелиорации. 6-е изд.,  –М.:Сельхозгиз. 1960. -с.5-622.

6.      Кудратуллаев А.В., Абдуллаев Р., Агакишиев Д. Система до посевной обработки, посев и уход за посевами.  –Ашгабат: ЫлымГНИИ. 1990. –с.23-32.

7.      Мурадов К.Н., Атаев А. Уплотнение почвы при возделывании хлопчатника. Проблемы развития АПК стран СНГ в современных условиях.2009. Ашгабат. –с.134.

8.      Муратов М.М., Байметов Р.И., Бибутов Н.С. Механико-технологические основы и параметры орудий для разуплотнения почвы. – Ташкент: 1988. –с. 3-99.

9.      Сергеев А.И., Чеботарев М.И., Чумак П.К. Кротователь навесной КН-1. –Краснодар: ЦНТИ. 1981. -13с.

10.  Тулякова З.Ф., Штапкина И.К. Кротование и щелование как способы мелиорации солонцов при культуре риса. Новочеркаск. 1976. вып.XXI. –с.146-152.

11.  Халлыев А.Х., Халлыев С. А. Обработка опытных данных дисперсионного анализа по схеме двухфакторного эксперимента. ТСХИ. 1995. т.39. вып.4.   –с. 70.

12.  Trafford B.D. The application of synthetic materials to field drainage techniques and practices. Eight Congress on Irrigation and Drainage. -1972. –Varna. –s. 27-30.