Одним из отрицательных факторов, который ухудшает водно-физические состояния почв, является уплотнение почв – движителями сельскохозяйственных машин и орудий. Для улучшения таких почв применяют рыхлители, щелеватели и кротователи.
Применение таких агромелиоративных орудий направленные на ускорение фильтрации поверхностных вод способствует аккумуляции влаги в почвенном профиле и ускоряет сбор избыточных вод. Из них наиболее широко применяемым методом регулирования водно-физических состояний почв является кротовой дренаж. Благодаря этому улучшается структура почвы, отводится излишек влаги из сельскохозяйственных угодий, происходит аэрация почв, в результате повышается урожайность культур [4].
Отмечено, что закладка кротового дренажа существенно влияет положение кривых депрессии [6], т.е. в процессе функционирования кротового дренажа повышает регулирующую способность системы. Увеличение слоя дренажного стока при проведении кротования тяжелых почв получено в опытах ЛатНИИГиМ, СевНИИГиМ, ЛитНИИГиМ, УкрНИИГиМ и других институтов [1,2,3,4,5,6,7,8,9]. Аккумулирующей способность аэрационного дренажа (АД) рассматривается исходя из анализа составляющих водного баланса и установившейся фильтрации воды в двухслойной среде. Увеличение аэрации почвогрунтов посредством проведения рыхления-кротования с применением новой конструкции кротового дренажа рассмотрим исходя из уравнения водного баланса. Применительно к тяжелым почвам исходим из следующих предпосилок: минеральные почвы имеют атмосферный тип водного питания; уровень ГВ залегает достаточно глубоко, и влагообмен происходит в 2-3 метровом слое. Общий водный баланс состоит из баланса поверхностных, почвенных и ГВ. На дренажном массиве уравнение водного баланса для поверхностных и почвенных вод имеет вид [1]:
+ 
= Op+ Oc–ΣU + (1 – α) Фк - с 
q (1)
Для ГВ: 
= q + П – О - αФк - D p (2)
Тогда общий баланс орошаемого поля:
= Ор + Фк + Oc- ΣU+ (П – О) -С – D p (3)
где: - изменение объема поверхностных вод; - изменение объема почвенных вод; - изменение объема ГВ; - изменение общих запасов воды; Ор– водоподача с учетом к.п.д. системы; Oc– атмосферные осадки; ΣU – суммарное испарение; Фк – потери на фильтрацию из оросительной сети; α– доля фильтрационных потерь - Фк , пополняющая ГВ; С – поверхностные сбросы с полей; q – водообмен между поверхностными и ГВ; П – подземный приток ГВ; О - подземный отток ГВ; D – дренажный сток; р – вертикальный водообмен между грунтовыми и подземными водами.
Знание всех составляющих водного баланса позволит поддерживать оптимальный водный режим почвы, обеспечивающий нормальные условия развития хлопчатника. В нашем случае интересует составляющая продуктивного запаса воды в почве 
. Исходя из принятых предпосылок (т.е. Фк = 0; П = 0; 0 = 0; Р = 0) общий баланс орошаемого поля можно записать в виде:
Ор - Oc– С – D - ΣU - 
= 0 (4)
Неизвестным величинами являются поверхностный сброс с полей (С), дренажной поток - D и продуктивный запас воды в почве . Если поверхностный сброс с полей (С) можно определить на основе наблюдений, то составляющая дренажного стока и продуктивный запас воды в почве являются производными физико-механических свойств почвы. Одним из основных условий по дренажному стоку является отвод излишка влаги из поверхностного слоя (h= 0,3м) в течение 3 суток, т.е. имеем временный характер, который определяется проводимостью почвы. Продуктивный запас влаги определяется породностью и объемной массой почвы.
Известно, что проведение агромелиоративных приемов значительно повышает данные показатели почвы [7,9]. При этом заметно увеличивается объем дренажного стока, а увеличение уровенного режима под влиянием рыхления-кротования почвы приводит к более благоприятному перераспределению влаги в данной зоне. Задачу о влиянии рыхления-кротования на увеличение аккумулирующей емкости почвы решаем теоретическим путем, рассматривая неустановивщую фильтрацию воды в двухслойном грунте. В качестве верхнего слоя рассматриваем разрыхленный грунт вплоть до глубины залегания грунтовых дрен, в второй – грунт ниже кротовых дрен [1,2,3].
Исходя из вышеизложенного и пренебрегая фильтрацией воды к дренам ниже глубины заложения кротовых дрен, расстояние между дренами в двухслойном грунте определяем по формуле Брусиловского - Стронгина:
B = 2 
(5)
где: 
= α hc при hc
m1
α hc + (α + α1) 
приmr 
hc m1 (6)
hc = 
(7)
где: t – расчетное время; hL– расчетная глубина уровня посредине между дренами; m1 – мощность пахотного слоя; mr– глубина рыхления-кротования; m – глубина закладки дрен; – суммарная водоотдача; α, α1– постоянные грунта пахотного и подпахотного слоев; B – расстояние между дренами; p – проводимость. После проведения рыхления-кротования ; α1,α , , p , будет соответственно иметь новые значения: 
, 
, 1, p1. Считая, что: m1 hL m1 (8)
Тогда до рыхления-кротования проводимость будет составлять:
р = 
[k1 m1 + k (2m – m1 – hL )] (9)
где: k1– коэффициент фильтрации пахотного слоя; k - коэффициент фильтрации подпахотного слоя.
После проведения рыхления-кротования:
р1 = [
m1 + k1 (2m1 – m1 – hL) + 2k(m – m1)] (10)
где: - коэффициент фильтрации пахотного слоя после рыхления-кротования; k1 - коэффициент фильтрации подпахотного слоя после рыхления-кротования.
Из зависимостей (9) и(10) находим коэффициент изменения проводимости вследствие проведения кротования при условии, что = 1 (т.е. не изменяется водоотдача):
= 
(11)
или
= 
(12)
Принимая, что: m1 = 0,30 м ; m1 = 0,6 м; m= 2,5 м ; hL= 0,3 м ; 
= 20.
Найдем проводимость - сразу после кротования, а затем после 1, 2, 3, 4 года.
На рис.1. представлен график изменения коэффициента фильтрации грунта при рыхлении-кротовании. По расчетам на первом году проводимость почвы увеличится в 2 раза. Среднее значение коэффициента фильтрации (м/сут.) по глубине после рыхления-кротования представлено на рис. 1., а изменение проводимости во времени на рис.2.
Рис.1. График изменения коэффициента фильтрации грунта при рыхления- кротования . 1- на глубине 20 см; 2- на глубине 40 см; 3- на глубине 60 см.
Рис.2. Изменения проводимости грунта по времени
Данные исследований показывают, что изменение проводимости и коэффициента фильтрации по истечению времени практически стабилизируются, даже по истечению 2-3 год, на глубине 50-60 см после проведения рыхления-кротования.
Таким образом, в конструктивном плане рыхление-кротование вполне эффективно как агромелиоративный прием, улучшающий водно-физические свойства почвы на глубине 50-60 см в комбинации с материальным дренажем. Проводимость находится в прямой связи с коэффициентом фильтрации и остаточной разрыхленностью почвы.
Литература:
1. Аверянов С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель. – М: Колос. 1978. -240с.
2. Бальчюнас А.И. Кротование тяжелых минеральных почв. – М.: изд. ЦБНТИ Минводхоза. 1976. - с. 67.
3. Брусиловский Ш.И. Мелиорация минеральных почв тяжелого механического состава. –Минск: Урожай. 1981. –с.159.
4. Досжанов О.М., *Досжанов Е.О. Эффективность применения рыхлителя-кротователя для регулирования водного режима почвы. (ЮКГУ имени М.Ауезова, г.Шымкент, *Каз НУ имени аль-Фараби, г.Алматы). 2010.
5. Зрошення осушення земель. Вед. ред. д.с-х.н., проф. Алпатьева С.М. –Киев.: Урожай. 1971. -320с.
6. Сергеев А.И. Регулирование водно-воздушного, солевого и теплового режимов почв рисовых систем Кубани с помощью кротового дренажа. //Гидротехника и мелиорация. -: 1982. –№12. с.56-59.
7. Соколовская Л.Н. Осушение земель комбинированным дренажем.-М.:Колос 1966.с.81.
8. Турецкий Р.Л. Резание мелиорируемых грунтов и интенсификация рабочих процессов машин для осушения и освоения земель Нечерноземной зоны :автореф. дис. д-ра техн. наук. –Минск.- 1981.-41с.
9. Черненок В.Я. Агромелиоративные мероприятия при мелиорации тяжелых почв: обзорная информация. –М.:Изд.ЦБНТИ Минводхоза. –Вып.4. 1988.–с.12-43.
