В работе описывается научных результатов, полученных в лабораторных условиях и полевых исследований, с точки зрения производственных условий и определение их надежности. Создание оптимальной модели плодородия пахотного и подпахотного слоя позволяет оптимизировать почвенные режимы и повысить урожайность хлопчатника.
Ключевые слова: механическое рыхление, внутрипочвенное внесение удобрения, почва.
Э. В. Васильев [1]: Получили распространение следующие способы внесения: сплошное поверхностное внесение ЖОУ разбрызгиванием, поверхностное ленточное внесение через штанговою систему с навесными шлангами, внутрипочвенное внесение с рабочим органом в виде культиваторной лапы, которые имеют существенные различия эколого-экономических показателей для условий конкретных сельхоз предприятий.
В. И. Скорляков[5]: В настоящее время наиболее распространены следующие способы применения ГМУ:
- Разбрасывание по поверхности поля с последующей заделкой при обработке почвы, а также без заделки.
- Внутрипочвенное внесение, применяемое совместно с посевом семян, при прикорневой подкормке посевов, а также в процессе почвообрабатывающих операций.
Для реализации первого способа применяют разбрасыватели с центробежными дисками, штанговые разбрасыватели с пневматическим или механическим транспортированием гранул к выпускным отверстиям, а также зернотуковые сеялки, используемые во многих хозяйствах для поверхностной подкормки. Основной недостаток первого способа применительно к производственным условиям — зависимость неравномерности распределения по поверхности поля от типа применяемых машин.
Технический результат заключается в разработке комплексного способа предпосевной обработки тяжёлой малопроницаемой почвы под культуру рядкового посева в условиях орошения. Этот способ позволит увеличить урожайность растительных культур, возделываемых на тяжелых слабопроницаемых грунтах, снизить расход топлива за счёт уменьшения объёмов рыхления путём между рядковой обработки почвы, ограниченной корнеобитаемым слоем возделываемого растения. Другим техническим результатом является улучшение водопроницаемости и водно-воздушного режима почвы корнеобитаемого слоя растения, его аэрацию и активность микробиологических процессов вблизи корневой системы и глубокую и адресную заделку жидких удобрений в зоне корней высаживаемого растения.
Ещё один технических результат заключается во внесении в только что разрыхлённую почву питательного раствора, содержащего полный комплект органоминеральных удобрений, необходимых высаживаемому растению на начальной стадии роста.
Комплекс технических результатов реализуется в способе предпосевной обработки тяжёлой малопроницаемой почвы под культуру рядкового посева в условиях орошения, включающего послойное рыхление пахотного горизонта с образованием расширяющихся к верху траншей трапецеидального профиля, заполненных взрыхлённой почвой, причём формирование траншей производят путём скола почвы деформатором на глубине, оптимальной для данного растения с образованием мелко комковатого слоя в зоне основной массы корневой системы культурного растения и внесение удобрений, причём предварительно определяют среднее количество нитратов, фосфатов и калийной соли в подготавливаемом почвенном массиве в слое до 50 см в долях грамма на 1 дм3 почвы.
Затем осуществляют приготовление питательного раствора, состоящего из воды, навоза, азотных, фосфорных и калийных минеральных удобрений, дозированных в питательном растворе в соответствии с результатами анализа почвы и биологическими потребностями в удобрении высеваемой культуры на начальной стадии её развития, а дозу навоза назначают в соответствии с нормой внесения навоза, как органической составляющей комплексного удобрения, из расчёта на один гектар для данной культуры, качества и структуры тяжёлой малопроницаемой почвы и вносят приготовленный питательный раствор подпочвенно, во время траншейного рыхления почвы.
Причём расстояние между соседними параллельными траншеями рыхлого грунта, принимают равными ширине междурядий высаживаемой культуры, а, послойное двухъярусное рыхление, осуществляют срезанием почвы горизонтальными деформаторами с выпором вверх и в стороны одномоментно, на глубине, равной средней длин стержневой части корня и на глубине, составляющей 2/3 части от длины корня, причём срезание почвы на этой глубине должно происходить с опережающим сколом почвы во времени по отношению к моменту скалывания почвы нижнего слоя на уровне дна траншеи, кроме того, ширина траншеи у её дна равна средней ширине боковых корней культурного растения, под посадку которого осуществляется подготовка почвы, а ширина транши на глубине, равной 2/3 части от глубины рыхления должна соответствовать ширине размаха боковых корней этой высаживаемой культуры на этой глубине, а питательный раствор, состоящий из биологически необходимых для начального роста растений азотных, фосфорных калийных удобрений. А также жидкого навоза, вносят подпочвенно, непосредственно в момент образования в результате глубокого двухслойного рыхления комковатого слоя, рассредоточенного в образованной глубоким рыхлением тяжёлой, малопроницаемой почвы трапецеидальной, расширяющейся к верху траншеи, профиль которой соответствует форме и размерам основной корневой системы культурного растения, под посев которого осуществляют подготовку почвы.
Осуществляли подготовку под посев хлопчатника рядковым способом на глинистых почвах, отличающихся малой водопроницаемостью и воздухопроницаемостью. Глинистые, или тяжёлые, почвы отличаются большой плотностью, вязкостью, легко слипаются и являются в прямом смысле этого понятия тяжелыми и труднообрабатываемыми. При перекопке такие почвы не рассыпаются, а образуют крупные комья, которые очень трудно разбить и измельчить. Если дать вскопанной земле полежать, то комья вновь слипаются, и перекопку приходится производить практически заново. Тенденция к слипанию, чрезмерному уплотнению и заплыванию глинистой почвы связана с исключительно мелкой структурой твердых почвенных частиц, которые оставляют незначительные пространства между собой.
Вследствие уплотненности глинистые почвы характеризуются плохой воздухопроницаемостью, что ограничивает снабжение кислородом корней растений, а также микроорганизмов, обитающих в почве. Отсутствие достаточного количества кислорода замедляет разложение органических веществ па конечные продукты распада, что обедняет почву и лишает растения ценных питательных веществ. Это в большой мере объясняет скудность биологической жизни в глинистых почвах, некоторые участки которых можно охарактеризовать как «мертвые» с точки зрения наличия в них развитой микробиологической среды.
Структурная спрессованность отдельных твердых почвенных частиц также влияет на такую характеристику почвы, как водопроницаемость.
Глинистые почвы плохо пропускают воду и не образуют развитой капиллярной системы, в результате чего корни растений с трудом получают необходимую для их жизни влагу. Однако, вобрав воду, глинистые почвы не пропускают ее в нижние слои, и она скапливается в области укоренения растений, что приводит к застойным явлениям и гниению корневой системы. Еще одним следствием уплотненной структуры глинистой почвы является ее заплывание во время дождя. Капли воды разбивают мелкие глинистые комочки на более мелкие составляющие, которые частично растворяются в воде, и получившаяся жижа еще плотнее связывает твердые частицы почвы.
После высыхания такая почва покрывается плотной твердой коркой, препятствующей проникновению воздуха, света и влаги к корням растений. Подобное явление часто называют «бетонным грунтом». По мере высыхания и под воздействием солнца поверхность заплывших глинистых почв растрескивается и приобретает еще более уплотненную структуру.
Даже если принять во внимание тот факт, что глинистые почвы чрезвычайно богаты минеральными веществами и микроэлементами, следует отметить, что растения не всегда способны воспользоваться ими. Корневая система растений поглощает питательные вещества только в растворенном виде или в качестве продукта переработки микроорганизмами, но в глинистых почвах вследствие плохой водопроницаемости и бедной биологической жизни данные процессы ограничены. Глинистые почвы холодные, так как из-за уплотненности они медленно и плохо прогреваются, а их экстремальные участки остаются непрогретыми.
Кроме того, почва отличалась низким содержанием основных питательных макроэлементов, среднее количество нитратов составляло 0,02–0,03 грамма на дециметр кубический почвы на глубине до 40 см от поверхности почвы, количество фосфатов, в пересчёте на фосфорный ангидрид Р205, находилось на уровне 0,015–0,025 грамм на 1 дм3. Количество солей калия не определялось. Таким образом, почва представляла собой прочную для рыхления систему с очень низким содержанием питательных элементов для высеваемого хлопчатника.
При бесподстилочном содержании животных получают следующие виды навоза (в зависимости от содержания в нем воды): полужидкий — влажность до 92 %; жидкий — влажность 92–97 %; навозные стоки — влажность более 97 %. Неразбавленный водой бесподстилочный навоз (смесь кала и мочи) имеет влажность 88–89,5 %, Содержание элементов питания (азота, фосфора, калия) и сухого вещества в жидком навозе зависит от способа уборки и вида животных. Дозы жидкого навоза устанавливают исходя из потребности удобряемой культуры в азоте. Внесение жидкого навоза в повышенных дозах вызывает снижение качества урожая, ухудшение биологических свойств почв, загрязнение окружающей среды, прежде всего нитратами.
При расчете норм бесподстилочного навоза необходимо учитывать: тип почвы и содержание в ней элементов питания предшественников дальность транспортировки. Предельно допустимую норму навоза определяют по содержанию азота, необходимого для получения планируемого урожая сельскохозяйственных культур при соответствующей компенсации за счет минеральных удобрений фосфора и калия.
Прибавка урожая хлопчатника возрастает при совместном внесении навоза с минеральными удобрениями. Для улучшения питания сельскохозяйственных культур в полевых условиях чаще всего необходимо внесение азота, фосфора и калия. Дозы и состав минеральных удобрений дифференцируются по этапам вегетационного периода роста растения. Норма внесения минеральных удобрений при посеве хлопчатника для бедных суглинистых почв равна:
— для азотных удобрений (в пересчёте на азот N) 90 кг/га;
— для фосфорных удобрений (в пересчёте на Р2О5) 90 кг/га;
— для солей калия 10 кг/га.
Устанавливают норму подачи питательного раствора на погонный метр разрыхлённого грунта в количестве 10 литров. При этом площадь промачиваемого грунта на поверхности пахотного горизонта составляет 0,45–0,50 м. Используя вышеприведённые нормы, определяют состав питательного раствора применяемого для пропитки всей толщи разрыхлённой почвы при её траншейном рыхлении на всю глубину корнеобитаемого слоя. В результате пересчёта устанавливают концентрацию органических и минеральных удобрений в одном литре питательного раствора, он составляет:
количество жидкого навоза 0,50–0,60 кг/л; (3–8 %) 15–48 г\л навоз;
количество азотных удобрений (в пересчёте на азот N) 0,45–0,50 г/л;
количество фосфорных удобрений (в пересчёте на Р2О5) 0,45–0,50 г/л;
количество солей калия 0,05–0,10 г/л.
Питательный раствор готовится в оборудованной химической лаборатории на ферме вблизи полей и развозится по агрегатам, осуществляющим подготовку почвы под высев хлопчатника. При этом, в результате внесения комплексных удобрений происходит формирование благоприятного водного, воздушного, теплового, светового и пищевого режима в почве за счёт её глубокого рыхления с одновременным внесением жидких органоминеральных удобрений на всю глубину разрыхлённого корнеобитаемого слоя. При этом, уменьшается расход горючих материалов за счёт замены сплошного рыхления поля на локальное траншейное рыхление, ограниченное глубиной корнеобитаемого слоя в зоне рядкового посева хлопчатника (например, рядковый посев хлопчатника с междурядьем 90 см).
Присутствие органического вещества в почве способствует созданию агрегатов, новых по качеству структурных формирований. А это уже переход на новый качественный уровень, ведущий к прогрессивному увеличению информации, появлению новых связей и соответственно новых свойств, расширению функциональных возможностей почв.
Также положительным техническим результатом способа является активизация биоресурсов почвогрунта путём использования жидкого навоза в сочетании с минеральными растворёнными удобрениями.
Способ имеет существенный агрономический интерес, он позволяет осаждать удобрения на всю глубину корнеобитаемого слоя растения.
Глубокое рыхление тяжёлых почв всегда сопровождается большим расходом топлива из-за высокого сопротивления почвы разрушению. Научными исследованиями и экспериментальными работами в области глубокого рыхления доказано, что в условиях прочных почв наименее энергоёмко (имеет относительно минимальное сопротивление рыхлению) плоское резание грунта параллельно почвенному горизонту двухъярусным ножом с долотообразными режущими деформаторами, расположенными так, чтобы как на верхнем ярусе, так и на нижнем ярусе происходило послойное резание почвы с её сколом, направленным вперёд и вверх, то есть в сторону свободной поверхности, при этом происходит резание с выпором срезаемой грунтовой стружки в сторону с меньшим сопротивлением, то есть вверх. После прохода такого двухъярусного рыхлителя уплотнение грунта не происходит, а образовавшаяся траншея в поперечном сечении представляет собой трапецеидальную, расходящуюся к верху форму, заполненную комьями разрыхлённой почвы.
Глубина рыхления для хлопчатника равна 50 см и соответствует средней длине стержневого корня в области основного корнеобитаемого слоя хлопчатника. При этом ширина нижней части траншеи, оставляемая после прохода рыхлящего устройства, будет равна около 20–25 см, что соответствует размеру боковых корней хлопчатника у дна борозды, а ширина траншеи на глубине, равной 2/3 части от глубины рыхления, увеличится до 35 см и становится равной ширине боковых корней хлопчатника на этом уровне.
Экспериментами также установлено, что линия скола грунта и его выпора в сторону поверхности почвы горизонтальным клином-деформатором обычно наклонена вперёд в сторону движения клина под углом 40–50 к горизонту и проходит через режущее лезвие горизонтального клина-деформатора, кроме того происходит также боковой выпор грунта наверх под углом бокового выпора, равным 65–75° к горизонту.
Установлено, что двухслойное глубокое рыхление почвы путём срезания слоя почвы с выпором вверх одновременно на двух ярусах: на глубине, равной средней длине стержневой части корня хлопчатника в корнеобитаемом слое и на глубине, равной 2/3 части от этой величины. Причём, верхний клин-деформатор, успешно сдвигает грунт вверх на глубине 30–35 см (что составляет 2/3 часть от 45–50 см, так как ниже этой оптимальной глубины происходит уплотнение почвы перед клином и резко возрастает сопротивление почвы рыхлителю). Чтобы этого не происходило, нижний рыхлящий клин должен располагаться позади верхнего с таким условием, чтобы линия скола нижнего слоя почвы проходила позади лезвия верхнего клина. При таких условиях, нижний, срезаемый пласт почвы не будет уплотняться, а произойдёт его выпор в сторону ранее образованного почвенного дна после прохода лезвия верхнего опережающего задний по ходу движения клина.
Таким образом, процесс рыхления почвы под рядковый посев хлопчатника должен производиться на глубину 50 см, причём верхний клин-деформатор должен проходить на глубине 35 см от горизонта и меть ширину 35 см, а ширина нижнего клина-деформатора должна составлять 20 см. В результате, в плотной почве образуется трапецеидальная, расширяющаяся к верху траншея, глубиной 50 см, шириной, понизу 20 см и шириной по верху 50–55 см, заполненная комьями разрыхлённой почвы. В эту комковатую, грунтовую систему подают, следом за процессом рыхления, питательный раствор, с расходом 10 литров на один погонный метр образующейся траншеи.
Причём, готовый, приготовленный в стационарных условиях питательный раствор, доставляется на поле и заливается в агрегат, который осуществляет реализацию на практике заявляемый способ предпосевной обработки тяжёлой, малопроницаемой почвы под культуру рядкового посева в условиях орошения. Таким образом, сочетание органических и комплексных минеральных удобрений способно быстрее поднять плодородие почвы, чем использование каждого вида удобрений в отдельности. Улучшение водопроницаемости и водного режима при глубоком рыхлении почвы связано с улучшением воздухопроницаемости аэрации. Этот комплекс условий благоприятствует развитию микробиологической деятельности и улучшению количества растворимых питательных веществ во всём корнеобитаемом слое культурных растений [2, 3].
Для решения изложенных задач в сельскохозяйственном акционерном обществе имени Героя Туркменистана С. Розметова Дашогузского велаята разработана технология и рабочее оборудование нарезки аэрационного дренажа, которые воплощены в новой конструкции НАД-2–60 и универсальной агромелиоративных машин для внесения органики-минеральных удобрения НАД-2–60М, культиваторов растиениепитателей КР-5–40, новизна технического решения защищена патентом на изобретение [4] позволяющие улучшить мелиоративное состояние тяжелых почв орошаемых земель аридной зоны. На основании 215 приказа министра сельского хозяйства Туркменистана от 11 декабря 2013 года составленная Экспертная комиссия провела научно-исследовательские испытания и в соответствии с протоколом испытаний составила акт испытаний, одобренный и подтвержденный в Отделе механизации сельского хозяйства Научно-техническим советом при министерстве 15 января 2014 года, указанные агромелиоративных машин предложили для широкого внедрения в производство сельского хозяйства страны.
Литература:
- Васильев Э. В. Повышение эффективности процесса использования жидкого органического удобрения путем автоматизированного выбора рациональных вариантов технологий транспортировки и внесения в условиях Северо-Западного региона. Автореф дис. канд. техн. наук. -Санкт-Петербург, 2015.
- Данатаров А., [и др.]. К вопросу универсализации агромелиоративных машин в условиях Туркменистана. //Технические науки в России и за рубежом. -М.: 2012.
- Патент ТМ № 518 (№ 11/I 01144). Способ предпосевной обработки тяжелой малопроницаемой почвы под культуру рядкового посева в условиях орошения.Автор(ы): А.Данатаров, [и др.]. 15.07.2011.
- Патент ТМ№ 687. № 14/I 01286 Устройство для внесения жидких минеральных удобрений в прикорневую зону посевов хлопчатника. Автор(ы): Шаммедов М., А.Данатаров, [и др.]. 23.07.2014.
- Скорляков В. И. Прикорневая подкормка: технологические особенности способов внесения гранулированных минеральных удобрений (ГМУ). Агроснабфорум, КубНИИТиМ. Техника и оборудование для села. -М., № 11 (221) 2015.
