сотрудник
Россия
Россия
сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
Фактор сохранения плодородного слоя почвы наиболее актуален на склоновых землях, так как образуемые талыми водами и атмосферными осадками ручьи вымывают питательные элементы и гумус, а также разрушают поверхность почвы. Для предотвращения этих процессов используют противоэрозионные рабочие органы. Цель исследований – изучение влияние обработки почвы рабочим органом плоскореза-глубокорыхлителя удобрителя с одновременным внесением гранулированных удобрений на ее фильтрационные свойства. Работу проводили на контрольном участке, расположенном в Чувашской Республике. Почва – суглинистая. Глубина обработки почвы и внесения гранулированных удобрений составляла 30 см. В качестве гранулированных удобрений использовали – гранулированный навоз, представленный на рынке и используемый сельскохозяйственными предприятиями в растениеводстве. Определяли коэффициент фильтрации, пористость и объемную массу почвы. Так как плоскорез-глубокорыхлитель проводит обработку почвы без оборота пласта, пробы отбирали в различных слоях срезанного пласта согласно ГОСТ Р 58595–2019. Коэффициент фильтрации, определяющий возможность почвы впитывать и пропускать влагу составил среднем 96,2 см в сутки, что можно считать хорошим результатом (для суглинков 20…100 см в сутки). Пористость составила 54,3 %, (удовлетворительное состояние – 50…55 %, отличное – 55…65 %), объемная масса почвы – в среднем 1,05 г/см3 (рыхлая или свежевспаханная – 1,0…1,2 г/см3). В целом после обработки почвы рабочим органом плоскореза-глубокорыхлителя удобрителя с одновременным внесением гранулированных удобрений фильтрационные свойства почвы соответствуют общепринятым эталонным значениям.
рабочий орган, поровое пространство, удобрения, объемная масса почвы, фильтрационные свойства, почва
Введение. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур зависит от возможности создания благоприятных условий для их возделывания [1, 2] – это прежде всего относится к агрофизическим свойствам почвы (объемная масса, плотность твердой фазы, общая и капиллярная скважность, полевая влагоемкость, уровень аэрации) [3, 4]. Эти параметры определяют основные процессы движения воды и питательных веществ (при разложении внесенных гранулированных удобрений) в поровом пространстве почвы – конвективный перенос, сорбция, диффузионный массоперенос и дисперсионный перенос [5, 6]. При этом структура порового пространства почвы на различных участках поля может отличаться вследствие изменения его рельефа, что влияет на водный, тепловой, питательный и солевой режимы почвы. Это, в свою очередь, приводит к различным возможностям трансформации поступившей влаги и питательных веществ. В результате процессы конвекции, диффузии и дисперсии на разных участках поля также могут отличаться. Для равномерного распределения поступающих веществ целесообразно использовать рабочие органы сельскохозяйственных машин и орудий, которые параллельно с выполнением основной задачей (обработка почвы) могут осуществлять внесение гранулированных удобрений в слой почвы, где происходит формирование и развитие корневой системы сельскохозяйственных растений [7, 8, 9]. Преимущество одновременного внесения удобрений с механической обработкой почвы обусловлено тем, что в почве в лучшую сторону меняются пористость, коэффициент фильтрации и объемная масса. Появляются благоприятные условия для передвижения поступивших питательных веществ. Наиболее приемлем для внесения гранулированных удобрений рабочий орган плоскореза-глубокорыхлителя удобрителя [7, 10, 11].
В связи изложенным, цель исследований – изучение влияния обработки почвы рабочим органом плоскореза-глубокорыхлителя удобрителя с одновременным внесением гранулированных удобрений на ее фильтрационные свойства.
Условия, материалы и методы. Экспериментальные исследования проводили на контрольном участке, имеющем ровную поверхность и небольшой уклон (рис. 1), расположенном в Моргаушском районе (Чувашская Республика) на территории сельскохозяйственного производственного кооператива «Оринино». Почва опытного участка суглинистая.
Рис. 1 – Контрольный участок для проведения экспериментальных исследований.
Поскольку рабочий орган плоскореза-глубокорыхлителя осуществляет обработку без оборота пласта, необходимо провести послойное исследование почвы для определения изменений, происходящих при его подрезании и сходе с рабочего органа плоскореза. С этой целью отбор проб проводили согласно ГОСТ Р 58595–2019 в слоях 0…100 мм, 100…200 мм и 200…300 мм через 2 месяца после прохода рабочего органа и внесения удобрений. Отбор проводили при помощи кассет (рис. 2) в контрольных точках исследуемого участка. Контрольные точки выбирали по углам и центру исследуемого участка для усреднения результатов. Пористость почвы и ее фильтрационные способности определяли согласно ГОСТ 25584-2016.
Рис. 2 – Кассета с образцом почвы.
Обработку почвы проводили плоскорезом-глубокорыхлителем удобрителем (рис. 3) с одновременным внесением гранулированных мелиорантом. Рабочий орган орудия представляет собой плоскорежущую лапу, к стойке которой крепится кожух материалопровода, в нижней части располагаются вращающиеся диски с зубьями. Зубья представляют собой металлические пластины, загнутые в одну сторону [7].
|
1 |
|
2 |
|
4 |
|
3 |
Рис. 3 – Рабочий орган плоскореза-глубокорыхлителя удобрителя: 1 – стойка плоскорежущей лапы; 2 – кожух материалопровода; 3 – диски с зубьями; 4 – ось дисков.
При выполнении рабочего процесса в материалопровод подаются гранулированные удобрения, а также сжатый воздух для интенсивной и равномерной подачи гранул и предотвращения забивания ими материалопровода. Сжатый воздух поступает по воздуховодам от вентилятора, который приводится в движение от вала отбора мощности трактора. В процессе работы лапа плоскореза заглубляется и срезает слой почвы. Далее он перемещается по поверхности лапы, под рабочим органом образуется пространство, в котором и разбрасываются гранулы удобрений.
При выходе из материалопровода гранулы попадают на зубья дисков, которые вращаются во взаимном зацеплении и взаимодействуют концами зубьев с дном борозды. В результате взаимодействия зубьев дисков с гранулированными удобрениями образуется поток, направленный преимущественно в противоположную сторону, относительно движения рабочего органа, в подлаповом пространстве.
Результаты и обсуждение. Коэффициент фильтрации определяет возможность почвы впитывать и пропускать влагу, а также поступающие питательные вещества. В нашем исследовании величина этого показателя на глубине хода плоскорежущей лапы (200…300 мм) составляла 90,6…106,0 см в сутки (рис. 4). При этом оптимальные значения для различных типов почвы варьируют в следующих пределах: песчаная – 300…800 см/сут.; суглинистая – 20…100 см/сут.; глинистая – 1…50 см/сут. [14, 15]. С учетом того, что почва опытного участка представлена суглинистой разностью, полученные значения свидетельствуют о ее хороших фильтрационных свойствах.
Результаты исследований свидетельствуют о том, что в верхней части (слой 0…10 см) пласт почвы сохраняет целостность, а на глубине 20…30 см происходит его разрушение (рис. 4), что способствует созданию водного, воздушного и теплового режимов, активизирует работу почвенных микроорганизмов, улучшает питание растений и снабжение корней кислородом. Слой 10…20 см характеризуется как переходный.
Рис. 4 – График коэффициента фильтрации в различных слоях почвы контрольного участка.
Формирование пористости почвы происходит под воздействием таких факторов, как образование и разрушение структуры, уплотнение частиц почвы, микро- и макроагрегатов, перепады температур и увлажнения, жизнедеятельность живых организмов и др. Величина этого показателя зависит от гранулометрического состава и типа структуры, содержания гумуса и биогенности почвы, агроклиматических условий, способов обработки и методов возделывания.
Согласно эталонным значениям, отличной считают пористость почвы равную 55…65 %; удовлетворительной – 50…55 %; неудовлетворительной – 40…50 %; низкой – 25…40 % [14, 15, 16]. В нашем исследовании величина этого показателя в слое 20…30 см составила 54,3 % (рис. 5), что обусловлено разрушением нижней части пласта, который непосредственно контактирует с рабочим органом плоскореза. В слое 0…10 см разрушение меньше, поскольку именно здесь расположена значительная часть корней растений. Полученные величины соответствуют удовлетворительному качеству обработки почвы.
Рис. 5 – График пористости почвы в различных слоях почвы контрольного участка.
Объемная масса почвы зависит от минерального и механического состава, содержания органического вещества, структурного состояния и состава почвы [12, 13]. Внесение гранулированных удобрений позволило увеличить содержание органических веществ в почве, что сказалось на полученных результатах.
После обработки почва имеет наименьшую объемную массу, затем она постепенно уплотняется, и через определенный промежуток времени становится более или менее постоянной. Состояние почвы характеризуется следующими значениями: вспушенная или богатая органическими веществами – меньше 1,0 г/см3; рыхлая или свежевспаханная – 1,0…1,2 г/см3; плотная – 1,2…1,3 г/см3; сильно уплотненная – 1,3…1,4 г/см3; подпахотный горизонт – 1,4…1,6 г/см3 [14, 16, 17].
В нашем исследовании спустя 2 месяца после обработки объемная масса почвы во всех рассматриваемых слоях соответствовала характеристике рыхлая или свежевспаханная (рис. 6).
Рис. 6 – Объемная масса почвы в различных ее слоях контрольного участка
Выводы. В результате проведенных экспериментов были получены следующие показатели фильтрационных свойств почвы исследуемого участка: коэффициент фильтрации – 96,2 см в сутки, пористость – 54,3 %, объемная масса почвы – 1,05 г/см3. Это позволяет утверждать, что рассматриваемый рабочий орган создает благоприятные условия для возделывания сельскохозяйственных культур, в частности обеспечивает формирование порового пространства для движения воздуха, влаги и питательных веществ.
1. Оптимизация подготовки почвы под посев пропашных культур / П. А. Смирнов, И. И. Максимов, М. П. Смирнов и др. // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2018. Т. 13, № 4(51). С. 124-129. doi:https://doi.org/10.12737/article_5c3de343da23a8.16471048.
2. Совершенствование влагоаккумулирующей техники и технологии обработки почвы и посева / Н. К. Мазитов, А. Р. Валиев, Л. З. Шарафиев, И. С. Мухаметшин // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2022. - Т. 17, № 2(66). - С. 74-83. - DOIhttps://doi.org/10.12737/2073-0462-2022-74-83.
3. Медведев В. В. Твердость почв. Харьков: Изд-во «Городская типография», 2009. 152 с.
4. Бахтин П. У. Исследования физико-механических и технологических основных типов СССР. М.: Колос, 1969. 272 с.
5. Егоров В. П., Алексеев Е. П., Смирнов М. П. Анализ способов обработки почвы при почвозащитных технологиях // Научно-образовательные и прикладные аспекты производства и переработки сельскохозяйственной продукции: Сборник материалов V Международной научно-практической конференции, Чебоксары, 15 ноября 2021 года. Чебоксары: Чувашский государственный аграрный университет, 2021. С. 597-601.
6. Берестецкий О.А., Возняковская Ю.М., Доросинский Л. М. Биологические основы плодородия почвы. М.: Колос, 1984. 287 с.
7. Патент 2704284 РФ C1, A01B 17/00 Рабочий орган плоскореза-глубокорыхлителя удобрителя: № 2018117066; заявл. 07.05.2018; опубл. 25.10.2019 / С. А. Васильев, А. А. Васильев, В. П. Егоров и др.: заявитель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия».
8. Патент 2775701 РФ C1, A01C 23/02, A01C 23/00 Рабочий орган плоскореза-удобрителя: № 2021105802; заявл. 09.03.2021; опубл. 06.07.2022 / С. А. Васильев, Ю. В. Ильичева, А. А. Васильев и др.: заявитель Государственное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный инженерно-экономический университет».
9. Патент 2428829 РФ, C1 A01C 23/02. Рабочий орган для внесения в почву жидких удобрений: №2010104265/21; заявл. 08.02.2010; опубл. 20.09.2011 / И. И. Максимов, С. А. Васильев, А. А. Васильев и др: заявитель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия».
10. Игошин Д. Н., Васильев А. А., Котов А. А. Техника для внесения удобрений под сахарную свеклу // Сельский механизатор. 2018. № 9. С. 16-17.
11. Workingtool for application of granulated ameliorators / A. A. Vasilyev, S. A. Vasilyev, D. N. Igoshin, et al. // International scientific and practical conference "Ensuring sustainable development: agriculture, ecology and earth science". London: IOP Publishing Ltd, 2022. Vol. 1010. P. 012032. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/1010/1/012032 (дата обращения: 19.04.2023). doi:https://doi.org/10.1088/1755-1315/1010/1/012032.
12. Техника и технология поверхностного улучшения пойменных лугов Республики Татарстан / Ф. Н. Сафиоллин, А. Р. Валиев, М. М. Хисматуллин [и др.] // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2022. - Т. 17, № 4(68). - С. 50-55. - DOIhttps://doi.org/10.12737/2073-0462-2023-50-55.
13. Методика расчета и проектирование дозатора-распределителя почвы / И. Х. Гайфуллин, Д. Т. Халиуллин, М. Н. Калимуллин [и др.] // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2023. - Т. 18, № 1(69). - С. 45-51. - DOIhttps://doi.org/10.12737/2073-0462-2023-45-51.
14. Зайдельман Ф. Р. Гидрологический режим почв Нечерноземной зоны. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 329 с.
15. Определение коэффициента фильтрации стабилизированного грунта / А. Ю. Иванов, Е. Н. Дегаев, Б. С. Краев и др. // Строительство и архитектура. 2022. Т. 10. № 2. С. 16-20. doi:https://doi.org/10.29039/2308-0191-2022-10-2-16-20.
16. Analytical modelling of soil porosity and bulk density across the soil organic matter and land-use continuum / D.A. Robinson, A. Thomas, S. Reinsch, et al. / Sci Rep. 2022. 12. 7085. URL: https://www.nature.com/articles/s41598-022-11099-7 (дата обращения: 12.04.2023) doi: 1038/s41598-022-11099-7.
17. Kwoczyńska B. Determining the volume of soil masses using different measurement techniques // Geomatics, Landmanagement and Landscape. 2021. No. 3. P. 7-23. doi:https://doi.org/10.15576/GLL/2021.3.7.
