Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Усовершенствованная технология окультуривания тяжелых почв при мелиорации земель в Колхидской низменности

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Усовершенствованная технология окультуривания тяжелых почв при мелиорации земель в Колхидской низменности"

государственный концерн по водохозяйственному строительству

«ВОД СТРОИ»

производственное объединение по изысканиям, исследованиям, проектированию и строительству водохозяйственных и мелиоративных объектов в ссср и за рубежом «СОВИНТЕРВОД»

Бабуадзе Coco Шалвович

УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОКУЛЬТУРИВАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ почв ПРИ МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ В КОЛХИДСКОЙ НИЗМЕННОСТИ

Специальность 06.01.02 — Мелиорация и орошаемое

На правах рукописи

УДК 631. 674

земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 1990

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова.

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор В.С.Казаков.

Официальные оппоненты- доктор технических наук,

на заседании Специализированного совета К 099.08.01 в Производственном объединении по изысканиям, исследованиям, проектированию и строительству водохозяйственных и мелиоративных объектов в СССР и за рубежом "Совинтервод" по адресу: Москва, ул.Енисей-ская, дом 2.

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке ПО "Совин-

професеор Е.Д.Томин. кандидат сельскохозяйственных наук Е.П.Панов

Ведущая организация - Колхидский филиал ВНПО чая,

субтропических культур и чайной промышленности, г.Поти ГССР.

Защита состоится " 31 "

января Ш1 г> в / ,

часов

тервод"

Автореферат разослан

Ученый секретарь Специализированного совета К 099.08.01, канд. техн. наук

Н.Г.Зубкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

:: Актуальность темы. Общая площадь, подлежащая мелиорации и 'окультуриванию земель в Колхидской низменности, составляет 225 тыс.га. Здесь потенциально плодородные почвы, благоприятный влажный климат, достаточное количество водных ресурсов. Почвы в этом регионе - в основном минералы монтмориллонитового типы с высокой дисперсностью и пластичностью - имеют низкую водопроницаемость, аэрацию и водоотдачу. После их механической обработки происходит интенсивная закупорка пор частицаыи диспергированной глины с образованием слитного почвенного профиля. Эти почвы склонны к набуханию, содержание физической глины в них достигает 40$. В корнеобитаемом слое отмечается дефицит питательных веществ.

В результате антропогенного воздействия на почву в процессе сельскохозяйственного производства происходит уплотнение генетических горизонтов с нарушением аэрации почвенного профиля. На поверхности почвы накапливается избыточное количество воды, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Значительная доля избыточно-увлажненных земель в Колхидской низменности (до 30%) представлена тяжелыми почвами о ортштеГшо-выми горизонтами. Окультуривание таких земель с учетом природоохранных требований - до настоящего времени нерешенная тахяичес-пая проблема. Существующие технологии трудоемки и имеют низкие технико-экономические показатели.

Разработка эффективных технологий по окультуривензго тяи-злнх почв Колхздской низменности потребовала решения. взаиыс^пзанноЗ совокупности научных и практачесних задач, базирующихся на комплексных исследованиях системы "Осушвгеяьная согь - гягшые почвы - мелиоративные орудия" и отдельных ее подсистем.

Решению указанных вопросов посвящена настоящая диссертационная работа, выполненная автором во Всесоюзном ваучно-исследо-вательсксы институте гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костя-кова в 1985-1990 гг.

Цель исследований. Разработка технологии окультуривания мелиорируемых земель Колхидской низменности в условиях набухания почв, наличия ортштейновых горизонтов в почвенном профиле с применением: глубокого мелиоративного рыхления, одновременного вну-трипочвенного внесения жидких мелиорантов, навозных стоков,куль-

тур-освоителей, иыегацих мощную и глубокую корневую систему; изучение мелиоративной эффективности рекомендуемой технологии.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- изучить водно-физические свойства различных почв Колхидской низменности по ортштейновыы горизонтам и содержанию глинистых частиц;

- обеспечить интенсивное окультуривание почвенного профиля, разуплотнение лочвенных горизонтов с выравниванием плотности их сложения;

- улучшить условия развития корневой системы сельскохозяйственных культур, использования почвенной влаги, обеспечить процессы формирования органо-минеральной структуры почвенного профиля.

Методика исследований. В соответствии с поставленными задачами методикой предусматривалось проведение теоретических, лабораторных и экспериментально-полевых исследований на основе опытов использования матрицы инцидентности и морфологической карты. Обоснованы основные э*апы разработки технологии окультуривания тяжелых почв с ортшгейновыыи горизонтами и разработана блок-схема исследований. Для реализации элементов блок-схемы предложены матричные математические модели оценки.основных параметров разрыхленного почвенйого профиля.

Лабораторные и опытно-производственные исследования позволили уточнить элементы математической модели, параметры почвенного профиля и обосновать перспективные варианты технологических решений. Водно-физические свойства и агротехнические показатели почв определялись по стандартным методикам.

Для обработки результатов полевых исследований применяли методы математической статистики и метод корреляционного анализа. Все расчеты проведены с помощью современных вычислительных средств (ЭВМ)

Научная новизна. Разработаны и обоснованы общие принципы окультуривания тяжелых почв с ортштейновыми горизонтами на основе применения глубокого (Н = 0,5-1,2 м) объемного рыхления с одновременным внутрипочвенным внесением жидких мелиорантов и навозных стоков. Предложено исходить из необходимости направленного изменения сложения почвенного профиля и выравнивания плотности его слоев для создания условий активизация почвеннмг процессов с

\

целью получения высоких урожаев.

Изучены закономерности процессов изменения плотности почвы и почвенной влаги в разрыхленной толще. Исследованы водопроницаемость и пористость почвы, дана оценка агротехнических и агрохимических свойств разрыхленных почв и развитию сорняков на мелиорируемых землях.

На защиту выносятся:

- усовершенствованная технология окультуривания тяжелых почв, в том числе с ортштейновыми горизонтами, основанная на применении глубокого мелиоративного рыхления с ведтрилочвешшм внесением жидких мелиорантов, навозных стоков, обеспечивающая повышение продуктивности мелиорируемых сельскохозяйственных угодий;

- установленные в процессе теоретических и экспериментальных исследований закономерности распределения влаги по почвенному профилю, плотности сложения его слоев;

- экономико-математическая модель технологического процесса окультуривания тяжелых почв с применении» глубокого рыхления и одновременным внутрипочвенным внесением жидких мелиорантов и навозных стоков;

- модульный морфологический метод разработки объемных мелиоративных рыхлителей с устройством для внутрипочвенного внесения жидких мелиорантов и навозных стоков с переменными по глубине и ширине параметрами.

Практическая ценность и реализация работы. Разработанная технология обеспечивает эффективное освоение переуплотненных тяжелых почв с ортштейновнми горизонтами при использовании глубокого объемного рыхления и одновременным внутрипочвенным внесением жидких мелиорантов' и навозных стоков. При этом выход сельскохозяйственной продукции увеличивается на 20-25%. Длительность эффекта рыхления наблюдается в течение 2-3 лет, а-с внесением жидких мелиорантов а навозных стоков по прогнозным данным - до 5-7 лет. Экономический эффект от внедрения за время исследований составил 325 тыс.руб.

Основные положения диссертационной работы изложены в 9 опубликованных статьях, в том числе в рекомендациях "По глубок<вд рыхлению почв на орошаемых землях" (ВНИИГиМ, 1986 г.), "Интенсивная мелиорация и окультуривание сложных почв в Колхидской низменности" (ШИИГиМ, 1987 г.), "Технология мелиорации и окультуривания тяяеякх почв в Колхидской низменности" (ШШШ, МИЙСП, Ню-

агропром ГССР, 1989 г.).

Апробация работы. Основное содержание диссертационной работы докладывалось: на отделении гидротехники и мелиорации ВАСХНШ1 (1986 г.); в Главгрузводстрое (1986 г.); Грузводэксплуатации (1988 г.); Грузгипроводхозе (1987 г.); Госагропрсые ГССР (1988г.); на заседаниях ученого совета Института чая и субтропических культур и его филиалов в гг.Поти и Сухуми (1987-1988 гг.); на заседа-нияъ РАНО Данчхутского, Очамчирского, Хобского и Хашурского рай. онов (1986-1988 гг.); на конференциях Молодых ученых и специалистов ВШИГиМ> МШШ (1967-1988 гг.) ; на-конференции мелиораторов- î Западной Трузии'ЧХоби, 1987 г.); на курсах повышения квалифика-дни работников механизации сельского хозяйства Нечерноземной зо-. ны РСФСР (МШИ, Г988 г. ) ; на XI Международном конгрессе по инже-•нернш вопросам в сельском хозяйстве (Дублин, 1989 г.).

По результатам исследований в "Систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986-1995 гг." Часть Ш. Мелиорация включена позиция "Валители для обработки почвы на глубину 0,8-1,2 м с одновременным внесением мелиорантов" .

Кроив того, материалы диссертационной работы рассматривались в Научно-исследовательском институте почвоведения, агрохимии и мелиорации им. Н.Н.Сабашвили (1988 г.), Грузинском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации (1988 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и заключений по работе, списка использованной литературы из 126 наименования, из них 8 иностранных и приложений . Общий объем диссертации 289 страниц машинописного текста, в тим числ« 151 страница основного текста, 65 таблиц и 62 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе, исходя из специфических почвенно-климатичес-ких условий Колхидской низменности, праведен анализ способов, технологий и технических средств для окультуривания тяжелых почв при мелиорации земель на основе исследований А.Н.Костякова, С.Ф. Аверьянова, И.П.Айдарова, В.С.Алтунина, Л.Г.Балаева, Б.И.Бобчен-ко, Е.П.Гадяшша, А.И.Голованова, О.Г.Граыматииати, Н.И.Друхини-на, Б.А.Емельянова, Ф.Р.Зейдельмана, Б.А.Зимовца, Л.В.Кирейчевой,

Ц.Е.Мирвдулавы, А.В.Моцерелия, Л.М.Рекса, Н.М.Решеткиной, Г.Ю. Шейикина, Б.Б.Щуыакова и ряда зарубежных ученых.

Разработке технологии освоения и окультуривания тяжелых почв посвящены работы В.И.Бобченко, Ш.Я.Кереселвдзе, В.С.Макаровой, А.В.Моцерелия и других ученых. Анализ показывает, что освоение и окультуривание уплотненных почв Колхидской низменности существующий и мероприятиями недостаточно эффективно. Для повышения эффективности их освоения необходимы дополнительные мероприятия по улучшению водно-воздушного режима, к которым относятся щелевание, кротоваяие и глубокое рыхление.

Комплексный подход к решению задач мелиоративного освоения и окультуривания тяжелых земель освещен в диссертации на основе морфологического анализа, что обеспечило научное планирование работы в целом и выбор направления поиска.

Составлена блок-схема исследований, предусматриваыцая изучение и обобщение опыта освоения трудяомелиорируемых земель, теоретические и экспериментальные исследования технологии.

Установлено, что в комплексе агромелиоративных мероприятий по ускорению освоения тяжелых земель мощным средством является разуплотнение почвенного профиля. Доказана возможность применения глубокого мелиоративного рыхления в сочетании с другими мероприятиями: внесением жидких органитеских мелиорантов, применением нулыур-освовтелей с глуоокой и мощной корневой системой а др-

Проанализированы результаты исследований мелйсратп..1;ой эффективности глубокого рыхления в различных зонах страны, а та:— яа применяемые конструкции рыхлителей (В.П.Баякина, Ш.Я.Бруси-ловский, Б.С.Казаков, В.П.Максименко, С.И.Мяс-лцев, Е.А.Паноз, В.Я.Черненок, А.В.Щуравилия, М.В.Хурцилава и др.). СО основано применение для почз Колхидской »¡изменности объемного рыхлителя типа РГ, с помощью которого достигается наибольшая полное рыхления (до 80-90$ почвенного црофиля) . Показано, что существующая технология мелиоративного освоения тяжелых почв Иолхидиь.!. низменности требует усовершенствования в направлении сокращения сроков освоения с целью ускорения ввода земель в сельскохозяйственный оборот.

Недостаточная изученность эффективности работы рыхлителя FH-80 (ГрузНИИГиМ, 1983 г.) на почвах с ортштейновыш горизонтами, бактериального и мякровзрываого воздействия ва водно-фи-

зичеснве свойства таких почв послужило основанием для проведения дополнительных исследований, в том числе по изысканию новых конструкций рабочих органов. Глубина рыхления 0,5-0,8-1,2 м установлена, исходя из глу<5ины залегания ортштей новых слоев почвы.

Во второй главе приведена структура теоретических исследований технологического процесса окультуривания тяжелых почв.

В основу решения теоретических вопросов совершенствования окультуривания тяжелых почв в Колхидской низменности положен системный подход, реализованный в виде морфологической карты природных условий и предпосылок (рис. I). Карта составлена на основании исследований ряда авторов и представляет собой обобщение необходимых альтернативных условий для решения поставленных задач.

Анализ морфологической карты позволил наметить следующие основные этапы исследований по окультуриванию тяжелых почв Колхидской низменности:

- установление основных факторов и условий, обеспечивающих непрерывный рост плодородия земель на основе научных достижений и внедрения производственного опыта;

- определение приоритетных направлений ускоренного окультуривания освоения новых, а так же находящихся в сельскохозяйственном обороте земель;

- разработка рабочей гипотезы и методов окультуривания тяжелых почв, в том числе с ортштейновыми горизонтами аа основе глубокого объемного рыхления и внутрипочвенного внесения жидких мелиорантов и удобрений.

Установлено, что основным параметром, определяющим эффективность применения глубокого объемного рыхления, является плотность и влажность почвы.

Обработка многочисленных экспериментальных исследований показывает, что прочность почв по шкале С плотномера ДорНИИ на территории Колхидской низменности подчиняется закону распределения Вейбула с коэффициентами /7 = 1,37-1,39;/4 = 0,082-0,084. При этом почвы I категории (С = 1-4) встречаются с вероятностью 205?, П категории (С = 5-8) - 45-50$, Ш категории (С = 9-15) -205?, 17' категории (С = 16-35) - 11%.

Прочность .ортштейновых горизонтов определяется по формуле

Cso=dce-e»,

где Cso - число ударов плотномера ДорНШ (диаметр наконечника 30 мм); с/с - коэффициент, равный 165-180; £ - коэффициент, равный 0,05-0,08; Cd - влажность почвн по массе.

Анализ зависимости показывает, что с увеличением влажности прочность ортштейновнх грунтов резко снижается, поэтому наиболее благоприятными для их рыхления являются влажные периоды года.

Поиск рабочих органов для рыхления тяжелых ортштейновых почв проведен вариационным методом с расчетами на ЭВМ. В результате предложены конструкции, обеспечивающие максимальную эффективность их рыхления (рис. 2).

На базе предложенных рабочих органов проведен выбор рациональных технологий окультуривания тяжелых почв Колхидской низменности. Выбор осуществлялся с помощью экономико-математической модели по разности удельных приведенных затрат с развернутым выражением в виде Л / /- .

e-v-3,ffc» [tcM c т/

e-Vr + Vs fel+Vr--6*™ /Сг ,r ** ) Ken e VT Vp-Вг ( tcM T /

где Cf , Сг - стоимость производства работ по базовой и новым технологиям; , fCi - стоимость комплексов машин по базовой и новой технология?.?; Т - время работы технологического комплекса в году; ¿с* , Кем - продолжительность смены и коэффициент использования времени смены соответственно; typ , Vr - рабочая и транспортная скорость соответственно; ß - длина i-она; Д , Вг -ширина полосы рыхлеьпя за один проход по базовой новой технологиям соответственно; £ - расстояяиа возки мелиоранта; время наполнения мелиорантом емкости на рыхлителе.

В результате численного анализа р?ссчиташ более двадцати вариантов технологий, установлены пределы изыен&ния аходгагах параметров и выбраны наиболее рациональные для проверки их в производственных условиях.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований технологии глубокого мелиоративного рыхления и влияние последнего на водяо-фнзические и химико-биологича~;:ис> свой ства тяжелых почв.

В ходе экспериментальных исследований проверялись три технологии окультуривания тяжелых почв: глубокое рыхление, глубокое рыхление с внесением хтшелкорантов и навозных стеков, глубокое

Рис. 2. Рациональные профили рыхлителей объемного типа для освоения ортштейновых горизонтов

рыхление в сочетании с посадкой культур-освоителей.

В качестве базовых орудий для рыхления применялись изготовленные образцы рыхлителей I, 4, 7 типов (рис. 2) в одно-, двух-и трехстоечном исполнениях.

Исследования проводились на опытных участках совхозов "Аке-ти" Ланчхутского района, "Дача" и "Киндги" Очамчирского района с тяжелыми почвами, в том числе с ортштейновыми горизонтами.

Эффективность технологии глубокого рыхления проверялась на участке площадью 125 га с подзолистыми почвами, тяжелыми по гранулометрическому составу. Участок дренирован пластмассовым дренажем с глубиной его заложения I м и расстоянием между дренами 1012 м. Подпочва постоянно переувлажнена (влажность по массе достигает 50/5), все поры заполнены водой, плохо используемой растениями. Водоотдача почв низкая, закрытый дренаж, несмотря на его высокую плотность, не обеспечивает своевременный отвод атмосферных осадков. В результате пахотный горизонт переувлажняется, затем под действием испарения пересыхает, а подпочва не обеспечивает регулирования водно-воздушного режима корнеобитаемого елея.

Интенсивное пересыхание пахотного горизонта приводит к тому, что по традиционной технологии вспаика производится в дво следа: вначале на глубину 0,1 м, затем - 0,2 гл.

После объемного рыхления на глубину 0,6 к с помощью рыхлителя РГ-0,8 на тракторе К-701 структура почвенного профиля изменялась на всю глубину обработки, полнота рыхлена достигалз 0,9 плотность почеы снизилась с 1600-1800 до 1300-1400 кг/м3. По всей глубине почва имела комковатую структуру, наиболее крупные частицы расположены в верхних слоях (0-0,- и), а мелкие -б нижних (0,5-0,6 м). Образовавшиеся почвеннке /омья ;:а поверхности земли измельчались последующим дискованием. Дополнительной вспашки после объемного рыхления не требовалось.

Исследованиями установлено, что существенное влияние на эффективность глубокого рыхления оказывает влажность грунта. Наиболее эффективное рыхление почвенного профиля осуществляется ¿три влажности почвы 14-16$ массы. С увеличением влажности до 29% коэффициент разрыхления почвы сряжается в сре,"ТЛ1 в 1-2 раза, "п"."-ко его абсолютное значение (1,1-1,28) в 1,3-1,5 раза выше, чем при рыхлении стоечными рыхлителями.

Проведенные замеры водно-физических свойств почв показывают, что в результате объемного рыхления, наряду с улучшением

структуры происходит перераспределение влаги и частичное накопление ее в нижних горизонтах. Так, содержание воды на глубине до 0,6 м уменьшилось более чем на 40/8, а влажность по массе снизилась с 4&-50% до 25-ЗСЙ.

Б засушливое время года влажность нижних разрыхленных слоев была на 3-4% выше, чем на контрольном участке без рыхления. Наблюдения за работой закрытого дренажа на контрольном участке показали увеличение коэффициента фильтрации после рыхления с 0,150,20 до 0,40-0,50 м/сут, или в 2,7-2,5 раза.

На участках с ортштейновыми горизонтами рыхление проводилось с помощью рыхлителя РГ-1,2 на глубину до 1,0 м. В результате произошло интенсивное разрушение слитном структуры почвенного профиля и его гомогенизация. Под действием глубокого объемного рыхления коренным образом изменились водно-физические свойства почв с ортштейновыми горизонтами. Так, объемная масса снизилась с 17001800 до 1300-1400 кг/м3, а механическая прочность в 3-4 раза. Существенно улучшились водопроницаемость почвы и ее фильтрационные свойства. Коэффициент фильтрации увеличился с 0,05-0,1 до I м/сут. Замеры дрен йш ого стока позволили получить зависимости коэффициента впитывания от времени (рис. 3). Обработка полученных результатов позволяет рекомендовать для расчетов коэффициента впитывания формулу А.Н.Костякова

I/ 'ел

ПВ/Т £ * )

где К»п - начальная скорость впитывания; £ - время; о(- коэффициент впитывания.

С найденными значениями коэффициента о( = 0,38-0,45 для разрыхленных и 0,25-0,28 - для неразрыхленных тяжелых почв с орт-штВновыми горизонтами.

В качестве мероприятия, повышающего эффективность технологии окультуривания тяжелых почв, рассмотрено глубокое рыхление с внесением органических мелиорантов. Установлено, что для тяжелых почв Колхидской низменности наиболее приемлемыми являются подготовленные жидкие навозные стоки птицеферм. Их характерный химический состав позволяет при внутрипочвенном внесении'снизить содержание алюминия и железа на 13-14%, замедлить процессы их цементации в почве и повторного образования ортштейновых конгломератов. Доза ¿несения жидкого навоза зависит от- химического и биологического составов, а также наличия питательных элементов

Рис. 3. Впитывание воды в разрыхленную почву с ортштейповыми горизонтами (I, 2 - на участке с рыхлением; I', 2' - на участке без рыхления)

во вносимом веществе и почве. Рациональные дозы внесения составляют 100-150 т/га. При первичном окультуривании земель с ортштей-новыми горизонтами доза увеличивается на 30$.

Влияние глубокого рыхления на химико-биологические свойства тяжелых почв проверялось на опытных участках Хобского, Ланчхутс-кого и Хашурского районов, охватывающих все характерные типы почв Колхидской низменности. В ходе исследований определялись содержание в почвах химических элементов, кислотность, окислительно-восстановительный потенциал (ОБИ) по глубине профиля и микробиологическая активность тяжелых.почв. В результате установ-

лено, что на всех опытных участках после рыхления наблюдается интенсивное усвоение питательных элементов растениями и усиливается вынос их из почвенного профиля на тяжелых минеральных почвах субтропической зоны, что связано с избыточным увлажнением и восстановлением окисных соединений. В субтропической зоне ОШ при глубоком рыхлении 619 , 595 мВ, что несколько ниже, чем на контроле - 652, 598 мВ и объясняется снижением содержания влаги в почвенном профиле. Оценка микробиологической активности показывает ее ослабление как при глубоком рыхлении, так и при контрольной вспашке. При этом в Хобском районе она в два раза выше при глубоком рыхлении, а в Ланчхутскок и Хашурском районах она выше при вспашке. Сравнение показывает наибольшую активность почвенной биоты в Ланчхутском районе»

Создание благоприятных водно-воздушного и питательного режимов для развития корневой системы растений оказывает неоднозначное влияние на развитие сорняков; цр,: этой установлена зависимость их развития от климатических особенностей района и вида сельскохозяйственной культуры. Так, во влажно-субтропической коне (Хобский и Ланчхутский районы) прк глубоком рыхления засоренность посевов в 1,5 раза выше, чем при обычной обработке почвы. В центральной же части (Хашурский р&Г.он) на посевах фасоли при глубоком рыхлении число многолетних '•орных растений было в 3,9 раза меньше, чем при вспашке. Проведк-иная оценка показывает, что применение разработанных технологий с^зспечивает повышение урожайности сельскохозяйственных культур на 20-30?.

Повышенная влажность осваивав!,«шс тягелнх почв црьязла к необходимости проведения энергетической оценки исследуемые технологий . В результате замеров получены завпсиыосаи гчгсщсто сопротивления рыхлителя от глубины рыхлеак". коэффициента буксовангя ■и тягового усилия от влажности грунта. На основании этих зятлс». мостей построена номограмма расчета погребной мощности базового трактора для эффективного выполнения глубокого рыхления. Полевке и лабораторные исследования позволяла усовершенствовать форглу объемного рыхлителя (рис. 4), в результате чего он приобрел меньшую по сравнению с базовым энергоеагссгь, массу и более устойчивый рабочий ход при глубинах рыхленш до 0,8 и. В настоящее время выпущена опытная партия машин данясго типа.

В четвертой главе приведены результаты исследований технологии окультуривания тяжелых почв глубоким рыхлением в сочетании

Рис. 4. Усовершенствованный объемный рыхлитель для

освоения тяжелых почв, в том числе с ортштей-новыми горизонтами

с посевом культур-освоителей.

Экспериментальные исследования проводились в субтропической зоне на опытных участках совхоза "Колхида" Хобского района, колхозов "Чибати" Ланчхутского района и "Цоцхнара" Хашурского района. На всех участках глубокое рыхление проводилось впервые, контролем служили поля со вспашкой на глубину 0,25 м, в качестве культуры-освоителя применялись кукуруза и фасоль.

Проведенная оценка почвенных горизонтов по 24 разрезам показывает, что на опытных участках расположены субтропические псевдоподзолистые поверхностно-оглеенные аллювиальные лугово-насыщенные и субтропические иловато-болотные почвы.

Анализ гранулометрического состава показал, что здесь пре-

обладает мелкий песок (фракции 0,25-0,05) в объеме 17,9-75,7$. По соотношению "физического песка" и "физической глины" почвы относятся к легким и средним суглинкам.

В ходе исследований определялось влияние глубокого рыхления на структуру, водопрочность, плотность, порозносгь и влажность почвенных агрегатов.

Установлено, что глубокое рыхление изменяет соотношение "физического песка" и "физической глины" в почвенном профиле; при этом почва становится более легкой. Структурный анализ разрыхленных почв показал увеличение агротехнически ценных агрегатов (0,25-10 мм) в среднем в 2,5-2,8 раза. Исследования показал;:, что на всех участках наиболее водопрочными оказались комочки солее. 10 мм. Их количество в пахотных горизонтах составляет 42,575,6$. Ценных структурных микроагрегатов в почве при глубоком рыхлении содержится 34,8-44,1$. Наблздается повышение коэффициента водопрочности почвенных агрегатов в 1,36-2,4 раза.

Замеры плотности и порозности показывают, что плотность твердой фазы увеличивается по профило сверху вниз; при этом в разрыхленном слое ее значение на 10-12$ ниже, чем в подстилающем. Установлено, что почвы опытных участков дифференцируются на 'агрегатную, суммарно-агрегатную и мевагрзгатную порозности. При этом суммарно-агрегатная порозность в срс.лем больше мекагрегатной: в Хобском районе при глубоком рыхлении в 4,1 , а на контроле - в 3,5 раза; в Ланчхутском районе цри глубоком рыхлении в 5,6, а на контроле - в 7,5 раз; в Хашурскоы районе при глубоком рыхлении в 2,2, на контроле - в 1,7 раза. Опыты показали, что во всех исследуемых почвенно-климатических рз":опах количество прочно и рыхлосвязанной воды примерно одинакс-о и составляет 10-12$ общего объема пор. Количество капиллярной влаги в почвах значительно болиде и колеблется по вариантам от 1« до 39$. При глубокой рыхлении влажность разрыхленного слоя уязяшается на 1-9$ по сравнению с контролем, что улучшает водйьё рамм почвы. Значение те во всех почвах при глубоком рыхления составляет около За, а прк обычной вспашке 37-38$ от массы.

Проведенная оценка.показывает, что глубокое рыхление в сочетании с посадкой культур-освоителей пз только создает в почвенной толще необходимую для растений рыхлость, но и создает водно-воздушные условия, благоприятно влаявдпе на почвообразовательные процессы. В этих условиях в поддахстша горизонтах не будет раз-

виваться оглеенность, не наблюдается вынос структурных элементов (кальция, магния, железа) и не подавляются микробиологические процессы.

В пятой главе приведены рекомендации по проведению окультуривания тяжелых почв и технико-экономическая эффективность предлагаемых технологий.

Технология окультуривания тяжелых почв с применением объемного рыхления включает подготовительные, основные и заключительные операции.

При освоении тяжёлых почв Колхидской низменности в состав подготовительных операций входят: устройство квалей, прокладка сети осушительных каналов, выравнивание площадей между каналами и вспашка с оборотом пласта на глубину 0,15 м.

Основные операции включают: глубокое объемное рыхление на глубину до,1,2 м; внутрипочвенное внесение жидких мелиорантов, удобрений и навозных стоков и дискование почвы перпендикулярно направлению рыхления.

Заключительные операции включают: предпосевную обработку и посев культур-освоителей.

Глубокое рыхление тяжелых почв рекомендуется выполнять V - образными рыхлителями объемного типа РГ-0,5; РГ-0,8; РГ-1,2. Рациональная глубина рыхления тяжелых почв составляет 0,6 м; почв с ортштейновыми горизонтами 0,8-1,0 м. Работы по глубокому рыхлению в Колхиде можно выполнять практически в течение года. Рыхление с внесением химмелиорантов и навозных стоков рекомендуется выполнять при влажностях почвы 15-28£ массы сухой навески. Наиболее благоприятными периодами для выполнения глубокого рыхления являются весна, лето и осень до начала затяжных дождей. Рыхление рекомендуется выполнять непосредственно перед посевами, а также в период минимального или максимального количества сорняков (для пропашных культур). При окультуривании мелиорируемых земель глубокое рыхление проводится на фоне закрытого дренажа в направлении, перпендикулярном дренам. При наличии открытой осушительной сети рыхление начинают от канала. Глубокое рыхление в целях влагонакопления проводят'поперек склона, а для предупреждения водной эрозии почвы при сложном рельефе - вдоль склона,

В целях увеличения срока сохранения разрыхленной структуры почвы в качестве мелиорантов рекомендуется вносить традиционные известковые материалы: известняковую муку, цементную пыль (по-

верхностным способом с нормой 4-10 т/га для нейтрализации кислых почв), структурообразующие вещества органического происхождения: измельченные початки и стебли кукурузы, травы, пылевидный торф и жидкие навозные стоки птицеферм (преимущественно для тяжелых почв с ортштейновыми горизонтами). Внесение последних рекомендуется выполнять под почву в процессе глубокого рыхления с помощью серийных машин для внесения жидких удобрений типа РЖТ-8.

В качестве культур-освоителей рекомендуется высевать фасоль, кукурузу, сою, многолетние траЕЫ.

Проведенная технико-экономическая оценка рекомендуемых технологий показала, что трудозатраты на I га окультуриваемой площади в зависимости от длины гона и мощности базового трактора составляют 1,2-2,1 чел.ч при стоимости производства работ от 7 до 15 руб./га.

Таблица I

Урожайность (т/га) сельскохозяйственных культур на опытных участках

Культура 1986 год 195" год IS88 год

контроль рыхление контроле рыхление контроль)рыхление

Соя 10-12 13-15 13-14,5 : 5,5-18 14-14,5 15-15,5

Кукуруза 34-36 38-40 35-36 41-42 36-36,5 37-38

Турнепс 28-30 31,5-33,5 29-30 34-35 29-31 30-32

Многолетние травы 49-50 56-58 52-53 57-58 50-51 51-52

Эффективность технологий определилась по прибавке урожайности сельскохозяйственных культур (чибл. I). Расчеты показываю?, что при средней продолжительности доЛствия эффекта глубокого рыхления в течение двух лет, прибыль, получаемая в результате увеличения выхода сельскохозяйственной продукции, полностью окупает затраты на окультуривание в течение одного года.

Основные выводы и заключение по работе

1. Анализ существующих способов и технологии окультуривания земель в Колхидской низменности с использованием щелевания и кро-тования показал, что без глубокого сплошного разуплотнения тяжелых почв, особенно с ортштейновыми горизонтами, их эффективность недостаточно высока, так как'в условиях обильного выпадения осадков и отсутствия инфильтрации происходит интенсивное заиливание кротовин и зелей с последующим-переувлажнением верхних слоев почвенного профиля. Усовершенствованная технология освоения тяжелых, переуплотненных земель позволяет сксократить сроки йвода земель

в сельскохозяйственный оборот".

2. В лаборатории в гидравлическом лотке проведейн исследова- .-* ния, в основу которых положен обоснованный ранее д.т.н. Казаковым B.C. принцип аналогии мезду водными потоками и почвенной средой,

в результате которых установлены рациональная форма (К- образное расположение стоек), его режущих элементов и пространственная ориентация рыхлителя относительно вертикальной плоскости резания, а также скорости движения рыхлителя.

Выявлено, что тяговое сопротивление изменяется от глубины хода рыхлителя по зависимости, близкой к прямолинейной.

3. Проведение сплошного, без оборота пласта, глубокого (до 1,0 м) рыхления с использованием V - образных объемных рыхлителей обеспечивало улучшение водно-физических свойств грчв по всему разуплотняемому профилю. Так, ее плотность снизилась с 1400-1600 кг/м3 до 1100-1300 кг/м3, для ортштейновых горизонтов-с 1400-1800 кг/м3 до 1200-1350 кг/м3, увеличилась пористость с 45 до 60%. воздухоемкость с 5 до 22% объема почвы, а водопроницаемость от 3,5 до 6 раз, что обеспечило повышение эффективности работы закрытого дренажа.

4. Наблюдения за динамикой изменения водно-физических свойств разуплотненных почв на опытно-производственных участках позволило установить зависимости плотности и общей пористости от влажности и способа ее обработки, а также разработать рекомендации

по установлению оптимальной влажности и сроков проведения глубокого рыхления. Наилучшее качество обработки почвы рыхлителем достигается при влажности почвы в пределах 0,6-0,7 НВ и рыхлением, проводимым непосредственно перёд посевами сельскохозяйственных культур.

5. Для стабилизации структуры разуплотненного почвенного профиля.и улучшения пищевого режима нижних слоев корнеобитаемо-го слоя почвы целесообразно, одновременно с рыхлением, внутри-почвенно вносить органические мелиоранты. Так, в производственных условиях совхоза "Дача" Очамчирского района ГССР, при внесении

40 т/га жидкого птичьего помета увеличилась продолжительность эффекта рыхления почв с ортттейновьми горизонтами, по сравнению с чистым рыхлением, на один вегетационный период. При этом урожайность кукурузы повысилась на 30/2.

В зависимости от удаленности источника жидких органических удобрений по отношению к мелиорируемому полю потребность в емкостях (РЖГ-8) подвозки на один рыхлитель составляет от 3 до 5 штук, при дальности возки мелиоранта на поле не более 10 км.

6. Производительность рыхлителя в условиях тяжелых почв Кол-, хидской низменности при агрегатировании с трактором К-701 составляет 0,4-1,1 га/смеяу и зависит от модификации рыхлителя марки РГ-1,2; РГ-0,8 и РГ-0,5, плотности почвы на момент рыхления, влажности поверхностного слоя почвы, длины гона, глубины рыхления и способа обработки (полосовое, сплошное и в клетку).

7. Для условий Колхидской низмекности экономический эфрект от глубокого мелиоративного рыхления с одновременным внесением жидких органических мелиорантов, в том числе в междурядье цитрусовых культур составляет 300-350 руб./га. Усовершенствованная технология окультуривания тяжелых почв внедрена на площади 1020 га с суммарным экономическим эффектом 5Г,5,750 тыс .рублей.

Основное содержание диссертации изложено в следующих опубликованных ¿аботах автора:

1. Технология глубокого мелиоративного рыхления тяжелых почв в субтропической зоне Грузинской ССР // Технология орошения и программирования урожая // - М.: ХОИЙГиМ, 1986. С. 203-207.

2. Интенсивная технология мелиорации тяжелых почв в Колхидской низменности // Вестник с.-х. наука. 1987. № 5. С. 133-135.

3. Рекомендации "Интенсивная мелиор^чия и окультуривание сложных почв в Колхидской низменности". —П., 1987. - 14 с.

4. Регулирование влажности почв на склоновых землях // Вестник с.-х.. науки. 1988. # 12. С.82-86.

5. Технология глубокой мелиоративной обработки тяжелых почв с внесением структурообразователей в условиях Колхидской низменности // Водосберегающие технологии ораяения // Тр. / ВНШГиМ.-М., 1989. С. 114-119.'

6. Рекомендации "Технология мелиорации а окультуривания тяжелых почв в Колхидской низменности". -М., БНИИГиМ, МИИСП, 1989.

- 24 с.

7. Интенсивная технология окультуривания тяжелых почв с применением жидкого навоза. Доклад на XI Международном конгрессе по инженерным вопросам в сельском хозяйстве. Дублин :, 1989.

С. 377-381.

8. Объемный рыхлитель // Сельский механизатор. 1990. № 2. С.25-26.

9. Рекомендации по мелиоративному освоению и использованию земель под сенокосы и пастбища // Институт мелиорации и луговодства (ИМУЗ). - ПНР, 1989. С. 7-9.