Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ОБРАБОТКА ПОЧВЫ В ПАРОВОМ ПОЛЕ

Соколов Н.М. 1 Стрельцов С.Б. 1 Худяков В.В. 1
1 ФГБНУ «НИИСХ Юго-Востока»
С целью сохранения плодородия обрабатываемых полей, расположенных на склоновых землях, повышения их влагообеспеченности и противоэрозионной устойчивости, проанализированы почвозащитные технологии и технические средства, применяемые в сельскохозяйственном производстве. На основании проведенных исследований в научно-исследовательском институте сельского хозяйства Юго-Востока разработан технологический процесс противоэрозионной компенсационной обработки почвы, обеспечивающий при обработке полей, расположенных на склонах, возврат постоянно вверх по склону ранее смытого водной и технологической эрозией верхнего плодородного слоя и создание на обработанной поверхности поля противоэрозионных гребне-стерневых кулис с высокой водопоглощающей способностью. Для осуществления новой технологии компенсационной обработки был разработан способ обработки почвы паровых полей в осенний (зяблевая вспашка) и в летний периоды (патент РФ № 2564849), а также почвообрабатывающее орудие для его выполнения (патент РФ № 2612211). Экспериментальными исследованиями установлено, что применение нового способа обработки почвы на склоновых землях в паровых полях и почвообрабатывающего орудия для его выполнения позволяет повысить экологическую безопасность территории, качество обработки почвы и ее влагообеспеченность. Это обеспечивается за счет выравнивания толщины верхнего плодородного слоя, сокращения потерь воды со стоком на 55–80 % и значительного снижения смыва почвы на зяби и паровых полях в летний период, в сравнении с традиционными технологиями, применяемыми в производстве. Повышение влагообеспеченности почвы, сохранение и выравнивание плодородия по всей обработанной поверхности поля позволят увеличить урожайность полевых культур, возделываемых в Поволжье на склоновых землях до 25 %.
технологический процесс
почвообрабатывающее орудие
компенсационная обработка почвы
противоэрозионная кулиса
1. Корчагин В.А. Новым технологиям – современные машины / В.А. Корчагин, Г.И. Шаяхметов, О.И. Горенин, М.В. Маврин // Научно-практическое руководство. – Самара: Самарский НИИСХ, 2007. – 107 с.
2. Есин А.И. Исследование процесса инфильтрации воды в неоднородной среде / А.И. Есин, Н.М. Соколов / Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2011. – № 11. – С. 28–30.
3. Соколов Н.М. Влияние параметров гребне-стерневых кулис на инфильтрацию воды в почву и эрозионный процесс / Н.М. Соколов, С.Б. Стрельцов, В.В. Худяков / Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 12–1. – С. 19–22.
4. Соколов Н.М. Исследование физико-механических свойств гребне-стерневых противоэрозионных кулис / Н.М. Соколов, С.Б. Стрельцов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2008. – № 9. – С. 31–33.
5. Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории Европейской части СССР и борьба с ними / С.С. Соболев. – М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1960. – Т. 2. – 360 с.
6. Шабаев А.И. Адаптивно-экологические системы земледелия в агроландшафтах Поволжья / А.И. Шабаев. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2003. – 284 с.
7. Шабаев А.И. Почвозащитное земледелие: Опыт, проблемы / А.И. Шабаев. – Саратов: Приволж. кн. изд-во, 1985. – 96 с.
8. Пат. 2564849 Российская Федерация. МПК А01В 79/02. Способ обработки почвы в паровом поле / Соколов Н.М., Шабаев А.И., Стрельцов С.Б., Худяков В.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока». – № 2014110300/13; заявл. 18.03.14; опубл. 10.10.15, Бюл. № 28. – 9 с.
9. Сурмач Г.П. К методике определения водопроницаемости почвы и ливневого стока / Г.П. Сурмач // Почвоведение. – 1962. – № 11. – С. 93.

Производство растениеводческой продукции на склоновых землях в настоящее время базируется на использовании традиционных технологий и технических средств. Сельхозорудия, применяемые в склоновых агроландшафтах, практически не отличаются от технических средств, которые работают на равнинных полях [1].

В связи с этим полученный при обработке почвы такими техническими средствами пахотный слой не создает необходимые условия для регулирования поверхностного стока воды и процесса эрозии на склонах вследствие низкой водопроницаемости верхнего обработанного слоя почвы и его сопротивляемости размыву. Эта проблема является наиболее острой в регионах, где имеют место глубокое промерзание почвы и частые зимние оттепели, такие условия снижают почвозащитную эффективность применяемых в производстве безотвального рыхления, щелевания зяби, создания на поверхности поля водоемкого микрорельефа и т.д. Образовавшаяся в таких условиях на пашне обледененная поверхность увеличивает потери талых вод на сток, вызывает ускоренную эрозию почв и снижает их плодородие [2–5].

Наибольшую опасность для потери почвенного плодородия представляют процессы водной эрозии от ливневых осадков на паровых полях. Пары, расположенные на склоновых землях, являются самыми уязвимыми для эрозии. Ливневые дожди, выпадающие в весенне-летний период, когда на поле отсутствует растительный покров, могут причинить значительный ущерб. В условиях Саратовской области в среднем за вегетационный период выпадает один-два ливня, со средней интенсивностью дождя 0,15…0,3 мм/мин. В таких условиях потери воды на сток могут составлять 5–45 мм, а смыв почвы, на паровых участках со сложным рельефом, может достигать 10…50 т/га. После чего уровень их плодородия снижается на 25…40 % [6].

В производстве для защиты паровых полей от эрозии возделывают буферные полосы из однолетних и многолетних трав. Их высевают полосами с интервалом 50…250 м друг от друга, поперек основного склона. Преимущество данной почвозащитной технологии заключается в том, что при буферном или полосном размещении полевых культур не требуется специальной техники и серьезных изменений в технологии возделывания полевых культур [7].

Однако склоновые участки, расположенные между буферными полосами, остаются незащищенными (лишенными растительности) в течение 4–5 месяцев в году. Поэтому возникает необходимость дополнительного повышения их противоэрозионной устойчивости.

В результате проведенных исследований в институте Юго-Востока разработан технологический процесс компенсационной обработки почвы на зяби и паровых полях, обеспечивающий возврат постоянно вверх по склону ранее смытого водной и технологической эрозией верхнего плодородного слоя и создание на обработанной поверхности поля противоэрозионных гребне-стерневых кулис с высокой водопоглощающей способностью.

Для осуществления новой технологии компенсационной обработки был разработан способ обработки почвы паровых полей в осенний (зяблевая вспашка) и в летний периоды, а также почвообрабатывающее орудие для его выполнения [8].

Предлагаемый способ обработки почвы в паровом поле осуществляют следующим образом. В осенний период почвообрабатывающим орудием выполняют рыхление почвы без оборота пласта, одновременно с этим на поверхности поля, поперек склона, из пожнивных остатков в смеси с почвой создают противоэрозионные гребне-стерневые кулисы, при этом под основанием кулис выполняют локальное почвоуглубление. В весенний период, по мере отрастания сорняков, проводят первую культивацию парового поля. Одновременно с выполнением первой и последующих весенне-летних культиваций гребне-стерневые кулисы сохраняют на поверхности поля непосредственно до посева озимой пшеницы и перемещают при каждой культивации снизу вверх по склону на величину, соизмеримую с шириной гребне-стерневых кулис, при этом под основанием кулис при каждой весенне-летней культивации также выполняют локальное почвоуглубление.

Способ обработки почвы в паровом поле апробировался в условиях Саратовской области, на поле ФГБНУ «НИИСХ Юго-Востока», после уборки проса. Обрабатываемое паровое поле располагалось на склоновом участке с уклоном γ = 3–5 °. Почва – чернозем обыкновенный маломощный, влажность почвы в пахотном слое составляла 18,7 %, твердость почвы – 1,7 МПа. Средняя высота стерни была равна 19,5 см, масса стерни 230 г/м2. Зяблевая обработка почвы с образованием противоэрозионных гребне-стерневых кулис выполнялась почвообрабатывающим орудием (патент РФ № 2612211), дополнительно оснащенным щелерезами. Средняя глубина обработки почвы в паровом поле рыхляще-подрезающими рабочими органами составляла а1 = 15,3 см, глубина локального почвоуглубления щелерезом под основанием кулис была равна а2 = 28,4 см (рис. 1). Средняя ширина образованных кулис составила 27,8 см. Первая весенняя культивация в паровом поле проводилась почвообрабатывающим орудием, оснащенным плоскорежущими лапками на глубину а3 = 10…12 см в первой декаде мая. Глубина локального почвоуглубления щелерезами под основанием кулис составляла а2 = 22,3 см. Влажность почвы по слоям при первой культивации составляла: 0–10 см – 19,7 %; 10–20 см – 21,0 %; 20–30 см – 23,1 %. Твердость почвы была равна 1,4 МПа. При проведении первой весенней культивации образованные при осенней обработке гребне-стерневые кулисы перемещались на склоновом участке односторонними рабочими органами с отвальной поверхностью снизу вверх на величину равную 24,4 см. Вторая, третья и четвертая летние культивации в паровом поле проводились этим же почвообрабатывающим орудием. Глубина обработки плоскорежущими лапками составляла а3 = 6…8 см. Глубина локального почвоуглубления щелерезами под основанием кулис была равна а2 = 21,8…22,3 см.

sok1.tif

Рис. 1. Технологический процесс обработки почвы в паровом поле

Предпосевная культивация парового поля проводилась на глубину равную а4 = 6,3 см (рис. 1). Она выполнялась культиватором КПС-4, укомплектованным боронами БЗТС-1,0. При проведении культивации сорняки полностью подрезались, при этом гребне-стерневые кулисы рабочими органами культиватора и боронами равномерно разравнивались по обработанной поверхности парового поля. После чего проводился посев озимой пшеницы сеялками СЗП-3,6. Посев проводили поперек склона.

Зяблевая обработка почвы в контрольном варианте выполнялась комбинированным агрегатом АПК-3 на глубину 16,2 см. Летние обработки пара проводились культиватором КПС-4, укомплектованным боронами БЗСС-1,0. Посев озимой пшеницы проводили поперек склона сеялками СЗП-3,6.

Таблица 1

Влияние способов обработки почвы на агроэкологические показатели (в весенний период, уклон поля γ = 3–5 ° южной экспозиции)

Способ обработки

Высота снега, см

Сток талых вод, мм

Коэффициент стока

Смыв почвы, т/га

Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы, мм

Контроль

25,9

3,4

0,045

0,7

135,2

По новому способу обработки

25,9

1,9

0,024

0,3

139,5

 

Таблица 2

Влияние способов обработки почвы на агроэкологические показатели (в летний период, уклон поля γ = 3–5 ° южной экспозиции)

Способ обработки

Количество осадков, выпавших за весенне-летний период, мм см

Сток ливневых вод, мм

Коэффициент стока

Смыв почвы, т/га

Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы, мм

Контроль

207,4

22,6

0,110

3,4

166,0

По новому способу обработки

207,4

3,4

0,016

0,2

180,7

 

sok2.tif

Рис. 2. Общий вид парового поля в летний период

Агроэкологическая оценка изучаемого способа обработки почвы проводилась на стоковых площадках с использованием водосливов с треугольными вырезами. Критерием оценки качества обработки являлся поверхностный сток воды и смыв почвы, которые определялись по методике НИИСХ Юго-Востока и ВНИАЛМИ [9].

Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы на изучаемых вариантах определяли методом бурения и взятия образцов почвы во время посева озимой пшеницы.

Сравнение нового способа обработки почвы в паровом поле с контрольным вариантом показало (табл. 1, 2), что высота снежного покрова в обоих вариантах была одинаковой и составляла 25,9 см. Поверхностный сток талой воды и смыв почвы (эрозия) в весенний период за счет создания поперек склона противоэрозионных гребне-стерневых кулис и локального почвоуглубления, расположенного под их основанием, были ниже соответственно на 44,1 % и 57,1 %, чем в контрольном варианте. За счет снижения потерь воды при снеготаянии запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в новом способе обработки были выше на 4,3 мм. В весенне-летний период 2017 г. на паровом поле выпало 5 интенсивных дождей, из них 2 дождя имели ливневый характер. Первый ливень на опытных участках прошел 25 мая, количество выпавших осадков при этом дожде было равно 39,4 мм, интенсивность дождя составила 0,21 мм/мин. Поверхностный сток воды и смыв почвы на паровом поле в контрольном варианте составили соответственно 14,8 мм и 2,9 т/га. В варианте, обработанном по новому способу, поверхностный сток воды и смыв почвы (эрозия) были равны соответственно 3,4 мм и 0,2 т/га. Второй ливневый дождь выпал 24 июня. Количество осадков при этом было равно 24,4 мм, интенсивность дождя составила 0,17 мм/мин. В таких условиях поверхностный сток воды и смыв почвы на паровом поле в контрольном варианте, составили 7,8 мм и 0,5 т/га. В варианте, обработанном по новому способу, поверхностный сток воды и смыв почвы отсутствовали. В остальных случаях, при выпадении дождей, сток воды и смыв почвы на сравниваемых способах обработки парового поля полностью отсутствовали. В результате снижения потерь воды на сток и ее сохранения в паровом поле запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы в новом способе, перед посевом озимой пшеницы, были выше на 14,7 мм.

Проведенные предварительные исследования показали, что повышение влагообеспеченности почвы, сохранение и выравнивание по толщине верхнего плодородного слоя на всей обработанной поверхности поля позволяет увеличить урожайность полевых культур на склоновых землях в Поволжье на 12–25 %.

Общий вид парового поля, обработанного по новому способу, представлен на рис. 2.

Выводы

Применяемые в производстве способы основной обработки почвы и технические средства для их выполнения не в полной мере отвечают агротехническим требованиям, особенно в плане защиты почв от эрозии и накопления атмосферных осадков, в итоге в отдельные годы в склоновых агроландшафтах на зяби и паровых полях со стоком теряется 5–45 мм воды и до 50 тонн почвы с гектара.

Экспериментальными исследованиями определены основные параметры создаваемых гребне-стерневых кулис: ширина 230…320 мм; высота 100…130 мм, расстояние между кулисами 550…650 мм. Глубина локального почвоуглубления под кулисами должна находиться в пределах 200…240 мм.

Разработанный способ обработки почвы в паровом поле, за счет создания на обработанной поверхности гребне-стерневых кулис позволяет снизить энергию водного потока и за счет этого сократить потери воды на сток на зяби на 44 % и смыв почвы на 57 %, на паровых полях при ливневых осадках соответственно на 19,2 мм и 3,2 т/га и повысить запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы на 14,7 мм, в сравнении со способом, применяемым в производстве.


Библиографическая ссылка

Соколов Н.М., Стрельцов С.Б., Худяков В.В. ОБРАБОТКА ПОЧВЫ В ПАРОВОМ ПОЛЕ // Успехи современного естествознания. – 2017. – № 11. – С. 49-54;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36580 (дата обращения: 27.10.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074