Водопроницаемость почвы увеличивается при проведении приема обработки
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 18.09.2024
Прохождение воды через водонасыщенные (до полевой влагоемкости) слои почвы или грунта называется фильтрацией и характеризуется коэффициентом фильтрации. Движение воды при этом происходит под влиянием сил гравитации и градиента напора.
В природных условиях разделить водопроницаемость на отдельные процессы невозможно: когда поверхностные горизонты, получившие воду в первую очередь, насытились и начинают фильтровать, нижележащие горизонты только начинают впитывать воду. Фильтрацию в чистом виде можно наблюдать там, где вода поступает на глубоко промоченную водой почву (дно водоемов, рек и каналов) или при подаче её в больших количествах, когда промачиваются все слои до грунтовой воды. При решении мелиоративных задач, требуется знание величины коэффициента водоотдачи, как для отдельных горизонтов, так и для всей изучаемой толщи. В полевых условиях раздельное определение этих процессов также невозможно. Изучение водопроницаемости по отдельным процессам – впитывания, фильтрация, водоотдача – проводят в лабораторных условиях – на монолитах.
Водопроницаемость зависит от плотности, пористости почвы и грунта – от величины и формы пор, что в свою очередь, связано с гранулометрическим и агрегатным составом почвы. Наличие в почве трещин, крупных червороин, ходов землероек обусловливает водопроницаемость провального характера. Уплотнение, даже слабое, уменьшает водопроницаемость в десятки и сотни раз. Поэтому участок, где будут установлены приборы для определения водопроницаемости, должен охраняться от затаптывания.
Водопроницаемость со временем уменьшается, что связано с разрушением макроагрегатов и постепенным уплотнением за счёт заиливания порового пространства при насыщении почвы водой. С началом процесса фильтрации устанавливается равновесный расход воды.
Водопроницаемость одно из важнейших водно-физических свойств почвы. С ней связано использование атмосферных осадков и поливной воды. Плохая водопроницаемость поверхностных горизонтов приводит к развитию эрозионных процессов. На водопроницаемых и слабопроницаемых нижних горизонтах образуется временная верховодка.
В связи с неоднородностью строения отдельных генетических горизонтов, их водопоглощающая и водопропускная способность различны, что необходимо учитывать при мелиоративных исследованиях. Поэтому водопроницаемость должна определяться для каждого генетического горизонта или слоя.
Для полевых определений водопроницаемости наиболее распространёнными являются методы заливаемых площадей, метод трубок и лизиметрический. Коэффициент фильтрации определяется методом откачки, методом заполнения скважин, с помощью индикаторов. В последние годы для изучения фильтрации привлекается геофизические методы, позволяющие определять как скорость, так и направление движения воды.
Для определения водопроницаемости почвы нами были применены методы заливаемых площадей, а именно метод рам, и метод трубок.
Метод рам даёт как качественную, так и количественную характеристику, но достаточно трудоёмок и водоёмок.
В нашем случае используются рамы квадратной формы, изготовленные из полосового железа толщиной примерно 2.5 мм. Высота стенок каждой рамы 20см, нижний край заточен на клин, чтобы они легче врезались в почву. Углы рам в верхней части скреплены угольниками из того же материала.
Для одного определения нужен комплект из двух рам: внутренняя рама площадью 25,3*25,3 см - учётная и наружная рама площадью 50,3*50,3 см – защитная, ограничивающая боковой отток воды из внутренней рамы. Рамы устанавливаются на площадке недалеко от почвенного разреза.
Напор воды на поверхности почвы в каждой раме должен быть 5 см и поддерживаться постоянным в продолжение всего срока наблюдений. Для этого в каждой раме устанавливается водомерная линейка (хорошо отструганная палочка) высотой 5 см.
В одну из рам кладётся термометр и отмечается температура воды в каждый интервал наблюдений и не менее 3 раз в час.
Наполнение водой контрольных рам производится поочерёдно. Учётная и защитная рамы заливаются одновременно. Сначала вода наливается вёдрами, пока уровень её не достигнет 5 см в обеих рамах. В дневнике записывается время начала. С этого момента начинается учёт воды, которая подливается всё время уже мерным цилиндром (для большой рамы 1л, а для малой 0.5л), для поддержания постоянного уровня и в той, и в другой раме, а в конце интервала подсчитывается объём воды, долитой в малую раму. Запись о количестве залитой воды производится в контрольном дневнике.
Учёт расхода воды ведётся в следующие интервалы времени: в первый час – за каждые 10 минут (6 отсчётов), за второй и третьи часы – за каждые 30 минут (4 отсчёта) и далее - за каждый последующий час. Все данные занесены в таблицу.
При определении водопроницаемости, особенно в жаркое время, следует учитывать потери воды через испарение. Для этого в начале определения рядом с рамами ставится сосуд, наполненный водой. Каждый час и в конце работы измеряется количество испарившейся воды и рассчитывается испарение. По нашим наблюдениям испарение составило за 6 часов 0.3 см водного столба. За сутки испаряемость составляет 1.2 см водного столба.
Водопроницаемость выражается коэффициентом водопроницаемости и рассчитывается для каждого интервала времени по формуле Дарси:
,
где Kt – коэффициент водопроницаемости в мм/мин при данной температуре; Q – количество просочившейся воды (мл); 10 – пересчёт см 3 в мм водн. ст.; S – площадь рамы (см 2 ); T – интервал времени (мин).
Коэффициент водопроницаемости при данной температуре привести к температуре 10 градусов Цельсия по формуле Хазена:
К10 = Кt/0.7 + 0.03*t
Таблица 5.1 расчетные данные
| Количество воды в литрах | |||||
| Кол-во воды за интервал времени | Суммарное кол-во воды | ||||
| название рамы | учетная (малая) | защитная (большая) | учетная (малая) | защитная (большая) | |
| площадь рамы, см 2 | 640,1 | 2540,2 | 640,1 | 2540,2 | |
| 1-й час (10 мин) | 24,0 | 7,0 | 16,5 | 7,0 | 16,5 |
| 10 мин | 24,0 | 6,0 | 27,0 | 13,0 | 43,5 |
| 10 мин | 24,0 | 5,5 | 17,0 | 18,5 | 60,5 |
| 10 мин | 24,0 | 0,5 | 7,0 | 19,0 | 67,5 |
| 10 мин | 24,0 | 1,0 | 8,0 | 20,0 | 75,5 |
| 10 мин | 24,0 | 0,5 | 7,0 | 20,5 | 82,5 |
| 2-й час (30 мин) | 18,5 | 3,5 | 27,0 | 24,0 | 109,5 |
| 2-й час (30 мин) | 18,5 | 10,0 | 21,0 | 34,0 | 130,5 |
| 3-й час (30мин) | 18,5 | 9,0 | 19,0 | 43,0 | 149,5 |
| 3-й час (30 мин) | 18,5 | 7,5 | 22,0 | 50,5 | 171,5 |
| 4-й час | 18,0 | 25,0 | 44,0 | 75,5 | 215,5 |
| 5-й час | 18,0 | 23,0 | 48,0 | 98,5 | 263,5 |
| 6-й час | 18,0 | 23,5 | 50,0 | 122,0 | 313,5 |
Таблица 5.2. Расчетные данные по водопроницаемости почвы методом рам.
| Время, часы | Учетная рама К10, см/сут |
| 5370,7 | |
| 4001,8 | |
| 4891,1 | |
| 7500,4 | |
| 6900,0 | |
| 7050,0 | |
| Коэффициент фильтрации 5370,7см/сут |
По результатам опыта и последующим расчетам мы видим, что наша почва имеет очень высокий коэффициент фильтрации > 1000 и имеет провальную водопроницаемость. Что связано с составом почвенного профиля, который находится на древнем аллювии и имеет легкий гранулометрический состав.
Метод трубок. Так же мы использовали метод трубок для определения водопроницаемости почвы. Мы выкопали площадки 50 на 50 см, для того чтобы на разных глубинах определить физические свойства исследуемой нами почвы. Наши площадки находились на разной глубине залегания: от 0 до 50 см, через каждые 10 см. На них нам предстояло определить: плотность почвы, потенциал влаги и водопроницаемость. Для определения водопроницаемости, мы на каждую глубину вбили по пять трубок. В полевых исследованиях используются металлические трубки диаметром 5-6 см. иногда попадались трубки с диаметром 4-4.5 см. Высота трубок соответствовала 13 см, а после вбивания в землю 10 см. Каждую трубку мы наполняли водой, при этом, засекая точное время наполнения. Как только вода в трубке профильтровывалась, мы записывали конечное время.
Вода в трубках фильтровалась неодинаково, что зависело, как от самой почвы и ее горизонтов, так и от диаметра трубок.
Водопроницаемость почвы, определённая методом трубок, выражается так же, как и при методе заливаемых рам и рассчитывается по формуле:
где Kt – коэффициент водопроницаемости при данной температуре (мм/мин); h – высота просочившейся воды (мм); T – время просачивания (мин, ч, сут).
Таблица 5.3 Водопроницаемость трубок
| горизонт | Глубина (верхняя граница) | T, 0 C | № повтор-ности | высота столба, мм | время (час:мин:сек) | интервал |
| начало | конец | часы: минуты | ||||
| Ad | 17.5 | 12:27:03 | 13:09:37 | 0:42 | ||
| 12:27:27 | 13:27:32 | 1:00 | ||||
| 12:27:49 | 13:00:08 | 0:33 | ||||
| 12:28:49 | 13:27:41 | 0:59 | ||||
| 12:28:41 | 13:26:48 | 0:58 | ||||
| Aпах | 17.5 | 11:13:43 | 11:50:32 | 0:37 | ||
| 11:14:12 | 11:33:27 | 0:19 | ||||
| 11:14:45 | 11:26:26 | 0:12 | ||||
| 11:15:09 | 12:16:14 | 1:01 | ||||
| 11:15:34 | 11:17:20 | 0:02 | ||||
| 15,0 | 11:48:08 | 11:55:17 | 0:07 | |||
| 11:48:30 | 12:44:35 | 0:56 | ||||
| 11:48:47 | 12:29:12 | 0:39 | ||||
| 11:49:52 | 11:52:12 | 0:03 | ||||
| 11:50:22 | 11:55:37 | 0:05 | ||||
| 14.5 | 11:41:28 | 11:49:39 | 0:08 | |||
| 11:42:59 | 11:51:16 | 0:09 | ||||
| 11:42:31 | 12:11:47 | 0:29 | ||||
| EB | 11:43:02 | 11:44:57 | 1:01 | |||
| 11:53:26 | 12:44:28 | 0:49 | ||||
| 14.5 | 11:09:15 | 12:14:36 | 1:05 | |||
| 11:09:35 | 11:59:43 | 0:50 | ||||
| 11:10:15 | 12:03:35 | 0:57 | ||||
| 11:12:10 | 12:15:03 | 1:03 | ||||
| 11:12:35 | 12:15:29 | 1:03 | ||||
| 15,0 | 11:04:00 | 11:17:38 | 0:13 | |||
| 11:05:28 | 11:14:25 | 0:09 | ||||
| 11:05:40 | 11:10:15 | 0:05 | ||||
| 11:06:38 | 11:16:27 | 0:10 | ||||
| 11:06:40 | 11:10:15 | 0:04 | ||||
| 14,0 | 17:17:49 | 17:39:34 | 0:18 | |||
| C1/C2 | 17:18:00 | 17:46:25 | 0:28 | |||
| 17:18:11 | 17:27:11 | 0:09 | ||||
| 14,0 | 12:11:48 | 12:13:15 | 0:02 | |||
| 12:13:56 | 12:14:58 | 0:01 | ||||
| 12:15:54 | 12:16:50 | 0:01 |
После расчетов Кt для каждой глубины, можно получить среднее значение К10 для разных глубин и их медиану.
Табл. 5.4 Расчетные данные по водопроницаемости почвы методом трубок
| Горизонт | Глубина см. | Медиана см/сут | К10 см/сут, (средн) |
| Аd | 226,2 | 275,9 | |
| Апах | 596,5 | 520,3 | |
| 1902,2 | 1865,6 | ||
| 483,6 | 868,1 | ||
| ЕВ | 211,6 | 194,9 | |
| 1321,7 | 1834,9 | ||
| С1/С1 | 785,7 | 915,2 | |
| 6423,0 | 10767,0 |
Исследуемая почва имеет высокий коэффициент фильтрации в целом по профилю, причем в нижних горизонтах водопроницаемость увеличивается, что связано с наличием слоистых песчаных линз, сложенных флювиогляциалом.
Наибольшая водопроницаемость характерна для нижних опесчаненных слоев.
Роль химии в жизни человека: Химия как компонент культуры наполняет содержанием ряд фундаментальных представлений о.
Основные признаки растений: В современном мире насчитывают более 550 тыс. видов растений. Они составляют около.
5. Водопроницаемость при различных способах основной обработки почвы.
Своевременная и качественная механическая обработка почвы имеет важное значение в системе мероприятий по повышению эффективности плодородия почв различных зон края. Она является важнейшей, наиболее дорогостоящей производственной операцией в земледелии. В результате обработки почвы происходит мобилизация ее плодородия, усиливается минерализация органического вещества, улучшаются физические свойства почвы. Только путем механического воздействия на почву рабочими органами орудий можно создать оптимальные условия для развития корневой системы культурных растений, проявления высокой эффективности различного рода мелиорантов, удобрений, гербицидов и др.
Рекомендуемые файлы
Вследствие механической обработки почвы изменяется строение пахотного слоя, создаются условия наиболее благоприятные для прохождения биологических, физических, физико-химических процессов в ней. Содержание кислорода и влаги в почве, реакция почвенного раствора в обработанном слое изменяются в сторону, благоприятную для почвенной микрофлоры, которая участвует в разложении органического вещества, обогащает почву перегноем и увеличивает содержание в ней доступных для растений форм азота, фосфора, калия, магния, серы, железа и др. жизненно важных элементов питания растений.
Большую роль играет обработка почвы в сохранении пахотного слоя от явлений эрозии и дефляции. Правильной обработкой почвы можно коренным образом повысить ее эффективное плодородие. За счет увеличения мощности пахотного слоя можно избавиться от переувлажнения, повысить влагоемкость и т.д.
Обработка склонов по контурам на различную глубину в сочетании с применением других противоэрозионных мероприятий усиливает поглощение почвой воды, снижает сток воды и смыв почвы.
Механическая обработка почвы играет решающую роль в уничтожении сорной растительности, вредителей и болезней культурных растений. В пахотном слое обычно накапливается огромное количество семян и вегетативных органов размножения сорняков, вредителей и болезней. Заделанные в почву семена сорняков в течение года теряют 50-70 % всхожести. Вот почему заделка верхнего слоя почвы, богатого семенами сорняков, на дно борозды при вспашке способствует уничтожению огромного количества семян сорняков.
Обработка почвы имеет большое значение в заделке растительных остатков и удобрений на определенную глубину, что позволяет создавать однородный по плодородию пахотный слой, благоприятный для развития корневой системы растений.
В зависимости от типа почв, рельефа местности, характера засоренности полей, наличия вредителей и болезней и т.д. изменяются и приемы обработки почвы. Поэтому рациональную систему обработки почвы для конкретных условий разрабатывают на основе многолетних экспериментальных данных полевых опытов, и она должна предусматривать сочетание различных способов и приемов с таким расчетом, чтобы культивируемым растениям создать оптимальные условия.
Сельскохозяйственные культуры предъявляют далеко не одинаковые требования к строению почвы. Так для пропашных культур, имеющих стержневую корневую систему, необходима более рыхлая почва, и поэтому обработка под эти культуры должна быть более глубокая, в то время как для зерновых колосовых культур, имеющих мочковатую корневую систему, требуется более уплотненный слой почвы.
Независимо от вида культивируемого растения на полях, имеющих так называемую плужную подушку, необходимо проводить глубокую обработку с целью разрушения этого уплотненного слоя.
Научно обоснованная система обработки почвы – одна из действенных основ получения высоких и качественных урожаев сельскохозяйственных культур. При строгом сочетании с системой удобрений в научно обоснованных севооборотах система обработки почвы обеспечивает наибольшую эффективность и наиболее рациональное использование плодородия почв.
Возделывание новых высокоурожайных сортов, применение удобрений, гербицидов, инсектицидов, фунгицидов не снижают значение научно обоснованных систем обработки почвы. В практике земледелия известно немало случаев, когда обработка почвы низкого качества сводила на нет все затраты по применению удобрений, средств защиты растений и других агротехнических приемов, резко снижая эффективность сортовых посевов и т.д.
Создание мощного окультуренного пахотного слоя
Создание глубокого пахотного слоя – непременное условие окультуривания полей. В первую очередь это касается почв, имеющих неглубокий гумусовый горизонт.
При глубокой вспашке увеличивается общая и некапиллярная пористость, в почву лучше проникает вода и воздух, усиливается деятельность аэробных микроорганизмов. Вследствие чего больше накапливается питательных веществ. Создаются лучшие условия для проникновения в почву и развития корневой системы культурных растений, а также для борьбы с сорняками, вредителями и болезнями растений. В глубоко обработанной почве накапливается больше влаги за счет весенних и зимних осадков.
Существуют следующие способы углубления пахотного слоя почвы:
1. Постепенное припахивание подпахотного слоя (не более2-3 см) с выносом его на поверхность и перемешиванием с пахотным. Чтобы нейтрализовать отрицательные свойства припахиваемого горизонта, в почву вносят навоз, минеральные удобрения.
2. Полное оборачивание пахотного слоя с одновременным рыхлением части подпахотного слоя. С этой целью применяют плуги с почвоуглубителями или вырезными корпусами, оборачивающие верхний слой и рыхлящие без оборачивания нижнюю часть обрабатываемой почвы. Одновременно вносят навоз и минеральные удобрения. В рыхлый подпахотный слой проникает вода, а вместе с ней питательные элементы, корни растений, после отмирания, которых накапливается органическое вещество. Таким образом постепенно происходит углубление и окультуривание пахотного слоя.
3. Рыхление почвы на установленную глубину без оборачивания. Для этого используют плуги без предплужников и без отвалов.
4. Углубление – путем одновременной припашки части подпахотного слоя к пахотному с помощью так называемых почвоуглубителей. При углублении пахотного слоя с мощным гумусовым горизонтом можно проводить глубокую вспашку плугом с предплужником и почвоуглубителями, глубокую вспашку плугом без предплужников, глубокое рыхление и плоскорезную обработку плоскорезом-глубокорыхлителем.
Солонцы одним приемом пахать на большую глубину нельзя из-за повышенного количества в нижних горизонтах щелочных солей, которые при перемещении на поверхность могут резко снизить плодородие почвы. Пахотный слой на таких почвах углубляют постепенно, одновременно улучшая их внесением гипса и органических удобрений. Для активации микробиологической деятельности и физических свойств хорошие результаты дает также ярусная вспашка, при которой пахотный слой остается наверху, а уплотненный солонцеватый горизонт перемешивается с нижележащими карбонатными.
Самая глубокая обработка почвы после уборки предшествующей культуры называется основной обработкой.
Основная обработка почвы выполняется для существенного изменения сложения почвы, в зависимости от почвенных и климатических условий, от вида севооборота и засоренности полей основная обработка может проводиться с различной периодичностью: от одного-двух раз в год, до одного раза в одну-две ротации севооборота. Наиболее часто основная обработка проводится в условиях избыточного увлажнения, более редко – в засушливых районах на хорошо оструктуренных, плодородных почвах.
Самый распространенный прием основной обработки почвы – вспашка.
Оценка качества обработки почвы
При оценке качества обработки почвы определяется степень достижения цели проведения того или иного приема, поэтому основное внимание при этом уделяется именно показателям, которые характеризуют изменение состояния почвы в планируемом направлении.
При вспашке основное внимание должно быть уделено полноте оборота пласта и качеству заделки вглубь почвы растительных остатков, удобрений и т.д. Полная оценка качества вспашки включает следующие показатели: глубина пахоты и ее равномерность, гребнистость поверхности, крошение почвы и глыбистость, вспушенность, степень заделки минеральных и органических удобрений, растительных остатков культурных и сорных растений, степень оборачиваемости пласта, прямолинейность обработки, качество выполнения свального гребня и развальной борозды, качество запашки поворотных полос и краев поля.
Основные показатели качества лущения – это полнота подрезания вегетирующих сорняков, степень разделки остатков культурных растений, полнота заделки растительных остатков, семян сорняков, вредителей и болезней сельскохозяйственных культур. При выполнении плоскорезной обработки оценивается степень сохранения стерни на поверхности почвы, качество подрезания сорняков, степень рыхления и крошения, выравненности поверхности.
При культивации почва должна хорошо крошиться, обработанная почва должна быть выровненной, вызывать максимальную гибель сорняков. При междурядной обработке оценивается степень уничтожения сорняков, рыхление почвы, отсутствие повреждения культурных растений и заваливания рядов почвой. При проведении этих операций, как и при вспашке, оценивают глубину и равномерность обработки, прямолинейность движения агрегатов (на склонах – отклонение от горизонталей), наличие огрехов.
Обработка должна проводиться в оптимальные сроки в соответствии с целями проведения того или иного приема, отклонение от этих сроков сказывается как на качестве обработки, так и на свойствах почвы и урожае выращиваемых культур.
Контроль качества осуществляется с помощью простых приспособлений: линеек, рамок, бороздомеров, профилемеров, измерительных лент и т.д. При проведении поверхностной и мелкой обработок отклонения по глубине обработки от заданной не должны превышать 1 см.
Качество отвальной и безотвальной обработок в значительной мере определяется устойчивостью хода орудия по глубине. О равномерности глубины обработки судят по величине отклонения средней глубины обработки от заданной, выраженной в абсолютных и относительных величинах. Существующие нормативы определяют отклонение средней глубины от заданной для плугов ± 2, плоскорезов ±2-3, чизеля ± 1,5-2 см.
Устойчивость хода орудий по глубине
Качество обработки почвы в значительной мере определяется устойчивостью хода орудия по глубине обрабатываемого слоя. О равномерности глубины обработки судят по величине отклонения средней глубины обработки от заданной. Существующие нормативы по ОСТ 70.4.1-80 определяют отклонения средней глубины от заданной для плугов ± 2 см, плоскорезов и чизелей ± 2. 3 см.
Устойчивость хода орудий по глубине зависит как от конструкции и типа рабочих органов, конструкции самого орудия, скорости движения агрегата, так и от типа почвы, а также агрофизических условий в пахотном слое в период обработки.
Одним из основных агрофизических условий, влияющих на устойчивость хода орудия, является влажность в пахотном слое (табл. 24).
Представление почвы в виде 3х-фазной системы, в которой поры между структурными частицами (твердым скелетом) заполнены водой и воздухом, дает основание рассматривать пахотный слой как среду или твердую (9,2 %), или упруго-вязкую (14 %) или вязкопластичную (19,5 %).
В соответствии с природно-сельскохозяйственным районированием России, территория Ростовской области относится к двум природно-сельскохозяйственным зонам – Степной и Сухостепной, трем провинциям – Южно-Русской, Предкавказской и Манычско-Донской, четырем районам – Северному, Западному, Юго-Западному и Восточному.
Одним из основных конкурентных преимуществ Ростовской области являются земельные ресурсы, которые нуждаются в почвозащитных мероприятиях.
Агротехнические приёмы земледелия являются главными элементами почвозащитной системы. Они способны обеспечить заметный результат в виде повышения урожайности.
К таким приёмам относятся: почвозащитная обработка и способы посева, удобрения, создание кулис, мульчирование, снегозадержание и др.
Центральное место среди них занимает обработка почвы. Она регулирует равновесие объёмов твердой, жидкой и газообразной фаз почвы; определяя тем самым её важнейшие физические, водно-физические, химические свойства от которых зависит объем стока талых и дождевых вод, смыв почвы.
С помощью обработки можно повысить водопроницаемость почвы, создать на полях водозадерживающий микрорельеф, придать поверхности пашни с помощью безотвальной обработки (плоскорезной, чизельной, поверхностной и др.) более устойчивое к эрозии и дефляции состояние, рассеять концентрированный поверхностный сток. Большинство из этих приемов являются влагосберегающими, потому что с их помощью улавливают и задерживают осадки на месте выпадения, переводят их в более глубокие слои почвы, уменьшают испарение.
Агротехнические приёмы, которые направлены на защиту почв от эрозии и дефляции, условно можно разделить на 2 группы: общие и специальные. Применение общих приемов обработки почвы не требует специальной техники. Они осуществляются орудиями общего назначения с учетом некоторых особенностей почвозащитной агротехники. Главная их задача - выполнение обычных агротехнических операций.
К общим почвозащитным мероприятиям относятся: вспашка, плоскорезная, чизельная, различные виды минимальных обработок, культивация, посев поперек склона или по горизонталям рельефа, исключение операций, связанных с выравниванием поверхности почвы при проведении поздних осенних обработок.
Для обеспечения максимального задержания осадков на месте их выпадения необходимы специальные агротехнические приемы. К специальным приемам обработки почвы относятся те, которые усложняют технологические процессы по сравнению с общими. Специальные почвозащитные приемы выполняются не только специальными средствами механизации, но и орудиями общего назначения.
Специальные агротехнические приемы по своему назначению делятся на несколько групп:
1. приемы, направленные на создание противоэрозионного микрорельефа на поверхности пашни (лункование, прерывистое, а также извилистое или фигурное бороздование, создание микролиманов, обвалование простое и фигурное, ячейкование);
2. приемы, повышающие водопроницаемость почв (щелевание, кротование, почвоуглубление, обработка чизелем на глубину свыше 30 см, глубокое полосное рыхление);
3. приемы, придающие поверхности пашни устойчивую поверхность (микрокулисная обработка, мульчирование, обработка поверхности пашни полимерами, сохранение на поверхности почвы пожнивных остатков);
4. приемы, обеспечивающие задержание снега на полях (посев кулис, поделка снежных валиков, полосное уплотнение).
Исследования, проведённые за последние 40-50 лет в Ростовской области, позволили достаточно точно установить водозадерживающую способность всего спектра почвозащитных агротехнологических мероприятий.
Согласно полученным данным, величина задержанного стока ограничивается 20-25 мм, что соответствует 30% величине превышения стока талых вод и характерно для почти половины территории области.
Водопроницаемость почвы при весеннем стоке зависит, главным образом, от количества свободных, не занятых льдом, крупных пор. Это, в первую очередь, определяется исходной пористостью почвы, ее влажностью в предзимний период и погодными условиями зимы, в частности, наличием или отсутствием зимних оттепелей. Водопроницаемость почвы окажется наименьшей, а коэффициент стока наибольшим, если поздней осенью непосредственно перед наступлением холодов выпадали дожди, а зима прерывалась глубокими оттепелями. В табл. 2.5 приведены ориентировочные значения коэффициента стока для некоторых районов европейской части России.[ . ]
Водопроницаемость почвы с точки зрения качества полива оценивают по длительности впитывания 1000 м3 воды одним гектаром почвы по шкале (табл. 3).[ . ]
Водопроницаемость представляет собой способность почвы пропускать через себя воду и характеризует скорость просачивания гравитационной воды. Водопроницаемость почв весьма изменчива и в значительной мере зависит от их влажности. При поступлении воды в почву вначале она быстро поглощается в результате образования пленочной и капиллярной форм почвенной воды. В дальнейшем происходит только процесс просачивания (фильтрации) воды, в котором принимает участие лишь гравитационная вода.[ . ]
Водопроницаемость почв, помимо их природных свойств, зависит также от степени их окультуренности. На водопроницаемость почв оказывает влияние наличие в них защемленного воздуха. Изолированные скопления последнего в порах почвы сокращают живое сечение пор, через которое может просачиваться вода. Водопроницаемость почв не остается постоянной: сухая почва обладает большей водопроницаемостью, при насыщении почвы водой происходит набухание почвенных коллоидов, что приводит к сужению почвенных пор, разрушению структурных отдельностей и как следствие к уменьшению водопроницаемости.[ . ]
Водопроницаемость почвы методом трубок изучают с переменным и постоянным напором воды.[ . ]
Водопроницаемость почвы необходимо учитывать при разработке агротехнических приемов борьбы с водной эрозией, при орошении, строительстве ирригационных и гидротехнических сооружений и т. д.[ . ]
Под водопроницаемостью почв и грунтов понимают способность их впитывать и пропускать сквозь толщу горизонтов и слоев воду с поверхности. В первый момент поступления воды в ненасыщенную почву вода впитывается и передвигается в вертикальном и горизонтальном направлениях под влиянием градиентов сорбционных и менисковых сил, а также гидростатического напора. Чем тяжелее почва по гранулометрическому составу, чем больше в ней тонкокапиллярных пор, чем она суше, тем больше воды впитывается. Этот процесс характеризуется коэффициентом впитывания.[ . ]
Если водопроницаемость почвы определяют на территориях, поливаемых методом борозд, вместо квадратных рам используют прямоугольные размером 15x120 см. Три рамы ставят параллельно друг другу, расстояние между ними должно быть равно расстоянию между бороздами полива. Серединная рама является учетной, а крайние выполняют роль защиты от бокового растекания воды. Определение и расчет водопроницаемости ведут так же, как и в случае квадратных рам.[ . ]
| Водопроницаемость почв. Метод малых заливаемых площадей (Н = 5 см) |  |
| Водопроницаемость почвы на естественном выгоне и под полосами люцерны второго года пользования |  |
Помимо водопроницаемости допустимая интенсивность дождя зависит также от режима работы дождевальной машины или аппарата. Для машин, работающих в движении, допустимые интенсивности меньше, чем для короткоструйных позиционных аппаратов (табл. 10.8). Это связано с тем, что машины, работающие в движении, создают дождь очень высокой мгновенной интенсивности, во много раз большей, чем средняя за весь период дождевания. В связи с этим в момент прохождения крыла машины над поверхностью почвы дождевые капли разрушают поверхность и, следовательно, уменьшают водопроницаемость гораздо сильнее, чем позиционные аппараты. В некоторых странах, например, в США, допустимую интенсивность искусственного дождя ставят в зависимость от наличия на поле растений, водопроницаемости почвы и уклона орошаемого участка (табл. 10.9, приводится по Багрову и Кружшга-ну, 1980).[ . ]
Оценку водопроницаемости почв проводят по шкале, предложенной H.A. Качинским (1970).[ . ]
Изучение водопроницаемости почв методом монолитов позволяет получать данные, приближенные к данным полевых исследований.[ . ]
Повышение водопроницаемости почвы, как известно, в значительной степени обуславливается улучшением ее структурного состояния. Последнее находит свое подтверждение в данных, приведенных в таблице 3.[ . ]
Для оценки водопроницаемости почвы в агрономических и мелиоративных целях используют шкалу Н. А. Качинского (табл. 32).[ . ]
Определение водопроницаемости почвы продолжают до тех пор, пока 2—3 последних отсчета по мерному цилиндру прибора будут различаться не более чем на 0,5— ¡1 мм шкалы.[ . ]
Для определения водопроницаемости почвы в полевых условиях наиболее часто применяют метод рам, трубок, лизиметрический. В последние годы для этих целей предложен ряд приборов.[ . ]
Для определения водопроницаемости почвы в ненарушенном сложении можно использовать прибор Вильямса — Савви-нова в модификации кафедры физики и мелиорации почв МГУ.[ . ]
| Определение водопроницаемости почвы методом трубок по Качинскому. |  |
С его помощью изучают водопроницаемость почвы, испарение, состав почвенного раствора, миграцию элементов и т. д. Применение его возможно в полевых стационарных и полуста-ционарных условиях. В почвенной и гидрологической практике известны два типа лизиметров: изолированные почвенные колонны— лизиметры закрытые (от бокового поступления воды) и лизиметры воронки—лизиметры открытые .[ . ]
При бороздковом поливе водопроницаемость почвы определяют при возделывании пропашных культур. Для этого в поле выделяют три рядом расположенных и хорошо оформленных борозды и земляными валиками или с помощью щитов-перегородок ограничивают отрезки борозд длиной 50 см. В среднюю (учетную) борозду вбивают колышек или металлический стержень, где отмечают уровень, до которого постоянно доливают воду.[ . ]
Другая составная часть почвы — почвенные коллоиды, представляющие собой совокупность мелких органических и минеральных частиц, обеспечивают ионообменную способность, кислотность и буферность почвы. Обычно загрязнения нефтью приводят к значительным изменениям физико-химических свойств почв. Так, разрушение слабых почвенных структур и диспергирование почвенных частиц сопровождается снижением водопроницаемости почв.[ . ]
При оптимальных температуре, pH, водопроницаемости почв и других факторах эффективность очистки может составить более 80% по минерализации органических веществ, свыше 90% по взвешенным соединениям, более 40% по азотным при недостаточной дефосфотации и средней степени обеззараживания.[ . ]
Судя по имеющимся исследованиям, почва в лесу в большинстве случаев промерзает на значительно меньшую глубину, чем в поле. Зимой под Москвой после очистки в лесу почвы от снега находили даже живых червей, показывавшихся на дневную поверхдость незамерзшей почвы (Качинский). Большая водопроницаемость почв в лесу вследствие повышенной некапиллярной скважности их позволяет снеговой и дождевой воде просачиваться вглубь несравненно быстрее, чем в иоле.[ . ]
| Прибор ПВН-00 для определения водопроницаемости почв и грунтов |  |
Одно из наиболее важных физических свойств почвы - ее механический состав, т.е. содержание частиц разного размера. Установлены четыре градации механического состава: песок, супесь, суглинок и глина. От механического состава зависят водопроницаемость почвы, ее способность удерживать влагу, проникновение в нее корней растений и др. Кроме того, каждая почва характеризуется плотностью, тепловыми свойствами, влагоемкостью и вла-гопроницаемостью. Большое значение имеет аэрация, т.е. насыщение почвы воздухом и способность к такому насыщению.[ . ]
| Профиль смоченности после определения водопроницаемости почвы (светло-каштановой, солонцеватой, тяжелосуглинистой). | |
Хорошо развитый растительный покров предохраняет почву от ударов дождевых капель, увеличивает водопроницаемость почвы, создает высокую шероховатость поверхности, снижающую скорость склонового стока. Поскольку многие стороны влияния растительности на эрозию ясчв рассмотрены выше, остановимся на влиянии растительности на коэффициент шероховатости. Коэффициент шероховатости увеличивается в зависимости от характера травяного покрова в 2 - 3 и даже 4,5 раза. О том же свидетельствуют данные табл. 2.2 и 2.3. По данным Г.АЛарионова (1993) заметное увеличение скорости движения воды начинается при снижении проективного покрытия до 50%. В результате эффективного повышения противоэрозионной стойкости почв и снижения скорости потоков воды на склонах, смыв почвы под влиянием растительности резко уменьшается. Под хорошо развитыми травами смыв почвы может сократиться в десятки и сотни раз. Меньшее, но все же существенное влияние оказы-закзт однолетние травы и зернобобовые, еще меньшее влияние оказывают зерновые и пропашные культуры. Растительность является мощным рычагом воздействия человека на процессы эрозии почв.[ . ]
Однако было бы ошибкой считать, что механическая обработка лесных почв всегда является средством повышения нитратов в почве. Напротив, на песчаных, сильно водопроницаемых почвах глубокая сплошная обработка может повести к быстрому вымыванию легко растворимых в воде нитратов, На таких почвах, бедных гумусом, травянистая растительность может оказаться полезной в регулировании азотного баланса, предохраняя почву от расточения нитратов.[ . ]
В табл. 10.2 приведены результаты расчета допустимых (по условию неразмываемости почвы) расходов воды для разных уклонов поливных борозд и допустимых скоростей потока для сероземов, проведенного по изложенной выше схеме. Эти величины являются максимально возможными в данных условиях. При значительной крутизне орошаемых склонов, когда ограничивающим фактором является эрозия почв, эти расходы следует рекомендовать производству. Однако при малой крутизне, особенно на тяжелых по гранулометрическому составу почвах, когда лимитирующим фактором может стать водопроницаемость почв, рекомендуемые расходы воды в борозды могут оказаться меньше, чем допустимые по условию неразмываемости почвы. Расчет допустимых по условию водопроницаемости почв расходов воды приведен в ряде работ (Костяков, 1960; Лактаев, 1978).[ . ]
В табл. 10.6 приведены для примера допустимые поливные нормы при орошении некоторых почв среднеструйной дождевальной техникой. Хорошо видно, как понижается допустимая норма полива при переходе от более гумусированного и водопроницаемого типичного мощного чернозема к менее гумусированной и менее проницаемой среднесмытой темносерой лесной почве, а также при увеличении крутизны склона. Для приближенных расчетов можно принять, что величина поливной нормы обратно пропорциональна параметру (1-51), где I - уклон поверхности. Наличие указанной зависимости обусловлено понижением водопроницаемости почвы при увеличении крутизны склона в связи с увеличением скорости потока и, следовательно, уменьшением длительности контакта определенной порции воды с поверхностью почвы.[ . ]
Наряду с уклоном орошаемой территории причиной ирригационной эрозии являются низкая водопроницаемость почв и их невысокая противоэрозионная устойчивость.[ . ]
МетОД трубок с постоян- ременным напором (по Каминскому), ным напором. На кафедре физики и мелиорации почв МГУ разработана конструкция прибора, позволяющего определять водопроницаемость почв в их естественном сложении в поле и в лаборатории на монолитах.[ . ]
Накопление подвижных, особо опасных для биоты соединений элементов зависит от водного и воздушного режимов почв: аккумуляция их, наименьшая в водопроницаемых почвах промывного режима, увеличивается в почвах с непромывным режимом и максимальна в почвах с выпотным режимом. При испарительной концентрации и щелочной реакции могут накапливаться селен, мышьяк, ванадий в легкодоступной форме, а в условиях восстановительной среды — ртуть в виде метилированных соединений.[ . ]
Эффективным методом повышения допустимых поливных норм является также прерывистое дождевание, существенно повышающее водопроницаемость почвы. При поливе установкой КИ-50 "Радуга" рекомендуется делить поливную норму на увеличивающиеся части в пропорции 1:2:3 и проводить полив с интервалом перед последующим поливом, равным продолжительности предыдущего полива (Панченко, Горчичко, Болдырев,!976). По некоторым данным эффективно также предварительное увлажнение поверхности почвы малой нормой (несколько миллиметров).[ . ]
Как и в случае весеннего стока, при расчете слоя дождевого стока вводится поправочный коэффициент, отражающий различие в водопроницаемости почв разной степени эродированное™. Отметим, что при дождевом стоке влияние степени смытости почвы проявляется тем сильнее, чем больше слой стока (табл. 2.13).[ . ]
В условиях Башкирии на безотвальной зяби снега накапливалось на 12—21,4 см больше в сравнении с отвальной зябью. За счет этого, а также повышения водопроницаемости почв безотвальная обработка с оставлением стерни на поверхности улучшает режим увлажнения почв. В колхозе имени Ворошилова Буздякского района на склоне 2,5—3° с карбонатным черноземом смыв почвы от стока талых вод по зяблевой вспашке равнялся в среднем 17 т/гаг а по безотвальной обработке с оставлением стерни на поверхности почвы — 6 т/га. Прибавка урожая зерна от применения безотвальной обработки в различных хозяйствах Башкирии достигла 3,5 ц/га (Г. Н. Лысак, 1973).[ . ]
Трактора способны уплотнять черноземы до 1,45—1,5 г/см3 в слое 0—20 см. Общее возрастание плотности при этом прослеживается до глубины 60—70. При этом водопроницаемость почв снижается в 1,5—4 раза, что влечет за собой эрозию. В результате этого снижается урожайность сельскохозяйственных культур: зерновых колосовых — на 10—30%; зеленой массы кукурузы — на 8—40%.[ . ]
Глубина обработки под вторую после пара культуру. Глубина плоскорезной обработки под вторую и последующие культуры после пара, зависит в основном от глубины обработки парового поля и водопроницаемости почв различного механического состава.[ . ]
Отсюда следует, что сг« 1 - а/х, т.е. с увеличением объема выпадающих осадков увеличивается и коэффициент стока. Однако при постоянном количестве осадков коэффициент стока зависит, главным образом, от водопроницаемости почв и грунтов. Обычно тяжелые по гранулометрическому составу почвы менее проницаемы, чем легкие. Почвы с уплотненными горизонтами отличаются низкой водопроницаемостью. Большое значение для водопроницаемости почв имеет водопрочность их структуры, зависящая от содержания и качественного состава гумуса, состава обменных оснований и других факторов.[ . ]
В оценках состояния зоны сельскохозяйственного использования вряд ли целесообразно учитывать все из перечисленных характеристик, поскольку многие из них тесно взаимосвязаны между собой. Так, например, водопроницаемость почвы сильно коррелирует с ее плотностью, влажностью, количеством органического ¡вещества и другими характеристиками. Численность и видовое разнообразие организмов зависят от содержания гумуса и т.п.[ . ]
Земледелие на Севере возможно, в этом нет никаких сомнений, но положительные результаты здесь получаются только с приложением значительного труда, с применением удобрения, с проведением осушительных работ. Дренаж полей на северных почвах при избыточной влажности является необходимым условием полеводства. Как правило, чем выше здесь водопроницаемость почвы, тем выше урожай. Дания, получающая самые высокие урожаи в мире на поливных почвах, имеет почти сплошь дренированные поля, так же как и южная Швеция.[ . ]
В Татарской АССР выявлена высокая эффективность междурядной обработки посевов пропашных культур с одновременным кротованием. Конструкция их позволяла совмещать противоэрозионную обработку почвы с подкормкой растений удобрениями. Кротование обеспечивало повышение урожая зеленой массы кукурузы на 36 ц/га. Оно оказалось эффективным и в засушливые годы. При этом резко повышалась водопроницаемость почв и практически устранялась возмож-ность ливневого стока с полей, занятых пропашными культурами (Ф. X. Шакиров, В. П, Кирисов, 1975).[ . ]
Читайте также: