Мероприятия по снижению уплотнения почвы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ                              ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Н. П. ОГАРЁВА»

 

Аграрный институт

 

Кафедра почвоведения, земледелия и агрохимии

 

 

 

РЕФЕРАТ

МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ УПЛОТНЕНИЯ ПОЧВЫ

 

 

                                                         Выполнил: студент 3 курса                                         Направление подготовки 35.03.04     «Агрономия» Якупов Е. Н.

Проверил: кандидат с.-х. наук, доцент, Емельянов С. В.

 

 

 

 

 

Саранск

2014

Содержание

 

Введение                                                                                                               3

1  Плотность почвы                                                                                             5

2  Понятие исходной плотности почвы                                                         5

3  Факторы приводящие к уплотнению почвы                                                7

4  Пути снижения уплотнения почвы                                                                 8

5  Система «Controlled Traffic Farming»                                                           12

6 Опыт применения CTF                                                                                 15     Заключение                                                                                                           17

Список использованных источников                                                                  19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В последнее десятилетие в специальной литературе появился термин «машинная деградация почв». Он обозначает комплекс вредных последствий, вызываемых колесами, гусеницами и рабочими органами почвообрабатывающих машин. Один из наиболее грозных факторов деградации почв – переуплотнение.

Для того чтобы растения развивались нормально, требуется определенное соотношение между основными частями почвы: твердыми частицами, водой и воздухом. Оптимальной будет такая почва, в которой твердые частицы составляют 50 %, вода – 30 % и воздух – 20 %. Если почва переуплотнена, урожайность резко снижается. Это объясняется тем, что переуплотненная почва плохо впитывает влагу.[1]

Всю сельхозтехнику, которая сегодня применяется в растениеводстве, можно представить как систему, состоящую из двух частей: орудия для обработки почвы и растений и трактора – «тягача», который перемещает орудия.

Главная функция системы «тягач + орудие» – обрабатывать почву и растения в соответствии с заданной технологией выращивания сельхозкультур. В последние годы производители сельхозтехники исходя из стремления повысить производительность, увеличивают ширину захвата посевной техники. Но при этом растет вредное уплотняющее действие трактора и колес орудий на почву. При этом получается некий замкнутый круг: чтобы трактор мог тянуть широкозахватную сеялку, он должен быть мощным и иметь хорошее сцепление с почвой, но мощный «тягач» больше весит, а значит сильнее разрушает и уплотняет почву. Выходит, что для того, чтобы эффективно работать и при этом не уплотнять почву «идеальный трактор» должен быть одновременно и мощным и легким. Но по мнению экспертов на сегодняшний день эта задача невыполнима. Кроме этого, в последние годы наблюдается тенденция к утяжелению техники для сбора урожая, 65 тонн весит свеклокопатель – вдвое больше, чем в 60-е годы. «Чем тяжелее становятся тягачи, тем больше должны быть плуги, которые разрыхляют землю вновь», - предостерегает британский ученый-агроном Саймон Блэкмор. «Более 80 % энергии в земледелии тратится на то, чтобы с помощью одних машин возместить ущерб, нанесенный другими машинами».

 Гиганты расплющивают пахотный слой почвы, который обычно наполовину состоит из воздушных полостей. И тогда глубоко в почве, недоступный ни для какого плуга, образуется уплотненный слой, который мешает росту корней, вентиляции и проникновению влаги.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Плотность почвы

 

Плотность естественного сложения почвы является интегральным фактором множества процессов, различных по своей природе (антропогенные, живой и неживой природы и пр.), механизму действия (механические, физические, химические, биологические и пр.), степени; и продолжительности воздействия, продолжительности последействия и по другим признакам.

Плотность почвы не является постоянной величиной. В пределах отдельно взятого поля она различна как по площади, так и по глубине, а также изменяется с течением времени.[1]

Плотность почвы в данный момент времени t1 определяется на основе знаний об исходной плотности почвы, в качестве которой можно принять плотность в более ранний момент времени t0, и об изменении плотности в промежутке времени Dt между t1 и t0 т. е. r(t1) = r(t0) + r(Dt).

Факторы, оказывающие влияние на плотность почвы, можно разделить на факторы, действующие в краткосрочном периоде (менее года) и в долгосрочном периоде, а также на факторы естественного происхождения и антропогенные, т. е. созданные человеком.

 

2. Понятие исходной плотности почвы

 

Исходная плотность почвы – эта плотность почвы, сформировавшаяся на протяжении долгого времени образования почвенного слоя. В качестве исходной можно принять плотность почвы в момент времени, начиная с которого за ней ведется наблюдение. Исходная плотность почвы зависит от следующих основных факторов:

1. Минералогический состав твердой фазы. Более чем на 90 % твердая фаза почвы состоит из минеральных составляющих. Так как минеральная часть твердой фазы различных почв состоит из минералов различной плотности, то плотность твердой фазы зависит от содержания минералов с большей или меньшей плотностью. Минеральная часть почвы определяется подстилающей почвообразующей породой.
2. Гранулометрический состав почвы. Гранулой называют обособленную минеральную, органно-минеральную или органическую частицу кристаллического или аморфного строения, все молекулы которой находятся в химической взаимосвязи. Образуя структурные отдельности первого порядка (см. ниже), гранулы могут соединяться различными способами. Наличие гранул различного размера позволяет получить первичные структурные отдельности различной плотности даже при одинаковых массовых соотношениях первичных механических частиц. Таким образом, на уровне гранулометрического состава основную роль играет распределение гранул по размерам.

3.  Структура почвы – совокупность агрегатов (структурных отдельностей) различной величины, формы, пористости, механической прочности и водопрочности. Под воздействием физико-химических и иных факторов в почве образуются агрегаты сложного многоуровневого строения, представляющие собой совокупность первичных механических частиц (микроагрегатов), структурных агрегатов первого порядка, второго порядка и т.д., соединенных между собой в результате коагуляции коллоидов, склеивания, слипания. К первому порядку относят агрегаты, образованные из первичных механических частиц. Силами остаточных валентностей, а также путем склеивания и слипания могут образоваться агрегаты второго, третьего и т.д. порядка. Плотность почвы зависит от упаковки структурных агрегатов между собой и агрегатов меньшего порядка внутри агрегатов большего порядка, т.е. от плотности самих агрегатов. Плотность структурных частиц зависит от множества факторов, воздействующих, в частности, на содержание органического вещества в почве, таких как условия почвообразования, климатическая зона, разнообразные антропогенные факторы и пр.

4.  Влажность почвы влияет на плотность естественного сложения почвы. Естественно, что, замещая поровый воздух в почве, влага увеличивает ее плотность. Кроме этого в переувлажненной почве под действием силы тяжести происходит перегруппировка структурных отдельностей с образованием более плотной упаковки, которая сохраняется после высыхания. Однако данные процессы могут наблюдаться при влажности почвы превышающей влажность физической спелости почвы, а при увлажнении сухой почвы до указанного предела плотность почвы уменьшается, что связано с набуханием почвенных коллоидов, которые, расширяясь, увеличивают размеры почвенных пор.

 

3. Факторы приводящие к уплотнению почвы

 

Уплотнение почвы  может происходит под влиянием естественных и антропогенных факторов в краткосрочном и долгосрочном периоде.               К уплотнению почвы приводят следующие природные факторы:

1 Сила тяжести особенно явно проявляется после рыхления почвы почвообрабатывающими орудиями, когда между структурными агрегатами не возникли значительные силы сцепления. Сила тяжести действует как в долгосрочном так и в краткострочном периоде и ее можно принять одинаковой для всех почвенно-климатических условий.

2 Климатические и метеорологические факторы могут оказывать как уплотняющее, так и разуплотняющее действие на почву. К уплотнению почвы приводит ее оттаивание, так как плотность воды больше плотности льда и при таянии накопленной в почве влаги несколько уменьшается объем почвы при соответствующем увеличении плотности. Высыхание почвы до влажности ниже влажности физической спелости также приводит к ее уплотнению. Это связанно с наличием в почве коллоидных веществ, способных набухать при увлажнении и усаживаться при высыхании. Уплотнению почвы содействуют атмосферные осадки в виде дождя и града. Они оказывают как косвенное воздействие на плотность почвы через увеличение ее влажности свыше влажности физической спелости (когда вода больше не может поглощаться почвенными коллоидами и начинает замещать почвенный воздух), так и прямое механическое воздействие – удары капель и градин по почве, особенно не защищенной почвенным покровом, механически разрушают структуру и уплотняют ее верхнй слой. Поочередное промерзание и оттаивание почвы, также как и поочередное набухание и усадка не являются взаимно уравновешивающими, так как первые два фактора ведут к постепенному разуплотнению почвы, а два другие – к ее уплотнению.[3]

Основными антропогенными факторами, влияющими на плотность являются следующие:

- Передвижение сельскохозяйственной техники по полю

- Обработка почвы.

С передвижение сельскохозяйственной техники по полю связаны многие факторы, отрицательное влияние которых на плотность почвы достоверно доказано.

 

4. Пути снижения уплотнения почвы

 

За все время существования проблемы связанной с негативным воздействием ходовых систем машин на почву, было предложено множество вариантов ее решения, но по различным причинам ни один из них не нашел широкого применения, а в ряде случаев не вышел за рамки опытов.

В целом все разнообразие путей снижения вредного воздействия ходовых систем можно разделить на три группы:

1. агротехнические;
2. технологические;
3. конструктивные.

Внедрение научно-обоснованной агротехнической системы минимальной обработки почвы способствует росту урожайности сельскохозяйственных культур, уменьшению энергетических и трудовых затрат. Это достигается благодаря уменьшению числа и глубины обработок почвы, совмещению операций в одном агрегате или в одной машине и применению пестицидов. Система минимальной обработки почвы развивается в трёх направлениях: замена традиционной глубокой обработки почвы поверхностной; частичная или полная замена некоторых видов механической обработки внесением гербицидов; совмещение нескольких технологических операций в один процесс.

Для совмещения операций применяются комбинированные почвообрабатывающие и посевные агрегаты или машины с комбинированными рабочими органами. Это уменьшает число проходов машин по полям.[4]

К агротехническим приемам относится также рыхление почвы в следах колес и рыхление подпахотного слоя.

К технологическим методам относятся: применение широкозахватных агрегатов; выбор таких способов движения, при которых площадь уплотненной поверхности минимальна; внедрение в сельскохозяйственное производство мостового земледелия, мобильных секционных энергетических средств и модульного агрегатирования; использование агрегатов с рабочими органами-движителями.

С увеличением ширины захвата машинно-тракторного агрегата и длины гона площадь уплотненной колесами и гусеницами поверхности поля уменьшается.

В соответствии с разработками И. В. Гавалова, трактор не тянет сельскохозяйственного орудия непрерывно, а делает, короткие остановки через каждые 20...30 м. На остановках он упирается приданным ему якорным устройством в почву и подтягивает орудие с помощью троса в виде широкой ленты. К преимуществам такого способа относятся: возможность уменьшения массы (сила сцепления трактора с почвой во время остановки практически не зависит от его массы); в период подтягивания ходовая часть трактора не изнашивается, так как она не работает; устраняется буксование.