WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

«У к р а и н с к а я академия аграрных наук Национальный научный центр «И н с т и т у т почвоведения и а г р о х и м и и им. А. Н. С о к о л о в с к о г о ...»

-- [ Страница 2 ] --

Учитывая отчетливые различия в твердости между обра ботанной пашней и пастбищем, легко найти и перенести на карту границы между ними. Более того, если дополнительно учесть влажность и плотность сложения различных агрофо нов, в том числе по глубине профиля, можно прогнозировать оструктуренность почв и вообще их физическое состояние (C.Vagans et al., 2004). Как правило, уплотнение почвы уве личивало твердость и другие физико-механические показате ли, увлажнение и улучшение оструктуренности - снижало твердость. Эти же авторы отмечают, что информация о свой ствах почв существенно обогащается, если одновременно при меняются статический и динамический пенетрометры.

Пенетрометрирование почв позволяет создать 3-х-мерные карты ландшафтов, причем со значительной экономией географическими методами. Это мы можем продемонстриро вать на карте, заимствованной нами у S.Grundwald et al.

(2000).

Первый опыт описания стратиграфических слоев в геоло гии D. Rooney et al. (2001) относит к 1917 году.

Заметим, что одним из первых карту удельного сопро тивления почв хозяйства составил А.П.Оганесян (1962), ис пользуя для этого данные твердости почвы. На карте ясно вы делялись 4 группы почв с различным сопротивлением, на ко торых соответственно по-разному планировали расход горюче смазочных масел, износ деталей, нормы выработки и оплаты труда.

Рис.5.1. Трехмерная карта почвенных ландшафтов, построенная Есть целый ряд почв, повышенная твердость которых яв ляется их отличительной генетической особенностью. Это поч вы, сцементированные карбонатами, гипсом, окислами желе за, кремния. Как правило, высокая твердость у каменистых почв. Особое место среди них занимают слитые и солонцева тые почвы, которые во влажном состоянии мягки и пластич ны, а в подсушенном - исключительно тверды. Повышенная слитость в них - следствие процессов консолидации почвы за счет возникновения особых межчастичных и межагрегатных связей и изменения поверхностных свойств частиц (Э.А.Корнблюм и др., 1977). Аналогичные изменения, упроч няющие почвы, возможны при длительном применении оро шения минерализованными водами (С.П. Позняк, 197%;

В.В.Медведев и др., 1982).

Твердость на пашне, как и плотность сложения, изменчива во времени и примерно после 1 - 2 месяцев после последней об работки и при отсутствии изменений в увлажнении характери зуется равновесной величиной (табл. 5.1). Также почти посто янна твердость в слоях, которые не обрабатываются. Это также можно наблюдать по твердости в подпосевном и в подпахотном слоях спустя некоторое время после последней, обработки. Вме сте с тем, как увидим далее на многочисленных примерах, на твердость наиболее заметно влияет влажность.

Таблица 5.1. Изменение твердости чернозема типичного под ячменем в течение вегетационного периода (твердость, Изучение твердости по вертикали и по горизонтали про филя - достаточно объективный способ изучения анизотроп ности почв и ее меры. Например, при изучении твердости (микротвердомером Голубева) при одновременном изучении видимой пористости в шлифах вертикальной и горизонталь ной ориентации было установлено, с одной стороны, наличие анизотропности в строении черноземных почв, а с другой, от четливая связь твердости и видимой пористости. Как и следо вало ожидать: чем выше показатель пористости, тем ниже твердость (табл. 5.2). Нельзя не заметить (хотя это прямо не относится к тематике настоящей книги): в процессе воздейст вия на почву современного почвообразования почти изотроп ное строение подстилающей породы лесса трансформируется в отчетливое анизотропное строение со всеми вытекающими из этого следствиями для свойств почвы и условий произраста ния корневых систем.

Наиболее сильно, как мы неоднократно подчеркивали, и будем подчеркивать далее, твердость зависит от влажности.

Так, с уменьшением влажности черноземных почв с 34.5 до 13.3% (в 2.5 раза) твердость увеличивается в 7 раз (П.У. Бах тин, 1969).

Другим примером изменения твердости в течение вегета ционного периода на различных вариантах по обработке слу жат материалы, заимствованные у D.J. Reinert et al. (2001).

Практически все варианты опыта независимо от того, присут ствовало предварительное уплотнение или нет, с июня по июль, всего лишь через месяц существенно упрочнились.

Правда, следует подчеркнуть, что за это время влажный пери од года сменился засушливым.

Хотя изучение твердости почвы в генетическом направ лении является исключительно интересным и, судя из приве денных работ, вполне результативным, все же исследований с твердостью в агрономическом направлении намного больше.

Приведем часто встречающиеся в литературе результаты изу чения изменений свойств почв и, в частности, твердости под влиянием уплотнения ходовыми системами наиболее широко распространенных марок тракторов (рис. 5.2, П.И. Слободюк, 1998). Как и следовало ожидать, наибольшее упрочнение по чвы отмечалось после проходов трактора Т-150К - трактора наибольшего веса и наибольшего удельного давления на по чву. С увеличением числа проходов возрастала твердость и лишь после 10 проходов отмечалась тенденция к затуханию деформации. Табличные данные из этой книги показывают, что уплотнение под колесами Т-150К ощущалось до глубины 50-60 см. Следовательно, при использовании энергонасыщен ных тракторов создаются условия для аккумуляции упрочне ния почвы в подпахотном слое, что крайне нежелательно, ибо процессы разупрочнения в этих слоях замедленны.

Твердость непосредственно связана с составом поглощен ных оснований. У черноземов, насыщенных кальцием, твер дость меньше в 10-15 раз (в одинаковом интервале увлажне ния). Хорошо гумусированные почвы, насыщенные двухва лентными основаниями, характеризуются меньшей твердо стью, чем малогумусированные.

По многочисленным данным (П.У. Бахтин, 1969), твер дость реагирует на особенности агрофона, глубину окульту ренного слоя, плужную подошву, пропашную культуру либо культуру сплошного сева. Если к пахотному слою припахива ется ниже лежащий иллювиальный горизонт показатели твердости растут. С помощью изучения показателей твердости удается распознать любую уплотненную прослойку природно го либо искусственного происхождения (например, подзоли стые или солонцеватые горизонты, плужную подошву).

Чем глубже обрабатывается почва, тем меньше ее твер дость и тем дольше она сохраняет пониженные значения в по следействии. В этом смысле твердость хорошо «запоминает»

прошлую обработку. По данным В.Ю. Бондаревой (1982), ха рактер изменения твердости пахотного слоя дерново подзолистой почвы с глубиной неодинаков и зависит от возде лываемой культуры. Под яровыми и подсолнечником наблю дается большая дифференциация слоя 0-20 см по твердости, чем в полях клевера и озимых культур. В связи с небольшой дифференциацией пахотного слоя по твердости почвы в полях клевера первого года пользования и озимых зерновых культур для оценки этого свойства почвы для всего пахотного слоя можно ограничиться определением его в верхнем слое. Влия ние глубокого безотвального рыхления почвы проявилось в слоях 15-20 и особенно 25-30 см, где твердость снижается по сравнению с обработкой на 20-22 см. Последействие глубокого безотвального рыхления, проводимого в полях пропашных культур, отмечается под всеми остальными культурами сево оборота.

Подобные выводы можно сделать из наблюдений за твер достью в опытах с различными способами обработки, прове денными в Украине (см. приложение, табл. 2) - как правило, твердость почв несколько ниже там, где почва обрабатывается плугом, и эта обработка осуществляется на обычную глубину.

В соответствии с этим, если почва не обрабатывается (ну левая технология), твердость возрастает, особенно заметно в верхнем слое (W.E.Riedell et al., 2006). Правда, в этой работе увеличение не превысило критического уровня для исследо ванной почвы среднего грансостава - 20-25 кгс/см 2 (рис. 5.3).

Опыты проводили в штате Дакота (США). Иначе говоря, про сматривается аналогия с изменением плотности сложения почв на фоне нулевой обработки (В.В. Медведев i iH., 2006).

Как можно убедиться, из данных, помещенных в прило жении, в немногочисленных опытах с нулевой обработкой на чорноземах и дерново-подзолистых почвах в Украине просле живается аналогичная закономерность: без обработки почвы упрочняются, но сверхвысоких значений твердости не отмеча ется.

Рис. 5.3. Влияние нулевой обработки на твердость почвы в зависимости от предшественника. Символами обозначены средние значения и стандартное отклонение для твердости почв на каждом сантиметре измеряемой глубины Об аналогичном и в целом незначительном увеличении твердости почвы в верхнем слое при применении нулевой обра ботки (в сравнении с обычной обработкой) сообщают также ар гентинские ученые (C.R.Alvarez et al., 2009). В этой работе обо бщены данные многих опытов, проведенных на основных по чвах страны легко-, средне- и тяжелосуглинистого грансостава.

В исследовании D.M. Halfmann (2005), твердость использу ется как интегральный показатель для оценки эффективности разных систем содержания почвы - природной степной, в усло виях обычной и нулевой обработок, а также при орошении.

Наиболее низкие показатели твердости отмечены для степи, наивысшие - при обычной обработке без орошения. Твердость, как и другие физические и водные свойства, на фоне нулевой обработки и орошения приближались к показателям степи, в то время как та же нулевая обработка без орошения характеризо валась существенно худшими показателями.

A.M. Лыков (1973) установил значительное уменьшение довольно высоких исходных параметров твердости в дерново подзолистой почве после внесения навоза и особенно навоза в смеси с кальцийсодержащими веществами. Правда, это каса лось только верхнего слоя почвы (табл. 5.3). Аналогичные вы воды следуют из подобных опытов в Украине (см. приложе ние, табл. 2).

Таблица 5.3. Твердость почвы в длительном опыте ТСХА Особенно низка твердость на почвах, подвергнувшихся плантажной обработке.

П.У. Бахтин (1969) в своей обобщающей работе ссылается на интересный опыт В.К. Михновского, у которого на почве с минимальной твердостью получен и минимальный урожай.

Естественно напрашивается аналогия с многочисленными данными о влиянии плотности сложения на урожай, который также снижается при особенно низких ее величинах (В.В.

Медведев и др., 2004). Значит, как высокая, так и низкая плотность сложения (и в равной мере и твердость) негативны для развития растений и их продуктивности.

В опыте с 18-летним воздействием плоскорезной обработ ки обнаружилось явное уменьшение твердости в плужной по дошве (табл. 5.4), что одновременно было подтверждено на блюдениями за водопроницаемостью вариантов, обрабатывае мых плугом и плоскорезом. Верхние слои пропускали воду за 10,5 и 2,6 сек. соответственно. Подпахотный слой, включаю щий плужную подошву - 22,5 сек, при бессменной плоско резной обработке - за 6,5 сек. (В.В. Медведев и др., 1981).

Таблица 5.4. Твердость и некоторые агрофизические свойства чернозема южного при вспашке и плоскорезной обработке Наибольшей твердостью характеризуются агрофоны с многолетними травами. И даже способ обработки (с оборотом или без оборота пласта) оказывается различается по показате лям твердости. Во втором случае твердость устойчиво выше (Л.И.Акентьева, 1981). Различия в оценках влияния плоско резной обработки на твердость почвы, обнаруженные в двух последних опытах, видимо, объясняются тем, что во втором случае продолжительность опыта была намного короче.

Давно орошаемые почвы также отличаются повышенной твердостью в сравнении с неорошаемыми. По нашим данным (В.В.Медведев и др., 1982), показатели твердости и сопротив ления сдвигу свидетельствуют о том, что при равных услови ях увлажнения энергоемкость обработки орошаемой почвы выше, чем неорошаемой. Показатели твердости составляют соответственно 7,0 и 9,2 кгс/см 2, сопротивления сдвигу (при нагрузке 0,5 кгс/см 2 ) - 0,55 и 0,74 кгс/см 2.

Высокая твердость почвы имеет целый ряд отрицатель ных последствий. Прежде всего, она оказывает сопротивление корневым системам сельскохозяйственных культур и ограни чивает их рост в глубину почвенного профиля. Прорастание семян при высокой твердости затруднено, всходы изреженные и недружные, что негативно сказывается на дальнейшем раз витии растений и урожае. С твердостью непосредственно свя зана такая важная технологическая характеристика почвы как сопротивление ее обработке. В обычном интервале влаж ности сопротивление почвы находится в прямой зависимости от твердости.

Высокая твердость почвы в каком-либо слое почвы спо собствует уменьшению движения влаги в целом через про филь почвы и ограничивает распространение корневой систе мы (Д.Н Липатов. 2000;

С.A. Laboski et al., 1998;

), т.е. имеет негативное экологическое влияние на почву и растения.

Твердость, как интегральный показатель агрофизи ческого состояния широко используется в различных направ лениях исследований:

• исследование разных почв и их генетических особенно стей;

• исследование сложения обрабатываемого слоя пахот ных почв;

• при составлении картограмм удельного сопротивления почв при пахоте;

• при определении физической спелости почвы;

• для оценки несущей способности почвы;

• для оценки податливости почвы эрозионным процес сам;

• при исследовании принципиально новых почвообраба тывающих орудий.

Особое место занимает твердость почвы в исследовании качества обработанного слоя почв. Использовать этот показа тель при оценке почвы как объекта для обработки предложил Н.А. Качинский (1937). Ю.Ю. Ревякин (1956) предложил ис пользовать твердость для оценки качества обработки и факти ческой ее глубины, а также потребности в проведении той или иной операции рыхления во время посева (надобность рыхле ния, число культиваций либо боронования, вид и форму рых лящего рабочего органа и т.д.). Для оценки качества обработ ки почвы твердость широко используется и в современных ис следованиях (П.В. Горохов, 1990;

П.И. Слободюк, 1997;

В.А. Семыкин, 2002;

P. Unger, 1994;

W. Bussoher et al., 2000;

J. Zahradnijek et al., 2001.).

Данные многих авторов, которые проводили параллель ные наблюдения за твердостью и плотностью, свидетельству ют, что твердость является достаточно наглядным, объектив ным показателем для оценки качества обработки почвы. Сте пень изменения значений твердости намного выше, чем изме нение плотности. По нашим данным (В.В. Медведев, 1988), твердость чернозема типичного тяжелосуглинистого при ме ханической нагрузке возрастает по отношению к контролю по сравнению с плотностью значительно быстрее (300-800 % в сравнении с 15-20 %) при сохранении одинакового характера зависимости. Кроме того, распространенные способы оценки качества обработки почвы по крошению и плотности характе ризуются существенной погрешностью, ограниченной инфор мативностью и высокой трудоемкостью измерений. Поскольку твердость находится в тесной зависимости с размером агрега тов, составляющих структуру, и плотностью, а также непо средственно определяет условия произрастания растений, применение этого показателя в качестве критерия необходи мости проведения той или иной обработки почвы перед посе вом является более предпочтительным ( в сравнении с плотно стью либо крошением) и обоснованным. Применение твердо мера в исследовании степени рыхления (качества обработки), позволяет детально зафиксировать на поле зоны с разной сте пенью деформации, не обнаруживаемые другими способами исследований. Это позволяет подготовить поле к посеву в пол ном соответствием с реальным физическим состоянием в каж дой его отдельной части. И при этом учесть и требования рас тений к физическим параметрам (оптимальное агрофизиче ское состояние). То есть, используя твердость как критерий оценки физического состояния и качества обработки почвы, можно выбрать оптимальный вариант обработки в соответст вии с принципами точного земледелия.

Высокая твердость почвы является признаком плохих физико-химических и агрофизических свойств почвы. При большой твердости почвы требуются большие затраты на об работку, качество обработки неудовлетворительное (образуется много глыб). Высокая твердость оказывает, повторяем, сопро тивление корневым системам сельскохозяйственных культур, значительно ограничивая их рост в глубину почвенного про филя. Прорастание семян при высокой твердости затруднено.

Всходы при этом появляются с опозданием, они недружные и изреженные. В почвах, характеризующихся значительной твердостью, нарушаются водный, воздушный и биологический режимы, что отрицательно сказывается на развитии растений и урожае.

Заметное влияние на твердость оказывает структурное состояние почвы. Деградированная распыленная почва оказы вает значительно большее сопротивление пенетрации или проникновению корневых систем, чем хорошо оструктуренная почва.

Прямое влияние на твердость оказывает гранулометриче ский состав. Наименьшую твердость имеют почвы легкого гра нулометрического состава, а также хорошо гумусированные, оструктуренные, свеже вспаханные почвы, с увеличением в со ставе гранулометрических фракций глинистых частиц и осо бенно при подсыхании почвы твердость заметно растет. Твер дость тяжелых глин после высушивания достигает 150- кгс/см 2 (А.Н. Соколовский, 1956).

С твердостью связана такая важная технологическая ха рактеристика как сопротивление ее любой обработке. Как правило, сопротивление почвы находится в прямой зависимо сти от твердости.

О величинах твердости для наиболее распространенных в Украине черноземных и дерново-подзолистых почв дает пред ставление табл. 5.5. Показатели твердости получены с помо щью метода Ревякина. Для их интерпретации наилучшим об разом подходит классификация В.П. Горячкина.

Таблица 5.5. Твердость некоторых пахотных почв Украины Демонстрируемые в таблице данные относятся к весенне му периоду и получены в посевах яровых зерновых культур. В черноземах при иссушении посевного слоя возрастает плот ность и твердость, затем после достижения некоторой величи ны увлажнения и, если не происходит быстрого нарастания температур и цементации поверхности, измеряемые показате ли уменьшаются, хотя и не достигают критических величин.

В дерново-подзолистых супесчаных почвах показатели твердо сти (как и плотности) весьма высоки и при уменьшении влажности (и связности) также несколько уменьшаются, оста ваясь все же высокими. При проходе по почве колеса тракто ра показатели твердости чернозема способны существенно возрасти, в то время как дерново-подзолистой почвы изменя ются мало. В летние месяцы при достижении почвой равно весного состояния показатели твердости большинства почв среднего и тя келосуглинистого гранулометрического состава близки к 25-3J кгс/см 2. Такие показатели следует рассматри вать как наиболее часто встречающиеся при проведении ос новной обработки, хотя, конечно, отклонения могут быть дос таточно значительными в зависимости от сочетания факторов, влияющих на формирование твердости.

В контексте данной книги нам представляется важным, опираясь на очень многие публикации (В.П. Андриука, 1989;

П.У. Бахтин, 1969;

В.Ю. Бондарева, 1982;

А.Ф. Вадюнина и др., 1973;

В.П. Горд1енко i iH., 1998;

П.В. Горохов, 1990;

А.

Зимагулов, 1980;

Н.А. Качинский, 1937;

Д.Н. Липатов, 2000;

Т.е. Личук, 2007;

И.К. Макарец, 1962;

В.В. Медведев, 1988;

Ю.Ю. Ревякин, 1986;

П.И. Слободюк, 1997;

В.П. Смагин и др., 1981;

В.М. Сорочкин и др., 1979;

А.Н. Урсулов, 1938;

B.C. Bajla et al., 2003;

B.C. Ball et al.,1982;

E. Bolenius et al., 2006;

W.J. Bussoher et al., 2000;

D. Ermich et al., 1982;

S.

Granark et al., 2001;

D.W. Grimes et al.,1972;

L.E. Hammel, 1989;

C.A. Laboski et al., 1998;

J. Lipiec et al., 1990;

J.E.Ir.

Morrison et al., 1987;

D.J. Reinert et al., 2006;

Jan Vachel et al., 1998: J. Zahradnijek et al., 2001) отметить основные зако номерности изменения твердости в зависимости от опреде ляющих ее факторов:

- высокая чувствительность к влажности почв. Например, если плотность сложения с изменением влажности в диапазо не влажность разрыва капиллярной связи (ВРК) - наимень шая влагоемкость (НВ) изменяется в пределах 1,25-1,18 г/см 3, то твердость - от 30 до 12 кгс/см 2 (для исследованного нами чернозема типичного тяжелосуглинистого). Еще разительнее разница - до 5-7 раз, если влажноть изменяется в более ши роком диапазоне (НВ - влажность завязания, ВЗ);

- высокая чувствительность к агрофону. Например, плот ность сложения на целине и пашне при влажности, близкой к ВРК (опять-таки для верхнего слоя чернозема) различается примерно так: 1,10-1,20 г/см 3. Твердость соответственно 40 и 10 кгс/см 2. С помощью показателей твердости хорошо разли чаются посевы пропашных культур и культур сплошного сева.

Последние, как правило, имеют твердость на 5-10 кгс/см больше;

- такая же более высокая чувствительность изменение в почве содержания гумуса, поглощенных оснований, соотно шения структурных агрегатов, и даже гранулометрического состава. Иначе говоря, использование показателей твердости перспективно не только в агрономических целях, но и при проведении почвенно-генетических исследований;

- возможность диагностирования изменений твердости по профилю в посевном, пахотном и в целом корнеобитаемом слое. В отличие от плотности, которая позволяет оценивать минимальную толщину слоя лишь в 5 см, твердость легко ди агностируется для каждого сантиметра. Конечно же, это по зволяет значительно точнее установить параметры плужной подошвы. Есть удачные примеры диагностирования с помо щью показателей твердости прочности почвенной корки (Т.С.Личук, 2007), и решить вопрос об орудии, которое следу ет использовать для ее разрушения;

- твердость значительно точнее, чем плотность, характе ризует условия роста и развития корневых систем. Даже ма лейшие изменения твердости отражаются на росте и развитии корней. Особенно ценна такая информация на стадии прорас тания семян и появления всходов, а значит, это можно ис пользовать при выборе способа и глубины предпосевной обра ботки почв.

Изучение твердости как диагностического показателя фи зического состояния почв показало, что с его помощью можно достаточно надежно определить, на какую глубину и с какой интенсивностью следует рыхлить почву перед посевом культу ры, определить качество рыхления почвы после обработки, фиксировать зоны с различной степенью деформированности, выбрать оптимальный вариант обработки в соответствии с принципами точного земледелия.

Еще раз подчеркнем, что количество данных о динамике твердости в различных почвенно-агрономических условиях никак нельзя сравнить с числом подобных работ по плотности сложения почв. Возникла парадоксальная ситуация: плот ность - популярный в исследованиях показатель, хорошо изу чена его диш.мика в зависимости от типа почв, способов ме ханической обработки, известны требования большинства культур к нему, но в производстве он не находит применения из-за отсутствия современного метода. Твердость, напротив, кажется, легко может быть измерена, но вместе с тем плохо исследована. Результат такого положения ясен - физическое состояние в производстве не определяется, соответствующих данных для выработки обоснованных управляющих решений недостаточно.

6. ТВЕРДОСТЬ КАК ИНДИКАТОР ФИЗИЧЕСКИХ,

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ПОЧВ

В этой части книги мы имеем намерение доказать, что твердость, если она измеряется с применением плунжеров разнообразной формы, может служить достаточно корректным индикатором физических (и среди них плотности сложения, прежде всего), физико-механических (различных видов сопро тивлений, в том числе наиболее важного в прикладном аспек те удельного сопротивления почв при вспашке), и технологи ческих свойств почв, подразумевая под последними физиче скую спелость, трение и реологические характеристики.

Нам представляется из упомянутых трех задач первая, пожалуй, наиболее сложная, ибо нужно сопоставить принци пиально различные оценки - весовую (массовую) и прочност ную.

Вначале справедливо поставить вопрос, корректен ли во обще поиск зависимости между весовой и прочное пной характе ристиками почвы. Ведь факторы, которые влияют на те и дру гие свойства почвы, достаточно независимы друг от друга. В первом случае это главным образом соотношение органической и минеральной частей. Во втором - прочность внутри - и ме жагрегатных связей. В то же время качественный состав орга нической и минеральной частей (степень преобразованности ор ганического вещества, наличие в нем агрегатообразующих гу миновых компонентов, с одной стороны, и размер, веществен ный состав и коллоидные свойства тонкодисперсной части, с другой стороны) влияют на обе характеристики почвы. Именно это обстоятельство является нужным аргументом, теоретически оправдывающем правомерность подобных поисков. В литерату ре можно найти доказательства этой гипотезы, хотя объектив ности ради отметим, что таких работ нам встречалось немного.

В одной из них (D.J. Reinert et. al., 2006) предпринята попытка найти связь между плотностью сложения (в исход ном состоянии и после приложения различной статической нагрузки) и серией физико-механических прочностных харак теристик (деформацией, компрессионными индексами и вели чинами сдвиговых усилий.

Полученные зависимости оцениваются удовлетвори тельным уровнем коэффициентов детерминации.

Наиболее важный вывод, который следует из этой рабо ты: весовые и прочностные показатели связаны между собой.

Связи могут быть описаны удовлетворительными линейными педотрансферными моделями, однако уровень связей и вид модели, видимо, требуют уточнения.

Далее рассмотрим несколько вариантов педотрансферной модели, связывающей твердость и плотность, что позволило в целом успешно решить задачу объединения больших инфор мационных возможностей плотности сложения с относитель ной легкостью измерения твердости непосредственно в поле вых условиях. Для выяснения вида зависимости твердости почвы от плотности (с учетом влажности и грансостава) была проанализированы собственные данные, а также некоторые литературные материалы, в которых измерения твердости со провождались нужными для поиска моделей сопутствующими наблюдениями. Вся информация, использованная для поиска адекватних моделей, отражена в табл.6.1.

Таблица 6.1. Исходные данные для поиска модели, описывающей твердость почв (Т) по другим показателям (плотность сложения Пл., влажность в момент определения твердости - Вл., Содержа Измерения проведены в пахотном слое.

Более надежная информация оказалась в том случае, ес ли различные объекты объединялись в один. Было разработа но несколько моделей:

В результате проверки наилучшей признана модель [2], которая рассматривает влияние на твердость почвы плотности сложения, влажности и гранулометрического состава. Вместе с тем, совпадение экспериментальных данных с расчетными было признано недостаточным. Поэтому поиск более адекват ных моделей следует продолжить.

Еще одну попытку поиска связей между весовой и проч ностной характеристикой мы сделали, использовав сопряжен ные измерения плотности сложения и твердости в полевых модельных опытах за несколько лет на черноземе типичном тяжелосуглинистом. Если не принимать во внимание изме няющуюся влажность почв, то связь между искомыми пока зателями описывается степенной постепенно затухающей кри вой (рис. 6. 1). Если же учесть влажность, то зависимость резко усложняется (рис.6.2).

Рис.6.2. Зависимость между плотностью сложения, твердостью и влажностью (в долях от физической спелости) Причина, как нам кажется, - в различном поведении ве совой и прочностной характеристик почвы при изменении влажности. Весовая характеристика при изменении влажно сти изменяется постепенно, прочностная - в силу особого (ма ло прочного) реологического состояния почвы при влажности физической спелости (из-за «провала» кривой при 0,68 НВ, что хорошо видно на правой части рис. 6.2) - изменяется не пропорционально. Это одна из причин того, что найти надеж ную связь между прочностной и весовой характеристиками не так-то просто.

При поиске подобных взаимосвязей не менее важна со поставимость данных, вовлекаемых в анализ. Ведь обычно массовые данные, использованные в математической обработ ке, получают при различных погодных и агротехнических ус ловиях, различными техническими средствами, в разных ла бораториях. Если удается улучшить сопоставимость данных, вовлекаемых в обработку, как это продемонстрировал И.К. Макарец (1962), то надежность связи между прочностной и весовой характеристиками увеличивается до 0,8-0,9.

Заметим, что ранее успешные попытки установить связь между твердостью, плотностью сложения и и другими свойст вами почв предприняли Г.С. Смородин и др. (1969), а А.А. Вилде (1978) даже нашел модель связи между твердо стью, плотностью и влажностью. Причем многие исследовате ли обращают внимание на то, что твердость является более удобным показателем в сравнении с плотностью в силу про стоты и точности измерения.

2-ая задача - найти связь между твердостью и физико механическими свойствами (и в их числе удельным сопротив лением) - кажется нам корректнее и проще, ибо твердость по сути, и есть сопротивление почв. Если же твердость изме ряется с помощью плунжеров различной формы, то тем самым имитируется сопротивление расклиниванию, сжатию, разры ву, то есть, почти все виды сопротивления, которые преодоле вает плуг в процессе вспашки.

Оценить удельное сопротивление почв при вспашке по твердости - простому и легко измеряемому показателю чрезвычайно актуальная задача, если учесть важность удель ного сопротивления почв для конструирования почвообраба тывающих орудий и нормирования машинно-тракторных ра бот в сельском хозяйстве.

Н.А.Качннский (1937) был одним из первых, кто обосно вал использование показателя твердости в расчете удельного сопротивления. Такая возможность теоретически была обосно вана еще В.П. Горячкиным - основателем земледельческой механики, который описал силу тяги плугов через сумму раз личных коэффициентов, главным из которых был коэффици ент деформации. Последний, по сути, и представлял собой удельное сопротивление почв. В дальнейшем формула В.П. Горячкина была усовершенствована многими учеными.

Н.А.Качинский рассматривал твердость как интеграль ную характеристику всех свойств почвы, влияющих на удель ное сопротивление.

Н.В. Щучкин предложил простую формулу расчета удельного сопротивления, одним из членов которой было тре ние почвы по металлу (определяемое с помощью прибора Г.П. Синеокова), а другим - средняя твердость с учетом ши рины захвата плуга и глубины обработки.

B.C. Волкановский нашел коэффициент перехода между удельным сопротивлением, определенным динамометром, и твердостью, измеренной горизонтально (параллельно движе нию плуга). Этот ученый рекомендовал определять удельное сопротивление, используя лишь коэффициент.

Примерно также рекомендовал поступать А.П. Оганесян, который к тому же предложил конструкцию твердомера с плунжером треугольного сечения. А.П. Оганесян (1962), ис пользуя твердомер собственной конструкции, впервые соста вил картограммы сопротивления почв.

Оценка физической спелости почв и других технологиче ских характеристик по твердости может быть осуществлена только с учетом влажности почв. Хорошо известно, что физи ческая спелость означает такое соотношение между твердой и жидкой фазами почвы, при котором почва легче всего подда ется крошению и этот процесс сопровождается наибольшим выходом агрономически ценных комков. В зависимости от со держания тонко дисперсной фракции грансостава, гумусиро ванности и состава обменных катионов каждая почва харак теризуется определенным уровнем влажности оптимального крошения. При рыхлении почвы в состоянии физической спе лости наблюдаются преимущественно щадящие расклини вающие деформации, фактически не происходит избыточного сдавливания, резания, скручивания почвы и вообще грубого воздействия деформаторов на почву. Вследствие згого не обра зуются глыбы и пыль.

Обычно физическая спелость наступает, когда влажность почвы находится в диапазоне от 0,6 до 0,9 наименьшей влаго емкости, либо когда консистенция почвы близка к нижнему пределу пластичности, либо, наконец, когда сопротивление сдвигу достигает минимальных значений. Важно подчеркнуть:

зависимость твердости от влажности, как мы отмечали выше, имеет преимущественно линейный характер, а показатели, определяющие крошение (сдвиг, сцепление и внутреннее тре ние) подчиняются гиперболической форме связи с минималь ным проявлением указанных свойств в точке, соответствую щей нижнему пределу Аттерберга. Следовательно, найти про стую модель, связывающую твердость с физической спелостью принципиально возможно, но затруднительно вследствие не линейности и сложности модели. Мы попытались найти клю чевые параметры твердости для состояния влажности, соот ветствующей оптимальному крошению, воспользовавшись картой физической спелости почв (В.В.Медведев и др., 2007) и имеющейся в нашем распоряжении базой зависимостей твердости от влажности почв, а также данных П.У. Бахтина (1969). Сводка этих данных приведена в табл. 6.2.

Таблица 6.2. Диагностические параметры твердости основных почв (средние данные для пахотного слоя) при влажности

7. ТВЕРДОСТЬ И КОНСТРУИРОВАНИЕ

ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ОРУДИЙ

Твердость почвы может использоваться для обоснования конструктивных особенностей почвообрабатывающего орудия.

Как известно, в большинстве орудий в качестве рыхля щего рабочего органа используется клин, отличительными особенностями которого являются угол атаки и число рабочих поверхностей. Чем больше угол и число поверхностей, тем выше крошащая способность рабочего органа. Естественно предположить, что при конструировании такого орудия нужно опираться на сопротивление почвы расклиниванию, ибо в процессе работы клина преодолевается именно такой вид со противления почвы. Причем важно иметь в виду, что раскли нивание почвы может происходить по межагрегатной порис тости (это количественно наименьшее сопротивление почвы, аналогичное сопротивлению разрыва) и в этом случае нет ни какого смысла использовать орудие с большим углом атаки и большим числом рабочих поверхностей.

Совсем иная ситуация возникает, когда гри обработке почв нужно преодолеть сопротивление сдвигу. Численно оно много больше, чем предыдущий вид сопротивления, потому что при этом нужно преодолеть силы сцепления агрегата. Ко нечно, в этом случае и угол атаки рабочего органа и число его поверхностей нужно увеличить, но это увеличение должно быть соизмеримо с сопротивлением почв сдвигу, а не превы шать его во много раз, как это имеет место в современных ти пах рабочих органов.

В таблице 7.1 приведены данные основных видов сопро тивлений почв Украины, полученные научным сотрудником В.Г. Цыбулько под нашим руководством.

Таблица 7.1. Различные виды сопротивления чернозема типичного тяжелосуглинистого в зависимости от исходной плотности Анализируя приведенную таблицу можно получить не сколько важных следствий, которые нужно иметь в виду при конструировании и эксплуатации почвообрабатывающей тех ники:

- минимальное сопротивление почвы - сопротивление разрыву. В этом случае затраты энергии на его преодоление незначительные, они примерно в 3-4 раза ниже, чем на пре одоление сопротивления сдвигу. Если бы в процессе обработки почвы рыхле?ше сопровождалось нарушением лишь межагре гатных (наименее энергоемких) связей и выходом достаточно го количества агрономически ценных агрегатов, то крошение можно было бы осуществить клиновидным рабочим органом с минимальным углом атаки и соответственно минимальным расходом энергии. Нужно подчеркнуть, что в черноземе ти пичном среднего гранулометрического состава, хорошо гуму сированном и хорошо оструктуренном крошение (при влажно сти физической спелости) именно так и осуществляется. Здесь не нужны повторные и глубокие культивации, почва легко крошится, как говорил в свое время В.В. Докучаев, лишь от прикосновения к почве. Необходимость дополнительных обра боток возникает по двум причинам - вследствие быстрого от растания сорняков и неизбежного подсушивания почвы. По следнее вызывает цементацию слабых связей в агрегатах и возникновение крупных прочных комков, которые необходи мо удалять из посевного слоя в силу их негативного влияния на рост и развитие растений;

- при повышении связности почвы интенсивность ее рых ления должна усиливаться и соответствовать (точнее превы шать) сопротивление сдвигу, что достигается, как мы уже упомянули, за счет увеличения угла атаки клина либо за счет создания дополнительных поверхностей на рабочем органе;

- идеальным орудием для оптимального крошения почв может быть орудие, в котором предусмотрено вначале разру шение непрочных связей по линии межагрегатных связей с помощью клина с минимальным углом атаки, а затем разру шение (при необходимости) более прочных связей по линии внутриагрегатных связей (но без разрушения агрегатов агро номически ценного размера), что достигается клином с увели ченным углом атаки либо увеличением числа рабочих поверх ностей;

- двухступенчатый характер обработки, основанный на преодолении вначале сопротивления разрыву, а затем сопро тивления сдвигу, кажется, наиболее приемлемым для обра ботки консолидированных от природы (например, солонцева тых или орошаемых) либо искусственно уплотненных почв.

Такое сочетание рабочих органов на основе удара и резания, кажется перспективным направлением в конструировании почвообрабатывающих машин;

- в качестве контроля проведения предпосевной и основ ной обработок почв могут служить данные твердости почвы. В первом случае показатели не превышают 10 кгс/см 2 ;

во вто ром - показатели твердости в диапазоне 10-30 кгс/см 2.

Итак, при конструировании адаптивных рабочих органов почвообрабатывающих машин их воздействие на почву долж но соизмеряться с сопротивлением почв разрыву (это прибли зительный аналог сопротивления почв расклиниванию, полу ченный с помощью твердомера с клиновидным плунжером с небольшим углом атаки) и сопротивлением почв сдвигу (это приблизительный аналог сопротивления почв расклиниванию, полученный с помощью твердомера с плунжером, имеющим большой угол атаки). Сумма этих двух видов сопротивлений должна образовать величину допустимого воздействия на поч ву, которое, как мы уверены, предотвратит машинную дегра дацию почв.

Заметим, кстати, что с учетом выше сказанного широкое применение твердомера Ревякина с плоским плунжером ни как не обосновано. Ведь твердость, которая определяется с его помощью, не адекватна ни одному из выше перечисленных сопротивлений. Как мы уже отмечали, эта твердость отража ет, скорее всего, комплексное сопротивление почв сжатию (сдавливанию) и сдвигу (резанию) по периферии плунжера.

Заранее можно утверждать, что рабочие органы почвообраба тывающих машин, построенные с учетом комплексного сопро тивления, не будут иметь нужного почвоохранного значения.

Отдельного обсуждения заслуживает сопротивление почв сжатию. Это, как мы установили (В.В. Медведев, 1988), наибо лее грубый вид воздействия на почву, после которого нарушает ся способность почвы восстанавливать присущие ей параметры.

Это происходит вследствие консолидации почвы, выдавливания влаги из тонких пор и в целом абиотизации почвы. Неумеренно сжатая почва, лишенная живых корней и микробиологической активности, может пребывать в таком состоянии неопределенно долгое время, чего допускать никак нельзя. Поэтому воздейст вия, преодолевающие в процессе обработки сопротивление поч вы сжатию, должны быть исключены.

К сожалению, конструкторы рабочих органов почвообра батывающих машин не учитывают достаточно сложные меха низмы формирования прочностных свойств почв. Рабочие ор ганы в основном унифицированы, а их воздействия на почву, как правило, превышают соответствующие силы сопротивле ния почв. Если почвообрабатывающие орудия будут конструи роваться и далее таким образом, то неизбежно возникновение действия излишних сил, направленных на разрушение почвы.

Отсюда также неизбежно разрушение агрономически ценной структуры и развитие деградационных процессов.

Далее изложим наш опыт исследования деформации с помощью плунжеров различной формы с целью обоснования энергосберегающего рабочего органа почвообрабатывающей машины.

Изучали крошение предварительно сформированных (при давлении 2,0 кг/см 2 ) почвенных монолитов с помощью дефор маторов различной формы (рис. 7.1). Рассчитывали удельное сопротивление почвы раздавливанию (как отношение усилия в момент разрушения образца к рабочей площади деформатора) и удельное усилие разрушения (отношение усилия к исходно му объему образца). Полученные результаты показали, что уплотненная почва обладает повышенными прочностными свойствами и плохо подвергается крошению. При этом замет но лучше был плоский деформатор, хотя его энергоемкость оказалась в 2-2,5 раза большей, чем клиновидного и шаро видного деформаторов (табл. 7.2.).

Изучение крошения уплотненных влажных монолитов почв с помощью пассивных деформаторов показало следую щее: во-первых, крошение такой почвы любым типом дефор маторов сопряжено с большими затратами энергии (удельное усилие разрушения находилось в пределах от 0,09 у клино видного до 0,23 кгс/см 2 у плоского деформатора);

во-вторых, даже плоский деформатор (его способность крошить почву оказалась наиболее высокой) позволил получить структурный состав почвы, в котором 80% составляли комки крупнее мм. Следовательно, разделать предварительно уплотненную и увлажненную почву до удовлетворительного для посева со стояния с помощью существующих пассивных рабочих орга нов практически невозможно. Можно полагать, что для обра ботки уплотненных почв перспективно применение орудий активного типа с повышенной способностью крошить почву.

По нашим данным, наилучшие результаты следует ожидать от таких конструкций, в которых будет учтена интенсивная крошащая способность плоского и низкая энергоемкость кли новидного деформаторов.

Необходимо подчеркнуть, что предельное напряжение разрыва в орошаемых почвах существенно ниже, чем на бога ре (соответственно 7,4 и 12 кгс/см 2 ). Это, видимо, является важным свидетельством специфики длительно орошаемых почв, которую нужно учитывать при разработке конструкций почвообрабатывающей техники, предназначенной не столько для резания, сколько для ее «разрыва» и последующего дроб ления. Эти же факты дают основание предположить, что в це лях снижения энергоемкости обработки орошаемых почв сле дует шире использовать навесные орудия, требующие меньше горючего на единицу мощности тяги, чем прицепные.

Поэтому, наиболее эффективно и энергоэкономно почву вначале подвергнуть разрыву, а затем сдвигу. То и дру гое, вероятно, осуществимо при сочетании клиновидных рабо чих органов с различным углом атаки. Вначале на почву следу ет воздействовать клином с небольшим углом атаки, и лишь после ее дезинтеграции - клином с увеличенным углом атаки и, если нужно, снабженным дополнительными поверхностями для улучшения состава агрегатов в обработанном слое.

Таким образом, контроль с помощью твердости различ ных видов сопротивлений, безусловно, окажется полезным при разработке принципиально новых почвофильных рабочих органов почвообрабатывающих машин.

Рис.7.1. Типы деформаторов: I - клиновидный, II- клиновидный вогнутый, III- плоский, IV - клиновидный выпуклый, Таблица 7.2. Крошение предварительно уплотненной почвы раз личными деформаторами (плотность сложения почвы в монолитах перед деформацией составила 1,27-1,35 г/см 3, влажность 14,0-16,3 % от массы почвы)

8. ТВЕРДОСТЬ И ВЫБОР СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ

Учитывая значительные информационные возможности твердости для диагностирования физического состояния поч вы, логично предположить, что с помощью показаний твердо мера окажется корректной рекомендация о дифференциации обработки в зависимости от состояния почв перед ее проведе нием. Такую попытку собрать и обработать соответствующие данные мы предприняли совместно с Т.Е. Лындиной. Резуль таты отражены в табл. 8.1. Источником для составления таб лицы послужили данные стационарных опытов с различными способами обработки, в которых в качестве сопутствующих наблюдений имелись данные твердости, плотности сложения и урожая. Оказалось возможным собрать соответствующую ин формацию для чернозема типичного (среднетяжелого грансо става) Лесостепи и дерново-подзолистой супесчаной почвы Полесья. При разработке рекомендаций принималось во вни мание, что наилучшие физические условия в почве формиру ются при небольших (не более 10-15 кг/см 2 ) параметрах твер дости. Если исходить из рис. 6.1, для соответствующих пока зателей плотности сложения это соответствует не выше 1, 1,35 г/см 3. Далее с упрочнением почвы физические свойства ухудшаются и требуется более интенсивная ее разделка для получения благоприятного физического состояния.

Таблица 8.1. Параметры твердости, качественная оценка пашни и рекомендации по предпосевной обработке почв Как следует из таблицы, с ростом твердости почвы число и глубина механических предпосевных рыхлений возрастает.

Конечно, было бы заманчиво привести обрабатываемый слой к оптимальному состоянию по твердости, прибегая к минималь ному механическому воздействию на почву. Вероятно, это станет возможным в будущем по мере разработки комбиниро ванных почвообрабатывающих машин.

Вопрос о глубине и способе основной обработки также может быть решен с помощью наблюдений за твердостью поч вы. При этом принципиально важно принять (аналогично то му, как это допускается при использовании данных плотности сложения), что при оптимальных параметрах твердости ос новная обработка минимизируется как в отношении способа, так и глубины вплоть до полного отказа от ее проведения во обще. Последнее становится вполне оправданным, если по на блюдениям за несколько лет при возделывании различных культур твердость не поднимается до величины 20-25 кгс/см в течение вегетации культуры, в том числе не выше 30 кгс/см 2 - в наиболее засушливый период года.

Используя модель 2 для расчета твердости и необходимые для этого данные влажности почв, соответствующие физиче ской спелости, содержания физической глины и равновесной плотности сложения в пахотном слое (В.В.Медведев и др., 2007), мы получили равновесную твердость почвы, на основа нии которой можно выработать рекомендации о необходимо сти (или ненужности) основной обработки почвы и даже о ее глубине (табл.8.2).

Учитывая, что влажность почв осенью перед проведением основной обработки была на 10-20% ниже влажности физиче ской спелости, равновесные показатели твердости оказались приблизительно на такую величину выше твердости, данные которой демонстрируются в табл. 6.2. По сравнению с реко мендациями о возможности минимализации обработки по данным плотности сложения использование в этих целях дало несколько иные результаты. Для почв Полесья и, особенно для почв Степи, зона возможной минимализации обработки стала существенно меньше, в Лесостепи - осталась приблизи тельно в прежних размерах.

Несовпадение рекомендаций по основной обработке почв, разработанных с привлечением данных плотности сложения и твердости, объясняется многими причинами. Их рассмотрение, вероятно, целесообразно осуществить в отдельной работе. Здесь лишь укажем, что крайне важным является измерение твердо сти произвести твердомером с коническим плунжером, ибо мо дель 2 разработана с привлечением преимущественно данных, полученных именно такими твердомерами. Вместе с тем, следу ет также учесть, что в данной книге мы привели немало аргу ментов в пользу того, чтобы физико-механические характери стики почв оценивать адекватным прочностным, а не весовым показателем, каковым и является твердость почвы. Иначе гово ря, основываясь на полученных расчетных данных (хотя, как мы отмечали ранее, модель 2 и не отличается высокой надеж ностью), мы склонны уточнить ранее опубликованные данные о площадях пригодности почв к минимальной и нулевой обработ кам в сторону их уменьшения. Однако, повторяем, этот вопрос требует отдельного рассмотрения.

Таблица 8.2. Диагностические (расчетные) параметры равновесной твердости основных почв перед проведением основной обработки Таким образом, проведя соответствующие измерения твердости в период, предшествующий проведению основной обработки (твердомером с коническим наконечником) и сопос тавив полученные данные с табличными, можно решить во прос, обрабатывать поле или нет. Если измеренные величины плотности оказались меньше табличных для соответствующей почвы, в проведении основной обработки нет никакой необхо димости. Конечно, как и в случае с плотностью сложения, нужно иметь в виду, что это вывод характеризует потенци альные возможности данной почвы не упрочняться выше до пустимой величины.

Твердость - надежный показатель для решения вопроса о проведении дополнительных обработок, направленных на уничтожение плужной подошвы, поверхностной корки, по слеплужных рыхлений и т.д. Агроном сегодня не располагает необходимым инструментарием для оптимального решения вопроса о нужности или ненужности перечисленных обрабо ток. Твердость в этом плане может служить как раз таким вспомогательным инструментарием.

О плужной подошве. Несмотря на принимаемые профи лактические меры уплотненная прослойка на границе перехо да между пахотным и подпахотным слоями присутствует практически всегда, потому что при проходе плуга в зоне кон такта его лезвия и почвы формируются чрезвычайно высокие давления (по некоторым данным, до 1000 кгс/см 2 ). К сожале нию, ни о конфигурации плужной подощвы, ни о степени вреда, который она наносит плодородию почв и урожаю, ясно сти нет. Опираясь на собранные нами данные, можно утвер ждать, что твердость в плужной подошве, превышающая 40 кгс/см 2, оказывает вред растущим корням, ограничивая их рост в глубину профиля. Это значит, что при такой твердости уменьшаются адаптивные возможности культур, особенно в условиях недостатка доступной почвенной влаги. Одновремен но это же означает, что с плужной подошвой следует бороться и не только пассивными профилактическими приемами, но и с помощью периодического глубокого рыхления. Обобщение стационарных полевых опытов с углублением пахоты до 30- см и даже 34 см (В.П. Горд1енко i iH., 1998), проведенных в различных зонах страны, показали неэффективность такого углубления. Однако, в большинстве опытов не было контроля твердости и опыты вели, напоминаем, в условиях достаточно высокой культуры земледелия, где плужной подошвы могло и не быть. Поэтому мы полагаем, что при наличии указанных нами критических величин твердости периодическое углубле ние основной обработки может быть целесообразным. Во вся ком случае, эта гипотеза требует проверки.

Определенное представление о степени выраженности плужной подошвы и ее параметрах в некоторых полях Поле сья и Лесостепи дает представление табл. 8.3, полученная в результате их обследования с помощью твердомера. Хорошо заметна высокая пестрота проявления плужной подошвы - от полного отсутствия (вследствие повышенного увлажнения из за плохо работающей осушительной системы) до заметного преобладания в почвенном покрове поля с параметрами, кото рые, как мы полагаем, требуют принятия мер по ее устране нию. Из показанных данных вытекает очень важный практи ческий вывод - обследование полей на твердость в плужной подошве необходимо, тем более, что оно занимает сравнитель но немного времени. Так, обследование одного поля по пред варительно намеченной регулярной сетке элементарных деля нок вместе с обработкой и построением карты потребует не более одного рабочего дня.

О распространении плужной подошвы в некоторых полях Полесья и Лесостепи можно получить представление и из l-D-диаграмм, помещенных в приложении.

Таблица 8.3. Твердость в плужной подошве, превышающая 40 кгс/см 2, в некоторых полях Полесья и Лесостепи Украины Почвенная корка - чрезвычайно актуальный объект для исследования с помощью пенетрометра. Измерения прочност ных параметров корки практически отсутствуют, а орудия для уничтожения корки выбирают «на глазок», не соизмеряя механические воздействия с ее прочностью. Такое отношение к корке ничем не оправдано, особенно если учесть ее распрос транение и вред, который она приносит, снижая урожай. По нашим данным, корка в той или иной мере проявляется на 38% пашни страны (В.В. Медведев и др., 2006), а снижение урожая, может быть от 10 до 100% (А.И. Каспиров, 1954;

Л.И. Ворона и др., 1983;

Т.е. Личук, 2007;

М. Agrawal, 1992;

Е. Amezketa et al., 2003). Т.е. Личук (2007) измерил проч ность корки твердомером и получил следующие данные (табл.

8.4). На контроле (вариант 1) она достигла 5,85 мПа, на ва риантах с почвозащитной обработкой (вариант 2) и внесением гипса и извести на поверхность одновременно с посевом (вари ант 4) существенно снизилась (рис. 8.1). Нас более всего заин тересовал вариант 2, где посев пшеницы был осуществлен по клеверу, посеянному годом ранее и использованному в сле дующем году в качестве мульчи с покрытием 50%. В этом случае обычная подготовка поля под посев оказалась доста точной для эффективного предотвращения корки.

Рис. 8.1. Изменение прочности корки в результате применения агротехнических приемов. Содержание вариантов С коркой можно бороться, не только повышая устойчи вость агрегатов против слакирования, но и уменьшая интен сивность подачи поливной воды в условиях орошения. Так, в частности, поступили G. Lehrsch et al. (2006). После умень шения интенсивности подачи и размера капель поливной воды образование корки значительно ослабло, и мелкие семена са харной свеклы ее сравнительно легко преодолевали. Найден параметр кинетической энергии поливной установки (10, джоуль/кг), при котором не происходит разрушения структу ры поверхности почвы. Этот параметр, нужно понимать, не превосходит структурной связности агрегатов и принят в ка честве критического для данной почвы (пылеватый суглинок Durinodic Xeric в американской классификации).

Выше мы попытались использовать данные твердости для обоснования выбора основной и предпосевной обработок, а также в ряде специальных случаев - для уничтожения плуж ной подошвы и корки. Конечно, мы отдаем себе отчет в том, что твердость при этом используется как вспомогательный, но достаточно объективный критерий, способный оптимизиро вать выбор способа, интенсивности и глубины обработки. Вме сте с тем обсуждая вопросы выбора способа подготовки почвы при возделывании культур нельзя не высказаться критически по адресу сложившейся и не всегда эффективной системы.

Напомним, что выбор технологии обработки почв в Ук раине осуществляется на основании длительных, стационар ных полевых опытов, которые проводятся практически в ка ждой области. Исследования ведутся в севообороте с примене нием различных уровней удобрений. Результаты служат осно вой зональных (областных) технологий основной, предпосев ной и междурядной обработок под выращиваемые в области сельскохозяйственные культуры. В контексте нашей книги необходимо обратить внимание на недостатки такого подхода.

Прежде всего, это пассивный способ решения вопроса, тре бующий многократного повторения результатов. Опыты со провождаются, как правило, ограниченным количеством со путствующих наблюдений (а твердость и многие другие важ нейшие показатели, вообще среди них отсутствуют). Поэтому интерпретация урожайных данных недостаточна. Причины пониженных урожаев обычно не раскрываются, наиболее рас пространены в этих случаях ссылки на непогоду. О динамике почвенных процессов, поступлении питательных веществ в растения, формировании урожая и его качества из таких опы тов сделать выводы достаточно затруднительно. Так как, к тому же, опыты ведутся лишь в автоморфных условиях на наиболее распространенных почвах, разработать полноценную систему управления плодородием всех пахотных земель облас ти на их основании невозможно. Ограничиваются обычно об щими рекомендациями, которые не охватывают всех возмож ных ситуаций в конкретном хозяйстве. Например, если бы мы имели возможность оценить реальное физическое (и, конечно, не только физическое) состояние весной перед посевом, мы смогли более обоснованно выбрать способ и глубину обработки и учесть при этом требование высеваемой сельскохозяйствен ной культуры.

Теперь, кажется, мы готовы сформулировать предложение:

мы уверены, что усилия нужно направить не на умножение ва риантов, опытов и число годоопытов (слово-то какое «замеча тельное!») а на сопровождение возделываемых растений (пред почтительно в контролируемых производственных условиях) изучением ключевых показателей почв (физических, физико механических, физико-химических, микробиологических, агро химических и других), растений и погоды. Таким путем можно скорее и точнее установить требования возделываемых растений и выработать адекватные технологии. Благо современные мате матические и технические средства позволяют такого рода за дачи формализовать и успешно решить.

В настоящее время основные направления совершенство вания управления сводятся к экологизации и возможно более точной обработке и внесению удобрений с учетом пестроты свойств почв (точное земледелие, подробнее рассмотрим далее).

Экологизация означает устранение или профилактика негатив ных последствий от чрезмерно интенсивной обработки, загряз нения и других деградационных проявлений и решается путем тщательного нормирования всех антропогенных воздействий на почву. Точное земледелие - это путь гармонизации требований технологии и свойств почв, способ получения урожая за счет рационального использования почвенных запасов, минимиза ции и наиболее эффективного использования дополнительных источников. Причем обработка и внесение удобрений в точном земледелии должны иметь исключительно точный (локальный) характер. Ясно, что реализация перспективных подходов воз можна только при использовании новых подходов в оператив ном измерении параметров почвенного плодородия в простран стве и во времени. В завершенном виде новые подходы должны предусматривать не только освоение режимов on-line и in-situ, но и, кроме того, устранение всех промежуточных рутинных операций, автоматизированную обработку полученных данных, использование необходимых нормативов и выдачу управляю щих рекомендаций на современных носителях и их последую щее использование для выработки конкретных директив сель скохозяйственным агрегатам. Только при этих условиях поя вятся возможности внедрить в сельскохозяйственное производ ство по настоящему новые и эффективные технологии управле ния плодородием почв.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 




Похожие материалы:

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ХV МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 27 апреля, 18 мая 2012 года) В ДВУХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 2 ЭКОНОМИКА БУХГАЛТЕРСКИЙ УЧЕТ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ Гродно ГГАУ 2012 УДК 631.17 (06) ББК М ХV М е ж д у н а р о д н а я ...»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины Т. А. Колодий, П. В. Колодий ЛЕСОЭКСПЛУАТАЦИЯ Практическое руководство по подготовке и оформлению курсовых проектов для студентов специальности 1-75 01 01 Лесное хозяйство Гомель УО ГГУ им. Ф. Скорины 2010 УДК ББК К Рецензенты: технический инспектор труда Гомельского обкома профсоюза работников леса, С. П. Поздняков; доцент кафедры лесохозяйственных дисциплин ...»

«Е.В. Шеин КУРС ФИЗИКИ ПОЧВ Рекомендовано УМО по классическому университетскому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 510700 Почвоведение и специальности 013000 Почвоведение ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2005 УДК 631 ББК 40.3 Ш 39 Печатается по решению Ученого совета Московского университета Федеральная целевая программа Культура России на 2005 г. (подпрограмма Поддержка полиграфии и книгоиздания России) Рецензенты Заведующий ...»

«Раздел 1. КОРМЛЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И ТЕХНОЛОГИЯ КОРМОВ УДК 636.4.084 СБАЛАНСИРОВАННОСТЬ РОССЫПНЫХ КОМБИКОРМОВ ДЛЯ СВИНОМАТОК А.А. ХОЧЕНКОВ РУП Научно-практический центр НАН Беларуси по животноводству г. Жодино, Минская обл., Республика Беларусь, 222160 (Поступила в редакцию 20.12.2009) Введение. Современная комбикормовая промышленность Беларуси для кормления свиноматок выпускает как россыпные, так и гранули рованные комбикорма. Обе формы комбикормов имеют свои достоин ства и ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ АССОЦИАЦИЯ ИСПЫТАТЕЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИЙ (АИСТ) СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ Москва 2013 УДК 631.3-048.24 ББК 40.72 С 75 Под общ. ред. председателя ассоциации испытателей сельскохозяйственной техники и технологий (АИСТ) В.М. Пронина Авторы: П.И. Бурак, В.М.Пронин, В.А.Прокопенко, А.А.Медведев, Т.Б. Микая, С.Н. Киселев, М.Н.Жердев, Г.А.Жидков, В.И.Масловский, В.В.Конюхов, Л.В.Колодин, ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ВОЛЖСКИЙ ГУМАНИТАРНЫЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ВОЛГУ А.С. Акишин, М.М. Подколзин, А.С. Акишин Земельные ресурсы России и Волгоградской области и формирование новой аг- ропродовольственной политики (2005—2012 годы) Учебное пособие ВОЛГОГРАДСКОЕ НАУЧНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО 2008 338.43 УДКУДК ББК 65.32-51+65.281 А39 Научный редактор д-р с.-х. наук, проф. Л.И. Сергиенко [ВГИ (филиал) ВолГУ] Рецензенты: д-р экон. наук, проф. ...»

«И.Г. Крымская Гигиена и экология человека Соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту (третьего поколения) Среднее профессиональное образование И. Г. К р ы м ск ая ГИ ГИ Е Н А И ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛО ВЕКА Учебное пособие Рекомендовано Международной Академией науки и практической организации производства в качестве учебного пособия для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования Издание 2-е, стереотипное Ростов-на-Дону Феникс 2012 УДК ...»

«Вы – свет мира Евангелие от Матфея, глава 5, стих 14 И, зажегши свечу, не ставят ее под сосудом, но на подсвечнике, и светит всем в доме. Евангелие от Матфея, глава 5, стих 15 Книга издана при поддержке Благотворительного фонда “Під покровом Богородиці”. Вы – свет мира Очерки жизни Владимира Леонидовича Бандурова Запорожье 2013 УДК 63(477.64)(092)Бандуров В. Л. ББК 65.9(4 Укр–4 Зап 5 Пол)32-03д В 92 Вы – свет мира. Очерки жизни Владимира Леони В 92 довича Бандурова / Н. Кузьменко, В. Манжура, ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Министерство сельского хозяйства и продовольстия Свердловской области ФГБОУ ВПО Уральская государственная сельскохозяйственная академия XIII МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО–ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ МОЛОДЕЖЬ И НАУКА 2011 Участие молодых ученых в реализации Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008–2012 годы ...»

«Министерство Природных Ресурсов Федеральная служба по надзору в сфере природопользования Государственный природный заповедник Полистовский УДК Утверждаю: Директор заповедника Регистрационный № _ Яблоков М.С. Инвентарный № __2009 г. Тема: Динамика явлений и процессов в природном комплексе заповедника ЛЕТОПИСЬ ПРИРОДЫ Книга 9 2008 год Стр. Ст. научный сотрудник Черевичко А.В. Карт. Фото Диагр. 30 мая 2009 г. СОДЕРЖАНИЕ Территория заповедника 1. Пробные и учётные площади, ключевые участки, ...»

«Министерство Природных Ресурсов Федеральная служба по надзору в сфере природопользования Государственный природный заповедник Полистовский УДК Утверждаю: Директор заповедника Регистрационный № _ Яблоков М.С. Инвентарный № __2008 г. Тема: Динамика явлений и процессов в природном комплексе заповедника ЛЕТОПИСЬ ПРИРОДЫ Книга 8 2007 год Стр. 124 Ст. научный сотр. Ларионова С.Ю. Карт. Фото Диагр. 2 12 декабря 2008 г. СОДЕРЖАНИЕ Территория заповедника 1. Пробные и учётные площади, ключевые участки, ...»

«Министерство Природных Ресурсов Федеральная служба по надзору в сфере природопользования Государственный природный заповедник Полистовский УДК Утверждаю: Директор заповедника Регистрационный № _ Яблоков М.С. Инвентарный № __2008 г. Тема: Динамика явлений и процессов в природном комплексе заповедника ЛЕТОПИСЬ ПРИРОДЫ Книга 7 2006 год Стр. 111 Ст. научный сотр. Ларионова С.Ю. Карт. Фото Диагр. 6 8 февраля 2008 г. СОДЕРЖАНИЕ Территория заповедника 1. Пробные и учётные площади, ключевые участки, ...»

«Министерство Природных Ресурсов Федеральная служба по надзору в сфере природопользования Государственный природный заповедник Полистовский УДК Утверждаю _ Яблоков М.С. Регистрационный № Директор заповедника Инвентарный № _2007 г. Тема: Динамика явлений и процессов в природном комплексе заповедника ЛЕТОПИСЬ ПРИРОДЫ Книга 5 2004 год Стр. 211 Ст. научный сотр. Ларионова С.Ю. Карт. 2 Фото 1 Диагр. 25 21 ноября 2007 г. СОДЕРЖАНИЕ Территория заповедника 1. Пробные и учётные площади, ключевые участки, ...»

«Институт экономической политики имени Е.Т. Гайдара Научные труды № 142Р Н. Шагайда Оборот сельскохозяйственных земель в России: трансформация институтов и практика Москва Институт Гайдара 2010 УДК 338.43:[332.7:631.1](470+571) ББK 65.32(2Рос)-511 Ш15 Шагайда, Наталья Ивановна Оборот сельскохозяйственных земель в России: трансформация ин ститутов и практика / Шагайда Н.И. – М.: Ин-т Гайдара, 2010. – 332 с. (Научные труды / Ин-т экон. политики им. Е.Т. Гайдара; № 142Р). – ISBN 978-5-93255-295-7. ...»

«Б.В. Ерофеев ЗЕМЕЛЬНОЕ ПРАВО РОССИИ Учебник 9-е издание, переработанное Ответственный редактор — главный научный сотрудник Института государства и права РАН, доктор юридических наук, профессор Н.И. Краснов Москва Юрайт 2004 УДК 34 ББК 67.407я73 Е78 Ерофеев Борис Владимирович — доктор юридических наук, заслуженный деятель науки РФ, профессор Московской государственной юридической академии, академик Рос сийской экологической академии Ерофеев Б.В. Е78 Земельное право России: Учеб. / Отв. ред. Н.И. ...»

«АКАДЕМИЯ НАУК СССР УРАЛЬСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР Институт экологии растений и животных Н.Г. СМИРНОВ, В.Н. БОЛЬШАКОВ, А.В.БОРОДИН ПЛЕЙСТОЦЕНОВЫЕ ГРЫЗУНЫ СЕВЕРА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ Ответственный редактор доктор биологических наук Л.Н. ДОБРИНСКИЙ НАУКА 1986 УДК 569.32 + 56.11 + 599.32 ВВЕДЕНИЕ С м и р н о в Н.Г., Б о л ь ш а к о в В.Н., Б о р о д и н А.В. Плейстоценовые грызуны Севера Западной Сибири. М.: Наука, 1986. Работа о четвертичной истории грызунов Севера Западной Сибири выхо­ Книга посвящена ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенская государственная сельскохозяйственная академия ВКЛАД МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ В ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК РОССИИ Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 60-летию ФГБОУ ВПО Пензенская ГСХА ТОМ I Пенза 2011 Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное ...»

«Владимир Век СТРУКТУРА МАТЕРИИ В РАМКАХ КОНЦЕПЦИИ МАКРО-МИКРОБЕСКОНЕЧНОСТИ МИРА Монография Пермь, 2011 УДК 1 ББК 87.2 В 26 Рецензенты: Доктор философских наук С.Н. Некрасов, заведующий кафедрой философии Уральской государственной сельскохозяйственной академии, профессор Уральского федерального университета имени первого президента России Б.Н. Ельцина Кандидат физико-математических наук С.А. Курапов, ведущий научный сотрудник ЗАО Уральский проект Кандидат технических наук В.Р. Терровере, старший ...»

«1 Васюганское болото природные условия, структура и функционирова- ние Томск 2003 2 Российская Академия Сельскохозяйственных Наук Сибирское отделение Сибирский научно-исследовательский институт торфа Russian Academy of Agricultural Science Siberian Institute of Peat Васюганское болото природные условия, структура и функционирование Vasyugan Bog nature conditions, structure and functioning Под общей редакцией чл.корр. РАСХН Инишевой Л.И. Under the general direction of Prof. Dr. L.I. Inisheva ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.