Способ осушения сельскохозяйственных земель

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к технологиям осушения сельскохозяйственных земель, расположенных преимущественно в условиях плоского рельефа местности и подверженных переувлажнению в результате выпадения осадков в холодный период года. Способ включает глубокое рыхление, поделку вертикальных полостей, соединяющих подпахотный горизонт с атмосферой, нарезку кротовых дрен, связанных коллекторно-дренажной сетью с водоприемником. При уровне грунтовых вод 0,4-0,6 м глубокое рыхление выполняют на глубину 0,30-0,35 м с шагом между полосами рыхления 1,6-1,8 м, вертикальные полости шириной 0,04-0,06 м нарезают на глубину 0,6-0,7 м с шагом 1,6-1,8 м. Кротовые дрены с диаметром 75-100 мм нарезают на глубине от дневной поверхности 0,4-0,5 м с шагом 3-4 м. Глубокое рыхление и поделку вертикальных полостей выполняют параллельно и с чередованием друг с другом. Кротовые дрены нарезают ниже полос рыхления и поперек к вертикальным полостям. Глубокое рыхление, поделку вертикальных полостей и нарезку кротовых дрен при залегании грунтовой воды на глубине 0,4-0,6 м выполняют при промерзании верхнего слоя почвы на глубину не менее 0,10 м. Способ обеспечивает повышение урожайности сельскохозяйственных культур за счет предотвращения переувлажнения сельскохозяйственных земель и создания условий для своевременного выполнения агротехнических операций. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к технологиям осушения сельскохозяйственных земель, расположенных преимущественно в условиях плоского рельефа местности и подверженных переувлажнению в результате выпадения осадков в холодный период года.

Известна система орошения грунтовыми водами, включающая помещенные ниже уровня грунтовых вод аноды и расположенные в зоне корней растений катоды, подключенные с помощью кабелей к источнику постоянного электрического тока, причем аноды - к плюсовой клемме, а катоды к минусовой, в которой, с целью снижения металлоемкости, аноды и катоды выполнен в виде расположенных в двух горизонтальных плоскостях кротовин, заполненных электропроводным угольным порошком (SU, авторское свидетельство №1382444 А1, М.кл.⁴ A01G 25/00, 25/06. Система орошения грунтовыми водами / О.Я.Ясониди, О.Н.Карпенко, Л.Г.Дудникова, О.А.Скрябина (СССР). - Заявка №3954171/30-15; Заявлено 17.09.1985; Опубл. 23.03.1988, Бюл. №11 // Открытия. Изобретения. - 1988. - №11).

Горизонтальные кротовины, выполненные ниже уровня грунтовых вод, способны не только подавать воду в подпахотный горизонт, но и отводить ее в целях осушения сельскохозяйственных земель. Однако заполнение полостей кротовин любым видом материала неприемлемо для решения поставленной задачи - предотвращение сезонного подтопления сельскохозяйственных земель и создание условий для возделывания широкого спектра сельскохозяйственных культур.

Известен также способ сохранения запаса влаги в почве, включающий ее разрушение в мерзлом состоянии, в котором, с целью повышения плодородия почвы путем стабилизации в ее корнеобитаемом слое запасов влаги, накопленных за период естественного промерзания, разрушение промерзшего слоя почвы осуществляют в начальный период таяния путем формирования сквозных полостей, соединяющих подмерзлотную зону с атмосферой (SU, авторское свидетельство №1336961 А1, М.кл.⁴ А01В 13/16. Способ сохранения запаса влаги в почве / В.Е.Горяев (СССР). - Заявка №3974418/30-15; Заявлено 10.11.1985; Опубл. 15.09.1987, Бюл. №34 // Открытия. Изобретения. - 1987. - №34).

В описанном способе заслуживают внимания для решения указанной проблемы вертикальные сквозные полости, соединяющие подмерзлотную зону (подпахотный горизонт с грунтовой водой) с атмосферой. Переувлажнение сельскохозяйственных земель в осенне-зимний период сопровождается повышением уровня грунтовых вод вследствие отсутствия испарения с поверхности поля и транспирации сельскохозяйственными растениями.

Кроме описанных известен способ регулирования влажностного режима сезоннопротаивающих почвогрунтов, преимущественно хорошо дренируемых, включающий установку в почве водоудерживающих экранов от нижней границы пахотного слоя, в котором, с целью улучшения водного режима сельскохозяйственных растений, водоудерживающие экраны устанавливают в вертикальном направлении до глубины сезонного протаивания почвогрунтов к началу уборки урожая сельскохозяйственных культур; водоудерживающие экраны выполняют из теплоизоляционного материала (SU, авторское свидетельство №1427616 А1, М.кл.⁴ A01G 25/00. Способ регулирования влажностного режима сезоннопротаивающих почвогрунтов / Н.В.Ухов, В.В.Подковыркин, В.Е.Глотов, Н.Е.Подковыркина (СССР). - Заявка №4128526/30-15; Заявлено 17.06.1986; Опубл. 1989, Бюл. №36 // Открытия. Изобретения. - 1988. - №36).

На старопахотных массивах как в орошаемом земледелии, так и на богаре (неорошаемом земледелии) многолетняя плужная обработка привела к образованию переуплотненного почвенного слоя, называемого плужной подошвой. Искусственно созданный водоудерживающий экран - плужная подошва - исключает просачивание избыточных осадков как в зимний, так и в летний периоды. Это приводит к образованию переувлажненных зон в понижениях рельефа поля, к гибели растений в этих зонах, невозможности проведения ряда важных агротехнических мероприятий (сев, культивация, внесение удобрений, защита растений, уборка).

Известен способ комбинированного полива, включающий подачу воды на поле дождеванием и подпочвенный полив, в котором, с целью повышения коэффициента земельного использования, подпочвенный полив осуществляют одновременно с дождеванием путем нарезки кротовых дрен с подключением их к оросителю и забора воды в них на дождевание, при этом дождевание производят нормой, необходимой для увлажнения пахотного слоя, а после прокладки кротовых дрен доводят влажность подпахотного горизонта до оптимальных пределов путем подпочвенного полива (SU, авторское свидетельство №1371627 A1, M.кл.⁴ A01G 25/06. Способ комбинированного полива и агрегат для его осуществления / А.И.Сергеев, М.И.Чеботарев, П.К.Чумак (СССР). - Заявка №3962596/30-15; Заявлено 08.01.1985; Опубл. 07.02.1988, Бюл. №5 // Открытия. Изобретения. - 1988. - №5).

Для решения названной проблемы заслуживает внимание мелиоративный прием - нарезка кротовых дрен, которая с успехом на заданную глубину может быть выполнена кротодренажными машинами и с меньшей глубиной поделки орудием ЩН-2-140, снабженного дренерами.

Известен также способ рассоления орошаемых земель, включающий подачу на участок воды и последующий отвод ее коллекторно-дренажной сетью в водоприемник, в котором, с целью повышения эффективности использования воды, отводимую коллекторно-дренажной сетью воду пропускают через ионообменник, заполненный торфом низинного типа (SU, авторское свидетельство №1514280 A1, M.кл.⁴ A01G 25/00. Способ рассоления орошаемых земель / Н.И.Гамаюнов, Б.И.Масленников, С.А.Кисилева (СССР). - Заявка №4117377/30-15; Заявлено 15.09.1986; Опубл. 15.10.1989, Бюл. №38 // Открытия. Изобретения. - 1989. - №38).

В данном способе рассоления орошаемых земель заслуживает внимание отвод грунтовой воды коллекторно-дренажной сетью в водоприемник. Водоприемник может быть сооружен среди группы полей (севооборота) с водонепроницаемыми стенками. По мере заполнения емкости водоприемника водой передвижными насосными установками и сборно-разборными трубопроводами она может быть откачана либо в сбросной канал, либо в овраги, имеющие хороший уклон.

Известен способ обработки почвы, включающий полосное рыхление и последующее глубокое рыхление оставшихся между полосами монолитов почвы, в котором, с целью снижения энергоемкости и повышения качества обработки почвы, предварительное полосное рыхление выполняют на глубину 1/3 обрабатываемого пласта, а расстояние между полосами при этом устанавливают по соотношению

b≤2(H-b),

где b - расстояние между центрами полос;

Н - общая глубина обработки;

h - глубина полосного рыхления

(SU, авторское свидетельство №948309, М.кл.³ А01В 79/00. Способ обработки почвы / Г.В.Плющев, А.И.Лосев (СССР). - Заявка №2798956/30-15; Заявлено 16.06.1979; Опубл. 07.08.1982, Бюл. №29 // Открытия. Изобретения. - 1982. - №29).

Глубокое рыхление обеспечит дренирущую способность пахотного слоя и подпахотного горизонта и при выпадении осадков в осенний, зимний, ранневесенний периоды обеспечит их проникновение в нижележащие горизонты, которые не будут накапливаться в локальных понижениях рельефа переувлажненного массива.

Известен также способ щелевания почвы по озимым культурам, включающий нарезание щелерезом водоперехватывающих щелей с ярусно расположенными очаговыми резервуарами, в котором, с целью снижения повреждаемости растений и увеличения водопоглощения в зоне корней, при щелевании очаговые резервуары создают ниже узла кущения в зоне образования вторичных корней с размещением вытесняемой почвы в боковинах щелей и резервуарах (SU, авторское свидетельство №1604171 А1, М.кл.⁵ А01В 13/16. Способ щелевания почвы по озимым культурам / В.П.Ермоленко, В.А.Федоров, Е.В.Полуэктов, И.Н.Листопадов (СССР). - Заявка №4404503/30-15; Заявлено 05.04.1988; Опубл. 07.11.1990, Бюл. №41 // Открытия. Изобретения. - 1990. - №41).

К недостаткам описанного способа применительно к решаемой нами задаче относится то, что очаговые резервуары и водоперехватывающие щели не способствуют осушению сельскохозяйственных орошаемых земель, лишь увеличивают объем избыточной воды в очаговых резервуарах. Сами щели после нарезания заплывают почвой пахотного слоя.

Известен способ обработки почвы, включающий рыхление пахотного и подпахотного слоев, в котором, с целью увеличения глубины плодородного слоя за счет неплодородного путем создания благоприятных условий для развития корневой системы растений в подпахотном слое, щели в вертикальном сечении выполняют ромбовидной формы и принудительно заполняют их почвой плодородного слоя, а межщелевое пространство рыхлят; при последующей обработке почвы образование щелей производят каждый раз в различных направлениях (SU, авторское свидетельство №873909 А1, М.кл.³ А01В 79/00. Способ обработки почвы / П.И.Зайцев (СССР). - Заявка №2582693/30-15; Заявлено 22.02.1978; Опубл. 23.10.1981, Бюл. №39 // Открытия. Изобретения. - 1981. - №39).

К недостаткам описанного способа обработки почвы применительно к решаемой задаче относится то, что одними агротехническими мероприятиями - рыхлением горизонтов почвы и поделкой щелей - невозможно удалить избыточную влагу с осушаемого поля.

Известен способ обработки почвы, включающий глубокое рыхление, в котором, с целью снижения тягового сопротивления и общих энергозатрат на обработку, в почве перед глубоким рыхлением нарезают щели, а глубокому рыхлению подвергают оставшиеся между щелями почвенные монолиты (SU, авторское свидетельство №268772, М.кл. А01В 79/00, А01В 49/00. Способ обработки почвы / П.А.Лукашевич, В.Я.Зельцер, В.В.Шкиопу (СССР). - Заявка №1309965/30-15; Заявлено 04.03.1969; Опубл. 10.04.1970, Бюл. №14).

В данном способе обработки почвы заслуживает внимание поделка щелей и глубокое рыхление между щелями. Это способствует равномерному распределению естественных осадков по поверхности осушаемого массива, однако не обеспечивает отвод избыточной влаги (воды) с орошаемого массива. Следует также отметить, что выполнение этих работ на переувлажненных почвах возможно лишь при промерзании верхнего слоя на глубину 5-10 см и в морозный период. В противном случае даже болотными тракторами невозможно выполнить указанные энергоемкие технологические операции.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - снижение до допустимого уровня или предотвращение переувлажнения сельскохозяйственных земель вследствие выпадения осадков в течение холодного периода года.

Технический результат - повышение урожайности сельскохозяйственных культур за счет предотвращения переувлажнения сельскохозяйственных земель и создания условий для своевременного выполнения агротехнических операций.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе осушения сельскохозяйственных земель, включающем глубокое рыхление, поделку вертикальных полостей, соединяющих подпахотный горизонт с атмосферой, нарезку кротовых дрен, связанных коллекторно-дренажной сетью с водоприемником, согласно изобретению при уровне грунтовых вод 0,4-0,6 м глубокое рыхление выполняют на глубину 0,30-0,35 м с шагом между полосами рыхления 1,6-1,8 м, вертикальные полости шириной 0,04-0,06 м нарезают на глубину 0,6-0,7 м с шагом 1,6-1,8 м, кротовые дрены с диаметром 75-100 мм нарезают на глубине от дневной поверхности 0,4-0,5 м с шагом 3-4 м, при этом глубокое рыхление и поделку вертикальных полостей выполняют параллельно и с чередованием друг с другом, а кротовые дрены нарезают ниже полос рыхления и поперек к вертикальным полостям, при уровне грунтовых вод 0,5-0,8 м глубокое рыхление выполняют на глубину 0,40-0,45 м с шагом между полосами 3,5-4,5 м, вертикальные полости шириной 0,03 - 0,04 м нарезают на глубину 0,6-0,9 м с шагом 4,5-6,0 м, кротовые дрены диаметром 50 -75 мм нарезают на глубине от дневной поверхности 0,5-0,7 м с шагом 4-6 м, при уровне грунтовых вод 0,7-0,9 м глубокое рыхление выполняют на глубину 0,6 м с шагом между полосами рыхления 2,5-5,0 м, вертикальные полости шириной 0,02-0,03 м нарезают на глубину 0,6-1,0 м с шагом 5,0-10,0 м, кротовые дрены диаметром 50 мм нарезают на глубине 0,7-0,8 м с шагом 3-6 м; глубокое рыхление проводят скобой, имеющей V-образную форму; глубокое рыхление, поделку вертикальных полостей и нарезку кротовых дрен при залегании грунтовой воды на глубине 0,4-0,6 м выполняют при промерзании верхнего слоя почвы на глубину не менее 0,10 м, при уровне грунтовой воды 0,5-0,8 м - при промерзании верхнего слоя на глубину 0,04-0,06 м, а при уровне грунтовой воды 0,7-0,9 м - при завершении полевых работ.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображено осушаемое поле с линейным (рядовым) размещением растений сельскохозяйственных культур в период вегетации и микропонижениями в посевах с избыточной водой, вид в плане.

На фиг.2 - то же, вид поля в позднеосенний-зимний период после выполнения ряда мелиоративных приемов для отвода грунтовой воды в коллекторно-дренажную сеть.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.1, поперечно-вертикальный разрез разрыхленных полос пахотного слоя и подпахотного горизонта для улучшения условий водопроницаемости и отвода естественных осадков, выпадающих в осенне-зимний и ранневесенний периоды.

На фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.1, поперечно-вертикальный разрез кротовых дрен, выполненных в подпахотном горизонте.

На фиг.5 - сечение В-В на фиг.1, продольно-вертикальный разрез кротовых дрен и поперечно-вертикальный разрез разрыхленных полос пахотного слоя и подпахотного горизонта и вертикальных полостей для сбора и аккумуляции естественных осадков.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Пример 1. Выпадение осадков в течение осенне-зимнего периода привело к переувлажнению сельскохозяйственных земель. При достаточном количестве естественных осадков на поле 1 в понижениях 2 накапливается вода, которая приводит к гибели сельскохозяйственных растений в рядках 3 (см. фиг.1). Способ осушения бывших орошаемых земель включает глубокое рыхление в полосах 4, поделку вертикальных полостей 5, соединяющих подпахотный горизонт 6 с атмосферой, нарезку кротовых дрен 7, связанных коллекторно-дренажной сетью 8 с водоприемником (см. фиг.2-5).

При уровне грунтовых вод 0,4-0,6 м глубокое рыхление в полосах 4 выполняют на глубину 0,30-0,35 м с шагом между полосами рыхления 1,6-1,8 м. Глубокое рыхление в полосах 4 проводят скобой, имеющей V-образную форму и толщину не более 16 мм. Пласт почвы и грунта подрезается, создавая V-образное сечение при минимальном тяговом сопротивлении. Шаг поделки полос 4 обусловлен вождением гусеничных тракторов класса тяга 3. Размещение рабочих органов V-образной формы позволяет за один проход нарезать полосу 4 в количестве 1, 2, 4 и 6.

Вертикальные полости 5 шириной 0,04-0,06 м нарезают на глубину 0,6-0,7 м с шагом 1,6-1,8 м. Ширина полости 5 устанавливается толщина стойки щелереза и, как правило, при высоком залегании грунтовой воды щелерезы устанавливают на раме орудия с большой толщиной. Грунтовой водой из нижних горизонтов 6 происходит смачивание стойки щелереза, и этим снижается тяговое сопротивление рабочих органов.

Кротовые дрены 7 с диаметром 75-100 мм нарезают на глубине от дневной поверхности 0,4-0,5 м с шагом 3-4 м.

Глубокое рыхление в полосах 4 и поделку вертикальных полостей 5 выполняют параллельно и с чередованием друг с другом. Кротовые дрены 7 нарезают ниже полос 4 рыхления и поперек к вертикальным полостям 5.

Кротовые дрены 7 выполняют горизонтально, либо с небольшим уклоном в сторону коллекторно-дренажной сети 8. Глубокое рыхление в полосах 4, поделку вертикальных полостей 5 и нарезку кротовых дрен 7 при залегании грунтовой воды на глубине 0,4-0,6 м выполняют при промерзании верхнего слоя почвы на глубину не менее 0,10 м. Это продиктовано тягово-сцепными качествами и проходимостью энергонасыщенных тракторов класса тяги 3; 4; 5 и 6.

При выпадении естественных осадков, например в виде дождя, последние с поверхности поля 1 по понижениям микрорельефа стекают в вертикальные полости 5 и по их стенкам направляются в донные части полостей 5. При заполнении полостей 5 вода поступает в полости дрен 7 и по ним стекает в коллекторно-дренажную сеть 8 и подается в водоприемник.

Осадки, поступая в разрыхленные полосы 4, в них накапливаются, промывают весь объем почвы и грунта, далее за счет гравитационных сил накапливаются в нижней части полосы 4 и поступают в полость дрены 5. За счет вертикальных полостей 5 шириной 40-60 мм избыточная влага перетекает кратчайшим путем в дрены 5 и ими отводится в коллекторно-дренажную сеть 8.

Таким образом, за счет разрыхления полос 4, вертикальных полостей 5 и дрен 7 создается промывной режим пахотного слоя и отвод избыточной воды, т.е. иссушение пахотного горизонта поля, обеспечивая этим комфортные условия для возделывания сельскохозяйственных культур и выполнение необходимых агротехнических приемов.

В таблице 1 представлены количественные и качественные показатели последействия заявленного способа осушения сельскохозяйственных земель при глубине залегания грунтовых вод в диапазоне 0,4-0,6 м.

Во второй колонке таблицы 1 представлен переменный, варьируемый параметр h₁ ^I…h₁ ^IV - глубина рыхления верхнего пахотного слоя и подпахотного горизонта в полосах 4 в диапазоне глубин от h₁ ^I=0,20 м до h₁ ^IV=0,45 м с интервалом 5 см. Экспериментальный рабочий орган, имеющий V-образную форму и толщину не более 16 мм, средствами крепления смонтирован на раме любого почвообрабатывающего орудия. Орудие снабжено рамой, кронштейнами и пальцами для навески рамы на тяги гидронавесной системы агрегатируемого трактора и опорное колесо с винтовым механизмом. Для получения достоверных экспериментальных данных по энергооценке и установления тягового сопротивления на вертикальных стойках экспериментального рабочего органа выполнена группа отверстий диаметром 24 мм для изменения глубины рыхления с интервалом 0,05 м. Перед закладкой серии опытов на осушаемом поле за счет выполнения почвенного разреза был установлен уровень залегания грунтовой воды после уборки предшественника (Н_гр=0,45 м, см. колонку 4 табл.1).

В позднеосенний период при наступлении устойчивых морозов и глубине промерзания верхнего слоя на глубину не менее а=0,10 м был выполнен перечень агротехнических операций со следующими фиксированными значениями технологических операций (см. колонку 3 табл.1):

T₁=1,6 м - шаг между полосами 4 рыхления;

b=40 мм - ширина вертикальных полостей, продиктованная толщиной стойки щелереза, имеющего долото в нижней части и лезвие на фронтальной части;

H₁=0,6 м - глубина нарезки полостей, при этом соблюдено условие H₁>h_i ^I;

Т₂=1,6 м - шаг нарезки полостей на осушаемом массиве;

d₁=75 мм - диаметр дренера, установленного за стойкой в ее нижней части;

Н₃=0,4 м - глубина закладки кротовых дрен;

Т₃=3 м - шаг закладки кротовых дрен.

Ежегодно (2005, 2006, 2007 годы) в первой декаде апреля был выполнен сев ярового ячменя сорта Донецкий 8. В колонке 5 табл.1 показан уровень грунтовой воды в период посева с 1 по 10 апреля. В колонке 6 представлены энергозатраты на рыхление полос 4 при увеличении глубинного рыхления h_i. В колонках 7 и 8 таблицы 1 приведены данные по урожайности ярового ячменя сорта Донецкий 8 на участках без осушения и при проведении технологических операций по заявленному способу.

При глубине рыхления полос 4 h₁ ^I=0,20 м и h₁ ^II=0,25 м выпавшие осадки аккумулируются в почвенных желобах, выполненных V-образными рабочими органами почвообрабатывающего орудия. Из желобов в полосах 4 накопившаяся влага поступает в полости 5 лишь при оттаивании грунта. При глубине рыхления полос 4 h₁ ^III=0,30 м и h₁ ^IV=0,35 м грунтовая вода за осене-зимне-весенний период снижается с уровня 0,45 м до горизонта 0,76…0,92 м. Урожайность ярового ячменя Донецкий 8 на участке без обработки составила до осушения 1,86 т/га, а при глубине рыхления 0,30…0,35 м урожайность ячменя достигла 2,42…2,58 т/га. При увеличении глубины рыхления полос 4 до h₁ ^V=0,40 м и h₁ ^VI=0,45 м уровень залегания грунтовой воды с 0,45 м снизился до 0,79…0,83 м. Урожайность зерна ячменя на этих делянках составила 2,47…2,53 т/га. Однако прибавка урожая ячменя из-за отвода грунтовой воды путем глубокого рыхления не окупается возросшими энергозатратами. По этой причине принимается оптимальная глубина рыхления h₁ в полосах 4 равной 0,30-0,35 м.

Оптимальный шаг рыхления T₁ между полосами 4 выполнен в серии полевых опытов при следующих постоянных, фиксированных значениях технологических параметров: h₁=0,30 м; b=0,04 м; H₁=0,6 м; Т₂=1,6 м; d₁=75 мм; Н₃=0,4 м; Т₃=3 м; а=0,10 м (см. данные таблицы 1, поз.2). Уменьшение шага T₁ нарезки полос 4 рыхления с 2,2 до 1,2 м приводит к снижению залегания грунтовой воды с уровня 0,68 м до отметки 0,88 м. Урожайность зерна ячменя с 2,28 т/га при этом увеличилась до 2,63 т/га, а на контроле составила лишь 1,73 т/га. Однако энергозатраты при увеличении шага с 1,2 м до 2,2 м резко снижаются. Шаг T₁=1,6…1,8 м между полосами 4 является наиболее приемлемым.

Поделка вертикальных полостей 5 существенна для отвода собранной воды от естественных осадков на осушаемом массиве. Эта группа опытов выполнена при изменении глубины полостей 5 с 0,4 м до 1,0 м с интервалом 10 см. На указанном осушаемом участке полости 5 нарезаны щелерезом с толщиной стойки 40 мм (b=0,04 м). Для сопоставимости экспериментальных данных полосы 4 рыхления выполнены на глубину h₁=0,30 м с шагом T₁=1,6 м. Шаг нарезки полостей 5 выполнен равным Т₂=1,6 м, кротодрены 7 выполнены дренером с диаметром d₁=75 мм. Глубина нарезки дрен 7 - 0,4 мм. Шаг нарезки дрен 7 - 3 м. Глубина промерзания верхнего слоя 0,10 м гарантирует выполнение энергоемких операций. С увеличением глубины полостей 5 идет интенсивное удаление (отвод) избыточной влаги с осушаемого поля. При увеличении глубины полостей 5 происходит увеличение урожайности зерна ячменя с 2,51 до 2,75 т/га, тогда как на неосушаемом массиве урожайность зерна ячменя составила лишь 1,81 т/га.

Шаг Т₂ ^I…Т₂ ^VI нарезки полостей 5 в опытах выполнен нарастающим с 1,0 м до 2,0 м с интервалом 0,2 м. С увеличением шага T₂ снижение уровня грунтовой воды уменьшается с 0,86 м до 0,48 м. Урожайность зерна ячменя с 1,73 т/га возросла до 2,38…2,61 т/га. Однако с увеличением шага Т₂ с 1 до 2 м энергоемкость процесса уменьшилась с 1967 кВт-ч/га до 1415 кВт-ч/га. Шаг Т₂ считается в пределах 1,6…1,8 м оптимальным, т.к. урожайность по сравнению с контролем больше на 0,75 т/га (зерно ячменя сорта Донецкий 8) при существенном снижении энергозатрат (352 кВт-ч/га).

Глубина Н₃ закладки дрен 7 существенно влияет на отвод избыточной влаги. В таблице 1 показано влияние глубины Н₃ закладки дрен 7 на уровень грунтовой воды после выполнения всех технологических операций, суммарные энергозатраты и урожайность ярового ячменя сорта Донецкий 8. Из приведенных данных следует то, что при закладке кротодрен 7 с шагом Т₃=3 м оптимальной следует считать глубину прокладки дрен 0,4-0,5 м.

Диаметр d_i дренера при выполнении кротодрен 7 играет существенную роль в отводе грунтовой воды. При увеличении диаметра d_i дренера энергозатраты на выполнение технологического процесса возрастают кратно.

Ширина «b» вертикальной полости 5 для отвода избыточной воды из рыхлых полос 4 на отвод воды не оказывает существенного влияния. Однако энергозатраты при фиксированных значениях h₁=0,30 м; T₁=1,6 м; d₁=75 мм; H₁=0,6 м; Т₂=1,6 м; Н₃=0,4 м; Т₃=3 м; а=0,10 м возросли на 68%. Это вызывает удорожание растениеводческой продукции.

Пример 2. При уровне грунтовых вод 0,5-0,8 м для снижения материальных и энергетических затрат, глубокое рыхление в полосах 4 выполняют на глубину 0,40-0,45 м с шагом между полосами 4 рыхления 3,5-4,5 м. В этом случае на полосах 4 образуется разрыхленный вал почвы и грунта большей высоты, который исключает ливневый сток естественных осадков на поверхности поля 1. Вертикальные полости 5 шириной 0,03-0,04 м нарезают на глубину 0,6-0,9 м с шагом 4,5-6,0 м. Вертикальные полости 5 способствуют перехвату осадков с поверхности поля 1 между смежными разрыхленными полосами 4. Так как глубина залегания отводимых грунтовых вод находится на уровне 0,5-0,8 м, диаметр кротовых дрен 7 уменьшают до 50-75 мм. Дрены 7 нарезают на глубине 0,5-0,7 м от дневной поверхности поля 1. Шаг между дренами 7 - 2-6 м. Эти условия продиктованы не только энергетическими затратами, но и пропускной способностью дрен 7 для отвода выпавших естественных осадков в осенний и зимний периоды. При уровне грунтовых вод 0,5-0,8 м поделку вертикальных полостей 5 и нарезку дрен 7 выполняют при промерзании верхнего слоя на глубину 0,04-0,06 м.

На основании проведенных исследований в 2005-2007 гг. на осушаемом массиве с высоким уровнем залегания грунтовой воды (был поставлен многофакторный полевой опыт) получены усредненные трехлетние результаты полевого опыта, числовые значения которых приведены в таблице 2.

В позиции 1 показано влияние глубины рыхления полос 4 на снижение уровня грунтовой воды и урожайности ячменя Донецкий 8 как на неосушаемом участке (контроль), так и после выполнения всего комплекса агротехнических мероприятий. Глубина рыхления полос h₁ оказывает влияние не только на снижение уровня залегания воды, но оказывает существенное изменение на структуру почвы. Однако увеличение урожайности зерна ячменя с 2,79 т/га до 2,83 т/га не окупается материальными затратами и повышением энергоемкости.

Энергоемкость процесса рыхления в полосах 4 установлена нами расчетом по формуле

N=P_кр·V_p/1000, кВт

где Р_кр - крюковое усилие на перемещение V-образного рабочего органа, Н;

V_p - рабочая скорость, м/с.

Крюковое усилие на перемещение использованных рабочих органов и почвообрабатывающих машин установлено на основе энергооценки (методом тензометрирования).

Производительность агрегата при рыхлении полос установлена расчетом по формуле

W_ч=0,1·В_р·V_p·τ, га/ч

где В_р - рабочая ширина обработанной полосы, м;

V_p - рабочая скорость, м/с;

τ - коэффициент использования времени смены.

Рабочая ширина захвата почвообрабатывающего орудия определена из зависимости

В_р=T₁·n, м

где T₁ - шаг между полосами рыхления, м;

n - количество смонтированных на раме рабочих органов.

Время обработки 1 гектара осушаемой площади

, c

или

, ч.

Энергоемкость процесса рыхления

, кВт-ч/га.

Влияние глубины рыхления в полосах (h₁), шага между полосами рыхления (T₁), ширины вертикальных полостей (b), глубины нарезки полостей (H₁), шага нарезки полостей (Т₂) на осушаемом массиве, диаметра кротовой дрены (d_i), глубины закладки кротовых дрен (Н₃), шага (Т₃) между ними и глубины промерзания верхнего слоя «а» для обеспечения тяговосцепных качеств агрегатируемых тракторов на уровень залегания грунтовой воды к периоду высева ярового ячменя сорта Донецкий 8 на энергоемкость указанных технологических процессов и урожайность зерна ячменя отражено числовыми данными в таблице 2.

Пример 3. При уровне грунтовых вод 0,7-0,9 м глубокое рыхление в полосах 4 выполняют на глубину 0,6 м с шагом между полосами рыхления 2,5-5,0 м. Вертикальные полости 5 шириной 0,02-0,03 м нарезают на глубину 0,8-1,0 м с шагом 5-10 м. Кротовые дрены 7 диаметром 50 мм нарезают на глубине 0,7-0,8 м с шагом 3-6 м. Эти мелиоративные приемы осуществляют либо при завершении полевых работ, либо после уборки возделываемых сельскохозяйственных культур.

Результаты описанных агротехнических приемов отражены в таблице 3.

1. Способ осушения сельскохозяйственных земель, включающий глубокое рыхление, поделку вертикальных полостей, соединяющих подпахотный горизонт с атмосферой, нарезку кротовых дрен, связанных с коллекторно-дренажной сетью с водоприемником, отличающийся тем, что при уровне грунтовых вод 0,4-0,6 м глубокое рыхление выполняют на глубину 0,30-0,35 м с шагом между полосами рыхления 1,6-1,8 м, вертикальные полости шириной 0,04-0,06 м нарезают на глубину 0,6-0,7 м с шагом 1,6-1,8 м, кротовые дрены с диаметром 75-100 мм нарезают на глубине от дневной поверхности 0,4-0,5 м с шагом 3-4 м, при этом глубокое рыхление и поделку вертикальных полостей выполняют параллельно и с чередованием друг с другом, а кротовые дрены нарезают ниже полос рыхления и поперек к вертикальным полостям, при уровне грунтовых вод 0,5-0,8 м глубокое рыхление выполняют на глубину 0,40-0,45 м с шагом между полосами рыхления 3,5-4,5 м, вертикальные полости шириной 0,03-0,04 м нарезают на глубину 0,6-0,9 м с шагом 4,5-6,0 м, кротовые дрены диаметром 50-75 мм нарезают на глубине от дневной поверхности 0,5-0,7 м с шагом 4-6 м, при уровне грунтовых вод 0,7-0,9 м глубокое рыхление выполняют на глубину 0,6 м с шагом между полосами рыхления 2,5-5,0 м, вертикальные полости шириной 0,02-0,03 м нарезают на глубину 0,8-1,0 м с шагом 5,0-10,0 м, кротовые дрены диаметром 50 мм нарезают на глубине 0,7-0,8 м с шагом 3-6 м.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что глубокое рыхление проводят скобой, имеющей V-образную форму.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что глубокое рыхление, поделку вертикальных полостей и нарезку кротовых дрен при залегании грунтовой воды на глубине 0,4-0,6 м выполняют при промерзании верхнего слоя почвы на глубину не менее 0,10 м, при уровне грунтовых вод 0,5-0,8 м - при уровне грунтовых вод 0,5-0,8 м - при промерзании верхнего слоя на глубину 0,04-0,06 м, а при уровне грунтовых вод 0,7-0,9 м - при завершении полевых работ.