Способ усиления осушительного действия закрытых собирателей

Изобретение относится к технологиям осушения сельскохозяйственных земель закрытыми собирателями и технологиям использования этих земель при реализации точного земледелия. Способ усиления осушительного действия закрытых собирателей заключается в дополнении их глубоким рыхлением почвогрунта, включающим периодическое глубокое рыхление под углом к направлению водоотводящих труб. Каждое последующее периодическое глубокое рыхление проводят в направлении, противоположном предшествующему. Сплошное глубокое рыхление почвогрунта каждый раз проводят рыхлителем с рабочим органом V-образной формы обязательно в двух направлениях: первое направление - под углом 90° к направлению водоотводящей трубы собирателя, второе направление - под углом 150° к первому. Технический результат заключается в ускорении отвода поверхностных вод и верховодки из пахотного слоя, в получении землепользователем долговечного и надежного в действии закрытого собирателя, обеспечивающего проектные интенсивность осушения почвогрунта и его режим влажности, требуемые выращиваемыми растениями, в течение как минимум нормативного срока службы дренажной системы.

 

Изобретение относится к технологиям осушения сельскохозяйственных земель закрытыми собирателями и технологиям использованиям этих земель при реализации точного земледелия.

Как известно, к закрытой осушительной регулирующей сети относят закрытые дрены, понижающие уровень инфильтрационных, почвенно-грунтовых, грунтовых и грунтово-напорных вод, и закрытые собиратели, отводящие воду с поверхности почвы и из пахотного слоя.

При применении закрытых собирателей на пахотных землях фильтрующую засыпку траншеи выполняют до подошвы пахотного слоя, используя, как правило, местные естественные и искусственные материалы: песчано-гравийную смесь, гравий, щебень, шлак и др. (СНиП 2.06.03-85, п.3.37 и 3.38).

При проектировании закрытых собирателей в Ленинградской области в качестве мероприятия, направленного на усиление их осушительного действия, а также с целью сохранения влаги и аккумуляции ее в подпахотном горизонте их дополняют глубоким рыхлением (Рекомендации по проектированию закрытых собирателей в Ленинградской области / A.M. Смирнов, Н.И. Нерпина, Н.И. Хрисанов. Под ред. А.И. Климко. - Л.: СевНИИ-ГиМ, 1976. - С.29…31). В другом литературном источнике (Зайдельман Ф.Р. Мелиорация заболоченных почв Нечерноземной зоны РСФСР: Справочная книга. - М.: Колос, 1981. - С.89…91, табл.17) при капитальном строительстве осушения почвогрунтов закрытыми собирателями рекомендуют проводить в одном направлении сплошное или полосовое рыхление на глубину 0,6 м. Эту же технологическую схему рыхления рекомендуют и при эксплуатации построенной осушительной системы.

Недостаток известных способов глубокого рыхления почвогрунтов, осушаемых закрытыми собирателями: не учитывают техногенную эрозию засыпки траншеи закрытого собирателя, тип рабочего органа рыхлителя и обусловленный им и способом рыхления возможный неравномерный приток поверхностных вод по длине траншеи.

Одним из основных параметров глубокого рыхления дренируемых почв является направление рыхления по отношению к водоотводящим трубам закрытого собирателя.

Известен способ глубокого рыхления-кротования тяжелых слабоводопроницаемых почвогрунтов, осушаемых закрытыми собирателями, уложенными в траншею с последующим ее заполнением ниже подошвы пахотного слоя фильтрующим материалом повышенной водопроницаемости в сравнении с естественным почвогрунтом, включающий периодическое глубокое рыхление-кротование под углом к направлению водоотводящих труб. При этом с целью ослабления техногенной эрозии засыпки траншей собирателей каждое последующее глубокое рыхление-кротование почвогрунтов проводят в направлении, противоположном предшествующему (Патент RU 2465760 С1, кл. А01В 79/00 и Е02В 11/00, 2012 г.; прототип).

Недостаток известного способа заключается в низкой эффективности действия закрытых собирателей, обусловленной следующим.

Известно, что продолжительность последействия одноразового глубокого рыхления тяжелых минеральных почв составляет около 8 лет, т.е. N≤8, на чем основан способ назначения срока повторного проведения глубокого рыхления почвогрунтов (Зайдельман Ф.Р. Генезис и экологические основы мелиорации почв и ландшафтов. - М.: КДУ - МГУ, 2009. - С.325…326). Это свидетельствует о том, что фильтрующая засыпка траншеи закрытого собирателя, нарушенная в результате техногенной эрозии при разовом предыдущем глубоком рыхлении, может быть возвращена в положение, близкое к исходному до проведения рыхления, только при разовом последующем рыхлении в течение этого срока. В связи же с отсутствием у землепользователя (особенно у фермера), как правило, технических средств для проведения повторного глубокого рыхления тяжелых почвогрунтов нарушенная после проведения глубокого рыхления фильтрующая засыпка может остаться в таком состоянии на многие годы, что, естественно, приведет к ухудшению действия закрытого собирателя.

Кроме того, известно, что для глубокого рыхления почвогрунта на практике в основном применяют пассивные рыхлители: стоечные и с рабочим органом V-образной формы (Кизяев Б.М., Мамаев З.М., Першина О.Ф. Агромелиоративные мероприятия на минеральных переувлажненных землях. - М.: ВНИИА Россельхозакадемии - ВНИИГиМ Россельхозакадемии, 2013. - С.68…73). При этом осуществляют сплошное или полосовое рыхление с расстоянием между полосами В_п=4…5 м (Там же, с.130…131).

Стоечные рыхлители в зависимости от тягового класса базовой машины имеют одну, две или три стойки (рыхлители РК - 1,2, РУ - 65.2,5, PC - 0,8, PC - 0,6). На конце стоек установлен лемех, который действует по типу двугранного клина, приподнимая и разрушая пласт почвогрунта.

B.C. Казаковым (ВНИИГиМ) разработаны рыхлители РГ - 0,8 и РГ - 0,5 с рабочим органом V-образной формы. Результаты их испытаний на объекте «Греблево» в Тверской области показали, что основное отличие этих рыхлителей от стоечных - конструкция стойки, включающая долото и два боковых ножа, расположенных в поперечной плоскости под углом 45° к вертикали. Процесс рыхления почвогрунта стойкой V-образной формы отличается от рыхления почвогрунта стоечным рыхлителем: рыхлитель V-образной формы производит подъем пласта почвогрунта, затем его излом, крошение и отсыпку за ножом рыхлителя; после прохода рыхлителя образуется полоса равномерно разрыхленного почвогрунта, а смежные полосы рыхления почвогрунта в отличие от рыхления стоечными рыхлителями, оставляющими при сплошном рыхлении между смежными проходами полосы неразрыхленного почвогрунта, перекрываются на 30…40 см.

При сплошном рыхлении стоечным рыхлителем, осуществимом только при расстоянии между полосами рыхления не менее минимально допустимого по технологии проведения глубокого рыхления, т.е. при ширине полосы неразрыхленного почвогрунта

$${В}_{п}\ge {В}_{\min },(1)$$

засыпка траншеи закрытого собирателя, учитывая неравномерный приток поверхностных вод по ее длине после проведения рыхления стоечным рыхлителем, в сравнении с рыхлением рыхлителем V-образной формы и для исключения возможности перетока воды через засыпку на склоне или ее застоя над засыпкой при ровной поверхности должна иметь коэффициент фильтрации при ширине полосы разрыхленного почвогрунта В_Р как минимум в k_c раз больший, т.е.

$$k_c\ge (B_p+B_{\min })/B_p,(2)$$

а при полосовом рыхлении

$$k_{п}=({В}_{р}+{В}_{п})/{В}_{р},(3)$$

при сплошном рыхлении рыхлителем V-образной формы k_cv=1,0.

Учитывая изложенное, а также необходимость сохранения после проведения глубокого рыхления почвогрунта фильтрующей засыпки траншеи для рыхления почвогрунта, осушаемого закрытыми собирателями, наиболее целесообразно из пассивных рыхлителей применение рыхлителей с рабочим органом V-образной формы, что не учтено в прототипе. При этом необходимо проводить сплошное рыхление почвогрунта.

Задача, поставленная в данном изобретении, заключается в усилении осушительного действия закрытых собирателей.

Технический результат заключается в ускорении отвода поверхностных вод и верховодки из пахотного слоя, в получении землепользователем долговечного и надежного в действии закрытого собирателя, обеспечивающего проектные интенсивность осушения почвогрунта и его режим влажности, требуемые выращиваемыми растениями, в течение как минимум нормативного срока службы дренажной системы.

Поставленная в изобретении задача решена тем, что способ усиления осушительного действия закрытых собирателей заключается в дополнении их глубоким рыхлением почвогрунта, включающим периодическое рыхление под углом к направлению водоотводящих труб. При этом каждое последующее периодическое глубокое рыхление проводят в направлении, противоположном предшествующему, и каждый раз сплошное глубокое рыхление почвогрунта проводят рыхлителем с рабочим органом V-образной формы в двух направлениях: первое направление - под углом 90° к направлению водоотводящей трубы собирателя, второе направление - под углом 150° к первому.

При осуществлении периодического глубокого рыхления почвогрунта предложенным способом каждый раз фильтрующая засыпка траншеи закрытого собирателя по завершении глубокого рыхления возвращается в положение, близкое к исходному до проведения рыхления. Достигается это за счет проведения сплошного рыхления рыхлителем с рабочим органом V-образной формы в двух указанных выше направлениях. При этом каждое последующее периодическое глубокое рыхление проводят в направлении, противоположном предшествующему. Применение угла в 150° обусловлено противоположным направлением рыхления под минимальным углом в 30° к первому и качеством разрыхления почвогрунта. Таким образом, проведение каждый раз периодического глубокого рыхления почвогрунта с учетом типа рабочего органа рыхлителя и способ рыхления, снижающие техногенную эрозию фильтрующей засыпки траншеи закрытого собирателя и обеспечивающие ее сохранность в положении, близком к исходному до проведения глубокого рыхления, исключает неравномерность притока поверхностных вод по длине траншеи, усиливая тем самым осушительное действие закрытых собирателей.

Заявленный способ усиления осушительного действия закрытых собирателей включает следующие операции:

- установление на участке, намеченном для усиления осушительного действия закрытых собирателей, местоположения и направления закрытых коллекторов и закрытых собирателей;

- разметку в натуре направления проведения глубокого рыхления почвогрунта путем установки вешек (ориентиров);

- проведение сплошного глубокого рыхления почвогрунтов на участке рыхлителем с рабочим органом V-образной формы по первому направлению под углом 90° к направлению водоотводящей трубы закрытого собирателя: заглубление рыхлителя начинают по трассе первого прохода за 2…3 м от границы участка с выходом на проектную глубину к его границе, при этом предварительно проходят рыхлителем полосу параллельно границе участка в 2…3 м от нее, а постепенное заглубление рыхлителя осуществляют с прорыхленной полосы;

- после завершения рыхления по первому направлению осуществляют рыхление по второму направлению под углом 150° к первому.

Через N лет проводят каждое последующее периодическое глубокое рыхление почвогрунта рыхлителем с рабочим органом V-образной формы так же только в двух указанных выше направлениях. При этом каждое глубокое рыхление проводят в направлении, противоположном предшествующему.

Заявленный способ обеспечивает достижение ожидаемого технического результата, а именно: ускорение отвода поверхностных вод и верховодки из пахотного слоя, получение землепользователем долговечного и надежного в действии закрытого собирателя, обеспечивающего проектную интенсивность осушения почвогрунта и его режим влажности, требуемый выращиваемыми растениями, в течение как минимум нормативного срока службы дренажной системы. На объекте «Греблево» в Тверской области на фоне глубокого рыхления, обеспечившего сохранность засыпки траншеи закрытого собирателя, скорость сработки верховодки повышалась вдвое, объем дренажного стока возрастал на величину до 33%, что способствовало повышению урожайности сельскохозяйственных культур на 21…24%.

Способ усиления осушительного действия закрытых собирателей, заключающийся в дополнении их глубоким рыхлением почвогрунта, включающим периодическое глубокое рыхление под углом к направлению водоотводящих труб, при этом каждое последующее периодическое глубокое рыхление проводят в направлении, противоположном предшествующему, отличающийся тем, что каждый раз сплошное глубокое рыхление почвогрунта проводят рыхлителем с рабочим органом V-образной формы в двух направлениях: первое направление - под углом 90° к направлению водоотводящей трубы собирателя, второе направление - под углом 150° к первому.