Способ накопления парообразной влаги и влаги атмосферных осадков в почве для выращивания многолетних насаждений в полупустынных ландшафтах Российский патент 2024 года по МПК A01B79/00 A01G23/04 

Известен способ накопления парообразной влаги в почве для посадки древесных насаждений «Полевой конденсатор парообразной влаги атмосферы», который представляет собой каменный котлован, заполненный плодородным мелкоземом. После посадки дерева котлован сверху закрывается каменным материалом, размером 1-10 см и толщиной 10-20 см [5]. Недостатком способа является большая потребность в каменном материале для закладки котлована и необходимость дробления и сортировки каменного материала до соответствующих размеров (1-10 см). Это требует дополнительных финансовых, трудовых и материальных затрат.

Известен «Способ конденсации парообразной влаги в почве», включающий создание множества щелей и кротовин под почвой и покрытие поверхности почвы над кротовинами и щелями слоем каменного материала в смеси с песком [6]. Недостаток способа - необходимость нарезки кротовин и щелей на глубину до 0,6 м щелерезами - кротователями со специальным рабочим органом и использованием энергонасыщенных тракторов на гусеничном ходу (С-100), что также связано со значительными финансовыми и другими расходами. Кроме того, способ предназначен для накопления влаги в почве при выращивании кустарников, кустарничков, полукустарников и полукустарничков на пастбищных угодьях полупустынь, но не древесных насаждений.

Известен "Курганный способ конденсации парообразной влаги в почве» для засушливых территорий [3] - прототип. Он заключается в том, что на расстоянии 1,5 м от штамба саженца дерева копаются 4 ямы, ориентированные по сторонам света: север, запад, восток, юг, на глубину 0,6-0,8 м, ширину 0,30-0,35м. От каждой ямы до штамба дерева роятся траншеи глубина которых составляет 0,4-0,5 м, ширина - 0,30-0,35м. По линии круга от штамба саженца, радиусом 1,5 м, также роятся траншеи, сопряженные с ямами, глубиной 0,40-0,50 м, шириной 0,30-0,35 м. Все траншеи и ямы заполняются каменным материалом до поверхности почвы. На поверхности почвы вокруг посаженного саженца создается каменный курган, охватывающий все выкопанные ямы и траншеи, и сопряженный с ними. Площадь кургана соответствует площади круга, радиусом 1,5 м и равна 7,1 м². Высота слоя камня в кургане не менее 0,6 м.

Недостатком способа является расход большого количества каменного материала - 5,4 м³ на каждый посаженный саженец (0,2 м³ на 4 ямы, 0,9 м³ - на 4 траншеи, 4,3 м³ на каменный курган вокруг дерева). Поэтому данный способ не может быть применим для достижения высокой приживаемости деревьев в условиях полупустыни с аридным климатом, где камень приходится завозить на расстоянии 70-120 км. Кроме того, конденсация влаги происходит вокруг дерева на поверхности почвы. При этом часть накопленной влаги может быть потеряна на испарение.

Перечисленные способы конденсации влаги одновременно способствуют и лучшему проникновению атмосферных осадков в почву, но происходит это в два этапа: первый этап - поглощение воды почвой методом инфильтрации под влиянием сорбционных и капиллярных сил; второй этап - фильтрация ее через толщу насыщенной влагой почвы под действием силы тяжести и градиента напора. Но на слабо влагопроницаемых солончаково - солонцеватых почвах полупустынных ландшафтов даже после осадков в 20-30 мм увлажняется небольшой слой почвы - 0,10-0,12 м, что недостаточно для достижения высокой приживаемости саженцев древесных пород, основная масса корней которых располагается в слое 0,2-0,60 м и глубже. Поэтому значительная часть выпавших осадков теряется на физическое испарение с поверхности почвы, не проникнув в более глубокие ее слои. В этих условиях необходимо добиться провальной водопроницаемости осадков в почву для накопления всей влаги атмосферных осадков в яме с посаженным в ней саженцем древесных пород.

Целью исследования является разработка способа накопления парообразной влаги и влаги атмосферных осадков в почве для выращивания древесных насаждений в условиях полупустыни, при котором, при меньших затратах каменного материала, достигается накопление большего количества влаги в почве и высокая приживаемость деревьев без применения орошения.

Поставленная цель достигается тем, что для посадки дерева копается яма, глубиной 0,8 м, диметром 0,8 м, по дну ямы (в виде креста) и по бокам ее с четырех сторон в продольном и поперечном направлениях делаются углубления на 0,2 м, шириной 0,2 м, которые заполняются каменным материалом до поверхности почвы (рис.1). Посадка саженца в яму проводится, соблюдая все известные агротребования. На поверхности почвы вокруг саженца создается каменный курган диаметром 1,0 м, высотой 0,3 м (рис.2). Таким образом, каменные «крест» на дне ямы, стойки по всем четырем ее сторонам и курган на поверхности почвы вокруг саженца сообщаются между собой (рис.2). Расход каменного материала на одно дерево составляет 0,21м³, в том числе на каменный крест на дне ямы - 0,04м³, стойки по бокам ямы - 0,10 м³, курган вокруг дерева на поверхности почвы 0,07м³.

Известно, что в дневные часы движение теплого воздуха атмосферы направлено от поверхности к более глубоким слоям почвы, парообразная влага, которая содержится в нем, соприкасаясь с каменным материалом, отличающимся меньшей теплопроводностью, чем воздух, конденсируется по всей его поверхности [1,2]. В ночные часы, наступает второй этап конденсации парообразной влаги, но уже из почвенного воздуха, когда теплый воздух из более глубоких слоев, перемещается к поверхности почвы, где почва и каменный материал имеют относительно низкие показатели по температуре. Движение парообразной влаги осуществляется на базе запасов воды, содержащейся в почве и в атмосфере, и подчиняется ритму сезонных и суточных тепловых потоков, а объем переноса пропорционален величине этого потока [4].

Поместив каменный материал в яму для посадки дерева, и, создав каменный курган вокруг саженца, мы интенсифицировали процесс конденсации парообразной влаги из атмосферы и почвы, а также добились полного поступления атмосферных осадков в яму с саженцем. Благодаря этим мерам посаженные в условиях полупустыни саженцы вяза мелколистного (Ulmus parvifolia) и гибрида алычи с персиком имели соответственно 74% и 68% приживаемости, формирование от 8 в первый год до 44 и 36 побегов во втором году, а также среднюю длину побегов 40 и 50 см (табл. 1, рис.3 и 4).

Таблица 1 - Приживаемость саженцев и годичные приросты побегов вяза мелколистного и гибрида алычи с персиком за 2023 и 2024 гг.

Порода многолетних насаждений Год Приживаемость, % Количество побегов на саженце , шт. Средняя длина побега, см Вяз мелколистный 2023 74 8 34 2024 Не учитывалась 44 46 Гибрид алычи с персиком 2023 68 8 26 2024 Не учитывалась 36 54

Саженцы этих же пород, посаженные без каменного конденсатора, испытывали острый недостаток влаги в почве и погибли спустя два месяца после начала вегетации в первой декаде марта (рис. 5).

Дополнительную защиту почвы от потерь влаги обеспечивали наносы сухой массы курая иберийского (ветошь), которые накапливались вокруг саженцев при постоянных ветрах со скоростью 4-6 м/сек. Образовавшийся из него степной войлок также служил дополнительным фактором сохранения влаги в почве.

Таблица 2 - Динамика влажности в слое почвы 0-0,8 м в посадочных ямах с вязем узколистным при различных способах накопления влаги них, 2022 и 2023 гг., % от абсолютно сухой массы

Срок определения Обычный способ посадки - контроль Каменный материал в посадочной яме и вокруг нее + покров фитомассы курая 2022 г. Апрель 14,3±0,8 18,2±0,9 Июль 5,4±0,6 16,5±0,8 Октябрь 5,3±0,5 14,8±0,7 2023 г. Апрель 5,6±0,6 18,3±1,1 Июль 5,0±0,4 16,2±0,7 Октябрь 4,4±0,4 14,3±0,6

Для суглинистой светло-каштановой почвы экспериментального участка по нашим данным основные почвенно - гидролитические константы имеют следующие значения:

наименьшая влагоемкость (НВ) - 20,9%;

влажность завядания (ВЗ) - 5,7%;

максимальная молекулярная влагоемкость (ММВ) - 3,1%.

Приведенные в таблице данные показывают, что влажность устойчивого завядания в варианте посадки саженцев без каменного материала наступала в первые два месяца после посадки и они высыхают (учет проводили в июле). В варианте, где при посадке саженцев использовался каменный материал в посадочной яме и вокруг нее, и дополнительно накапливалась фитомассы курая, влажность почвы повышалась в 2022 г. на 9,1%, в 2023 г. - на 8,6%, что является дополнительным стимулом повышения приживаемости саженцев.

Согласно полученным нами данным, в среднем за три срока определения запасы влаги в почве под саженцами вяза узколистного в случае использования каменного материала в посадочной яме и накоплении вокруг них фитомассы курая в 2022 г. составили 950 м³/га, в 2023 г. - 930 м³/га, то есть, сократились по сравнению с началом вегетации всего на 11,4%. (табл. 2).

Таблица 2 - Динамика запасов влаги в слое почвы 0-0,8 м (в числителе общих, в знаменателе - продуктивных) в посадочных ямах с вязем узколистным при различных способах их накопления в 2022 и 2023 гг., м³/га

Срок определения Обычный способ посадки - контроль Каменный материал в посадочной яме и вокруг нее + покров фитомассы курая 2022 г. Апрель 820/490 1050/720 Июль 310/-20 950/620 Октябрь 300/-30 850/520 Средние по трем срокам 480/440 950/620 2023 г. Апрель 320/-10 1050/720 Июль 300/-30 930/600 Октябрь 250/-80 820/490 Средние по трем срокам 290/-120 930/600

При обычном способе посадки без каменного материала накопленные к началу вегетации саженцев 820 м³/га к концу вегетации 2022 г. сократились в 2,7 раза, 2023 г. - в 3,3 раза. А продуктивной влаги в почве при втором срока определения в 2022г. в контрольном варианте вовсе не осталось, а при использовании каменного материала в сочетании с растительной мульчей курая сократилось всего на 15,9%, во втором году - на 16,7%.

Таким образом, заявляемый способ накопления парообразной влаги и влаги атмосферных осадков в почве для выращивания вяза мелколистного (Ulmus parvifolia) и гибрида алычи с персиком в полупустынных ландшафтах характеризуется принципиально новым комплексом совокупности признаков и может быть широко использован для создания лесных, лесокустарниковых насаждений и лесопастбищных угодий в полупустынных ландшафтах.

Литература

1. Абрамова М.М. О передвижении парообразной влаги в почве // Почвоведение. - 1963. - №10. - С. 49-63.

2. Алишаев М.Г. Испарение и конденсация влаги в кротованной почве // Инженерно- физический журнал.- 2015. Том 88. - №6. - С. 1321-1327.

3. Асадуллаев З.М., Мирзоев Э.М.-Р., Гасанов Г.Н. и др. Авторское свидетельство № «Курганный способ конденсации парообразной влаги в почве».

4. Кулик Н.Ф. О возможности конденсации атмосферной парообразной влаги в почве //Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева, Вып. № 83. 2016. С.

5. Лукин Н.Ф. Авторское свидетельство №1371552 «Полевой конденсатор парообразной влаги атмосферы», 1972.

6. Мирзоев Э.М.-Р. Авторское свидетельство №1732829 «Способ конденсации парообразной влаги в почве». Авторское свидетельство СССР 4825647. 15.05.92. Бюл. N 13.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ конденсации парообразной влаги и влаги атмосферных осадков в почве для выращивания вяза мелколистного (Ulmus parvifolia) и гибрида алычи с персиком в полупустынных ландшафтах характеризуется тем, что копают яму глубиной 0,8 м, диаметром 0,8 м, по дну ямы в виде креста и по бокам ямы с четырех сторон в продольном и поперечном направлениях делают углубления на 0,2 м, шириной 0,2 м, которые заполняют каменным материалом до поверхности почвы, осуществляют посадку саженца, на поверхности почвы вокруг саженца создают каменный курган диаметром 1,0 м, высотой 0,3 м, причем каменные «крест» на дне ямы, стойки по всем четырем ее сторонам и курган на поверхности почвы вокруг саженца сообщаются между собой. Изобретение позволяет обеспечить высокую приживаемость деревьев без применения орошения. 5 ил., 3 табл.

Способ конденсации парообразной влаги и влаги атмосферных осадков в почве для выращивания вяза мелколистного (Ulmus parvifolia) и гибрида алычи с персиком в полупустынных ландшафтах, характеризующийся тем, что копают яму глубиной 0,8 м, диаметром 0,8 м, по дну ямы в виде креста и по бокам ямы с четырех сторон в продольном и поперечном направлениях делают углубления на 0,2 м, шириной 0,2 м, которые заполняют каменным материалом до поверхности почвы, осуществляют посадку саженца, на поверхности почвы вокруг саженца создают каменный курган диаметром 1,0 м, высотой 0,3 м, причем каменные «крест» на дне ямы, стойки по всем четырем ее сторонам и курган на поверхности почвы вокруг саженца сообщаются между собой.