Способ мелиоративной обработки и использования солонцовых почв Советский патент 1992 года по МПК A01B79/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в земледелии и растениеводстве для мелиорации целинных средних и глубоких луговостеп- ных и степных солонцов, составляющих в комплексе с другими почвами свыше 50%.

Известен способ мелиоративной обработки целинных солонцов с помощью плантажной вспашки, при котором создается мощный однородный пахотный слой (до 40- 45 см) путем перемешивания солонцового и надсолонцового горизонтов с частью карбонатного (гипсоносного) подсолонцового горизонта.

Так как при такой вспашке уничтожается верхний самый плодородный слой почвы, этот способ приемлем в основном для мелиорации мелких и корковых солонцов, у которых надсолонцовый горизонт настолько мал, что он по существу отсутствует,

Известен также и широко используется в районах Западной Сибири и Южного Урала для улучшения естественных кормовых угодий на солонцах способ безотвальной послойной мелиоративной обработки почвы, заключающийся в применении глубокого (до 35 см) безотвального рыхления в соче тании с предварительной поверхностной обработкой (фрезой или дисковыми орудиями и т.п.) верхнего надсолонцового горизонта.

Преимущество этого способа обработки по сравнению с отвальными вспа шками (плантажной, ярусной) в том, что он может быть применен и на глубоких, и на средних, и на мелких солонцах, однако он не позволяет использовать для самомелиорации почвы имеющиеся в ней запасы карбонатов кальция и гипса и поэтому эффективен только на солонцах с глубоким их залеганием, а также при высоком залегании вредных для растений водорастворимых солей

Наиболее близким к предлагаемому является способ мелиоративной обработки и использования целинных средних и глубоких солонцов с высоким залеганием карбонатов кальция и гипса, занимающих в комплексе с другими почвами более 50%, основанный на применении мелиоративной трехъярусной вспашки, обеспечивающей

СО

00

Ns GO 00 О

оборот и сохранение верхнего надсолонцо- вого плодородного слоя почвы, разрыхление солонцового слоя и перемешивание его с карбонатным подсолонцовым слоем с последующим парованием почвы и залужени- ем мелиорируемых угодий солонце- и солеустойчивыми культурами-фитомелио- рантами, преимущественно многолетними травами: житняком пустынным, донниками белым и желтым, волоснецом сибирским или ситниковым, пыреем бескорневищным, люцерной желтой и синегибридной и др.

Преимущество этого способа-прототипа по сравнению с известными способами- аналогами заключается не только в том, что при трехъярусной вспашке происходит механическое разрушение монолитного солонцового горизонта, но и сохранение на поверхности наиболее плодородного над- солонцового горизонта, а также вовлечение в мелиорируемый слой почвы карбонатов кальция, способствующих в дальнейшем процессам химической самомелиорации солонцов и повышению эффективного плодородия почвы.

Недостатком способа-прототипа является то, что при существующих орудиях для трехъярусной вспашки (например, плугах ПТН-40, ПТН-3-40А, ПТН-3-40М) крошение солонцового и подсолонцового горизонтов достигает в среднем лишь 75%, их взаимное перемешивание составляет 50%, 15-20% солонцового горизонта выносится на поверхность, а для лучшего перемешивания солонцового и подсолонцового слоев необходимо создавать новые орудия или совершенствовать существующие. Но этот путь требует дополнительных значительных капитальных вложений (Рекомендации по применению новой техники для освоения солонцовых почв. - М.: Изд-во Госагропро- ма СССР, 1987, с.22). В первые годы после трехъярусной вспашки сохраняются многие отрицательные свойства солонцов, например заплывание и глыбистость поверхностного слоя за счет вынесенного сюда солонцового горизонта, низкая водопроницаемость и сильное набухание пахотного слоя за счет недостаточного размельчения и перемешивания солонцового и подсолонцового горизонтов и т.д. На залуженных угодьях под многолетними травами, кроме того, происходит переуплотнение почвы. Это ведет к восстановлению некоторых неблагоприятных свойств целинных солонцов, в частности водного режима, в результате чего падает продуктивность мелиорируемых почв и возрастает себестоимость продукции. Залужение почвы многолетними травами требует также значительных затрат в связи с дороговизной семян и длительностью (от 2 до 4-5 лет в зависимости от урожайности) окупаемости затрат на мелиорацию из-за сравнительно

невысокой продуктивности многолетних трав в засушливых степных условиях (в первые 2-3 г жизни не более 3-4 ц кормовых единиц с 1 га) и необходимости проведения дополнительных затрат по поднятию продуктивности посевов (подсев в изреженный травостой, щелевание и др.).

Целью изобретения является увеличение продуктивности сельскохозяйственных угодий при снижении трудозатрат.

Указанная цель достигается тем, что при предлагаемом способе мелиоративной обработки и использования солонцовых почв, включающем обработку целины трехъярусным плугом, севообороты с паром и посевом культур-фитомелиорантов, используют севообороты, содержащие однолетние кормовые и технические культуры-фетомелиоранты, например: пар- сорго-суданская трава-горчица-суданская

трава, с проведением в начале мелиоративного севооборота безотвальных обработок почвы и в дальнейшем их заменой под последующие культуры севооборота отвальными вспашками при достижении порога

вредоносности сорной растительности снижающего урожай сельскохозяйственных культур до предмелиоративного уровня, причем до завершении первой ротации севооборота jпод пар повторно проводят

трехъярусную вспашку, увеличивая при этом установку первого корпуса трехъярусного плуга до глубины предыдущих безотвальных и отвальных обработок.

Способ осуществляется следующим образом.

На целинных угодьях с солонцами в комплексе свыше 50%. намеченных под мелиоративное освоение, весной проводят разделку дарнины на глубину 10-12 см дис ковыми боронами (БД-10А, БДТ-7) или лемешными лущильниками (ППЛ-10-25, ПЛ-5-25). По достижении физической спелости почвы в солонцовом горизонте начинают обработку трехъярусными плугами

(ПТН-40, ПТН-3-40А, ПТН-3-40М). Перед работой трехъярусный плуг должен быть отрегулирован в соответствии с требованиями к мелиоративной вспашке солонцов. Правильно установленный плуг обеспечивает

качественную обработку почвы. Для этого первый корпус, расположенный в передней части плуга, должен быть установлен на глубину надсолонцового горизонта(например на глубину 10 см), он оборачивает его. кро

шит и оставляет на поверхности Третий

корпус, расположенный в задней части плуга на одной линии с первым корпусом, устанавливается на глубину солонцового горизонта. Второй - самый большой корпус - мелиоративный, устанавливается на такую глубину карбонатного (или гипсового) горизонта, мощность которого равна расчетной, с учетом потребности вовлечения калыдий- содержащих солей в мелиорируемый слой. При работе двух последних корпусов осуществляется крошение и взаимное перемешивание солонцового и карбонатного горизонтов. После трехъярусной вспашки проводят выравнивание пашни дисковыми боронами и прикатывают катками (ЗККШ-б). До осени почва обрабатывается по типу раннего пара (боронование БЗТС-1,0 после дождей для разрушения корки и культивации КПС-4 на глубину 8-10 см для уничтожения сорняков). В пару под одну из культивации вносят стартовую дозу минеральных удобрений NsoPeo. С весны следующего года начинают возделывать однолетние солонце- и солеустойчивые кормовые и технические культуры-фитоме- лиоранты (например, севооборот: пар-сорго-суданская трава-горчица-суданская трава). При возделывании культур применяют зональную агротехнику, разработанную для надсолонцовых почв, с учетом того, что в начале, например, в первые 3-4 г, мелиоративного периода, до достижения порога вредоносности сорной растительности, снижающего урожай сельскохозяйственных культур до предмелиоративного уровня, после уборки однолетних культур основную обработку почвы осуществляют безотвальными орудиями (плоскорезы-глубокорыхлители КПГ-2-150, КПТ-250 и т.д.), а последующем - отвально плугами ПН-5-35 и др.

По завершении первой ротации севооборота под пар проводят повторную трехъ- ярусную обработку почвы теми же орудиями, что и при распашке целины и во второй ротации вновь возделывают однолетние кормовые и технические культуры. При этом глубину установки первого корпуса трехъярусного плуга увеличивают до глу- бины предыдущих безотвальных и отвальных обработок (по сравнению с первоначальной при обработке целины), например, плугом ПТН-3-40М до 20 см.

Пример 1. В Сыртовом Заволжье Саратовской области (Ершовский район) в 1976-1981 гг. в стационарных полевых опытах на солонцах луговостепных средних малонатриевых солончаковых глинистых и тяжелосуглинистых хлоридного типа засоления в комплексе с солонцами луговостеп- ными мелкими и корковыми до 20-25% и

темно-каштановыми слабо- и среднесолон- цеватыми глинистыми почвами до 20% (то есть, солонцов более 80%) было проведено конкретное сравнение известйого (прототипа) и предлагаемого способов использования солонцов на фоне разовой мелиоративной трехъярусной вспашки Мелиорация солонцов включала в себя лущение целины лемешным лущильником на

0 глубину 10-12 см с целью разделки дернины, внесение стартовой дозы минеральных удобрений (NsoPeo), июльскую вспашку трехъярусным плугом ПТН-3-40М на глубину 40 см, выравнивание поверхности пашни

5 (двукратное) дисковыми орудиями Передний корпус трехъярусного плуга устанавливали на глубину несолонцового горизонта (10 см), задний - на глубину солонцового горизонта (30 см), а средний мелиоративный

0 корпус - на глубину требуемой припашки карбонатного подсолонцового горизонта (40 см). После этого поле обрабатывали по типу раннего пара. Весной следующего года в соответствии с известным способом (про5 тотипом) часть делянок засевали житняком под покров горчицы, а по предлагаемому способу возделывали однолетние кормовые и технические культуры в севообороте пар- сорго-суданская трава-горчица-суданская

0 трава.

После уборки однолетних культур в течение трех лет, то есть после сорго, суданской травы и горчицы, основную обработку почвы проводили плоскорезами-глубоко5 рыхлителями КПГ-2-150 на глубину 25 -27 см. Под четвертую культуру после пара из-за возросшей засоренности посевов и снижения урожайности горчицы до предмелиорз- тивного уровня (3,7-6,0 ц к.е.) основную

0 обработку почвы проводили отвально плугом ПН-5-35 на ту же глубину. Агротехнику возделывания изучаемых культур (сорта, сроки, способы посева, нормы высева, глубина заделки семян, приемы ухода за посе5 вами и т.д.) применяли рекомендуемую для зональных несолонЦОвых почв. Удобрения, кроме стартовой дозы, не вносили.

Проведенными исследованиями установлено (см. табл.1), что при известном спо0 собе мелиоративной обработки и использовании мелиорируемых солонцов путем их залужения, например, введением севооборота: пар-горчица-житняк-житняк 3 года, удается повысить продуктивность

5 угодий по сравнению с исходным состоянием (целина) в среднем в 3,1 раза и получить чистый доход больше в 3,6 раза.

Предлагаемый способ при одинаковых затратах на мелиорацию за счет использования в мелиоративный период севооборота: пар-соргосуданская трава-горчица-суданская трава, позволяет увеличить продуктивность угодий по сравнению с целиной в 4,4 раза, стоимость производимой продукции в 4,6 раза и чистый доход в 4,3 раза, а также снизить по сравнению с известным способом-прототипом себестоимость продукции на 34% и повысить окупаемость затрат в 1,2 раза и рентабельность производства в 1,3 раза (см. табл.1).

Наряду со значительным улучшением хозяйственно-экономических показателей при предлагаемом способе по сравнению с прототипом и аналогом (целина) происходит значительное улучшение физико-хими- ческих свойств мелиорируемой почвы. Например, весенние запасы доступной влаги в почве в слое 0-200 см на залуженных солонцах в среднем по севообороту с многолетними травами (по прототипу) увеличи- лись по сравнению с целиной в 1,8 раза - на 53,8 мм, или 540 м /га, а на ежегодно обрабатываемой почве при возделывании однолетних культур (по предлагаемому способу) - в 2,1 раза - на 71,0мм, или 710м3/га. По сравнению с прототипом произошло существенное увеличение (более, чем на 500 м3/га) количества продуктивно расходуемой полем влаги, в то же время уменьшился ее расход на формирование единицы урожая и возросло количество выносимых из почвы агрономически вредных, обуС} ловливающих солонцовость и засоление почвы, водорастворимых солей (ионы хлора, магния, натрия), тем самым усиливая фитомелиорирующее влияние на солонцы (см. табл,1).

Предлагаемое техническое решение, наряду с повышением продуктивности и снижением себестоимости продукции, про- являет новые свойства, усиливая фитомели- орирующий эффект в форме увеличения выноса вредных для растений химических элементов из почвы.

Пример 2, Для доказательства воз- можности широкого географического применения предлагаемого способа в 1975-1979 гг. были проведены аналогичные опыты на Прикаспийской низменности в Новоузенском районе Саратовской области на почвенном покрове, представленном в основном (до 80% от комплекса) солонцами степными средними и корковыми солончаковыми хлоридного и сульфатно-хл ори дно- го типа .

Способ осуществлялся следующим об- разом.

Для разделки дернины провели лемешное лущение целины на глубину ТО-15 см, затем обработали почву трехъярусным строенным плугом ПТН-3-40М на глубину, аналогичную приведенной в примере 1. С июля до осени почву обрабатывали по типу раннего пара, под культивацию была внесена стартовая доза минеральных удобрений NsoPeo Агротехника возделывания изучаемых культур соответствовала зональным рекомендациям. После уборки однолетних культур основную обработку почву в течение 3 лет проводили на этом участке плоскорезом- глубокорыхлителем КПГ-2-150 на глубину 25-27 см, а затем отвальными плугами ПН- 4-35 после достижения порога вредоносности сорной растительности, снижающего урожай сельскохозяйственных культур до предмелиоративного уровня.

Примененный в условиях Прикаспийской низменности известный способ-прототип залужения солонцов после их трехъярусной обработки путем введения севооборота: пар-донник желтый-донник желтый второго года жизни-горчицэ+траво- смесь-травосмесь, оказался неэффективным Средняя урожайность составила всего около 5 ц к.е. с 1 га, что лишь в 1,7 раза больше продуктивности целины Севооборот в целом оказался убыточным

Предлагаемый способ, основанный на использовании мелиоративного севооборота: пар-сорго-суданская трава-горчица-суданская трава, по продуктивности превысил целину в б раз и обеспечил получение чистого дохода.

Пример 3 Использование предлагаемого способа, отличающегося от прототипа, кроме того, проведением после завершения первой ротации мелиоративного севооборота повторной трехъярусной вспашки для создания мощного пахотного слоя и устранения недостатков разовой терхъярусной обработки (неполное перемешивание и крошение солонцового и под- солонцового горизонтов), было проведено в Сыртовом Заволжье на солонцах, описанных в примере 1,

Предлагаемый способ осуществлялся следующим образом.

По завершении первой ротации предлагаемого мелиоративного севооборота, насыщенного однолетними кормовыми и техническими культурами, почва была вспахана в октябре под черный пар разными способами: обычным отвальным плугом ПН- 5-35 на глубину 25-27 см и мелиоративным трехъярусным плугом ПТН-3-40М на глубину 40 см, то есть трехъярусная обработка была проведена вторично (первая - при распашке целины). При повторной обработке первый корпус трехъярусного плуга устанавливали на глубину предыдущих ежегодных

безотвальных и отвальных обработок, в соответствии с техническими возможностями орудия, в нашем случае (плуг ПТН-3-40М) это 20 см, а последний и средний - мелиоративный, как и при первой обработке, устанавливали соответственно на 30 и 40 см. Установка первого корпуса трехъярусного плуга на 20 см способствовала сохранению на поверхности пашни наиболее плодородной части промелиорированного и ежегодно обрабатываемого слоя почвы. Одновременно этими же орудиями были распаханы и посевы многолетних трав (житняк). На обоих фонах обработки почвы, то есть по обычной отвальной и по повторной трехъярусной, во второй ротации вновь разместили севообороты, аналогичные по агротехнической сущности тем, что были в первой ротации - по прототипу (залужение)- пар-горчица+травосмесь люцерны, донника и житняка-травосмесь 3 года и по предлагаемому способу: пар-сорго-суданская трава-горчица-суданская трава.

Повторная трехъярусная обработка почвы, по сравнению с обычной вспашкой в предлагаемом севообороте, обеспечила существенное увеличение продуктивности всех культур: пробивка урожая в первый год после пара составила зеленой массы сорго 18%, на второй год зеленой массы суданской травы 7%, на третий год семян горчицы 5%, на четвертый год сена суданской травы 25%, а в целом на севообороту в среднем 14%. Соответственно всреднемна 14% увеличилась стоимость полученной продукции и на 13% чистый доход (см. табл.2). При использовании повторной трехъярусной вспашки солонцов под посев многолетних трав (прототип) этот прием оказался малоэффективным, так как только урожай 4 и 5 года жизни трав дал некоторую прибавку (на 8 и 15%).

В течение второй ротации, по сравнению с первой,продуктивность севооборота, насыщенного однолетними кормовыми и техническими культурами, увеличилась почти в два раза - с 16,3 до 30,8 ц к.е. с 1 га при одновременном увеличении выноса вредных солей из почвы (см. табл.1 и 2), то есть в процессе мелиорации солонцов при использовании предлагаемого способа происходит довольно существенное повышение эффективного плодородия почвы. При освоении же солонцов по прототипу (залужение на фоне разовой трехъярусной обработки целины) продуктивность угодий во второй ротации не повысилась, а даже снизилась в 11,5 до 6,0 ц к.е. с 1 га. Это снижение связано, главным образом, с гибелью от засухи во второй ротации покровной культуры горчицы, в то время как в первой ротации ее урожай был очень высоким (15,1 ц /га семян), Без учета урожая горчицы продуктивность многолетних трав и в первой и во

второй ротации оказалась одинаковой и составила около 6 ц к.е. с 1 га (см. табл. 1, 2). Пример 4. Данные по комплексной (интегральной) эффективности предлагаемого способа, основанного на испольэова0 нии солонцовых почв путем возделывания на них в мелиоративный период однолетних кормовых и технических культур, например в севообороте: пар-сорго-суданская трава- горчица-суданская трава, с проведением

5 после завершения первой ротации такого севооборота повторной трехъярусной вспашки под пар, в сравнении с известным способом-прототипом, предусматривающим использование таких -почв под посев

0 многолетних трав по пару после трехъярусной вспашки целины без повторного ее проведения, представлены в табл.3.

Полученные данные свидетельствуют, что применительно к солонцам степным и

5 луговостепным средним и глубоким малонатриевым солончаковым тяжелого механического состава с комплексностью среди других почв выше 50%, предлагаемый способ позволяет повысить продуктивность

0 угодий в среднем за две ротации мелиоративного севооборота по сравнению с исходным состоянием (целина) в 5,5 раза, получить чистый доход больше в 6.3 раза и снизить себестоимость продукции в 1,3 ра5 за, в то время как применение известного способа-прототипа, предусматривающего залужение угодий на фоне разовой трехъярусной вспашки целины, повышает продуктивность и чистый доход только в 1,9-2,0

0 раза, а себестоимость продукции повышается почти в 2 раза (см. табл. 3), То есть, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ позволяет увеличить продуктивность угодий и получаемый чистый доход

5 соответственно в 2,7 и 3,2 раза и снизить себестоимость продукции в 2,5 раза.

Одновременно существенно повышается и эффективное плодородие солонцов, в частности возрастает вынос из почвы вред0 ных для растений солей, увеличивается вла- гообеспеченность посевов и количество расходуемой на формирование урожая влаги при одновременном снижении ее расхода на единицу урожая и т.д. (см. табл.3).

5 Предлагаемый способ по сравнению с аналогом (использование севооборота: пар- сорго-суданская трава-горчица-суданская трава, без повторной трехъярусной обработки почвы) в среднем за две ротации обеспечил повышение продуктивности с 21,6 ц

к,е. с 1 га (16,3 ц в первой ротации + 27,0 ц во второй ротации : 2 21,6 ц, см табл. 1, 2) до 23,6 ц к.е, с 1 га (см табл. 3). то есть при предлагаемом способе интегральный эффект очевиден.

Таким образом, технико-экономическое обоснование предлагаемого способа мелиоративной обработки и использования целинных солонцов степных и луговостепных средних и глубоких хлоридного типа засоления при комплексности их выше 50%, основанного на применении в мелиоративный период севооборотов, насыщенных высокопродуктивными солонце- и солеустой- чивыми однолетними кормовыми и техническими культурами в сочетании с проведением под пар после первой ротации таких севооборотов повторной трехъярусной вспашки подтверждает, что этот способ по сравнению с прототипом обладает высокой экономической эффективностью и не требует больших капиталовложений на совершенствование имеющихся и создание новых орудий для мелиоративных работ на солонцах и осуществляется находящимися в производстве орудиями, например трехъярусными плугами ПТН-40, ПТН-3-40М. Предлагаемый способ предусматривает дифференцированное применение основных обработок почвы в мелиоративный период. В первые годы после распашки целинных солонцов трехъярусными плуга,- ми основную обработку почвы после уборки культур целесообразно проводить безот- вально (например, в течение 3-4 лет, до достижения порога вредоносности сорняков, снижающего урожай сельскохозяйственных культур до предмелиоративного уровня), а под последующие культуры севооборота - отвальные обработки.

Исключение из технологии (совокупности существенных признаков) любого из

технологических приемов, допустим повторной мелиоративной трехъярусной обработки, или увеличение засоренности из-за длительного (более 3-4 лет) применения

безотвальных обработок почвы, может послужить причиной не только снижения продуктивности до уровня прототипа, но и полной потери урожайности. Комплексное же применение признаков предлагаемого

способа может быть использовано в области земледелия и растениеводства с целью повышения эффективного ri/юдородия почвы и существенного увеличения продуктив- ности мелиорируемых солонцовых земель,.

Формула изобретения Способ мелиоративной обработки и использования солонцовых почв, включающий обработку целины трехъярусным

плугом, севообороты с паром и посев культур фитомелиорантов, отличающий- с я тем, что, с целью увеличения продуктивности сельскохозяйственных угодий и снижения трудозатрат, используют севообороты, содержащие однолетние кормовые и технические культуры - фитомелиоранты, например, пар-сорго-суданская трава-горчица-суданская трава, с проведением в начале мелиоративного севооборота безотвальных обработок почвы и в дальнейшем их заменой под последующие культуры севооборота отвальными вспашками при достижении порога вредоносности сорной растительности, снижающего урожай сельскохозяйственных культур до пред- мелиоративного уровня, причем по завершении первой ротации севооборота под пар повторно проводят трехъярусную вспашку, увеличивая при этом глубину установки первого корпуса трехъярусного плуга до глубины предыдущих безотвальных и отвальных обработок.

Таблица 1

Использование: сельское хозяйство, растениеводство, освоение и мелиорация целинных солонцовых почв. Сущность изобретения: парование поля после трехъярусной вспашки, на второй год возделывание солеустойчивых кормовых и технических культур, перед повторением севооборота снова вспашка трехъярусным плугом с установкой первого его корпуса ниже первоначальной глубины, заменяя безотвальные вспашки в начале севооборота на отвальные в его конце. 3 табл.

Сравнение предлагаемого и известного способов (прототипа) мелиоративной обработки и использования целинных солонцов в Сыртовом Заволжье Саратовской области (среднее за 1977-1981 гг.)

га

HCPos продукт, в к.е. 0,5 ц к.е. с 1

включая урожайность и стоимость продукции покровной

(горчицы) хх без урожая горчицы.

Продолжение табл, 1

га

Сравнение известного (прототип) и предлагаемого способов повторной

мелиоративной обработки при различном использовании солонцов в

Сыртовом Заволжье Саратовской области (среднее за вторую ротацию

севооборотов в 1985-1989 гг.)

HCPos продукт, в к.е. 3,7 ц к.е. с 1 га

Таблица 2

Продолжение табл.2

Таблица 3

Сравнение известного (прототип) и предлагаемого способов повторной мелиоративной

обработки и использования солонцовых почв в Сыртовом Заволжье Саратовской

области (среднее за две ротации севооборотов в 1977-81 и 1985-89 гг.)