Одна из основных задач осушения заболоченных и переувлажненных земель – установление режима осушения. Режим осушения – это совокупность элементов водного режима осушаемых земель, обеспечивающих оптимальное развитие сельскохозяйственных культур в любой по погодно-климатическим условиям год.
Водный режим осушенных земель определяется влажностью почвы в зоне распространения корневой системы и продолжительностью затопления почвы в весенний и летне-осенний периоды. Активно воздействуя на водный режим, осушение земель влияет на воздушный, тепловой и пищевой режимы почвы. Многолетними исследованиями установлена оптимальная влажность корнеобитаемого слоя осушаемых почв, которая составляет для зерновых культур в среднем 55-70%, для овощных и картофеля – 60-75%, для корнеплодов – 55-65%, для многолетних трав – 65-80% от полной влагоемкости (ПВ). Верхний предел оптимальной влажности почвы определяется минимальным содержанием воздуха в почве, а нижний – количеством легкодоступной для растений влаги. Отклонение влажности в ту или иную сторону отрицательно сказывается на урожайности возделываемых культур.
Для нормального роста и развития сельскохозяйственных культур и обеспечения хорошего газообмена между почвой и атмосферой, содержание воздуха в почве должно быть: для овощных культур, картофеля, корнеплодов – 35-40%, для зерновых культур – 20-30%, для многолетних трав – 15-20% от пористости. Благоприятный воздушный режим обеспечивается, когда суммарное содержание кислорода и углекислоты в корнеобитаемом слое почвы составляет около 20-21% от всего объема воздуха в ней.
Состав почвенного воздуха и его количество в почве сильно зависит от уровня залегания грунтовых вод. С понижением уровня грунтовых вод концентрация диоксида углерода уменьшается, а содержание кислорода увеличивается. Накопление диоксида углерода и снижение концентрации кислорода в почвенном воздухе при более высоком уровне залегания грунтовых вод указывают на ослабление процессов газообмена между почвой и атмосферой, ухудшении аэрации почв, что служит одной из причин снижения урожайности, особенно культур, требовательных к аэрации.
Уровень грунтовых вод, обеспечивающий наиболее благоприятный водно-воздушный режим почвы для той или иной культуры в течение вегетационного периода, называется нормой осушения. Нормы осушения для различных сельскохозяйственных культур, произрастающих на одинаковых почвах, а также для одинаковых культур, произрастающих на разных почвах, могут сильно отличаться. Пример такой разницы можно увидеть в приведенной ниже таблице.
Культура
Методы и способы осушения земель
Под методом осушения подразумевают воздействия на водный режим почв с целью ликвидации их переувлажнения. Применяют следующие методы осушения:
Ускорение стока поверхностных и почвенных вод на объектах атмосферного питания на водоразделах и пологих склонах с тяжелыми почвами.
Перехватывание поверхностных и грунтовых вод, поступающих на осушаемую территорию со стороны водосбора или со стороны реки (водоема).
Понижение уровня грунтовых вод на участках, где переувлажнение или заболачивание – следствие высокого уровня грунтовых вод.
Метод отеплительных мелиораций применяется в условиях многолетней мерзлоты, где переувлажнение связано с глубоким промерзанием покровных почвогрунтов.
Метод двустороннего регулирования почвенной влаги связан с осушением и с увлажнением почвы.
Способы осушения – это технические и агротехнические приемы и средства, с помощью которых осуществляется тот или иной метод осушения. В зависимости от различных условий рекомендуются следующие способы осушения:
Осушение одиночными каналами и закрытым горизонтальным дренажем в сочетании с агромелиоративными мероприятиями на слабоводопроницаемых минеральных почвах.
Осушение закрытым дренажем маломощных торфяников, подстилаемых слабоводопроницаемыми грунтами и используемых под пашню.
Торфяники мощные (более 1,5-2,0 м) предварительно осушаются открытыми каналами и кротовым дренажем, а затем после осадки торфа закладывается закрытый дренаж.
Осушение торфяников открытыми каналами в сочетании с разреженным закрытым дренажем при использовании их под пашню и пастбища.
Осушительная система и ее элементы
Осушительная система – комплекс осушительных, увлажнительных, гидротехнических и других сооружений, обеспечивающих превращение торфяных болот и минеральных заболоченных земель в высокопродуктивные угодья и создающих благоприятные условия для получения гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур. В осушительные системы входят следующие звенья:
1. Осушаемая территория. 2. Регулирующая сеть – открытые каналы или закрытые дрены и собиратели, выводные борозды, ложбины, поглотительные фильтры и другие устройства, предназначенные для регулирования водно-воздушного режима почвы в корнеобитаемом слое. 3. Проводящая сеть – магистральные каналы разного порядка, закрытые и открытые коллекторы, предназначенные для приема воды из регулирующей и оградительной сети и отвода ее в водоприемник. 4. Оградительная сеть – ловчие и нагорные каналы, различные дрены, дамбы и другие устройства, предохраняющие осушаемые земли от затопления поверхностными и подземными водами со стороны водоприемника. 5. Водоприемники, принимающие с осушаемой площади и проводящей сети избыточные воды. Водоприемниками могут быть реки, озера, балки и другие искусственные и естественные водоемы. 6. Гидротехнические сооружения – шлюзы-регуляторы, трубопереезды, перепады, быстротоки, насосные станции, дренажные устья, колодцы, позволяющие управлять работой осушительной сети. 7. Дорожная сеть для эксплуатации мелиорируемых земель.
Культуртехнические работы на осушаемых землях
К культуртехническим работам относят удаление или уничтожение древесно-кустарниковой растительности, пней, камней и кочек, очистку площади от древесных остатков, первичную обработку почвы, планировку поверхности. Важное требование при выполнении работ по освоению мелиорируемых земель – максимальное сохранение плодородного слоя почвы на всех этапах гидротехнических и культуртехнических работ.
Наибольший объем работ приходится на удаление древесно-кустарниковой растительности и пней. Расчистку земель от древесной растительности начинают с выбора всей деловой ее части. Затем мелколесье и кустарники срезают кусторезами, а оставшиеся пни и корни удаляют корчевальными машинами, после чего древесную массу вычесывают корчевальными боронами или измельчают и перемешивают с почвой машинами для фрезерования кустарника. При удалении древесно-кустарниковой растительности неизбежен вынос гумусового слоя почвы, который компенсируется повышенными дозами органических удобрений.
Камни удаляются с поверхности почвы и скрытые на глубине до 0,30 м. Уборка камней производится в два этапа – крупные и средние валуны удаляют корчевателями одновременно или сразу же после вывоза мелколесья и кустарника. Затем камнеуборочными машинами (УПК-0.6, МКП-1.5) убирают камни, извлеченные при обработке почвы.
Удаление кочек высотой 0,1-0,15 м производят тяжелыми дисковыми боронами за несколько проходов или фрезами. Более высокие кочки срезают бульдозерами или разделывают машинами типа МПГ-1.7, МТП-42. В зимнее время кочки удаляют при глубине промерзания почвы не более 0,1 м и высоте снега до 0,15 м.
Выравнивание поверхности почвы включает капитальную планировку и выравнивание микрорельефа. Осуществляют эти работы бульдозерами, скреперами, грейдерами, планировщиками и аналогичными машинами.
Окультуривание осушаемых земель – важнейшее условие получения высоких урожаев и повышения продуктивности мелиорируемых земель. Комплекс окультуривания и повышения плодородия включает следующие основные мероприятия: систему обработки почвы мелиоративной направленности, подбор наиболее продуктивных культур и введение севооборотов, систему удобрений, известкование и гипсование, добавление минерального грунта к торфяным почвам.
Для скорейшего окультуривания торфоболотных почв в качестве предварительных культур возделывают пропашные на протяжении 2-3 лет. На почвах, где после культуртехнических работ остаются камни, корневые остатки, в первый год рекомендуется высевать однолетние и многолетние травы, на второй – озимые и картофель, на третий – пропашные. На низинных болотах в первый год освоения можно сеять овес, озимую рожь, на второй год – пропашные.
Машины для осушения заболоченных земель открытым дренажом схема
Сельскохозяйственные и мелиоративные машины
Регулируют глубину хода лемехов и дисков в борозде в зависимости от глубины залегания нижних клубней картофеля в гнезде куста. При регулировании следует учитывать, что избыточная глубина хода лемехов и дисков увеличивает массу забранной земли, повышает тяговое сопротивление и снижает качество его работы.
Интенсивность отделения примесей на основном элеваторе регулируют винтовыми парами, изменяя зазор между лопастями шнеков и прутками элеваторов. Максимальную интенсивность отделения примесей получают при зазоре между лопастями шнека и полотном элеватора около 40 мм. При работе на легкосыпучих почвах передний шнек поднимают выше, что отключает его от работы. Задний шнек устанавливают так, чтобы зазор между полотном и лопастями шнека был максимальным, но не допускал потери клубней картофеля. При работе на тяжелых почвах шнеки устанавливают на максимальную интенсивность отделения примесей.
Регулирование работы основной и дополнительной горки состоит в изменении наклона пальчиковой поверхности горок. При максимальном угле наклона поверхности происходит скатывание клубней картофеля в ковшовый транспортер, а растительные остатки сбрасываются под задним шнеком. В этом случае практически отключается от работы задний шнек и горка дополнительная, что снижает повреждение клубней картофеля. Такое регулирование применяют при работе на легких почвах. На более тяжелых почвах устанавливают минимальный угол наклона горки, что обусловливает подачу массы под действием заднего шнека. При этом ускоряется процесс отделения примесей за счет взаимодействия этого шнека и горки раската.
Угол наклона горки дополнительной регулируют аналогично. Установкой рационального угла наклона этой горки добиваются максимального отделения клубней картофеля от примесей.
Спадающие ленты подтягивают с той стороны, где они спадают. Силу прижатия клапанов горки регулируют изменением натяжения пружин, переставляя тяги по отверстию.
Несмотря на то, что отделение ботвы улучшается, уменьшать усилие пружин не рекомендуется, так как увеличиваются потери клубней.
Между торцами клапанов и пальчиковой поверхностью изменение зазоров производят упорными болтами кронштейна клапанной секции. Рекомендуют этот зазор доводить до 10–15 мм.
Расположение заднего шнека регулируют с учетом наклона горки. Если угол наклона горки минимальный, то зазор между лопастями шнека и пальчиками горки делают около 40 мм, а между пальчиками горки и отбойным валиком 20 мм. Для обеспечения наибольшей сепарации и устранения потерь клубней картофеля, оптимальный зазор устанавливают в зависимости от почвенно-климатических условий. Через цепные передачи вращением рукоятки механизма подъема шнека изменяют положение шнека, а клубнеотбойного валика винтами в кронштейнах шнека.
Регулировка транспортера загрузки бункера предусматривает оптимальную установку высоты падения клубней картофеля с транспортера на дно бункера. В начальный момент загрузки бункера выгрузной конец транспортера устанавливают гидроцилиндром в нижнее положение. В зависимости от наполнения бункера клубнями картофеля этот конец транспортера постепенно поднимается. При достижении концом транспортера верхнего положения, масса клубней в бункере продвигается и цикл повторяется. Регулировку комкодавителя проводят с учетом возможности повреждения клубней картофеля.
На лекгосыпучих почвах и почвах не содержащих комки комкодавитель выводят из работы. Отключение комкодавителя производят рукояткой механизма на площадке комбайнера. На почвах, содержащих комки, подключают комкодавитель с рабочим давлением в баллоне 9800–14700 Па. Величину давления в баллоне устанавливают в зависимости от влажности комков почвы.
Натяжение цепей регулируют перестановкой натяжных звездочек по кронштейну или натягиванием пружин. У нормально натянутой цепи отклонение под давлением усилия в 150 Н, приложенного посередине цепи, должно быть 10–15 мм.
Подготовка к работе заключается в следующем. Устанавливают и закрепляют телескопический вал привода комбайна и систему звуковой сигнализации для двухсторонней связи комбайнера с трактористом. Ставят кнопочный выключатель на панель, соединяют провод сигнализации с вилкой и прикрепляют провод к раме. Монтируют задние фонари и световозвращатели передние, на тент проблесковый ставят маяк оранжевого цвета, подсоединяют проводку. Поднимают на требуемую высоту тент и закрепляют его. Проверяют натяжение: цепных контуров, цепей полотна бункера, полотен горок, второго элеватора, редкопруткового транспортера ботвоудалителя, наличие смазки в редукторах, действие гидросистемы, давление в шинах, защитные устройства.
Переводят в рабочее положение: подкапывающую секцию, основную раму комбайна (тяги навески и основные брусья рамы оставляют в горизонтальном положении).
При агрегатировании комбайна с тракторами МТЗ-80/82; МТЗ-102 их оснащают: вертикальными тягами длиной 570 мм; скобой прицепного устройства. Присоединяют прицеп комбайна к серьге прицепного устройства трактора, закрепляют шкворнем и зашплинтовывают. Электропроводку комбайна соединяют со штепсельным разъемом трактора. Подключают рукава высокого давления комбайна к выводам нагнетательной и силовой магистрали трактора. Гибкий шланг тормозной системы комбайна сочленяют с питающей магистралью трактора.
Подготавливая трактор ДТ-75Н к агрегатированию с комбайном осуществляют следующие мероприятия. Оснащают трактор узкими гусеницами 240 мм. С трактора снимают механизм навески раздельноагрегатной гидронавесной системы. Для повышения точки прицепа над поверхностью почвы переворачивают бугеля вместе с прицепной скобой на 180° и бугеля закрепляют на заднем мосту трактора. Телескопический вал (стороной с наружным ограждением) присоединяют к валу приема мощности (ВПМ), а стороной с внутренним ограждением закрепляют на ВОМ трактора, при этом валики шарниров должны соответственно располагаться в одной плоскости.
При агрегатировании комбайна с трактором Т-70СМ выполняют следующие мероприятия. При помощи гидросистемы трактора устанавливают скобу прицепа комбайна на расстояние 450 мм от поверхности почвы. Рукава высокого давления комбайна присоединяют к выводам нагнетательной и силовой магистрали трактора. Хвостовик ВОМ трактора, длина которого 218 мм ставят на обороты 908 с -1. По центрам осей регулируют вертикальные тяги навески на длину 625 мм. Проверяют работу гидравлики, звукового сигнала, рабочих органов комбайна.
4. Машины для осушения заболоченных земель открытым дренажом
Для осушения болот и заболоченных земель данным способом требуется регулирование водоприемника, прокладка магистральных и коллекторных каналов и осушителей. В качестве водоприемника, способного принять и отвести избыточную воду с осушаемой территории, используют имеющиеся люки. Для обеспечения нормальной работы реки в качестве водоприемника углубляют, спрямляют и уширяют ее русло. Магистральные каналы на болотных массивах с ровной поверхностью прокладывают на расстоянии от 1,5 до 3 км друг от друга. Глубина магистрального канала в торфяных грунтах составляет 1,7…2,5 м, а в заболоченных минеральных грунтах – 1,5…2,0 м.
Многолетними исследованиями установлена оптимальная влажность корнеобитаемого слоя осушаемых почв, которая составляет для зерновых культур в среднем 55-70%, для овощных и картофеля – 60-75%, для корнеплодов – 55-65%, для многолетних трав – 65-80% от полной влагоемкости (ПВ). Верхний предел оптимальной влажности почвы определяется минимальным содержанием воздуха в почве, а нижний – количеством легкодоступной для растений влаги. 
