RU2480980C1 - Method for long-term management of productivity of steppe biogeosystems - Google Patents
Method for long-term management of productivity of steppe biogeosystems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2480980C1 RU2480980C1 RU2011135858/13A RU2011135858A RU2480980C1 RU 2480980 C1 RU2480980 C1 RU 2480980C1 RU 2011135858/13 A RU2011135858/13 A RU 2011135858/13A RU 2011135858 A RU2011135858 A RU 2011135858A RU 2480980 C1 RU2480980 C1 RU 2480980C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- continuum
- tillage
- years
- deep
- Prior art date
Links
Landscapes
- Soil Working Implements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству, мелиорации, биогеосистемотехнике.The invention relates to agriculture, land reclamation, biogeosystems.
Известен способ повышения плодородия почвы путем внутрипочвениой роторно-фрезерной обработки и соответствующее почвообрабатывающее орудие, содержащее ротационный рыхлитель внутренних слоев почвы (А.с. СССР №442760. A01b 49/00, A01b 33/10. БИ №34. 15.09.74. Приоритет от 11.12.72; Калиниченко В.П. Устройство для ротационного внутрипочвенного рыхления. Патент РФ на изобретение RU №2376737 С1. МПК А01В 33/02 (2006.01), А01В 33/02 (2006.01). Заявка №20081 18583/12(021536) от 25.04.08. 7 с.; Калиниченко В.П., Шаршак В.К., Ладан Е.П. и др. Длительное действие фрезерной мелиоративной обработки солонцов // Докл. Российской академии с.-х. наук. 2008. №1. С.37-40. - прототип).A known method of increasing soil fertility by intra-soil rotary-milling processing and the corresponding tillage implement containing a rotary cultivator of the inner soil layers (AS USSR No. 442760. A01b 49/00, A01b 33/10. BI No. 34. 15.09.74. Priority from 11.12.72; Kalinichenko VP A device for rotational subsoil cultivation. RF patent for invention RU No. 2376737 C1. IPC А01В 33/02 (2006.01), А01В 33/02 (2006.01). Application No. 2001 18583/12 (021536 ) from 04.25.08. 7 pp .; Kalinichenko V.P., Sharshak V.K., Ladan E.P. et al. Long-term effect of milling reclamation processing of solonetz // Doc L. Russian Academy of Agricultural Sciences. 2008. No. 1. S. 37-40. - prototype).
Известен способ агротехнической мелиорации почвы и соответствующее комбинированное почвообрабатывающее орудие МСП-2, содержащее безотвальный пассивный глубокорыхлитель и установленную за ним подпокровную фрезу (Шаршак В.К. Оценка машин и орудий для основной обработки солонцовых почв // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1987. №3. С.17-19; Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. М.: Колос, 2003. 624 с. С.51 - аналог).There is a method of agrotechnical land reclamation and the corresponding combined tillage implement MSP-2, containing a wasteless passive subsoiler and a sub-cutter mounted behind it (VK Sharshak. Assessment of machines and implements for the main processing of solonetzic soils // Mechanization and Electrification of Agriculture. 1987. No. 3. S.17-19; Khalansky V.M., Gorbachev I.V. Agricultural machines.M .: Kolos, 2003. 624 p. S.51 - analogue).
В данном способе имеется недостаток:This method has the disadvantage of:
- рыхление почвы на глубину 45 см пассивным рабочим органом и роторно-фрезерную обработку внутренних слоев почвы производят на всем простирании биогеосистемы однообразно, что обусловливает создание латерально однородных условий развития корневой системы растений и приводит к необходимости затрат энергии на создание ризосферы в пределах всего почвенного континуума. Это ведет к избыточной экспансии ризосферы в почвенный континуум, способствует снижению биологической продуктивности растений при лимитирующем географическом факторе окружающей среды в виде влаги.- loosening the soil to a depth of 45 cm by a passive working body and rotary-milling processing of the inner soil layers is uniform throughout the biogeosystem, which causes the creation of laterally homogeneous conditions for the development of the root system of plants and leads to the need for energy to create a rhizosphere within the entire soil continuum. This leads to excessive expansion of the rhizosphere into the soil continuum, contributes to a decrease in the biological productivity of plants with a limiting geographical environmental factor in the form of moisture.
Технической задачей, для решения которой служит предлагаемое изобретение, является повышение продолжительности и величины устойчивого повышения плодородия почвы после ее агротехнической мелиорации, снижение затрат труда, энергии, материальных и финансовых ресурсов в мелиоративном цикле долговременного управления продуктивностью биогеосистемы.The technical problem to be solved by the present invention is to increase the duration and magnitude of a steady increase in soil fertility after its agrotechnical reclamation, reduce labor, energy, material and financial resources in the reclamation cycle of long-term productivity management of a biogeosystem.
Техническим результатом, получаемым при практическом использовании изобретения, является создание возможности выполнять дискретно в пространстве почвенного континуума пассивное глубокое рыхление почвы и через 2-5 лет после него роторно-фрезерную обработку внутренних слоев почвы, разуплотняя и перемешивая слои между собой с высоким качеством, надежностью, обеспечивая длительный почвенно-мелиоративный эффект устойчивого управления продуктивностью биогеосистемы, последовательно дискретно в пространстве почвенного континуума выполнять цикл пассивного глубокое рыхления почвы и через 2-5 лет после пего роторно-фрезерной обработки внутренних слоев почвы нетронутого в предыдущем цикле мелиоративной обработки дискретного пространства почвенного континуума, удлинить срок залежной фазы дискретного пространства почвенного континуума, удлинить общий срок устойчивого использования почвенного континуума для производстве биологической продукции, в том числе продуктов питания, обеспечить малые приведенные к единице срока окупаемости удельные затраты на создание устойчивой высокоплодородной биогеосистемы.The technical result obtained by the practical use of the invention is the creation of the ability to carry out passively deep loosening of the soil discretely in the space of the soil continuum and, 2-5 years after it, rotary-milling processing of the inner layers of the soil, loosening and mixing the layers together with high quality, reliability, providing a long soil-reclamation effect of sustainable management of the productivity of the biogeosystem, successively discrete in the space of the soil continuum there is a cycle of passive deep loosening of the soil and 2-5 years after rotary-milling processing of the inner soil layers, untouched in the previous reclamation cycle of the discrete space of the soil continuum, lengthen the fallow phase of the discrete space of the soil continuum, lengthen the total period of sustainable use of the soil continuum for production biological products, including foodstuffs, to ensure small unit costs per unit payback period for creating sustainable howl of a highly fertile biogeosystem.
Для решения поставленной технической задачи предлагаемый способ долговременного управления продуктивностью стенных биогеосистем путем создания глубокого рыхлого слоя почвы включает:To solve the technical problem, the proposed method for long-term productivity management of wall biogeosystems by creating a deep loose soil layer includes:
Глубокое рыхление почвы почвообрабатывающим орудием с пассивными рабочими органами, щелерез, чизель (то же, что щелерез, но англицизм от русского слова - двойная запись «щелерез» с кириллицы в латиницу и обратно в кириллицу) на глубину 45-50 см с шагом вертикальной плоскости, описываемой обрабатывающим органом в пространстве почвенного континуума, кратным минимальному расстоянию между линиями растений будущего агрофитоценоза, например 45 см, 70 см, 110 см.Deep loosening of the soil by a tillage implement with passive working bodies, chylerez, chisel (the same as chlerez, but English from the Russian word - double entry “chylerez” from Cyrillic to Latin and back to Cyrillic) to a depth of 45-50 cm with a step of a vertical plane described by the processing body in the space of the soil continuum, a multiple of the minimum distance between plant lines of the future agrophytocenosis, for example 45 cm, 70 cm, 110 cm.
Ширина обработанного индивидуальным рабочим органом рыхлителя пространства почвенного континуума вдоль направления обработки определяется техническими характеристиками рыхлителя и составляет обычно 3-12 см. В результате в почве образуются вертикальные дискретные зоны разуплотненной почвы шириной 3-12 см и высотой 45-50 см.The width of the soil continuum space cultivated by an individual working body cultivator along the direction of processing is determined by the technical characteristics of the cultivator and is usually 3-12 cm. As a result, vertical discrete zones of decompressed soil 3-12 cm wide and 45-50 cm high are formed in the soil.
После глубокого рыхления почвы почвообрабатывающим орудием с пассивными рабочими органами через 2-5 лет выполняют роторно-фрезерную обработку внутренних слоев почвы в дискретной зоне почвенного континуума на глубине 25-50 см. Ширину обрабатываемого пространства например 15 см, 23 см, 34 см, выбирают так, чтобы, она составляла не более 1/3 расстояния между линиями глубокого рыхления.After deep loosening of the soil by a tillage implement with passive working bodies, rotary-milling processing of the inner soil layers in a discrete zone of the soil continuum at a depth of 25-50 cm is performed after 2-5 years. The width of the cultivated space, for example 15 cm, 23 cm, 34 cm, is chosen as follows so that it amounts to no more than 1/3 of the distance between the deep loosening lines.
Дискретную зону роторно-фрезерной обработки внутренних слоев почвы размещают в почвенном континууме симметрично так, чтобы вертикальная ось ее симметрии совпадала с осевой плоскостью симметрии вертикальной дискретной зоны почвенного континуума, ранее выполненной в пространстве почвенного континуума обрабатывающим органом почвообрабатывающего орудия с пассивными рабочими органами.The discrete zone of rotary-milling processing of the inner soil layers is placed symmetrically in the soil continuum so that the vertical axis of its symmetry coincides with the axial plane of symmetry of the vertical discrete zone of the soil continuum previously made in the space of the soil continuum by the cultivating body of the tillage implement with passive working bodies.
Предлагаемый способ долговременного управления продуктивностью биогеосистемы выполняется следующим образом.The proposed method for long-term productivity management of a biogeosystem is performed as follows.
Вначале выполняют глубокое рыхление почвы на глубину 45-50 см с шагом вертикальной плоскости, описываемой обрабатывающим органом в пространстве почвенного континуума, кратным минимальному расстоянию между линиями растений будущего агрофитоценоза, например 45 см, 70 см, 110 см.First, deep loosening of the soil is carried out to a depth of 45-50 cm with a step of a vertical plane described by the processing body in the space of the soil continuum that is a multiple of the minimum distance between plant lines of the future agrophytocenosis, for example 45 cm, 70 cm, 110 cm.
Затем через 2-5 лет после глубокого рыхления почвы почвообрабатывающими орудиями с пассивными рабочими органами по следу рыхлителя выполняют роторно-фрезерную обработку внутреннего слоя почвы на глубине 25-50 см в дискретной линейной зоне почвенного континуума шириной не более 1/3 расстояния между линиями глубокого рыхления.Then, 2-5 years after deep loosening of the soil by tillage implements with passive working bodies, rotary-milling processing of the inner soil layer at a depth of 25-50 cm in a discrete linear zone of the soil continuum with a width of not more than 1/3 of the distance between deep loosening lines is carried out along the track of the cultivator with passive working tools .
В течение всего периода мелиоративного действия глубокого рыхления почвы орудием с пассивными рабочими органами обработку почвы и последующей через 2-5 лет роторно-фрезерной обработки внутренних слоев почвы, в течение 20-30 лет посев культурных растений, уход за агрофитоценозом ведут по линиям глубокого рыхления, т.е. согласно осевой плоскости симметрии вертикальной дискретной зоны почвенного континуума, предварительно выполненной в пространстве почвенного континуума обрабатывающим органом почвообрабатывающего орудия с пассивными рабочими органами.Throughout the entire period of the ameliorative effect of deep loosening of the soil with an instrument with passive working bodies, tillage and subsequent 2-5 years of rotary milling of the inner layers of the soil, for 20-30 years sowing of cultivated plants, care for agrophytocenosis are carried out along the lines of deep loosening, those. according to the axial plane of symmetry of the vertical discrete zone of the soil continuum, previously made in the space of the soil continuum by the cultivating body of the tillage implement with passive working bodies.
Через 20-30 лет после первого цикла глубокого рыхления почвы почвообрабатывающим орудием с пассивными рабочими органами и последующей через 2-5 лет роторно-фрезерной обработки внутренних слоев почвы в дискретной зоне почвенного континуума на глубине 25-50 см приступают к стереотипному воспроизведению следующего цикла указанной последовательности обработок почвы, но выполняют обработку со смещением вертикальной плоскости, описываемой обрабатывающим органом почвообрабатывающего орудия с пассивными рабочими органами в пространстве почвенного континуума на 1/3 выбранного при проведении первого цикла обработки почвы расстояния между линиями рыхления.20-30 years after the first cycle of deep loosening of the soil by a tillage implement with passive working bodies and the next 2-5 years after rotary milling of the inner soil layers in the discrete zone of the soil continuum at a depth of 25-50 cm, they begin stereotyping the next cycle of the indicated sequence tillage, but they perform processing with a vertical plane offset described by the cultivating body of the tillage implement with passive working bodies in the soil space of the continuum by 1/3 of the distance between the loosening lines selected during the first soil cultivation cycle.
Цикл замыкают через 60-90 лет и продолжают в том же виде.The cycle is closed after 60-90 years and continues in the same form.
Вначале выполняют рыхление с сохранением на исходной позиции по вертикали почвенного профиля верхнего слоя почвы 20 см, слой почвы 20-50 см частично разрыхляется и перемешивается с формированием в почве фракций агрегатного состава до 50 мм (70%) и свыше 50 мм (30%). Это происходит за счет действия вертикальных рыхлителей, входящих в почву под углом 45-60°, а также согласно вязкопластичным и упругим свойствам дисперсной системы почвенного континуума.First, loosening is performed while maintaining the vertical soil profile of the top soil layer of 20 cm, the soil layer of 20-50 cm is partially loosened and mixed with the formation of aggregate fractions in the soil of up to 50 mm (70%) and over 50 mm (30%) . This occurs due to the action of vertical cultivators entering the soil at an angle of 45-60 °, as well as according to the viscoplastic and elastic properties of the dispersed system of the soil continuum.
В период мелиоративного действия глубокого рыхления почвы пассивными рабочими органами почва обрабатывается согласно общепринятой технологии но линиям глубокого рыхления.During the reclamation action of deep loosening of the soil with passive working bodies, the soil is processed according to generally accepted technology but with deep loosening lines.
Отдельные блоки почвы, частично вынесенные при мелиоративной обработке из нижнего обработанного слоя в поверхностный слой, впоследствии разрушаются. Блоки, оставшиеся в слое 25-50 см, сохраняются в неизменном виде.Individual soil blocks, partially removed during land reclamation from the lower treated layer to the surface layer, are subsequently destroyed. The blocks remaining in the 25-50 cm layer are saved unchanged.
Плотность и связность обработанного слоя почвы 0-50 см в обработанной дискретной зоне относительно низкая, просыпавшаяся сверху между не разрушенными блоками глубоких горизонтов почва не оказывает значительного сопротивления проникновению корневой системы в глубь почвы. В почве в вертикальной дискретной зоне разуплотненной почвы шириной 7-12 см и высотой 45-50 см складываются достаточно комфортные условия развития растений, преимущественно за счет улучшения использования корнями растений рыхлой почвы, просыпавшейся сверху. Воды в этой переместившейся вниз части почвы оказывается больше, причем на более продолжительное время, поскольку дневная поверхность испарения теперь расположена дальше от этой части почвы, являющейся зоной преимущественного развития корневой системы.The density and cohesion of the treated soil layer of 0-50 cm in the treated discrete zone is relatively low, the soil waking up from above between undisturbed blocks of deep horizons does not significantly resist the penetration of the root system into the soil. In the soil in a vertical discrete zone of decompressed soil with a width of 7-12 cm and a height of 45-50 cm, rather comfortable conditions for the development of plants are formed, mainly due to an improvement in the use of plant roots of loose soil that has woken up from above. There is more water in this moving part of the soil, and for a longer time, since the day surface of evaporation is now located farther from this part of the soil, which is the zone of primary development of the root system.
К сожалению, известно, что продолжительность эффекта глубокого рыхления почвы ограничена сроком 2-5 лет, особенно мала она в почвах с нестабильным минералогическим составом. В них проявляются разрушение минеральной части почвы водой, заплывание, слитизация, переуплотнение, ухудшение условий развития ризосферы, которая таким образом исключается из континуального процесса и вынуждена занимать текущие пространства вторичного геологического выветривания минеральной части почвы - трещины. Указанные причины приводят к тому, что условия развития растений в зоне рыхления вскоре после его проведения начинают зависеть не от свойств просыпавшейся сверху почвы, а от характеристик зоны рыхления в целом.Unfortunately, it is known that the duration of the deep loosening effect of the soil is limited to 2–5 years; it is especially small in soils with an unstable mineralogical composition. They show the destruction of the mineral part of the soil by water, swimming, sulitization, overconsolidation, deterioration of the development conditions of the rhizosphere, which is thus excluded from the continuum process and is forced to occupy the current secondary geological weathering spaces of the mineral part of the soil - cracks. These reasons lead to the fact that the conditions for the development of plants in the loosening zone soon after it begin to depend not on the properties of the soil that has woken up from above, but on the characteristics of the loosening zone as a whole.
В зоне рыхления идет процесс оседания почвенной массы. Она, в силу наличия в ней не разрушенных в процессе глубокого рыхления конгломератов почвообразующей породы (если мощность почвы небольшая) или плотного иллювиального горизонта, уже не охвачена полностью ризосферой, которая не в состоянии проникнуть в сверхплотные конгломераты почвы. Поэтому армирующий эффект ризосферы во всей зоне рыхления полностью не проявляется. В результате зоны комфорта развития растений во многом оказываются перекрытыми не проницаемыми для влаги и корней конгломератами почвы и почвообразующей породы. Наступает типичная для агрокультуры стадия положительной обратной связи ухудшения свойств почвы и последующей релаксации ее неблагоприятных свойств по типу зональной географически типичной биогеосистемы.In the loosening zone, the process of subsidence of the soil mass. Due to the presence in it of conglomerates of parent rock not destroyed during deep loosening (if the soil thickness is small) or of a dense illuvial horizon, it is no longer completely covered by the rhizosphere, which is not able to penetrate superdense soil conglomerates. Therefore, the reinforcing effect of the rhizosphere in the entire loosening zone is not fully manifested. As a result, the comfort zones of plant development turn out to be largely overlapped by soil and parent rocks conglomerates that are not permeable to moisture and roots. The typical phase of positive feedback for the deterioration of soil properties and the subsequent relaxation of its unfavorable properties, typical of zonal geographically typical biogeosystems, is typical for agriculture.
Поэтому применение глубокого рыхления почвы пассивными рабочими органами без последующих мер управления биогеосистемой не придает ей долговременного тренда устойчивости и продуктивности.Therefore, the use of deep loosening of the soil by passive working bodies without subsequent measures to control the biogeosystem does not give it a long-term trend of stability and productivity.
Через 2-5 лет после глубокого рыхления почвы пассивными рабочими органами выполняют роторно-фрезерную обработку слоя почвы 25-50 см в дискретной зоне по линии глубокого рыхления, разуплотняя и перемешивая структурные отдельности между собой с формированием преобладающей фракции агрегатного состава почвы 1-3 мм (до 40%), сохраняя гумусовый слой, стерню и травяной покров на поверхности почвы.2-5 years after deep loosening of the soil, passive working bodies perform rotary-milling processing of the soil layer 25-50 cm in the discrete zone along the deep loosening line, softening and mixing the structural units with each other with the formation of the prevailing fraction of the aggregate composition of the soil 1-3 mm ( up to 40%), keeping the humus layer, stubble and grass cover on the soil surface.
В дальнейшем в мелиоративный период почва обрабатывается согласно общепринятой технологии по линиям глубокого рыхления.Subsequently, in the reclamation period, the soil is cultivated according to generally accepted technology using deep loosening lines.
Роторно-фрезерная обработка почвы в слое 25-50 см, в случае ее самостоятельного использования, обеспечивает качественное рыхление и перемешивание почвы, но рабочие органы при этом рыхлят чрезвычайно плотный однородный слой почвы и испытывают значительный, иногда неприемлемый, износ, что сопряжено с высокими затратами энергии, тяжелым режимом работы деталей и снижением надежности устройства в целом.Rotary milling tillage in a layer of 25-50 cm, if used independently, provides high-quality loosening and mixing of the soil, but the working bodies at the same time loosen an extremely dense uniform soil layer and experience significant, sometimes unacceptable, wear, which is associated with high costs energy, heavy duty parts and reducing the reliability of the device as a whole.
В предлагаемом способе долговременного управления продуктивностью биогеосистемы процесс создания глубокого рыхлого слоя почвы путем ее роторно-фрезерной обработки идет иначе ввиду того, что предварительно была выполнена глубокая обработки почвы пассивными рыхлящими рабочими органами.In the proposed method for the long-term management of the productivity of the biogeosystem, the process of creating a deep loose soil layer by means of its rotary-milling processing proceeds differently because the deep soil treatment was previously performed by passive loosening working bodies.
Блоки почвы в слое 25-50 см непосредственно после глубокого рыхления почвы пассивными рабочими органами перемежаются с просыпавшейся вниз в процессе проведения обработки почвой верхнего слоя. Средняя плотность и связность обработанной слоя почвы 0-50 см в обработанной дискретной зоне низкая, просыпавшаяся почва не оказывает значительного сопротивления, а не разрушенные блоки почвы и почвообразующей породы имеют грани, проникновение сквозь которые фрезеров роторного орудия облегчено по сравнению с фрезерованием сплошной уплотненной массы почвы. Это обстоятельство является неблагоприятным, например, при комбинированной обработке почвы, когда подпокровное фрезерование выполняют в едином технологическом процессе с пассивным глубоким рыхлением, поскольку почва преимущественно перебрасывается фрезами назад, в малой степени рыхлится. Долговременный тренд устойчивости продуктивности биогеосистемы не формируется.Blocks of soil in a layer of 25-50 cm immediately after deep loosening of the soil by passive working bodies are interspersed with the top layer waking down during the processing of the soil. The average density and connectivity of the treated soil layer of 0-50 cm in the treated discrete zone is low, the waking up soil does not show significant resistance, and not the destroyed blocks of soil and parent rock have faces, the penetration of which of the rotary implement milling tools is facilitated compared to the milling of a solid compacted soil mass . This circumstance is unfavorable, for example, in combined soil cultivation, when under-cover milling is carried out in a single technological process with passive deep loosening, since the soil is predominantly thrown by the cutters back, it is loosened to a small degree. The long-term trend of sustainability of productivity of the biogeosystem is not formed.
Через 2-5 лет после глубокого рыхления почвообрабатывающими орудиями с пассивными рабочими органами почва в слое 25-50 см достаточно осела, армирована корневой системой растений, развивающейся в почве, просыпавшейся между блоками. Почва в целом уже не представляет собой смесь не связанных между собой блоков, как это имело место непосредственно после глубокого рыхления почвообрабатывающими орудиями с пассивными рабочими органами, достаточно связна.In 2-5 years after deep cultivation by tillage tools with passive working bodies, the soil in the layer of 25-50 cm has settled enough, reinforced with the root system of plants developing in the soil, waking up between the blocks. The soil as a whole is no longer a mixture of unconnected blocks, as was the case immediately after deep cultivating by tillage implements with passive working bodies, is quite connected.
Через 2-5 лет после глубокого рыхления проводят роторно-фрезерную обработку почвы.2-5 years after deep cultivation, rotary-milling tillage is carried out.
Дискретную зону роторно-фрезерной обработки внутренних слоев почвы, которая имеет ширину не более 1/3 расстояния между линиями глубокого рыхления, размещают в почвенном континууме симметрично. Так, чтобы вертикальная ось симметрии дискретной зоны совпадала с осевой плоскостью симметрии вертикальной дискретной зоны почвенного континуума, ранее выполненной в пространстве почвенного континуума обрабатывающим органом почвообрабатывающего орудия с пассивными рабочими органами.The discrete zone of rotary-milling processing of the inner soil layers, which has a width of no more than 1/3 of the distance between the deep loosening lines, is placed symmetrically in the soil continuum. So that the vertical axis of symmetry of the discrete zone coincides with the axial plane of symmetry of the vertical discrete zone of the soil continuum, previously made in the space of the soil continuum by the processing body of the tillage implement with passive working bodies.
Последовательное во времени проведение безотвального рыхления и последующая за ним через 2-5 лет роторно-фрезерная обработка почвы позволят повысить качество рыхления почвы, поскольку предварительно взрыхленная почва поступает на роторный рабочий орган после того, как в ней прошел процесс стабилизации почвенного профиля после безотвального рыхления.Consistent cultivation of soil without loosening and subsequent rotary-milling tillage after 2-5 years will improve the quality of loosening of the soil, since previously loosened soil enters the rotary working body after the stabilization of the soil profile after soil loosening has taken place in it.
Крупные блоки почвы, не разрушенные рыхлением, при использовании предлагаемого способа достаточно зафиксированы просыпавшейся между блоками и осевшей за несколько лет рыхлой фазой почвы из верхнего 0-25 см слоя, а также и самого слоя 25-50 см.Large blocks of soil, not destroyed by loosening, when using the proposed method, are sufficiently fixed between the loose soil phase that has woken up between the blocks and settled in a few years from the upper 0-25 cm layer, as well as the 25-50 cm layer itself.
В то же время блоки почвы слоя, подлежащего роторно-фрезерной обработке, через 2-5 лет после глубокого рыхления еще относительно подвижны в окружающей их рыхлой почве. По этой причине дополнительное облегчение процесса их разделки роторным рабочим органом обусловлено динамическими явлениями. В частности, наталкиваясь на прочный блок, индивидуальный фрезер вначале отталкивает его, несколько смещая в направлении своего движения, а уже затем разрушает. Разрушение идет на фоне упругой деформации прилегающей почвы, что резонансно усиливает участие прилегающей почвы в разрушении блока. При этом существенно снижается динамическая нагрузка на отдельный фрезер, средние затраты энергии на фрезерование почвы, среднее тяговое сопротивление обработке почвы. Рыхление идет интенсивно, без переброски блоков через ротор, как это, к сожалению, имеет место в случае применения, например, машины МСП-2.At the same time, the soil blocks of the layer to be rotor-milled, 2-5 years after deep loosening, are still relatively mobile in the loose soil surrounding them. For this reason, additional facilitation of the process of cutting them by the rotary working body is due to dynamic phenomena. In particular, upon encountering a strong block, an individual milling cutter first repels it, slightly displacing it in the direction of its movement, and only then destroys it. The destruction occurs against the background of elastic deformation of the adjacent soil, which resonantly enhances the participation of the adjacent soil in the destruction of the block. At the same time, the dynamic load on an individual mill, the average energy consumption for milling the soil, and the average traction resistance to tillage are significantly reduced. Loosening is intensive, without transferring the blocks through the rotor, as, unfortunately, is the case when using, for example, the MSP-2 machine.
Роторный рабочий орган по предлагаемому способу обрабатывает в целом относительно однородный достаточно плотный пласт почвы, чем обеспечиваются надлежащие условия качественного рыхления слоя почвы 25-50 см.The rotary working body of the proposed method processes a generally relatively homogeneous sufficiently dense layer of soil, which ensures the proper conditions for high-quality loosening of the soil layer of 25-50 cm.
Предварительно взрыхленная 2-5 лет назад почва оказывает значительно меньшее сопротивление механической обработке, чем в случае прямой роторной обработки.Pre-loosened 2-5 years ago, the soil has a significantly lower resistance to mechanical treatment than in the case of direct rotary treatment.
Роторно-фрезерную обработку выполняют до окончания нормативного срока мелиоративного действия глубокого рыхления почвы орудием с пассивными рабочими органами с тем, чтобы почва не просела избыточно, и при этом достаточно полно используют период мелиоративного действия глубокого рыхления почвы орудием с пассивными рабочими органами.Rotary-milling processing is performed before the end of the regulatory period for the ameliorative action of deep loosening of the soil with a tool with passive working bodies so that the soil does not sag excessively, and at the same time, the period of ameliorative action of deep loosening of the soil with a tool with passive working bodies is fully used.
Часть зоны роторно-фрезерного рыхления, около 30-70% его ширины, в зависимости от расстояния между линиями рыхления, представляет собой практически нетронутую непосредственно глубоким рыхлением орудием с пассивным рабочим органом структуру почвенного континуума. Однако некоторое механическое воздействие пассивного рыхления на эту структуру все же имело место за счет боковой упругой деформации почвы при проходе сквозь нее пассивного рыхлящего рабочего органа. Поэтому там сохранились трещины скалывания. С точки зрения развития корневой системы растений после глубокого рыхления орудием с пассивным рабочим органом они значения не имели, поскольку объем их небольшой, рыхлого материала в них относительно мало. А вот с точки зрения первичного скалывания конгломератов почвы и грунта до роторно-фрезерной обработки явление образования поперечных горизонтальных трещин, именно так они ориентированы в силу формы рабочего органа и направления его движения, весьма полезно. Монолитный слой почвы и грунта, подлежащего роторно-фрезерной обработке, предварительно частично разделен на блоки после глубокого рыхления, что облегчает разделку этого слоя фрезами, в том числе и в результате динамического колебательно процесса в почве, описанного выше. Колебательный резонансный процесс в не рыхлившейся непосредственно обрабатываемой роторно-фрезерным способом зоне почвенного континуума проявляется меньше, но заметен.Part of the rotary-milling loosening zone, about 30-70% of its width, depending on the distance between the loosening lines, is the structure of the soil continuum, which is practically untouched directly by deep loosening by a tool with a passive working body. However, some mechanical effect of passive loosening on this structure nevertheless took place due to lateral elastic deformation of the soil when a passive loosening working body passed through it. Therefore, shearing cracks remained there. From the point of view of the development of the root system of plants after deep cultivation by an instrument with a passive working body, they did not matter, since the volume of their small, loose material in them is relatively small. But from the point of view of primary cleavage of soil and soil conglomerates before rotary-milling processing, the formation of transverse horizontal cracks, that’s how they are oriented due to the shape of the working body and the direction of its movement, is very useful. The monolithic layer of soil and soil subject to rotary-milling processing is previously partially divided into blocks after deep loosening, which facilitates the cutting of this layer with milling cutters, including as a result of the dynamic vibrational process in the soil described above. The vibrational resonance process in the soil continuum zone that is not directly cultivated by the rotor-milling method is less pronounced, but noticeable.
Все это позволит получить соответствующий экономический эффект.All this will allow to obtain the corresponding economic effect.
Будет использован известный ранее эффект краткосрочного на 2-5 лет повышения плодородия почвы после глубокого безотвального рыхления почвы на глубину до 50 см и получен продленный за счет роторной обработки почвы в слое 25-50 см дополнительный эффект продолжительностью 20-30 лет.The previously known effect of a short-term 2–5-year increase in soil fertility after deep soilless loosening of the soil to a depth of 50 cm will be used and an additional effect lasting 20–30 years, prolonged by rotary tillage in a layer of 25–50 cm, will be obtained.
В связи с тем, что обрабатывается только 1/3 поверхности почвы, достигается экономия затрат.Due to the fact that only 1/3 of the soil surface is processed, cost savings are achieved.
Последовательное применение безотвального рыхления почвы на глубину 50 см и роторной обработки почвы в слое 25-50 см дает биологический почвенный и экономический эффект, превышающий эффект изолированного применения известных способов обработки почвы.The consistent application of subsurface loosening of the soil to a depth of 50 cm and rotary tillage in a layer of 25-50 cm gives a biological soil and economic effect that exceeds the effect of the isolated application of known methods of tillage.
Следовательно, применение предлагаемого способа в мелиоративном цикле придает новое качество биолого-хозяйственной системе синтеза и использования почв.Therefore, the application of the proposed method in the reclamation cycle gives a new quality to the biological and economic system for the synthesis and use of soils.
Экономический эффект долговременного управления продуктивностью биогеосистемы определяется следующим образом.The economic effect of long-term productivity management of a biogeosystem is determined as follows.
Прибавка урожайности сельскохозяйственных культур от мелиоративного действия глубокого рыхления почвы пассивными рабочими органами составляет 20% в год.The increase in crop productivity from the reclamation action of deep loosening of the soil by passive working bodies is 20% per year.
Ввиду проведения роторно-фрезерной обработки почвы через 2-5 лет, т.е. раньше нормативного срока 4-10 лет мелиоративного действия глубокого рыхления почвы пассивными рабочими органами, часть планируемой прибавки урожайности не будет получена. Экономический результат будет полностью скомпенсирован существенным уменьшением затрат на проведение роторно-фрезерной обработки почвы. Продолжительность мелиоративного действия роторно-фрезерной обработки почвы составляет более 30 лет. Прибавка урожайности 35% в год. Общий срок мелиоративного действия предлагаемого способа составит не менее 20-30 лет в мелиоративном цикле.Due to rotary-milling tillage in 2-5 years, i.e. earlier than the normative period of 4-10 years of reclamation action of deep loosening of the soil by passive working bodies, part of the planned increase in productivity will not be received. The economic result will be fully offset by a significant reduction in the cost of rotary-milling tillage. The duration of the reclamation action of rotary milling tillage is more than 30 years. Yield increase of 35% per year. The total period of reclamation of the proposed method will be at least 20-30 years in the reclamation cycle.
Основной составляющей экономического эффекта является экономия затрат на проведении мелиоративных обработок почвы, поскольку ранее выполняли в том же цикле 20-30 лет на всей площади мелиорируемо участка, а в случае использования предлагаемого способа обработка почвы в цикле 20-30 лет производится только на 1/3 площади мелиорируемого участка.The main component of the economic effect is to save costs on land reclamation tillage, since previously it was carried out in the same cycle for 20-30 years on the entire area of the reclaimed land, and in the case of using the proposed method, tillage in the cycle of 20-30 years is only 1/3 area of the reclaimed land.
Во втором и последующем циклах реализации предлагаемого способа растения будут частично использовать линию почвенного континуума прошлого цикла обработки (линия позапрошлого цикла на момент текущего цикла уже долгое время находится в залежном режиме, относительно уплотнена и менее доступна освоению ризосферой растений), что не противоречит идее изобретения, заключающейся в локальном разуплотнении почв и диссипации обработанной зоны почвенного континуума на мелкие агрегаты почвы и породы, локализации поступления воды в почву локально разуплотненной зоны, уменьшении испарения воды, уменьшении затрат энергии на создание растением ризосферы, создании в почвенном континууме параллельных дискретной зоне рыхления дискретных зон залежного режима.In the second and subsequent cycles of the implementation of the proposed method, the plants will partially use the soil continuum line of the previous treatment cycle (the line of the year before last at the time of the current cycle has long been in fallow mode, relatively compacted and less accessible for plant rhizosphere development), which does not contradict the idea of the invention, consisting in local softening of soils and dissipation of the cultivated zone of the soil continuum into small aggregates of soil and rock, localization of the flow of water into the soil locale a decompression zone, reducing the evaporation of water, reducing the creation of the plant rhizosphere of energy, creating in the soil a continuum parallel discrete zone loosening discrete zones fallow mode.
Резерв питательных веществ в осадочных почвообразующих породах и почвах сухой степи весьма велик. Это обусловлено их дисперсностью, минералогическим составом и происхождением на прошлых этапах биосферы, когда почвообразующая порода текущего этапа была обогащена органическим веществом, его детритом, макроэлементами, микроэлементами и другими разнообразными продуктами биосферы, и в настоящее время дает лучшие по сравнению с другими породами предпосылки почвообразования, удельной продуктивности произрастающих на почве растений. Порода приобрела дисперсность в водной среде или эоловым путем. Важным обстоятельством является то, что за счет дисперсности и небольшой связности породы предоставляются достаточно легко воспроизводимые возможности интенсификации биологического процесса, чем это имеет место, например, если представлены коренные изверженные породы, не несущие признаков органического вещества, биологического процесса.The reserve of nutrients in sedimentary parent rocks and soils of the dry steppe is very large. This is due to their dispersion, mineralogical composition, and origin at the previous stages of the biosphere, when the soil-forming rock of the current stage was enriched with organic matter, its detritus, macroelements, microelements, and other various products of the biosphere, and currently provides better soil formation conditions than other rocks, specific productivity of plants growing on the soil. The breed has become dispersed in the aquatic environment or through the aeolian route. An important circumstance is that due to the dispersion and small cohesion of the rock, rather easily reproducible possibilities of intensification of the biological process are provided than this, for example, if indigenous igneous rocks are presented that do not bear the signs of an organic substance or biological process.
Проблема степных биогеосистем состоит, как правило, в их недостаточном увлажнении с точки зрения реализации биоклиматического потенциала географической среды. Предлагаемый способ позволяет увеличить удельное увлажнение рыхлой части почвенного континуума по сравнению с генеральной региональной нормой. Это позволит увеличить глубину промачивания почвы в дискретной зоне рыхления за счет смежной в пространстве почвенного континуума дискретной нанозоны залежи, уменьшить скорость геологического выветривания, консервировать почвообразование в дискретной нанозоне залежи. Будет уменьшен расход воды на испарение с поверхности почвы в силу сокращения времени экспозиции воды в верхних слоях почвы как поверхности испарения, откроется возможность увеличить время нахождения воды в продукционном цикле биогеоценоза, ослабить эффекты деформации структуры почвы при переувлажнении в циклах увлажнение-высушивание.The problem of steppe biogeosystems consists, as a rule, in their insufficient moisture from the point of view of realizing the bioclimatic potential of the geographical environment. The proposed method allows to increase the specific moisture of the loose part of the soil continuum compared with the general regional norm. This will make it possible to increase the depth of soil wetting in the discrete loosening zone due to the discrete nanosezone of the adjacent adjacent soil continuum space, to reduce the rate of geological weathering, and to preserve soil formation in the discrete nanozone of the deposit. The water consumption for evaporation from the soil surface will be reduced due to the reduction of the exposure time of water in the upper soil layers as the evaporation surface, it will be possible to increase the time spent by the water in the production cycle of biogeocenosis, to weaken the effects of deformation of the soil structure during wetting in the wetting-drying cycles.
Предлагаемый способ позволит решить проблему использования питательных веществ из почвы степной биогеосистемы. В стандартных условиях единства генеральной совокупности условий почвообразования сухой степи, различающихся только на уровне микронеоднородности структуры почвенного покрова, корневая система индивидуального растения распространяется согласно возможностям, предоставляемым ареалом почвы обитания. Ввиду роли влаги как лимитирующего фактора органогенеза имеет место соответствующая экспансия корневой системы. В силу сухости климата, обилия питательных веществ в почве и породе от прошлых этапов развития биосферы, далеко не все питательные вещества из охваченного ризосферой пространства почвенного континуума потребляются растением в составе почвенного раствора. Об этом свидетельствуют, в частности, долговременные эксперименты в севооборотах и бессменных культурах. При условии возврата большей части отчуждаемой в виде сельскохозяйственной продукции биологической массы, содержащей, основное, не возобновляемый макроэлемент фосфор, устойчивое функционирование биогеосистемы возможно во временном масштабе порядка 100-1000 лет, даже без учета обновления коры выветривания за счет эрозионного процесса.The proposed method will solve the problem of the use of nutrients from the soil of the steppe biogeosystem. Under standard conditions for the unity of the general set of conditions for soil formation of the dry steppe, which differ only at the level of microinhomogeneity of the soil cover structure, the root system of an individual plant is distributed according to the possibilities provided by the habitat of the soil. Due to the role of moisture as a limiting factor in organogenesis, there is a corresponding expansion of the root system. Due to the dry climate, the abundance of nutrients in the soil and rock from the previous stages of the development of the biosphere, not all nutrients from the space of the soil continuum covered by the rhizosphere are consumed by the plant as part of the soil solution. This is evidenced, in particular, by long-term experiments in crop rotations and permanent crops. Given the return of most of the biological mass alienated in the form of agricultural products containing the main non-renewable macrocell phosphorus, the stable functioning of the biogeosystem is possible on a time scale of about 100-1000 years, even without taking into account the renewal of the weathering crust due to the erosion process.
Предлагаемый способ не меняет долговременного характера динамики питательно режима в биосфере, только дискретизируя его во времени по периодам цикла выполнения глубокой обработки почвы. Из текущей дискретной рыхлой зоны почвенного континуума расход питательных веществ будет выше среднего, а из прилегающих зон - меньше среднего уровня но биогеосистеме.The proposed method does not change the long-term nature of the dynamics of the nutritional regime in the biosphere, only discretizing it in time over the periods of the deep soil cultivation cycle. From the current discrete loose zone of the soil continuum, the consumption of nutrients will be above average, and from the adjacent zones, it will be less than the average level on the biogeosystem.
Ввиду возрастания уровня средней удельной продуктивности биогеосистемы за счет применения предлагаемого способа долговременного управления продуктивностью степных биогеосистем, общая продолжительность возможного использования биогеосистемы в целях извлечения биологической продукции в виде урожая несколько сократиться по сравнению с периодом стагнации этой биогеосистемы в региональных условиях ее функционирования. Однако это обстоятельство можно преодолеть, уделив большее внимание возврату вещества в биогеосистему, тем более, что для этого в последнее время нами созданы соответствующие технические решения не просто на уровне возврата, но на уровне технологий рециклинга вещества в почве (Калиниченко В.П. Патент на изобретение RU №2387115 С2. МПК А01В 33/02 (2006.01) A01C 23/00 (2006.01). Заявка №2008124500/12(029710) от 16.06.2008. 7 с.).In view of the increase in the average specific productivity of the biogeosystem due to the application of the proposed method for the long-term management of the productivity of steppe biogeosystems, the total duration of the possible use of the biogeosystem in order to extract biological products in the form of a crop will be somewhat reduced compared to the period of stagnation of this biogeosystem in the regional conditions of its functioning. However, this circumstance can be overcome by paying more attention to the return of the substance to the biogeosystem, especially since for this purpose we have recently created appropriate technical solutions not only at the return level, but at the level of technology for recycling the substance in the soil (Kalinichenko V.P. invention RU No. 2387115 C2. IPC АВВ 33/02 (2006.01) A01C 23/00 (2006.01). Application No. 2008124500/12 (029710) dated 06.16.2008. 7 pp.).
В результате применения предлагаемого технического решения уменьшится обновление коры выветривания за счет эрозионного процесса, поскольку в аспекте гидрологического режима сократится поверхностный сток воды в биогеосистеме.As a result of the application of the proposed technical solution, the renewal of the weathering crust due to the erosion process will decrease, since in the aspect of the hydrological regime the surface runoff in the biogeosystem will be reduced.
Тотальное обновление коры выветривания за счет эрозионного процесса является положительным обстоятельством, поскольку на дневную поверхность выходят свежие слои почвообразующей породы. Известно, например, что у монтмориллонита, минерала, широко представленного в качестве одной из почвообразующих пород или компонента почвообразующих пород, удельная поверхность до 600-800 м2/г, емкость катионного обмена составляет до 900 и более мМоль/кг почвы, а у зрелой почвы, прошедшей стадии почвообразования, только 300. Это в определенной степени индицирует постепенное и не полностью возобновляемое в процессе почвообразования исчерпание возможностей, которые почве на начальном этапе ее развития предоставляет почвообразующая порода.The total renewal of the weathering crust due to the erosion process is a positive circumstance, since fresh layers of parent soil appear on the surface. It is known, for example, that in montmorillonite, a mineral widely represented as one of the parent rocks or a component of parent rocks, the specific surface is up to 600-800 m 2 / g, the cation exchange capacity is up to 900 and more mmol / kg of soil, and in mature soil, past the stage of soil formation, only 300. This to a certain extent indicates a gradual and not fully renewed in the process of soil formation exhaustion of the possibilities that the soil at the initial stage of its development provides parent soil.
Однако рассмотренный аспект уменьшения вековой скорости срабатывания минеральной части почвы, в случае использования предлагаемого способа, некритичен, поскольку на рассматриваемых временных периодах в перспективе вполне возможно создание новых технических решений, которые позволят преодолеть рассматриваемые обстоятельства.However, the considered aspect of reducing the secular rate of response of the mineral part of the soil, in the case of using the proposed method, is not critical, since in the considered time periods in the future it is quite possible to create new technical solutions that will overcome the circumstances under consideration.
Несмотря на некоторый избыточный противоэрозионный эффект, применение предлагаемого технического решения позволит не только кардинально сократить использование ресурсов и энергии на получение биологической продукции. Откроется возможность сократить площади земель, отведенные в настоящее время для сельскохозяйственного использования, увеличить размер экологического каркаса биогеосистемы, создать условия восстановления естественных экосистем на территории, ранее занятой под тотальное затратное сельское хозяйство с применением устаревших индустриальных технологий и тяжелой техники. Вместо агрономии текущего индустриального этапа цивилизации, в настоящее время, по существу, являющей собой способ человека метить свой ареал, будет возможно синтезировать биогеосистемы с множественными функциями и сильным рекреационным аспектом, что позволит ослабить многие проблемы, обусловленные сейчас в мире односторонним подходом к использованию земельных ресурсов.Despite some excessive anti-erosion effect, the application of the proposed technical solution will not only drastically reduce the use of resources and energy for the production of biological products. The opportunity will open to reduce the area of land currently allocated for agricultural use, to increase the size of the ecological framework of the biogeosystem, to create conditions for the restoration of natural ecosystems in the territory previously occupied by total costly agriculture using outdated industrial technologies and heavy equipment. Instead of the agronomy of the current industrial stage of civilization, currently essentially a human way of marking its range, it will be possible to synthesize biogeosystems with multiple functions and a strong recreational aspect, which will alleviate many of the problems caused by the unilateral approach to land use in the world now .
Важен аспект гидрологического режима биогеосистемы. Вода в значительной степени обусловливает формирование почв, продолжая результаты геологического выветривания. Но после стабилизации биогеосистемы, на стадии ее стагнации природный гидрологический режим биогеосистемы играет, во многом, противоположную роль. Это проявляется в разрушении минеральной части почвы, агрегатов почвы при ее промачивании, поскольку фронтальное проникновение воды в геологические отложения возможно только после прохождения почвой (или геологическим наносом) стадии насыщения верхнего слоя. Характер географической динамики гидрологического режима Земли аналоговый, сглаженный, что и приводит к пространственной квазистационарности гидрологического процесса. Если рассматривать аспект генерализации гидрологических параметров элементарного почвенного ареала в географической среде, то очевидно, что в природе нет иного пути поступления воды в отдельный почвенный профиль, кроме фронтального.An important aspect of the hydrological regime of the biogeosystem. Water largely determines the formation of soils, continuing the results of geological weathering. But after stabilization of the biogeosystem, at the stage of its stagnation, the natural hydrological regime of the biogeosystem plays, in many respects, the opposite role. This is manifested in the destruction of the mineral part of the soil, soil aggregates during its soaking, since the frontal penetration of water into geological deposits is possible only after the soil (or geological sediment) passes through the saturation stage of the upper layer. The nature of the geographic dynamics of the Earth’s hydrological regime is analogous, smoothed, which leads to the spatial quasistationarity of the hydrological process. If we consider the generalization of the hydrological parameters of an elementary soil range in a geographical environment, it is obvious that in nature there is no other way for water to enter a separate soil profile, except for the frontal one.
Единство гидрологического режима проявляется на меньшем географическом масштабе, чем изменение почв, исходя из масштаба размера их почвенного профиля как признака простирания почвы как целостного объекта.The unity of the hydrological regime is manifested on a smaller geographical scale than the change in soils, based on the scale of the size of their soil profile as a sign of the spread of the soil as an integral object.
В процессе почвообразования после прохождения множества описанных гидрологических циклов устанавливается равновесие этого процесса: почва с поверхности размывается водой, затем идет инфильтрация воды в глубокие горизонты почвы. После завершения тотальной фронтальной инфильтрации структура почвы с течением некоторого времени приходит в равновесное состояние за счет процессов разуплотнения в цикле набухание-усадка, деятельности корневой системы, землероев и т.п.In the process of soil formation, after passing through the many described hydrological cycles, the equilibrium of this process is established: the soil is eroded from the surface with water, then there is water infiltration into the deep horizons of the soil. After completion of total frontal infiltration, the soil structure over time comes to an equilibrium state due to decompression processes in the swelling-shrink cycle, the activity of the root system, excavation, etc.
Предлагаемое техническое решение позволяет во многом решить проблему рассмотренного с точки зрения оптимального функционирования биогеосистемы дефекта гидрологического режима почвы.The proposed technical solution can largely solve the problem of the defect of the hydrological regime of the soil considered from the point of view of optimal functioning of the biogeosystem.
Во-первых, инфильтрация в зоне залежи будет ниже географической нормы. Поэтому водное разрушение почвы здесь будет проявляться в меньшей степени. Вода, в частности, в силу относительно небольшой водопроницаемости почвы, будет перераспределяться латеральным путем в сторону зоны рыхления.Firstly, infiltration in the zone of the reservoir will be below the geographic norm. Therefore, water destruction of the soil here will be manifested to a lesser extent. Water, in particular, due to the relatively low water permeability of the soil, will be redistributed laterally towards the loosening zone.
Во-вторых, избыточное рыхление почвы позволит перевести воду, поступающую па поверхность почвы, в состоянии влаги в почве без формирования тотального фронта промачивания. В почве в зоне рыхления почвенного континуума будет искусственно сформирована структура, каналы между элементами которой пропустят вниз любое географически возможное количество воды. Кроме того, то же явление дифференцированного рассредоточения воды будет иметь место и в нижней части почвенного профиля, особенно после его роторной обработки. Таким образом, почва к процессе увлажнения почвенного континуума будет проводить поток воды вниз локально, большая часть ее структурных отдельностей будет сохраняться в неувлажненном виде, обеспечивая стабильный механический каркас почвенного континуума. Не будет необходимости тратить энергию как механическую, так и биологическую на восстановление структуры почвы. Следовательно, увеличится часть энергии, получаемой в виде удельной биологической продукции биогеосистемы.Secondly, excessive loosening of the soil will allow the water entering the soil surface to be transferred in the state of moisture in the soil without forming a total wetting front. In the soil in the loosening zone of the soil continuum, a structure will be artificially formed, the channels between the elements of which will pass down any geographically possible amount of water. In addition, the same phenomenon of differentiated dispersal of water will occur in the lower part of the soil profile, especially after its rotary treatment. Thus, the soil, during the process of moistening the soil continuum, will conduct a downward flow of water locally, most of its structural units will be kept in an undisturbed form, providing a stable mechanical framework of the soil continuum. There will be no need to spend energy, both mechanical and biological, to restore the structure of the soil. Consequently, part of the energy received in the form of the specific biological production of the biogeosystem will increase.
Биогеосистемы степи имеют недостаточное увлажнение. Это обстоятельство во многом определяет их стабильность как объектов географической среды и, наоборот, уязвимость при избыточном увлажнении, или даже просто при некотором небольшом дополнительном увлажнении.Steppe biogeosystems have insufficient moisture. This circumstance largely determines their stability as objects of the geographical environment and, conversely, vulnerability to excessive moisture, or even just with some slight additional moisture.
Почвообразующие осадочные породы, дающие основу степным биогеосистемам и, особенно, минеральная часть почвы степных биогеосистем являются многократно переотложенными, турбированными, подвергнутыми воздействию воды природными образованиями в виде тонкодисперсного материала. Причем даже их минералогический состав, весьма консервативный геологический и географический признак, преобразован в значительной мере на этапах их длительной геологической и палеонтологической истории. Более того, этот материал имеет неприемлемые с точки зрения прочности каркаса почвенного континуума реологические свойства.Soil-forming sedimentary rocks that form the basis of steppe biogeosystems and, especially, the mineral part of the soil of steppe biogeosystems are repeatedly redeposited, turbocharged, and exposed to water by natural formations in the form of finely dispersed material. Moreover, even their mineralogical composition, a very conservative geological and geographical feature, was largely transformed at the stages of their long geological and paleontological history. Moreover, this material has rheological properties unacceptable from the point of view of the strength of the soil continuum skeleton.
Это определяет нынешние не вполне приемлемые с точки зрения стабильности каркаса почвенного континуума реологические свойства почвообразующих осадочных пород и почв степных биогеосистем на этапе увлажнения, следовательно, применение предлагаемого способа долговременного управления продуктивностью степных биогеосистем позволит уменьшить скорость преобразования минеральной части почв и осадочных почвообразующих пород в биогеосистеме.This determines the current rheological properties of soil-forming sedimentary rocks and soils of steppe biogeosystems that are not quite acceptable from the point of view of the stability of the soil continuum skeleton at the moistening stage, therefore, the application of the proposed method for long-term productivity management of steppe biogeosystems will reduce the rate of conversion of the mineral part of soils and sedimentary parent rocks in the biogeosystem.
В случае осадочных почвообразующих пород эолового происхождения это также позволит ослабить явление водной деструкции каркаса структуры ее минеральной части, следовательно, ослабить протекание деградации породы и почвы.In the case of sedimentary parent-forming rocks of aeolian origin, this will also make it possible to weaken the phenomenon of water degradation of the skeleton of the structure of its mineral part, and therefore, weaken the course of rock and soil degradation.
Оптимизируется углеродный цикл биосферы. Уменьшается минерализация органических веществ почвы, залегающих в ризосфере на большой глубине. Поверхность раздела почва - атмосфера меньше на 2/3, поскольку коэффициент соприкосновения биологически активного блока почвенного континуума и атмосферы составляет 1/3 согласно технологии реализации способа. Соответственно уменьшается поток углерода из почвы в атмосферу. Удлиняется срок биологической синтетической активности биогеосистемы, возрастает величина биологического продукта, поэтому количество углерода в почве, его поток в почву увеличиваются. Возрастает роль биосферы в углеродном балансе Земли. Баланс углерода в биосфере смещается к сторону его содержания в почве, ослабляется вероятность парникового эффекта на Земле.The carbon cycle of the biosphere is optimized. The mineralization of soil organic matter in the rhizosphere at great depths decreases. The soil – atmosphere interface is 2/3 less, since the coefficient of contact of the biologically active block of the soil continuum and the atmosphere is 1/3 according to the technology for implementing the method. Accordingly, the flow of carbon from the soil into the atmosphere decreases. The period of biological synthetic activity of the biogeosystem is lengthening, the value of the biological product is increasing, therefore, the amount of carbon in the soil, its flow into the soil increases. The role of the biosphere in the carbon balance of the Earth is growing. The carbon balance in the biosphere shifts to the side of its content in the soil, the probability of the greenhouse effect on Earth is weakened.
Ведущий фактор фотосинтеза, солнечная радиация, поступает к агрофитоценозу согласно географической норме. Поэтому условия протекания питания растений в предлагаемом способе лучше, воды в зоне ризосферы больше, причем как в абсолютном выражении, поскольку меньше расход на испарение с поверхности из более глубоко промачиваемого слоя почвы, но и особенно в удельном выражении, поскольку вода в почве. Последнее следует из того обстоятельства, что дискретный рыхлый объем почвы по линии рыхления, как и ризосфера, занимает только 1/3 объема почвенного континуума (несколько больше в результате контакта с окружающей почвой, куда идет некоторый сток воды согласно градиенту термодинамического потенциала). В таких условиях биологический процесс идет в приоритетных условиях по сравнению с географической стагнацией биогеосистемы, поэтому ее биологическая продуктивность выше как в удельных показателях дискретного рыхлого объема почвенного континуума, так и в генеральной совокупности почвенных объектов управляемой биогеосистемы.The leading factor in photosynthesis, solar radiation, comes to agrophytocenosis according to the geographical norm. Therefore, the flow conditions of plant nutrition in the proposed method are better, there is more water in the rhizosphere zone, and in absolute terms, since there is less consumption for evaporation from the surface from a more deeply soaked soil layer, but also especially in specific terms, since water is in the soil. The latter follows from the fact that the discrete loose volume of soil along the loosening line, like the rhizosphere, occupies only 1/3 of the volume of the soil continuum (somewhat more as a result of contact with the surrounding soil, where some water flow goes according to the gradient of the thermodynamic potential). Under such conditions, the biological process proceeds under priority conditions compared to the geographic stagnation of the biogeosystem, therefore, its biological productivity is higher both in the specific indicators of the discrete loose volume of the soil continuum and in the general population of soil objects of the managed biogeosystem.
В атмосфере Земли увеличивается содержание ионизированного кислорода как результат усиления удельного фотосинтеза в биогеосистеме, а при широкой реализации способа и в биосфере. Это обеспечивает вклад суши Земли в общую ионизацию атмосферы Земли, стабилизацию магнитного поля Земли и, таким образом, сохранение атмосферы Земли.In the Earth’s atmosphere, the content of ionized oxygen increases as a result of increased specific photosynthesis in the biogeosystem, and with the widespread implementation of the method in the biosphere. This ensures the contribution of the Earth’s land to the general ionization of the Earth’s atmosphere, stabilization of the Earth’s magnetic field and, thus, conservation of the Earth’s atmosphere.
Создаются предпосылки биологического разнообразия экологического каркаса, обрамляющего территории применения способа, поскольку за счет удлинения фазы пребывания воды в биогеосистеме в рамках общего круговорота воды на Земле проявляется оазисный эффект.The prerequisites are being created for the biological diversity of the ecological framework surrounding the application of the method, since an oasis effect is manifested due to the lengthening of the phase of water in the biogeosystem within the general water cycle on Earth.
Способ является вариантом подготовки к успешному преодолению человечеством цикла засушливости климата Земли. В определенной степени имеется возможность преодолевать опасности космического масштаба, в частности, несколько ослабить опасность воздействия космического ветра на атмосферу Земли в цикле повышенной активности Солнца.The method is a preparation option for the successful overcoming of the aridity cycle of the Earth’s climate by mankind. To a certain extent, it is possible to overcome the dangers of the cosmic scale, in particular, to somewhat reduce the danger of the influence of the cosmic wind on the Earth's atmosphere in a cycle of increased activity of the Sun.
Использование последовательного во времени сочетания глубокого рыхления почвы пассивными рабочими органами и последующей через 2-5 лет роторно-фрезерной обработки внутренних слоев почвы нового дискретного способа выполнения рыхления на 1/3 площади биогеосистемы в мелиоративном цикле 20-30 лет, нового последовательного выполнения рыхления параллельных линий биогеосистемы в очередных мелиоративных циклах 20-30 лет на том же земельном участке позволяет:The use of a sequential combination of deep loosening of soil by passive working bodies and the subsequent 2-5 years rotary-milling processing of the inner soil layers of a new discrete method of loosening on 1/3 of the biogeosystem in a meliorative cycle of 20-30 years, a new sequential loosening of parallel lines biogeosystems in regular reclamation cycles of 20-30 years on the same land plot allows you to:
обеспечить при использовании предлагаемого способа интенсивное рыхление и измельчение почвы в слое 50 см на 1/3 площади, занимаемой почвенным континуумом, что достаточно для формирования устойчивой продуктивной биогеосистемы, когда в случае известного ранее совместного последовательного применения пассивного глубокого рыхления и роторно-фрезерной обработки внутренних слоев почвы тот же результат достигается при обработке почвы во всем простирании почвенного континуума;when using the proposed method, to ensure intensive loosening and grinding of soil in a layer of 50 cm to 1/3 of the area occupied by the soil continuum, which is sufficient for the formation of a stable productive biogeosystem, when in the case of the previously known joint successive application of passive deep loosening and rotary milling of the inner layers the soil the same result is achieved when cultivating the soil throughout the stretch of the soil continuum;
создать возможность выполнять пассивное глубокое рыхление почвы и через 2-5 лет после него ротационное фрезерование внутренних слоев почвы, разуплотняя и перемешивая слои между собой на 1/3 мелиорируемой площади с высоким качеством, надежностью. Обеспечивается длительный стадийный почвенно-мелиоративный эффект 3 циклов обработки почвы одного и того же участка земли суммарной продолжительностью 60-90 лет;create the ability to perform passive deep loosening of the soil and 2-5 years after it rotational milling of the inner soil layers, loosening and mixing the layers together on 1/3 of the reclaimed area with high quality, reliability. Provides a long staged soil-reclamation effect of 3 cycles of tillage of the same land with a total duration of 60-90 years;
по сравнению с затратами при сплошном применении пассивного глубокого рыхления почвы на глубину 45 см и через 5-7 (здесь так) лет, роторно-фрезерной обработки внутренних слоев почвы на 20-45 см снизить удельные затраты на создание устойчивой высокоплодородной биогеосистемы.Compared with the cost of the continuous use of passive deep loosening of the soil to a depth of 45 cm and after 5-7 (here) years, rotary-milling of the inner soil layers by 20-45 cm reduce the unit costs of creating a stable high-fertility biogeosystem.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011135858/13A RU2480980C1 (en) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | Method for long-term management of productivity of steppe biogeosystems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011135858/13A RU2480980C1 (en) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | Method for long-term management of productivity of steppe biogeosystems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011135858A RU2011135858A (en) | 2013-03-10 |
| RU2480980C1 true RU2480980C1 (en) | 2013-05-10 |
Family
ID=48789280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011135858/13A RU2480980C1 (en) | 2011-08-26 | 2011-08-26 | Method for long-term management of productivity of steppe biogeosystems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2480980C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104365206A (en) * | 2014-11-26 | 2015-02-25 | 天津海林园艺环保科技工程有限公司 | Water-saving seashore saline soil local soil improving and vegetation planting method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU442760A2 (en) * | 1972-12-11 | 1974-09-15 | Донской Ордена Трудового Красного Знамени Сельскохозяйственный Институт | Combined tillage implement |
| JP4713132B2 (en) * | 2004-11-22 | 2011-06-29 | スガノ農機株式会社 | Subsoil soil improvement work machine |
| RU2423810C1 (en) * | 2010-02-09 | 2011-07-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) | Method of deep soil cultivation |
-
2011
- 2011-08-26 RU RU2011135858/13A patent/RU2480980C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU442760A2 (en) * | 1972-12-11 | 1974-09-15 | Донской Ордена Трудового Красного Знамени Сельскохозяйственный Институт | Combined tillage implement |
| JP4713132B2 (en) * | 2004-11-22 | 2011-06-29 | スガノ農機株式会社 | Subsoil soil improvement work machine |
| RU2423810C1 (en) * | 2010-02-09 | 2011-07-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) | Method of deep soil cultivation |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| КАЛИНИЧЕНКО В.П. Длительное действие фрезерной мелиоративной обработки солонцов // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук, No.1, 2008, 37-40. * |
| КАЛИНИЧЕНКО В.П. Длительное действие фрезерной мелиоративной обработки солонцов // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук, №1, 2008, 37-40. * |
| ХАЛАНСКИЙ В.М., ГОРБАЧЕВ И.В. Сельскохозяйственные машины. - М.: КОЛОСС, 2003, с.51. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104365206A (en) * | 2014-11-26 | 2015-02-25 | 天津海林园艺环保科技工程有限公司 | Water-saving seashore saline soil local soil improving and vegetation planting method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011135858A (en) | 2013-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Eremin | Changes in the content and quality of humus in leached chernozems of the Trans-Ural forest-steppe zone under the impact of their agricultural use | |
| Jayawardane et al. | The management of soil physical properties limiting crop production in Australian sodic soils-a review | |
| Bhat et al. | Soil erosion and management strategies | |
| Wang et al. | A sand control and development model in sandy land based on mixed experiments of arsenic sandstone and sand: A case study in Mu Us Sandy Land in China | |
| Zhang et al. | An analysis of oasis evolution based on land use and land cover change: A case study in the Sangong River Basin on the northern slope of the Tianshan Mountains | |
| CN109247199A (en) | A method of it concedes the land and rebuilds Calamagrostis angustifolia | |
| Chendev et al. | Agrogenic evolution of automorphic chernozems in the forest-steppe zone (Belgorod oblast) | |
| Chen et al. | Impact of tillage on physical characteristics in a Mollisol of Northeast China. | |
| Nordt et al. | Late prehistoric soil fertility, irrigation management, and agricultural production in northwest coastal Peru | |
| Khokhlova et al. | Change in pedogenic carbon stocks under different types and duration of agricultural management practices in the central Russian forest steppe | |
| Blanco et al. | Soil conservation and management | |
| Kalinichenko et al. | Changes in the properties of soils in a solonetz soil complex thirty years after reclamation | |
| RU2480980C1 (en) | Method for long-term management of productivity of steppe biogeosystems | |
| Costa et al. | Effect of tillage and application of gypsum In a No-Till field under supplementary irrigation with sodium bicarbonate waters | |
| Dudzińska et al. | Land consolidation as the driving force behind ecological and economic development of rural areas | |
| Kalinichenko et al. | Changes in the soils of solonetzic associations in 30 years after their reclamation with the use of moldboard plowing, deep tillage with a three-tier plow, and deep rotary tillage | |
| Medvedev | Physical properties and spatial distribution of the plowpan in different arable soils | |
| Luske et al. | Carbon sequestration potential of reclaimed desert soils in Egypt | |
| Zhao et al. | Depth of stover layer for salt management influences sunflower production in saline soils | |
| Cuniglio et al. | Rock fragments evolution and nutrients release in vineyard soils developed on a thinly layered limestone (Tuscany, Italy) | |
| van Diggelen | Landscape: spatial interactions | |
| Bulysheva et al. | Changes in soil properties on fallows in Kursk oblast and trends of postagrogenic soil development in forest-steppe and steppe zones | |
| Onopriienko et al. | Prevention of degradation processes of soils irrigated with mineralized water through plastering | |
| Qadir et al. | Biochemical reclamation of a calcareous saline-sodic soil | |
| Truskavetsky et al. | The modern paradigm of amelioration of acid soils in Ukraine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130827 |