Определение задач «прецизионной» технологии обработки почвы для нечернозёмной зоны - АгроСборник. Ру

АгроСборник.Ру

Определение задач «прецизионной» технологии обработки почвы для  нечернозёмной зоны

При выявлении задач, которые должна решать технология, претендующая на название «прецизионная» были проанализированы литературные источники по земледелию, растениеводству, механизации и экономике,  описывающие исследования по совершенствованию приёмов обработки почвы. Рассмотренные работы охватывали большинство критических моментов, определяющих особенности внедрения различных способов обработки почвы в производство, и поэтому могут быть основанием для следующих исходных предпосылок:

  1. Независимо от интенсивности осенней обработки, из-за перенасыщения почвы в осенне-зимний период влагой и малого содержания гумуса в почве Нечернозёмной зоны, к весне происходит её естественная усадка  до плотности, близкой к равновесной [92,102,117,135 и др.]. Значит, после проведения весной традиционного цикла предпосевных обработок (по фону зяблевой обработки),  растения по агрофизическим показателям попадают в условия аналогичные возделыванию по технологии минимальной обработки почвы, так как состояние пахотного слоя будет полностью определяться орудиями предпосевной обработки. В 19 веке по этому поводу в центральной России существовало устойчивое мнение: «хозяева бедные, безлошадные, которые не успевали всё делать весной вовремя, придумали метать зябь с осени, но никогда в наших краях они не были в выигрыше по урожаю» [139].

Указанное положение остается актуальным и в настоящее время.     Например, 34-летние исследования Канадских ученых показали преимущество весенней вспашки над осенней на 1,6-1,9 ц/га [98].

  1. Появление в производстве тяжелых энергонасыщенных тракторов сделало весеннюю основную обработка также  не эффективной, т.к. эффект от их применения поглощается негативными факторами от их же применения (антропогенное переуплотнение влажной почвы при её обработке). Это тем более парадоксально, так как для внедрения минимизированных обработок нужны именно более энергонасыщенные трактора. За весенние полевые работы ходовые системы машинно-тракторных агрегатов, по разным данным, уплотняют поля на площади от 30 до 80 %  двукратно, на поворотных полосах, составляющих в зоне из-за мелкоконтурности полей до 25 %  их площади, почва уплотняется от 3 до 9 раз  и только 10 %  площади поля не подвергается укатыванию колесами агрегатов [31,38,97,113,120 и др.].
  2. Внедрение комбинированных агрегатов совмещающих предпосевную обработку и посев принципиально ситуацию не меняет. Основания для подобного заключения следующие:

- установлено, что плотность именно подсеменного слоя в большей степени определяет величину получаемого урожая [113,150]. А комбинированные агрегаты, совмещающие предпосевную обработку и посев,  при проведении предпосевной обработки на глубину посева, подсемеменной слой если и затрагивают, то в основном путем его уплотнения ходовыми системами агрегатов;

- при проведении глубокого предпосевного рыхления почвы теряет смысл один из канонов земледельческой науки - семена при посеве должны укладываться на твердое влажное ложе и укрываться рыхлой мелкокомковатой почвой. А как показывают исследования, увеличение только глубины предпосевной обработки с 4-5 до 8-10 см  (при глубине посева 3-4 см и прочих равных условиях)  снижает урожайность ячменя на 9-10 %  при всех режимах увлажнения и сроках сева [160] (не зря на всех импортных комбинированных посевных агрегатах устанавливаются перед сошниками тяжёлые прикатывающие катки). Поэтому состояние и надсеменного слоя в ряде случаев вызывает опасения;

- только за счет естественного пробуксовывания колес тракторов плотность  по их следам возрастает на  0,2-0,35 г/см3, достигая величины 1,44-1,54 г/см3 [84].  А, учитывая, что 80-90 % уплотнения почвы происходит после первого прохода трактора [11,70,130], то положительно влиять на сложение подсеменного слоя комбинированные агрегаты не могут. Например, недобор урожая горохо-овсяной  смеси  и  ячменя  только после однократного прохода  посевного  агрегата  из  трёх  сеялок  СЗ-3,6  в  агрегате с трактором Т-150к составляет   8-12% [114].

4. Плотность почвы, создаваемая в процессе обработки, является основным действующим фактором, связывающим урожайность возделываемой культуры с погодными условиями вегетационного периода.

Поэтому первой задачей, которую должна решать «прецизионная» технология обработки почвы является оптимизация плотности  её сложения в первую очередь в подсеменном слое.

Следующим требованием, предъявляемым к качеству обработки почвы, является обеспечение необходимого агрегатного состава обработанного слоя. Оптимальным вариантом является сложение, при котором размер почвенных частиц к моменту посева не превышает трёхкратную величину высеваемых семян. По ГОСТу рекомендуется наличие частиц размером менее 25мм  в количестве не менее 80%, при наличии комков крупнее 50 мм не более 10%.

Литературный обзор данного вопроса показывает, что:

1. Культиваторы    КПС – 4 (с зубовыми боронами) даже при твёрдости почвы равной 0,1-0,9МПа (характерной для вспаханной на зябь почвы весной) обеспечивают  необходимое  качество  крошения  в  50%  случаях.  При более

высокой твёрдости почвы качество крошения ещё хуже. При твёрдости почвы 1,5 – 2,5МПа (часто фиксируемой при подготовке почвы под посев озимых) требуемое качество крошения не обеспечивают даже комбинированные агрегаты, в состав которых входят, в том числе кольчато-шпоровые катки [27,91].

2. В целом вероятность дробления комков крупнее 50 мм  у рабочих органов культиватора типа КПС – 4 (рыхлящий зуб) составляет 0,306-0,322, а

лучший показатель у кольчато-шпорового катка 3ККШ-6 – 0,400-0,700.

Комбинированный агрегат РВК-3,6 обеспечивает дробление до 77,1% комков [13], несмотря на то, что сочетание его рабочих органов выбирали, исходя из необходимости дробления крупных почвенных комков [77]. Даже после применения фрезерных агрегатов КФГ-3,6 и ФБН-1,5, в агрегате с трактором Т-150к, в ряде случаев зафиксировано количество комков размером больше 50мм на 1м2 равное 35-39, а по колее – 65-67штук [45]. Происходит это, потому что на влажной почве глыбы образуются в результате смятия почвы колёсами трактора и последующего выворачивания их на поверхность поля почвообрабатывающими рабочими органами [45,49].

3.  Наличие комков существенно влияет на рост и развитие растений. Например, снижает полевую всхожесть растений (при наличии 15 шт/м2 на 19,4%, при наличии 30 шт/м2 на 34,3%), снижает количество растений сохранившихся к уборке (при наличии 30 шт/м2 комков выживаемость снижается на 10%), продуктивная кустистость снижается до 26% при наличии 30 штук комков на квадратный метр [51].

4. После начала внедрения безотвальных обработок в Европейской части СССР выявилось, что обеспечиваемое  качество крошения обработанного слоя орудиями безотвальной обработки почвы явно не удовлетворяет условиям Европейской части страны и Нечернозёмной зоны в том числе [9,30]. В ответ на этот факт от Кировской области на севере до Запорожской и Ростовской областей на юге развернулась массовая работа по модернизации плоскорезов. Так как именно плоскорезы в то время были самыми массовыми орудиями безотвальной обработки почвы. Плоскорезы оснащались лемехами с различной геометрией от просто выпуклой рабочей поверхности до имеющих пространственную кривизну [6,81,173] или обратную стреловидность [179]. Рабочие органы доукомплектовывались плоскими или объемными «плавниками» и вычесывателями [93,99,163]; приставками из дополнительных рабочих органов (чаще ротационных), располагающихся перед или после основных рабочих органов, в один или несколько рядов [17,28,68,101,152]. Рабочие органы располагались в несколько ярусов [28,165]. Существовали подобные модернизированные орудия от единичных экземпляров, до экспериментальных партий небольшого количества. Некоторые из упомянутых примеров модернизации рабочих органов представлены на рисунке 3.

При этом в производстве, за неимением серийных модернизированных агрегатов, использовались сцепки из массово выпускаемых орудий [100].

В том числе и чизельные рабочие органы создавались отчасти как альтернатива плоскорезу. Решалась задача выполнения обработки почвы без оборота пласта, но с большей интенсивностью воздействия на обрабатываемый слой [44,133].

Чем ближе исследователи подходили к равному качеству крошения модернизированного плоскореза и плуга, тем естественно меньше была разница в энергетических и экономических показателях работы орудий. Например, при увеличении содержания в обработанном слое агрономически ценных частиц (0,25-10 мм) с 56,7% до 98,2% тяговое сопротивление агрегата возрастает с 6,09 до 13,74 кН [134]. То есть для повышения содержания агрономически ценных частиц на 73%, энергоемкость процесса должна возрасти в 2,26 раза. Что на фоне значительного увеличения засорённости посевов при использовании минимизированной обработки, приводило внедрение безотвальной обработки почвы во внедрение ради внедрения.

В настоящее время исследования по совершенствованию рабочих органов в направлении улучшения качественных показателей их работы продолжаются.

Поэтому второй задачей, которую должна решать «прецизионная» технология обработки почвы является оптимизация качества  крошения обрабатываемого слоя.

Рис.3 Примеры модернизации рабочих органов и орудий для безотвальной обработки почвы

А,Б – плоскорежущие лапы с вычёсывателями различной формы [105,163]; В – рабочий орган с клиновыми наставками на лемехах [69,93,99]; Г- рабочий орган с криволинейными лемехами [6,81,173]; Д- двухъярусное расположение рабочих органов, дополненное ротационными приставками [28,165]; Е- ротационная приставка к рыхлящему ножу [2]; Ж,З – ротационные приставки различной конструкции [23,36,82]; И – сцепка серийных орудий, применявшаяся в производстве [100,165].

Качество крошения почвы во многом зависит от влажности почвы в период обработки. Поэтому все технологические рекомендации советуют начинать обработку после «поспевания» почвы. При этом верхней границей влажности «спелой» почвы, при которой следует начинать обработку, с точки зрения агрофизики, считается  60-70% от влагоёмкости почвы, что соответствует влажности разрыва капилляров [21,125,168].

Другие рекомендации при этой же влажности рекомендуют начинать сев.

Например, при посеве (в условиях опыта) в физически спелую почву по сравнению с посевом в почву имеющую влажность равную полевой влагоёмкости (ПВ), урожайность пшеницы снижается на 15% [79]. А при посеве в почву имеющую влажность 35% ПВ, по сравнению с посевом в физически спелую почву, урожайность снижается уже в 4,3 раза [108].

Получается, что когда уже можно начинать посев производственники только начинают обработку почвы. В то же время, запаздывание с посевом ячменя на две недели в опытах НИИСХ ЦРНЗ [34] приводило к потере половины урожая за счёт снижения числа продуктивных стеблей на одно растение. По  данным А.С. Образцова [103] снижение урожайности ячменя составляет 30% за 20 дней, овса 20% за 20 дней. Или по данным Ф.М. Перекальского [107], запаздывание с посевом на 10-12 дней снижает урожайность яровой пшеницы в зависимости от сорта на 23-27%.

И.Н. Романова [127] считает, что сроки сева значительно влияют на полевую всхожесть зерновых. Так, при отклонении их на 14 дней от оптимальных, полевая всхожесть яровой пшеницы снизилась на 14%, ячменя - на 9,4%, овса – на 16%. Причём, более интенсивные сорта зерновых снижают полевую всхожесть сильнее (8,5% - 13,4%), чем менее интенсивные (4,8% - 10,2%).    А среднее снижение урожайности составляет от 0,1 до 1 ц/га в сутки в зависимости от условий года [119,154 и др.].

Причём, все авторы считают, что основная причина несвоевременного посева это запаздывание с подготовкой почвы.

Вторым фактором, позволяющим повысить урожайность за счёт рационализации обработки почвы весной это продолжительность уборки зерновых. Затягивание с обработкой почвы весной, автоматически выводит уборку на конец августа – сентябрь, а в неблагоприятных условиях и на октябрь. А этот период на севере Центрального региона, Северо–Восточном и Северо–Западном регионах характеризуется неустойчивой погодой и повышенным уровнем увлажнения. В итоге за счёт затягивания с уборкой теряется до 60% урожая, и себестоимость продукции возрастает на 47% [34,151]. Причём, потери зерна от несвоевременной уборки зависят преимущественно от биологических особенностей культуры, а не от конструкции комбайна [88].

Таким образом (третья задача), разрабатываемая технология должна максимально приближать момент начала сева к моменту поспевания почвы. В пределе эти даты должны совпадать.

Кроме текущего увлажнения почвы имеет значение и распределение осадков в течение вегетационного периода. Ещё в 1938 году В.Р. Вильямс констатировал, что на дерново-подзолистых старопахотных землях из-за неудовлетворительных свойств почвы наблюдаются большие скачки урожайности, определяемые в основном «количеством и своевременностью» выпадающих осадков [18].  Из-за малой водоудерживающей и водопропускной способности почвы, даже при достаточно большом количестве осадков характерном для региона, растения могут одновременно (в течение года)  страдать как от переувлажнения почвы, так и от недостатка влаги. Чаще всего наблюдается ситуация,  когда в мае затягивается начало полевых работ из-за переувлажнения почвы,  а уже в июне растения страдают от недостатка влаги [78,140].  И именно поэтому  “своевременность“ выпадения осадков определяет величину получаемых урожаев.

В то же время  погодные условия в большинстве исследований используются в основном для описательной части условий выращивания зерновых. В итоге, как в официальных сводках, так и в научных трудах, неполучение запланированной урожайности зачастую списывается на неблагоприятные погодные условия. В тоже время широко известна система обработки почвы «настроенная» на определённый режим выпадения осадков. Имеется в виду почвозащитная  система  земледелия,  разработанная  под  руководством А.И. Бараева [7,40,110]. Сроки сева, при использовании которой, выбирались в том числе и из условия попадания растений в критический период их развития под июльский максимум осадков.

Поэтому прецизионная технология обработки почвы должна быть «настроена» на региональный гидротермический режим района применения этой технологии (четвёртая задача).

Таким образом, проделанный анализ позволяет выработать направления и основные задачи совершенствования технологии обработки почвы для Нечернозёмной зоны.

Добавить комментарий

Вы можете оставить свой комментарий авторизовавшись при помощи любой из представленный социальных сетей:

       


Защитный код
Обновить

загрузка...

Поделиться!

Понравилась статья? Расскажите о ней знакомым или оставьте комментарий!

Написать в Facebook Поделиться ВКонтакте В Google Buzz Записать себе в LiveJournal Показать В Моем Мире В дневник на LI.RU Поделиться ссылкой в Моем Круге

Авторизация

загрузка...

Сотрудничество|Связаться с нами

АгроСборник.Ру © 2011-2018. Все Права Защищены.


Яндекс.Метрика