ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ЗА РУБЕЖОМ

энергосберегающие технологии обработки почвы за рубежом

Добиться сокращения затрат энергоресурсов и труда можно при проведении агрохимических, технических и экономико-организационных мероприятий, таких как усовершенствование севооборотов, которые являются организующим звеном системы земледелия, сокращение технологических операций и их совершенствование, применение более экономичной, производительной техники, рациональные формы организации труда.

Основу новых низко затратных машинных технологий составляют мощное энергетическое средство (трактор) и приемы минимальной обработки почвы, обеспечивающие максимальный урожай при наименьших затратах путем уменьшения объемов и глубины обработки почвы.

Цель обработки почвы — подготовить ее с целью создания условий для качественного сева, стимулировать рост и развитие корневой системы, обеспечить доступ к ней питательных веществ и максимально сохранить влагу. Обработка должна не разрушать оптимальную структуру почвы, а сохранить почвенное плодородие, предохранить почву от эрозийных процессов. Она не должна быть чрезмерно энергозатратной, но занимать как можно меньше времени и не быть очень дорогой.

1. ОБРАБОТКА ПОЧВЫ

1.1. Основная обработка почвы

Главная задача при основной обработке почвы — обеспечение оптимального водно-воздушного и питательного режима. Основная обработка почвы должна способствовать сохранению и восстановлению гумусового баланса и структуры почвы, создать условия для последующих операций по обработке почвы, посеву, уходу за растениями и уборке.

Система основной обработки почвы традиционно состоит из пожнивного лущения и вспашки, чизелевания или дискования и все более часто — из поверхностной обработки. Осуществляют основную обработку почвы, как правило, летом или осенью предшествующего года.

Лущение. Лущение проводят для равномерного распределения пожнивных остатков, провоцирования к прорастанию семян сорняков, а также потерь семян предшествующих и других культурных растений, сохранения продуктивной влаги. Проводится один или два раза в поперечном или диагональном направлении.

Требования к качеству лущения:

·  скорость агрегата не должна превышать 5-7 км/ч, угол атаки регулируют в зависимости от предшественника;

·  перекрытие между смежными проходами должно составлять 15 см;

·  поверхность обрабатываемого поля после прохода должна быть ровной, высота гребней не более 4-5 см, проходов не должно быть видно;

·  число недорезанных растений не должно превышать 5 шт./м2;

·  огрехи не должны превышать 10 м2/га.

Особое значение лущения как способа сохранения влаги возрастает в более засушливых регионах и (или) при невозможности произвести вспашку вскоре после уборки предшественника. По результатам исследований, на серых лесных почвах при оставлении почвы без обработки с последующей вспашкой в октябре запасы влаги в ней значительно уменьшаются по сравнению с участком, где сразу же после уборки урожая обработали дисковыми лущильниками. При вспашке нелущеной стерни пашня бывает глыбистой.

Для лущения применяют давно апробированные и знакомые дисковые лущильники. «Рубин» фирмы Lemken, «Катраз» фирмы Amasone или лемешные «Смарагт» фирмы Lemken.

Отказ от лущения целесообразен лишь при возможности в ближайшие семь-десять дней провести вспашку или другую основную обработку почвы. При задержке с основной обработкой лущение является обязательным, так как это самый эффективный и дешевый прием борьбы с сорняками и повышения запаса влаги в почве.

Пахота. До 30-х годов прошлого столетия система земледелия базировалась на ежегодной отвальной вспашке. Теоретическое обоснование отвальной вспашки В. Р. Вильямса (1936) основывалась на разнокачественное верхнего и нижнего слоев пахотного горизонта (утере прочности структуры верхнего слоя и ее восстановлении внижнем). Отсюда делался вывод о необходимости ежегодного их перемещения. Одновременно высказывались противоположные мнения, доходившие до отрицания необходимости глубокой отвальной пахоты. И. Е. Овсинский (1911) на примерах показал, что плодородие почвы можно повысить только путем мелкой, в пределах 5 см, обработки, которая создает рыхлый верхний слой почвы с растительными остатками, где в результате нитрификационного процесса идет активное гумус образование. Многие исследователи опытным путем значительно позже пришли к заключению, что классическая система обработки почвы с ежегодной оборотной вспашкой снижает плодородие почвы. Н. К. Шикула, Ф. Т. Моргун, А. С. Антонец (2002) отмечают, что многолетний период интенсивной пахоты на Украине привел к уменьшению содержания гумуса с 9 до 5%, развитию водной и ветровой эрозии.

По данным ВНИИ зернового хозяйства, 13-летняя отвальная обработка южного карбонатного чернозема сократила содержание гумуса на 10%, а 30-летняя — на 20% . Это явилось, кроме того, одной из причин интенсификации эрозийных процессов. Минимальная обработка, наоборот, способствовала накоплению органического вещества и предотвращению потерь плодородного слоя от водной и ветровой эрозии.

Новое направление в основной обработке почвы предложил Т.С.Мальцев (1971). Он рекомендовал чередовать мелкую обработку дисковыми лущильниками на глубину 10-12 см с глубокой(до 40-50 см) безотвальной один раз за ротацию севооборота.

Дальнейшее развитие безотвальная (плоскорезная) обработка получила в трудах А. И. Бараева (1975). Важнейшим звеном этой системы следует считать сохранение пожнивных остатков на поверхности почвы и рыхление ее без оборота пласта.

Последующие опыты подтвердили положение В. Р. Вильямса о дифференциации пахотного слоя почвы, т.е. для почвообразовательного процесса необходимо два-три года оставлять верхний слой почвы под растительным покровом. Предложено чередовать мелкую обработку и вспашку плугами с отвалами. О необходимости чередования глубокой отвальной пахоты с поверхностными обработками на различных почвах указывают М. Г. Чижевский (1957), Д. И. Попазов (1958), В. В. Квасников, Я. Н. Мухортов (1959), В. И. Румянцев (1964).

Подводя итог теоретическому обоснованию способов основной обработки почвы, следует сделать следующие выводы:

·  вспашка плугами с отвалами необходима для устранения разнокачественное (по структуре и плодородию) обрабатываемого слоя почвы и борьбы с сорняками;

·  целесообразно сочетание безотвального рыхления на различную глубину, а также мелких рыхлений дисковыми лущильниками с периодической отвальной вспашкой;

·  в районах, подверженных ветровой эрозии, предпочтительней плоскорезная обработка с сохранением стерни на поверхности почвы.

Современное земледелие предлагает различные способы основной обработки почвы, в том числе традиционную отвальную вспашку, чизелевание, дискование, плоскорезную обработку и поверхностную.

Вспашка почвы отвальными плугами — самая энергозатратная операция, на которую расходуется до 15-20% всех энергозатрат на производство продукции. В зависимости от различных факторов (почвенный состав, состояние поля, засоренность, возможности хозяйства, личный подход агронома) вспашку производят ежегодно или один раз в несколько лет или за севооборот. Такой подход имеет все большее применение в странах Западной Европы, Америки и находит сторонников в России.

Вспашка проводится на глубину пахотного слоя. Большое значение имеют регулировка пахотного агрегата и качество вспашки. Качественное выполнение технологической операции повышает эффективность обработки почвы, экономит энергозатраты.

Требования к качеству вспашки следующие:

1.   Вспашку проводят плугом с предплужниками на глубину пахотного слоя, не допускается выворачивание на поверхность почвы «неплодородного» горизонта.

2.   Направление движения пахотного агрегата, а также вспашку в свал и в развал ежегодно чередуют.

3.   При первых проходах тракторного агрегата должна быть достигнута прямолинейность движения, а глубина обработки почвы под свалом должна составлять половину пахотного слоя.

4.   Ширина захвата плуга должна соответствовать номинальной, установленной заводом.

5.   Развальная борозда должна быть прямой, после вспашки ее заравнивают.

6.   Высота свальных гребней, глубина развальных борозд (после заделки) не должны превышать половины глубины вспашки.

7.   Оборот пласта должен быть полным, пожнивные остатки, сорняки и удобрения заделаны, пласт разрушен на мелкие камни.

8.   Допускается не более пяти случаев растительных остатков на 1 га.

9.   Число комков крупнее 10 см на поверхности поля не должно превышать 10 шт./м2, или 15% по объему.

10.   Края поля должны быть полностью опаханы.

Примечание. При вспашке оборотным или поворотным плугом исключается вторая часть п.2, п.З, п.5 и 6.

Плуги могут быть различных марок с двумя, тремя, четырьмя корпусами и т. д. Это зависит от целесообразности и возможности каждого хозяйства, размера поля, наличия факторов определенного класса. Предпочтение отдается более мощным (до пределов разумного) пахотным агрегатам.

Одна из главных технологических операций при вспашке заключалась в сбрасывании на дно борозды верхнего слоя почвы имеете с пожнивными остатками и извлечении на поверхность нижнего слоя.

Отличие состоит в степени оборачивания пласта. Качественная вспашка плугами с винтовыми отвалами является элементом энергосбережения ввиду уменьшения силовых усилий и расхода энергии на последующую обработку поля. Полный оборот пласта обеспечивает лишь винтовой отвал.

Отвал имеет рабочую поверхность винтового типа с криволинейной (вогнутой) образующей и переменным шагом, что обеспечивает высокое качество работы:

·  в отличие от корпусов с цилиндрическими рабочими поверхностями, которые разрывают пласты и разбрасывают куски дернины в разные стороны, винтовые корпуса оборачивают пласты без I разрывов, укладывая их дерниной вниз;

·  получается качественный оборот пласта;

·  лучше зарываются пожнивные остатки, корневая система предшественника, сорняки;

·  не требуется дополнительных операций для их разработки;

·  поверхность поля более качественная с ровными закрытыми бороздами.

С этой точки зрения такой отвал предпочтительней культурного и полу винтового. Дальнейшая обработка поверхностного слоя упрощается благодаря отсутствию в верхнем слое вспаханной почвы растительных и пожнивных остатков. Это в дальнейшем, в сочетании с обработкой верхнего слоя, даст более качественную подготовку почвы к севу.

Важным направлением на пути увеличения производительности пахотных агрегатов и сокращения расхода топлива при отвальной вспашке является замена обычных плугов оборотными. В России по причинам различного характера (традиционные пахотные трактора не приспособлены к работе с оборотными плугами, финансовые, информационные факторы и т. д.) оборотные плуги только начинают внедряться в производство, а в странах Западной Европы прошли широкую апробацию и успешно заменяют обычные. Использование обычных плугов стремительно сокращается, они заменяются оборотными, несмотря на более высокую их стоимость, (до 40%).

При пахоте оборотным плугом агрегат работает «челночным» способом, вследствие этого сокращаются холостые проходы агрегата, более неизбежные при работе «загонным» способом. Отсутствуют развальные борозды и свальные гребни, на выравнивание которых требуются дополнительные операции. Кроме того, нет необходимости тратить время на регулировку плуга в начале загона и при окончании его. При обороте пахотных корпусов происходит отряхивание налипшей почвы и растительных остатков — плуг самоочищается. Вследствие названных и других преимуществ производительность пахотного агрегата повышается до 12%, на 8-10% экономятся ТСМ [10].

Таким образом, энергосберегающими приемами пахоты плугами с оборотом пласта следует считать замену обычных плугов оборотными, более широкое применение винтовых отвалов, соответствие качества пахоты требованиям агротехники, необязательность ежегодной оборотной вспашки.

В Россию оборотные плуги «ЕвроОпал», «Вари-Опал», «ЕвроДиамант», «Вари-Диамант», «Евро-Титан» и «Вари-Титан» фирмы Lemken поставляет фирма “Агротехцентр”. Плуги идеальны для любых хозяйств, используются с тракторами мощностью от 80 до

400 л \с

Тема данной работы — эергосбережение при проведении пахотных и иных работ по обработке почвы. Следует отметить, что никакие меры, в том числе по замене обычных плугов оборотными и иными перспективными моделями, не дадут эффекта, если будут использоваться неисправные, неотрегулированные орудия. Приемы и способы регулировки плугов описаны во многих учебниках и рекомендациях. Плуги должны быть исправны и отрегулированы.

Наиболее часто встречающимися неисправностями почвообрабатывающих машин являются деформации, затупление и неправильная установка рабочих органов, разрегулирование составных частей, ослабление креплений, износ и поломка деталей, отказы в работе гидравлических систем.

Существенным резервом экономии топлива и трудовых затрат является правильное агрегатирование. Машиностроители и поставщики сельскохозяйственной техники предлагают множество плугов, предназначенных для работы в агрегатах с различными тракторами. Тракторостроители освоили выпуск тракторов пахотного и универсального назначения, служащих для работы с различными, в том числе оборотными и поворотными плугами.

Характеристика плугов и тракторов определена системой машин, типаж которой составляют десять тяговых классов (от 0,2 до 8). Он сформирован на основе:

·  обеспечения возрастающего технического уровня перспективных тракторов;

·  технологической вписываемости в применяемые и перспективные технологии производства сельскохозяйственных культур;

·  типизации и унификации машин и их составных частей;

·  классификации по тяговым усилиям.

Тяговый класс 8 определен тракторами общего назначения двух типоразмеров: колесными и гусеничными с двигателями мощностью 330 кВт (450 л.с.) и 367 кВт (500 л.с.) — для использования с комплексами широкозахватных машин преимущественно в степных районах Сибири и Казахстана.

Тяговый класс 6 предусматривает две модификации: общего назначения — для выполнения особо тяжелых полевых и мелиоративных работ мощностью от 300 до 450 л\с.

Тяговый класс 5 представлен колесными тракторами с двигателем мощностью от 184 кВт (250 л. до 220 кВт (300 л.с).

Тяговый класс 3 мощностью 147 кВт (200 л.с).

Тяговый класс 2 мощностью 110 кВт (150 л.с

Тяговый класс 1,4 — тракторы мощностью до 73,5 кВт (100л.с).

Тяговый класс 0,9 — тракторы мощностью 40л\с

Тяговый класс 0,6 — тракторы мощностью 25 -30 л\с

Тяговый класс 0,2 — универсальный колесный трактор для механизации работ на неудобьях, мелка контурных и пришкольных участках с двигателем мощностью 7-9 кВт (10-12 л.с).

Сравнительные испытания показывают, что наиболее экономичны пахотные агрегаты с гусеничными тракторами, тогда как использование колесных тракторов увеличивает расход топлива до 110-122%.

Безотвальная обработка почвы. Современная теория обосновывает, а практика подтверждает возможность и целесообразность применения иных, кроме оборотной пахоты, способов обработки почвы.

Т. С. Мальцев (1971) писал: «Ежегодно перепахивая почву, выворачивая ее нижние слои наверх, а верхние опуская вниз, мы тем самым нарушаем закон природы». Он рекомендовал проводить глубокую безотвальную вспашку, «... которая обеспечивает:

 а) оставление различных слоев почвы на своих местах без их взаимного перемещения;

 б) уничтожение многолетних и других сорняков;

 в) значительное увеличение окультуренного пахотного слоя, вовлечение в состав биологически деятельного слоя никогда не пахавшегося подпахотного;

 г) меньшее разрушение структуры почвы;

 д) накопление возможно большего количества влаги».

Для проведения глубокой безотвальной вспашки в 1952 г. им был сконструирован и испытан плуг без отвалов со стойками обтекаемой формы. С тех пор глубокое безотвальное рыхление или чизелевание довольно широко применяется под отдельные культуры в севообороте. Поскольку на оборот пласта энергия не расходуется, чизелевание является менее энергозатратным способом глубокой обработки почвы. Затраты энергии на чизельную обработку на 27-35% меньше, чем на вспашку. Экономия топлива составляет I, 7-27,9 кг на 1 га обрабатываемой площади. По данным Белорусского НИИ земледелия замена вспашки чизелеванием обеспечивает экономию 3,8 кг/га дизельного топлива.

Глубокое рыхление несущественно снижает твердость почвы, но оказывает положительное влияние на накопительный режим влажности.

На тяжелых почвах, заплывающих или чрезмерно пересохших, где нет возможности отказаться от глубокой обработки, возможна замена отвальной вспашки глубоким рыхлением, что обеспечит необходимые физические условия и позволит сэкономить топливо, но сравнению с отвальной пахотой.

Стремление получать высокие урожаи, безусловно, правильно связывается с мощностью плодородного горизонта почвы, и проблема создания глубокого пахотного слоя, способного обеспечить оптимальный питательный, водный и воздушный режимы, всегда вызывала интерес ученых и земледельцев. Этой проблеме посвящены работы многих исследователей. Особенный интерес в связи с возможностью вовлечения нижних слоев почвы в пахотный слой проявляется к почвам с небольшим пахотным горизонтом (дерново - подзолистые, серые лесные).

Конечно, увеличение мощности однородного пахотного слоя сопровождается повышением урожайности. Но возможно ли, особенно в условиях России начала XXI века при существующих возможностях сельскохозяйственного производства быстро добиться этого? Может ли быть оправданно такое стремление в агротехническом и экономическом отношении в сравнении с мероприятиями по повышению плодородия уже существующего пахотного слоя? Результаты многочисленных исследователей дают основание считать нецелесообразным углубление пахотного горизонта в целях повышения плодородия почвы. Не отмечено существенной разницы в объемной массе почвы 0-30 см слоя при вспашке с дополнительным почво-углублением по сравнению с обычной вспашкой на глубину 20 см пахотного слоя. При этом резко ухудшаются строение почвы и ее плодородие. В опытах такое же незначительное влияние оказало и глубокое безотвальное рыхление. Разрыхленные подпахотные слои быстро уплотняются и уже к концу вегетационного периода их твердость незначительно отличается от не рыхленой. Не усиливается при таких обработках и действие микроорганизмов. В то же время увеличение пахотного слоя за счет иллювиального горизонта приводит к резкому уменьшению содержания гумуса в пахотном слое, что не могло не привести к снижению урожаев сельскохозяйственных культур. В. А. Чернышев, В. В. Гриценко, Б. А. Доспехов отмечают, что постепенное углубление пахотного горизонта до 30 см, а также глубокое безотвальное рыхление не увеличивают, а даже снижаю урожай. Следовательно, результаты многочисленных многолетних и краткосрочных опытов не дают основания рекомендовать углублять пахотный слой

В условиях, когда нет возможности применения высоких доз органических и минеральных удобрений, главная задача современного земледелия — интенсивно использовать, поддерживать и окультуривать существующий пахотный слой. Углубление целесообразно лишь на хорошо окультуренных почвах в сопровождении интенсивного применения органических, минеральных удобрений и извести, а также на почвах, где подпахотное рыхление, кротование, пахота с вырезными отвалами уничтожают слабоводопроницаемую прослойку и существенно улучшают водный режим и, как следствие, физические свойства корнеобитаемого слоя.

Глубокое рыхление обеспечивает снижение плотности почвы, улучшает вводно–воздушный режим, способствует накоплению влаги, предотвращает эрозию почвы. При необходимости рыхления подпахотных слоев почвы рабочие органы чизеляне приводят к смешиванию почвенных горизонтов, что улучшает агрофизические свойства почвы, не снижая плодородие пахотного слоя.

Плоскорезная обработка. Развитие эрозийных процессов на вновь распаханных целинных землях, неустойчивые урожаи в засушливых регионах России потребовали от науки и практического земледелия изучения причин и принятия мер, направленных на предотвращение неблагоприятных последствий эрозии и засухи. Была разработана так называемая почвозащитная система земледелия, которая базируется на плоскорезной обработке, обеспечивающей сохранение на поверхности поля пожнивных остатков.

Сохранение и расположение в верхнем и почвенном слоях почвы пожнивных и корневищных остатков способствуют разложению их не во всем пахотном горизонте, а в самом поверхностном, где происходит активация потенциального плодородия почвы. Стерня и пожнивные остатки создают благоприятные условия для накопления осенне-зимних осадков, исключают ветровую эрозию почвы, способствуют накоплению почвенной влаги, эти факторы в Уровнях степных регионов регулируют урожай.

Проведенные под руководством А. И. Бараева (1958-1975) опыты на степных эрозионно-опасных землях показали, что урожай зерна по паровым и непаровым предшественникам при плоскорезной обработке на 8-11 % больше, чем на полях с отвальной пахотой, а в острозасушливые годы — еще больше.

Широкие производственные испытания на других территориях, в частности на Украине, также подтвердили целесообразность применения плоскорезной обработки как способа сохранения плодородия почвы и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Испытание приемов с плоскорезной обработкой в условиях Нечерноземной зоны (опыты Рязанского СХУ) на склонах со смытых серых лесных тяжелосуглинистых почв показали, что обработка плоскорезами обеспечивает хорошее противоэрозионное действие. Урожай ячменя при такой обработке был не меньше, а в засушливые годы значительно больше, чем при отвальной вспашке.

Эффективность защиты почв, от водной эрозии и повышение урожайности с применением плоскореза даже на склонах до 10° отмечались в работах Белорусского НИИ почвоведения и агрохимии. При этом затраты на обработку почвы плоскорезом на 34% меньше затрат на вспашку. А в целом энергоемкость производства зерна снижается на 6-10% и более при одновременном повышении урожайности на 2-4 ц/га и более.

Особенность работы плоскореза — как можно более полное подрезание корневой системы сорняков, рыхление почвы без оборота пласта с оставлением на поверхности стерни.

Контроль качества обработки почвы плоскорезами производится по следующим показателям: рыхление без перемещения горизонта почвы, ширина захвата должна перекрываться на 10-15 см, отсутствие огрехов.

Поверхностные обработки. Научной основой возделывания сельскохозяйственных культур с использованием только мелкой обработки или в сочетании ее с периодической вспашкой или рыхлением следует считать учение И. Е. Овсинского (1911) и Т. С. Мальцева (1971). Первый вообще исключил глубокие обработки и рекомендовал обрабатывать почву только до 5 см без оборота, чтобы растительные остатки оставались в поверхностном слое. Второй рекомендовал чередование мелкой дисковой обработки на глубину 10-12 см с углублением один раз в 4-5 лет без оборота пласта.

Известно, что целесообразность и интенсивность механических обработок зависят от соотношения величин равновесной и оптимальной для растения объемной массы. Оптимальная величина объемной массы для зерновых 1,1-1,35 г/см3, такой же или близкой является и равновесная объемная масса (для дерново-подзолистых почв — 1,3-1,5 г/см3, серых лесных — 1,4, черноземов — 1-1,3, каштановых почв — 1,2-1,45).

По данным научных учреждений Самарской области, оптимальная плотность почвы для роста и развития зерновых культур обеспечивается естественными условиями, что, по мнению автора, дает основание широко применять вместо вспашки минимальную и безотвальную обработку. Он отмечает, что при поверхностных обработках культиваторами «РУБИН», «КАТРАЗ», «СМАРАГТ», «ТОРИТ», плотность почвы находится в пределах 1,12-1,20 г/см3 и является достаточной для посева озимых и яровых зерновых.

Урожай озимых при рыхлении или дисковании существенно не отличался, или был даже больше (данные 10-15-летних опытов).

Возможность замены вспашки дерново-подзолистых почв дискованием проверялась на опытной станции полеводства ТСХА. Отмечено уменьшение урожая озимой пшеницы лишь на четвертый-пятый, а яровой пшеницы лишь на 12 год непрерывных дисковых обработок.

Опыты Горьковского СХИ показали, что применение лущения под озимые создавало более благоприятные условия для прорастания и повышения чистоты всходов по сравнению с отвальной вспашкой (более чем на 14%).

В условиях северо-запада наиболее эффективным является сочетание вспашки на глубину пахотного слоя в севообороте под пропашные с поверхностной обработкой на 10-12 см под зерновые.

Технологии возделывания зерновых культур при сочетании вспашки на глубину пахотного слоя один раз за ротацию севооборота под пропашные культуры и поверхностные, в том числе дисковые обработки под зерновые, позволяют сократить затраты энергии на 234 МДж/га по основной обработке почвы, в том числе 4,3 кг жидкого топлива. В целом при возделывании зерновых по этой технологии затраты энергии уменьшаются на 685 МДж/га (в том числе 3,9 кг/га жидкого топлива), трудовые затраты — на 12-15%.

В условиях Белоруссии замена вспашки дискованием обеспечила экономию 5,3 кг/га дизельного топлива.

По оценке ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, минимальные приемы обработки почвы, обеспечивая практически равный урожай зерновых культур в сопоставлении с традиционной вспашкой в 2 раза и более, менее энергоемки, на 10-15 кг/га сокращают расход ГСМ. При этом урожай повышался в засушливые годы па 1,3-5,4 ц/га и, наоборот, снижался в годы достаточного увлажнения.

Постоянные мелкие обработки, образуя мульчирующий слой из растительных остатков и почвы, создают благоприятные условия гумус образования. За счет сокращения темпов минерализации арктического вещества создаются условия для воспроизводства плодородия почвы.

Таким образом, комбинированные системы основной обработки (чередование отвальной вспашки или безотвального рыхления с поверхностными обработками дисковыми или другими орудиями) в зерновых севооборотах подтверждаются научными разработками и многочисленными стационарными, полевыми, производственными опытами и практическим применением. Такая технология осенней обработки почвы обеспечивает продуктивность культур, повышает устойчивость почвы против ветровой и водной эрозии, а также производительность техники, сокращает затраты живого труда, энергоресурсов, является экономически и экологически целесообразной.

Большой положительный опыт применения таких технологий накоплен в хозяйствах Самарской области, где все технологические операции выполняются современной техникой, что обеспечивает высокое качество работ. После уборки предшествующей культуры и внесения минеральных удобрений производится мелкая обработка дисковым культиватором «Смарагд» на глубину 6-7 см. При такой обработке заделываются минеральные удобрения, подрезаются и выворачиваются сорняки на поверхность почвы, где происходит их естественное усыхание. Такой метод начали успешно применять в ряде областей Черноземной зоны (Белгородская, Курская, Воронежская и др.) и в хозяйствах Нечерноземной зоны на легких, не заплывающих и не засоренных полях, особенно после рано убираемых предшественников. С. Н. Саленков указывает, что это экономически выгодно, особенно в условиях высоких цен на энергоносители. Энергетические затраты на отвальную обработку почвы под озимые составляют 1813 МДж/га, а поверхностную — только 673 МДж/га.

Культиваторы «Смарагд» в Россию поставляет фирма «Агротехцентр».

За один проход агрегат разделывает пласт после вспашки, рыхлит почву, подрезает сорняки, выравнивает и прикатывает почву.

При работе агрегата в комбинированной версии, дисковые секции измельчают растительные остатки и крошат верхний слой почвы, лапы подрезают сорную растительность, рыхлят нижележащий слой. Катки крошат глыбы, выравнивают поверхность, уплотняют семенное ложе и мульчируют почву. При работе зубовыми боронами (после катков или вместо них) они дополнительно крошат почву, выравнивают микрорельеф и вычесывают сорняки.

Подводя итог по разделу основной обработки почвы энергосберегающими технологиями в зависимости от региональных, почвенно-климатических, погодных особенностей, засоренности, набора и чередования культур в севообороте и других факторов, следует считать и рекомендовать следующее:

1. Лущение — обязательный прием борьбы с сорняками, сохранения и накопления влаги.

2. Отвальная вспашка необходима для устранения разнокачественности обрабатываемого слоя почвы. Пахоту целесообразно проводить 1-2 раза за ротацию севооборота под пропашные культуры. В целях экономии ГСМ и труда предпочтительно использование оборотных плугов и плугов с винтовыми отвалами.
Пахоту нужно проводить на глубину пахотного горизонта. Углубление целесообразно лишь на хорошо окультуренных почвах с обязательным интенсивным внесением извести, органических и минеральных удобрений или как специальный прием улучшения водного режима без смещения пахотного и нижележащих горизонтов.

3. На тяжелых заплывающих, безусловно, требующих рыхления почвах, возможна замена вспашки глубоким рыхлением (чизелеванием), которое является менее энергозатратным и эффективным приемом основной обработки почвы.

4. На почвах, подверженных ветровой, а также водной эрозии, хорошие условия для возделывания зерновых культур обеспечивает плоскорезная обработка. При этом затраты на нее более чем на 30% меньше затрат на вспашку.

5. На большинстве территорий и почвах России без риска снижения урожая и потерь плодородия почвы в чередовании с отвальной вспашкой (один раз в три-пять лет в зависимости от ротации севооборота) возможны осенние поверхностные обработки дисковыми или комбинированными орудиями. Такая технология обеспечивает существенное сокращение затрат средств, в том числе энергоресурсов и груда, повышение производительности использования техники.

Негативные явления при минимальных приемах обработки почвы в системе основных обработок (повышение засоренности полей) устраняются при строгом соблюдении условий их применения на основе рекомендаций зональных научных учреждений. Общее условие - приемы основной обработки с использованием минимальных обработок должны быть дифференцированными в системе севооборотов, а их применение должно чередоваться с отвальной пахотой.

1.2. Предпосевная обработка почвы

Система обработки почвы состоит из взаимно дополняющих приемов и эффективна лишь тогда, когда выдерживается весь цикл, вся система. Упущения основной обработки иногда можно нивелировать тщательной предпосевной обработкой, тогда как ее погрешности исправить, как правило, невозможно и они существенно отразятся на продуктивности культуры.

Задача предпосевной обработки почвы — создать благоприятные условия для прорастания семян и развития корневой системы, равномерного распределения питательных веществ в зоне расположения основной массы корней и обеспечить минимальные потери влаги.

Для достижения поставленной задачи необходимо разрыхлить почву, раздробить глыбы, создать мелкокомковатую структуру, выровнять и уплотнить верхний слой почвы. Это можно сделать путем многократной обработки почвы одно операционными орудиями, культиваторами, боронами и волокушами-выравнивателями, планировщиками, дисковыми орудиями, различными катками. Но при этом возникает ряд проблем, таких как дополнительный расход энергоресурсов (топлива, рабочей силы) и средств на приобретение дополнительных сельскохозяйственных машин, непродуктивные потери влаги при каждой дополнительной обработке, увеличение сроков подготовки почвы для посева, чрезмерное уплотнение почвы.

Земледельцы всегда стремились совместить несколько совпадающих по времени выполнения технологических операций. Плуги, культиваторы, дисковые бороны в сцепке с зубовыми боронами или катками представляют собой давно применяемые, простейшие комбинированные агрегаты.

Применение современных комбинированных агрегатов, с помощью которых можно совместить различные технологические операции, открывает широкие возможности решения проблемы минимизации обработки почвы и признано одним из перспективных направлений в современном земледелии.

Многочисленными научными исследованиями (данные Научно-исследовательского института Нечерноземной зоны и других научно-исследовательских и учебных учреждений подтверждается улучшение агрофизических свойств почвы (выравнивание микрорельефа — уменьшаются гребнистость и глыбистость, обеспечиваются лучшее крошение, оптимальное уплотнение, сохранение влаги) при применении почвообрабатывающих комбинированных агрегатов.

Качественная и ускоренная подготовка почвы позволяет провести сев в оптимально короткие сроки (заделать семена на одинаковую заданную глубину), обеспечивает работу посевного агрегата на повышенных скоростях (без ущерба качеству), что в итоге в 1,5-3 раза повышает производительность агрегата, на одну треть и более сокращает затраты труда, расход ГСМ — на 30-39%. Обеспечиваются равномерные и дружные всходы и ускоренный стартовый рост растений, повышается урожайность.

Для изготовления одного комбинированного агрегата требуется на 20-30% меньше металла, чем для изготовления нескольких одно операционных орудий — это экономически выгодно. Рентабельность производства зерна возрастает на 18,8-26%.

В странах с высокоразвитым сельским хозяйством давно отказались от многооперационных технологий предпосевной обработки почвы, и большое внимание уделяют уменьшению общего количества операций по обработке почвы, замене многократных предпосевных обработок однократной многофункциональной операцией. Почти повсеместно применяют комбинированные технологические агрегаты для подготовки почвы к посеву. Осуществляется переход к минимальной обработке почвы. Этот способ обработки, помимо уменьшения потерь плодородия почвы от эрозии, влаги, сокращает затраты труда, времени и расход топлива. Элементы минимальной обработки почвы при ее подготовке к посеву применяются примерно на 80% всех посевных площадей.

Известно множество различных конструкций комбинированных почвообрабатывающих агрегатов. В их развитии прослеживается направление рационального сочетания пассивных органов (лаповых, ротационных, рыхлящих и т.д.) и активных с приводом от ВОМ трактора или (и) их сочетания.

Применяются агрегаты с набором различных рабочих органов от двух до нескольких. Можно сгруппировать такие агрегаты в две группы с пассивными и активными рабочими органами. К первой группе относятся комбинированные агрегаты со стрельчатыми и (или) пружинными лапами, дисками, катками различной формы (ячеистые и гладкие, легкие и тяжелые, одинарные и двойные, металлические и с резиновой поверхностью), боронками и мульчирующими пружинными рабочими органами. Таких рабочих органов может быть больше или меньше в зависимости от назначения и задачи.

Вторая группа — агрегаты с активными рабочими органами — вертикальными или горизонтальными фрезами, которые могут быть без или с дополнительными рабочими органами. В основном это отбойная доска ровной формы.

Широкозахватные комбинированные агрегаты с набором различных рабочих органов, особенно фрезерных, требуют агрегатирования с более мощными тракторами, обеспечивающими крутящий момент ВОМ или гидравлики. Ходовая система таких мощных и соответственно тяжелых тракторов не должна чрезмерно уплотнять почву.

Применение мощных энергосредств, особенно тракторов с задней и передней навесками и выводом ВОМ не только к задней, но и к передней навеске, позволяет навешивать орудия как сзади, так и спереди трактора. Такие тракторы дают возможность за один проход более качественно готовить почву, применять в одном агрегате несколько почвообрабатывающих орудий, одновременно вносить удобрения и (или) пестициды, тут же заделывая их в почву, и производить сев. Использование передней навески позволяет сократить количество проходов по полю, затраты ГСМ, дает другие преимущества.

Целесообразность и возможность совмещения нескольких операций в одном агрегате определяются их агротехнической совместимостью и технической возможностью реализации более сложного рабочего процесса за один проход машины.

На большинстве посевных площадей России целесообразно (и возможно) совмещение следующих операций:

·  основная обработка почвы и предпосевная;

·  совмещение ряда операций по предпосевной обработке почвы;

·  основная, предпосевная обработка почвы и посев;

·  предпосевная обработка почвы и посев;

·  одна из этих + внесение удобрений, пестицидов.

Совмещение в одном рабочем процессе операций имеет несколько важных агротехнических аспектов:

·  усиление устойчивости почвы к эрозии;

·  уменьшение испарения влаги из почвы благодаря сокращению Сроков между операциями;

·  сокращение сроков сева, что особенно важно в условиях короткого безморозного периода;

·  сокращение денежно-материальных и трудовых затрат на возделывание сельскохозяйственных культур.

Варианты технологий предпосевной обработки почвы при возделывании озимых культур

Современные технологии и технические средства позволяют качественно и в оптимальные сроки подготовить почву с меньшими затратами средств и труда.

В зависимости от севооборота, предшественников возможны несколько вариантов технологии с приемами минимальной обработки почвы.

Чистый пар. Поле ранее обработано по технологии пара, задача предпосевной обработки — с небольшими затратами качественно подготовить поле к севу. Наилучшим образом это можно сделать комбинированным почвообрабатывающим агрегатом типа «КОМПАКТОР», «КОРУНД» или другими аналогичными машинами в зависимости от наличия и возможности их агрегатирования. За один проход почва будет иметь рыхлое состояние на глубину заделки семян, поле будет выровнено, уплотнено и замульчировано.

Пласт многолетних трав. В зависимости от состояния поля, состава травостоя и срока использования многолетних трав, наличия корнеотпрысковых сорняков, времени, и качества вспашки обработку желательно проводить: при качественном обороте пласта, отсутствии не заделанной дернины (обработкой она не должна выворачиваться), рекомендуемые те же агрегаты, которые используются на паровом поле.

Если пружинные лапы будут выворачивать пласт многолетних трав или он недостаточно хорошо заделан (некачественная вспашка) и требуется его измельчение, целесообразно применение комбинированных агрегатов типа «СМАРАГТ», «ТОРИТ».

Сферические дисковые ножи измельчают неперевернутый пласт, разрыхляют и частично переворачивают почву. Стрельчатые лапы подрезают неразложившиеся корневища и сорняки, рыхлят почву. Катки разрушают глыбы, прикатывают поверхность почвы, частично мульчируют ее. Очень важно правильно отрегулировать агрегат на глубину обработки: слишком заглубленные рабочие органы будут выворачивать пласт, мелкая обработка не обеспечит заделку семян.

Стерневые предшественники (однолетние травы, зерновые), силосные и пропашные культуры.

Задача предпосевной обработки почвы под посев озимых культур после предшественников наряду с необходимостью подготовить почву для посева — необходимость сохранения влаги. Такая задача усложняется с продвижением на юг и юго-восток страны.

В центральных и северо-западных регионах хороший эффект обеспечивает применение комбинированных агрегатов, укомплектованных как дисковыми рабочими органами, так и стрельчатыми или пружинными лапами. Хорошо зарекомендовали себя агрегаты типа «КОМБИЛАЙНЕР» («СМАРАГТ», «ТОРИТ», «РУБИН»), обеспечивающие разделку, измельчение и перемешивание пожнивных остатков и верхнего слоя почвы. Стрельчатые лапы рыхлят почву, катки прикатывают и мульчируют ее. При обработке поля, засоренного корнеотпрысковыми сорняками, хороший вычесывающий эффект дают пружинные или подпружиненные стойки долот и лап. Их вибрирование уменьшает тяговое сопротивление, ускоряет само очистку от нависающих корневищ и других растительных остатков.

В Поволжье, Центрально-Черноземной зоне и в других более северных регионах успешно используются культиватор «Смарагд» или его аналоги. Культиватор обеспечивает интенсивную обработку посевного слоя за счет оригинальной конструкции двух рядов лап, которые подрезают обрабатываемый слой почвы, взрыхляют и частично оборачивают его. Расположенные следом смещенные гладкие сферические диски сбрасывают почву обратно и выравнивают ее. Окончательное выравнивание и прикатывание обеспечивает планчато-спиральный каток.

Хорошие результаты в зоне недостаточного увлажнения дает применение комбинированного агрегата «КОМПАКТОР» плоскорежущие лапы, которого на подпружиненной стойке хорошо подрезают сорняки и рыхлят почву. Секция прикатывающего устройства с катками, обеспечивает дополнительное крошение верхнего слоя почвы, выравнивание и прикатывание.

В регионах, где почвы подвержены ветровой эрозии, применение плоскорезной обработки является эффективным влаго сберегающим и почвозащитным приемом как основной, так и предпосевной обработки. В этих регионах излишнее крошение и уничтожение стерневого фона чревато развитием эрозионных процессов. Прием плоскорезной обработки достаточно хорошо изучен и апробирован с почво сберегающей, агрофизической и экономической сторон и является основным способом минимальной обработки почвы в ряде регионов юга и юго-востока России.

Варианты технологий предпосевной обработки почвы при возделывании яровых зерновых культур.

Яровые зерновые культуры в севооборотах размещают после пропашных (наилучший предшественник), зернобобовых, озимых зерновых и реже яровых зерновых. Эффективность предшественника во многом зависит от срока его уборки, обеспеченности питательными веществами, своевременности основной обработки и качества предпосевной обработки. Качество предпосевной обработки зависит также от почвенно-климатических условий, своевременности обработки и применяемого орудия.

Весеннюю обработку почвы под зерновые культуры при посеве по зяблевой отвальной вспашке следует начинать с боронования. Этот прием обеспечивает крошение, рыхление и первоначальное выравнивание поверхности почвы, уничтожение проростков и всходов сорняков. Очень важно провести боронование вовремя. Обычно его начинают при подсыхании двух-третей поверхности зяби. Боронование чрезмерно влажной почвы приводит к ее переуплотнению и образованию глыб, которые очень трудно поддаются крошению последующими обработками. Задержка с боронованием или отказ от него возможны лишь при ранней предпосевной обработке. Но так как одновременно и своевременно провести обработку всей пашни невозможно, боронование обеспечит равномерное созревание почвы без существенной потери влаги.

Требования к качеству боронования следующие:

·  скорость агрегата не более 4-5 км/ч;

·  боронование проводится поперек пахоты;

·  каждый проход должен перекрывать предыдущий на 10-15 см, огрехи не должны превышать 10 м2/га;

·  величина комков после боронования не должна превышать 3 см, количество таких комков не должно быть более 10 шт./м2.

Технологические операции по подготовке к посеву яровых зерновых культур по ранее вспаханной почве желательно свести к одноразовой. Наиболее качественной и одновременно низко затратной операцией будет обработка комбинированными почвообрабатывающими агрегатами «КОМПАКТОР», «КОРУНД», имеющими пружинные S-образные рабочие органы, выравнивающий брус и катки. Обработку проводят непосредственно перед посевом или за несколько дней до него на глубину заделки семян.

При подготовке невспаханной почвы после пропашных, колосовых и однолетних трав, вспашка после которых не является обязательным агротехническим приемом, агротехнически и экономически целесообразно проведение разовой обработки комбинированными агрегатами типа «Смарагд», «Торит». Рабочие органы таких агрегатов обеспечат необходимые условия для хорошей заделки семян, дружное их прорастание и рост растений.

Требования к качеству обработки почвы комбинированными почвообрабатывающими агрегатами следующие:

·  обработку нужно проводить в диагонально-поперечном направлении к последней обработке;

·  перекрытие смежных проходов не должно быть более 15 см, огрехи не допускаются;

·  глубина обработки не должна иметь отклонения от заданной более чем ±1 см и быть для тяжелых почв не более 8-12, а для легких — 6-7 см;

·  поверхность обработанного поля должна быть ровной и мульчированной, количество комков величиной более 1,2 см не должно быть более 5 шт./м2;

·  неподрезание сорных растений не допускается.

Тенденции развития техники для обработки почвы за рубежом

В последние годы в мировой практике прослеживается тенденция минимизации обработки почвы. В системе мер по защите почв большое значение придается разработке и внедрению почвозащитных технологий и комплексов противоэрозионных машин для возделывания сельскохозяйственных культур.

Для гладкой вспашки без свальных гребней и разъемных борозд используются оборотные плуги, имеющие двойное количество рабочих органов (право- и лево оборачивающих), устанавливаемых зеркально на вращающейся раме. Корпуса переводятся в рабочее положение попеременно при прямом и обратном движении агрегата, совершающего движение по полю челночным способом.

Чизельная обработка почвы или безотвальное рыхление с углублением пахотного горизонта занимает одно из важных мест в почвозащитной технологии. Современные чизельные плуги применяются в комбинации с дисковыми или другими рабочими органами.

Большое распространение получают комбинированные орудия на базе чизель-культиваторов, позволяющих выполнить за один проход две-три операции по пред посевной подготовке почвы.

Конструкции зарубежных комбинированных почвообрабатывающих машин различаются набором рабочих органов, их комбинациями и основными параметрами: шириной захвата, массой, элементами управления и обслуживания. Они имеют рабочие органы активного или пассивного действия, могут оснащаться механическими или пневматическими высевающими системами, навесными сеялками, разнообразным посевным оборудованием.

Фрезерные культиваторы «Zirkon» Фирмы Lemken и «KG» и «KE» Фирмы Amazone предназначены для сплошной обработки почвы, качественной разделки пласта и пред посевного прикатывания пахотного горизонта. Агрегатирование культиваторов с сеялками или рассадопосадочными машинами позволяет сократить до минимума число проходов агрегатов по полю.

Отличительными особенностями новых технологических почвообрабатывающих комплексов, выпускаемых зарубежными фирмами, являются высокая адаптация машин к условиям работы, более широкие функциональные возможности благодаря применению комбинированных и сменных рабочих органов для выполнения технологических процессов, обеспечивающих наибольшее пополнение и сохранение почвенной влаги. Защиту почв от водной и ветровой эрозии, а также обработку иссушенных переуплотненных почв. Применение таких машин позволяет значительно сократить энергетические и эксплуатационные затраты, повысить производительность труда благодаря мало энергетическим приемам обработки почвы и совмещению технологических операций, отказаться от применения дорогостоящих и высоко затратных гербицидов.

Для обработки легких и средних почв применяются комбинированные машины и агрегаты с не приводными рабочими органами (культиваторные лапы, диски, зубья, катки, бороны и т.д.), а тяжелых почв — машины, в которых сочетаются приводные и не приводные рабочие органы. Комбинированные машины большой номенклатуры выпускаются с применением культиваторных рабочих органов различных конструкций на упругой подвеске (S-образные зубья, спиральные и подпружиненные стойки) с использованием высоколегированных сталей для изготовления особо ответственных деталей.