CC BY
17
DOI: 10.25930/0372-3054/002.3.12.2019 УДК 631.58:631.153.7
ЭЛЕМЕНТЫ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ
С. И. Капустин
Целью исследований является обобщение модели энергосберегающих технологий на основе уточнения параметров агрофизических свойств почвы под влиянием элементов технологий: способов уборки предшественников, степени покрытия почвы пожнивными остатками и обработки почвы без оборота пласта, подбора выращиваемых культур, нового сортового состава с минимальной уборочной влажностью зерна. Главным критерием роста и развития растений в степной зоне являются агрофизические свойства почвы. При технологии No-till вся листостебельная масса растений остается на поверхности почвы и образует слой мульчи, который уменьшает влияние засухи, препятствует образованию почвенной корки, снижает дегумификацию почвы, нивелирует её температурный режим, способствует сохранению почвенной влаги, обогащает почву органикой и является пищей для полезной энтомофауны. Обязательным является измельчение пожнивных остатков и равномерное их распределение по поверхности поля. Подбор выращиваемых культур следует проводить с учетом биологии и группы спелости сорта, рынка сбыта и цели выращивания. Широкозахватные машинно-тракторные агрегаты обеспечивают меньшие удельные затраты, поэтому важно учитывать размер поля и его подготовку. Целесообразно применение посевных комплексов, в которых семена и удобрения ложатся на расстоянии друг от друга. Химические средства защиты растений сокращают набор техники и людей. Главное значение приобретают знание биологии сорняков и периодов их активного роста, выбор правильного препарата, контроль за работой техники, использование системы Глонас. Технологические операции в динамике обработки почвы при освоении энергосберегающих технологий проходят ряд этапов: обработки на основе вспашки, использование чизелей или плоскорезов, минимальная и нулевая обработки. Новые сорта и гибриды за счет большей урожайности и выгодной реализации приносят до 20% дополнительной прибыли. Важным является соблюдение элементов сортовой агротехники.
Ключевые слова: энергосберегающие технологии, новые сорта и гибриды, гербициды, широкозахватные посевные комплексы
ELEMENTS OF ENERGY-SAVING TECHNOLOGIES
S.I. Kapustin
The aim of the research is to generalize the model of energy-saving technologies based on the specification of the soil agro physical properties parameters under the influence of technology elements: methods of harvesting precursors, the degree of soil coverage with crop residues and tillage without layer rotation, selection of crops grown, new varietal composition with minimal harvesting moisture. The main criterion for plant growth and development in the steppe zone are the agro physical properties of the soil. With No-till technology, the whole leafy-stem mass of plants remains on the soil surface and forms a layer of mulch, which reduces the effect of drought, prevents the formation of soil crust, reduces dehumification of the soil, levels its temperature, helps to maintain soil moisture, enriches the soil with organic matter and is also food for beneficial entomofauna. Mandatory is the grinding of crop residues and their uniform distribution over the field surface. The selection of cultivated crops should be carried out taking into account the biology and the ripeness group of the variety, market
and purpose of cultivation. Wide-coverage machine and tractor units provide lower unit costs, so it is important to consider the size of the field and its preparation. It is advisable to use sowing complexes, in which seeds and fertilizers fall at a distance from each other. Chemical plant protection products reduce the number of vehicles and people. Knowledge of the weeds biology and periods of their active growth, the choice of the right drug, control over the equipment operation, and the use of the Glonas system are of primary importance. Technological operations in the dynamics of tillage during the development of energy-saving technologies pass through a number of stages: tillage on the basis of plowing, the use of chisels or subsurface cultivators, minimal and zero tillage. New varieties and hybrids due to greater productivity and profitable sales bring up to 20% of additional profit. It is important to respect the elements of varietal agricultural technology.
Key words: energy-saving technologies, new varieties and hybrids, herbicides, wide-coverage sowing complexes
Введение. Концептуальными положениями современных технологий выращивания полевых культур являются оптимизация технологических процессов на основе использования научных сведений о закономерностях роста, развития растений и формирования продуктивности посевов, а также биологической реакции новых сортов и гибридов к действию биотических, абиотических и антропогенных факторов среды, систематический подбор и внедрение нового высокопродуктивного семенного материала с полезными хозяйственно ценными признаками. В результате их внедрения могут реализоваться модели и направления интенсификации или ресурсосбережения в сортовых технологиях выращивания различных полевых культур [1, 2]. Глобальной тенденцией является минимализация обработки почвы [3]. При выборе предшественников следует учитывать реакцию различных биотипов культурных растений на их действие и аллелопатическое влияние почвенного субстрата, который образуется вследствие физиологических выделений и разложения органического вещества предшествующих культур [4]. Основным критерием, который обусловливает рост и развитие растений в степной зоне, является водный режим почвы, его агрофизические свойства, изменчивость которых под влиянием предшественников и обработки почвы обусловливает распространение корневой системы в нижних слоях и определяет уровень урожайности зерна [5]. Для успешного функционирования отрасли производства зерна поздних культур (кукуруза, сорго и др.) следует осуществлять подбор сортов и гибридов по признакам продуктивности и интенсивности влагоотдачи зерном, а также направлять приемы сортовой агротехники на повышение урожайности и снижение предуборочной влажности зерна [6, 7, 8]. В технологии выращивания поздних зерновых культур на основе использования сопутствующей продукции предшественников важным положением является контроль и регулирование уровня покрытия поверхности почвы пожнивными остатками, которое осуществляется путем применения различных методов уборки предыдущих культур с измельчением, а также рассеиванием биомассы и обработки почвы без оборачивания пласта. Глубокая безотвальная обработка позволяет сохранить на поверхности до 50% пожнивных остатков, мелкая безотвальная - до 75% [2]. При технологии No-till вся листостебельная масса остается на поверхности почвы и образует слой мульчи, который уменьшает влияние засухи, препятствует образованию почвенной корки, снижает дегумификацию почвы, нивелирует её температурный режим, накопление слега благодаря стерне, способствует сохранению почвенной влаги, обогащает почву органикой, стабилизирует и в дальнейшем повышает в ней содержание гумуса, а также является пищей для полезной энтомофауны [9, 10, 11]. Наряду с этим у этой технологии имеются и недостатки: ухудшение фитосанитарной обстановки, засоренность посевов и др. [3].
Цель исследований - обобщение модели энергосберегающих технологий на основе уточнения параметров агрофизических свойств почвы под влиянием подбора и способов уборки предшественников, обработки почвы без оборота пласта, регулирования уровня покрытия поверхности почвы пожнивными остатками, подбора сортового состава культур.
Результаты и их обсуждение. При разработке севооборотов применительно к энергосберегающим технологиям очень важно правильно подобрать предшественники (аллопаты), лучшими из которых для зоны недостаточного увлажнения следует считать рапс, рожь и др. В случае сильной засоренности полей целесообразно использование промежуточных культур. Обязательным является измельчение пожнивных остатков и равномерное их распределение по поверхности поля. Его поверхность все время должна находиться покрытой растениями или растительными остатками. Подбор культур в севообороте проводить с учетом климатических условий, биологии культуры, рынка сбыта, цены выращивания. Важным является сочетание культур с разными сроками сева и уборки, позволяющими равномерно загрузить дорогостоящую технику. Вместе с тем при логистике технологических операций накладки в сроках работы по различным культурам устраняют подбором сортов и гибридов разных групп спелости.
Целесообразно чередование в севообороте узколистных зерновых культур холодного периода с широколиственными теплолюбивыми (кукуруза, сорго). В почве содержится большое количество питательных веществ, однако доступные растениям формы выносятся из верхнего слоя почвы с урожаем. Позднеспелые широколиственные культуры используют много влаги, поднимают её с более глубоких слоев почвы, а вместе с ней и растворенные в воде, доступные растениям питательные вещества. При подборе культур необходимо учитывать различную деструктуризацию и ломкость конкретных культур. Стерня зерновых высотой 15 см не препятствует последующим обработкам и севу, но хорошо задерживает снег, предохраняет озимые от вымерзания, способствует накоплению зимней влаги. Пожнивные остатки кукурузы и сорго высотой 30-50 см также создают хорошие условия для снегозадержания.
Широкозахватные машинно-тракторные агрегаты обеспечивают меньшие удельные затраты. Для энергосберегающей технологии используются специальные комплексы машин, состоящие из мощного трактора, широкозахватного культиватора с высокорасположенной рамой для сплошной обработки почвы и стерневой широкозахватной сеялки. Обязательно необходимо учитывать рельеф поля и его подготовку, так как не на всех полях может работать широкозахватная техника. На крупных по размеру ровных полях применяют максимально возможные по ширине захвата опрыскиватели и посевные комплексы. Один широкозахватный (18 м) комплекс с учетом очередности посева узколистных и широколистных культур может обеспечить выращивание полевых растений на площади 8 тыс. га [10].
При поверхностной и нулевой обработках почвы основная масса корней растений расположена в верхнем слое почвы. В связи с этим в энергосберегающих технологиях главная задача состоит в том, чтобы вносить большие дозы минеральных удобрений (200-300 кг/га) в зависимости от количества влаги локально во влажный верхний слой почвы. Поэтому их применение имеет особенности. Основной формой органических удобрений являются растительные остатки. Они не вывозятся с поля, поэтому важно их равномерное распределение по поверхности поля. Степень измельчения этих остатков определяет время их разложения в почве. Чем они крупнее, тем дольше разлагаются. Следует также создать хорошие условия для работы микроорганизмов, обеспечить их пищей на протяжении всего вегетационного периода. Поэтому для разложения растительных остатков, обеспечения питанием бактерий и
экономии азота гумусного слоя в первые годы освоения технологии No-till целесообразно внесение азотных удобрений из расчета 10 кг д. в. на 1 тонну сухого вещества растительных остатков. Через несколько лет при накоплении в почве микроорганизмов и её достаточной влажности необходимость в этом приеме уменьшается.
Поскольку почва не пашется, главными способами внесения удобрений становятся: осеннее в глубокие слои почвы при помощи спецприспособлений, а также при посеве или подкормке. Локальное внесение удобрений увеличивает их отдачу в 2-3 раза, но высокая концентрация раствора может привести к угнетению растений. В связи с этим целесообразно применять посевные комплексы, в которых семена и удобрения ложатся на расстоянии друг от друга. При этом учитывают солевой индекс удобрений и чувствительность проростков выращиваемой культуры. Преимущество следует отдавать сложным удобрениям и препаратам с высокой концентрацией действующего вещества.
Технологические особенности применения удобрений в энергосберегающих технологиях заключаются в том, что механизмами обрабатывается только верхний слой почвы. При отсутствии вспашки нет возможности органику вносить большими дозами. Основное удобрение работает в верхнем горизонте почвы, что вызывает необходимость уменьшения дозы основного внесения минеральных удобрений на 20-40% или применения других приемов внесения. Система применения удобрений должна быть диагностической. Дозы удобрений определяются отдачей, окупаемостью и наличием влаги. В условиях степной зоны на черноземных почвах эффект от применения удобрений существенно выше, чем на бедных почвах.
Химические средства защиты при энергосберегающих технологиях становятся определяющими, так как они сокращают набор техники и людей, оперативное воздействие. Для повышения эффекта их действия главное значение приобретает профессионализм их применения:
- выбор правильного препарата;
- контроль за правильной работой техники (пропуски, перекрытия);
- знание биологии сорняков и периодов их активного роста;
- учет фаз развития сорняков и полевых растений, нисходяще-восходящих потоков веществ в растениях позволяет существенно уменьшить дозы препаратов. Стоимость обработки одного гектара выходит на первое место при выборе метода и средства защиты.
Технологические операции в динамике основной обработки почвы при освоении энергосберегающих технологий проходят ряд этапов: обработка на основе вспашки, использование чизелей или плоскорезов, минимальная и нулевая обработки [9]. Минимальная и нулевая обработки полноценно относятся к энергосберегающим технологиям. Они позволят действительно экономить энергию. Вместе с тем конструкции современных плугов, плоскорезов дают возможность существенно сократить затраты при обработке почвы и уменьшить негативные последействия указанных агроприемов. Поэтому специалисты в зависимости от уровня материально-технической базы хозяйства выбирают возможный уровень технологий.
Таблица 1 - Технологические операции возделывания озимых полевых культур при _энергосберегающих технологиях_
Технологические операции Минимальная обработка почвы Нулевая обработка почвы
Лущение растительных остатков + -
Предпосевная культивация + -
Посев с внесением удобрений и прикатыванием + +
Осенняя обработка гербицидами + +
Ранневесенняя подкормка + +
Защита от болезней, сорняков, вредителей + +
Уборка с измельчением растительных остатков + +
Таблица 2 - Технологические операции возделывания яровых полевых культур при энергосберегающих технологиях
Технологические операции Минимальная обработка почвы Нулевая обработка почвы
Лущение растительных остатков + -
Осенняя поверхностная обработка дисками или культиватором + -
Осенняя обработка гербицидами - +
Предпосевная культивация + -
Посев с внесением удобрений и прикатыванием + +
Защита от болезней, сорняков, вредителей + +
Уборка с измельчением растительных остатков + +
По приведенным в таблицах 1 и 2 технологиям возделываются зерновые, подсолнечник, кукуруза на зерно и силос, сорго, многолетние травы, однолетние травосмеси и др.
Новые сорта и гибриды за счет повышения урожайности, качества, выгодной реализации часто приносят до 20% дополнительной прибыли. В энергосберегающих технологиях необходимо применять гибриды. Их преимуществом является лучшая выравненность, единовременное созревание, технологичность. Недостаток - более высокая цена семян, которая почти всегда перекрывается их преимуществами. Для посева необходимо использовать семена, соответствующие расчетному уровню урожайности, а также посевным и сортовым качествам. При посеве по нулевой технологии очень важной является энергия прорастающих семян. Генетически модифицированные (трансгенные) сорта и гибриды для выращивания в Российской Федерации запрещены.
При подборе сортов к конкретным почвенно-климатическим условиям хозяйства важно учитывать степень их интенсивности, по которой их можно разделить на пластичные и стабильные. Пластичные сорта хорошо реагируют на высокий агрофон, при котором они максимально реализуют свой генетический потенциал урожайности. Стабильные сорта на низком агрофоне и в экстремально засушливые годы превосходят пластичные по урожайности. Поэтому в хозяйствах с высокой культурой земледелия желательно использовать для посева в зависимости от площади посева 1 -2 пластичных и 1 стабильный сорт. Такое сочетание сортов позволит получить устойчивые урожаи в разные по увлажнению годы. В хозяйствах, где нет возможности вносить полные дозы удобрений, с низкой культурой земледелия лучше использовать стабильные сорта. Все сорта сельскохозяйственных культур проходят государственное сортоиспытание на
высоком агрофоне, поэтому рекомендации сортосети пригодны в первую очередь для хозяйств с высоким и средним уровнем применения удобрений.
Послеуборочная обработка семян в энергосберегающих технологиях включает их очистку, сортировку и калибровку. Очистка - выделение из вороха примесей, щуплого, битого и поврежденного зерна основной культуры. С целью избегания согревания убранной зерновой массы и возможной потери качества и всхожести, зерно убирают при достижении влажности ниже критической (зерновые культуры - 14-15%, сорго - 13, зернобобовые - 15-16, масличные - 8-11%). Для длительного хранения зерна влажность должна быть меньше критической на 1-2%. В энергосберегающих технологиях целесообразно использовать сорта и гибриды, не требующие сушки. Поэтому в США семеноводческие фирмы реализуют только те гибриды кукурузы, у которых полная спелость наступает не позже, чем за 5 дней до заморозков. Уборочная влажность зерна при этом не должна превышать 19%.
Сортировка и калибровка - разделение зерна на фракции по его свойствам: размеру, массе, удельному весу и др. Калибруют семена кукурузы, подсолнечника, свеклы для последующего более равномерного распределения растений в рядках при посеве.
Заключение. Важными принципами оптимизации технологического процесса являются новые методы подбора и уборки предшественников, способы основной обработки почвы, дозы удобрений, способы уничтожения сорняков, подбор сортов и гибридов разных групп спелости по признакам высокой урожайности и минимальной уборочной влажности зерна.
Отличительными чертами использования техники в энергосберегающих технологиях являются преимущественно мощные тракторы, комбайны, опрыскиватели; максимально возможные ширина захвата, производительность, обязательное использование электроники (системы Глонас, GPS), комбинированных агрегатов, измельчение растительных остатков комбайнами. Посевные комплексы должны обеспечить прямой посев в неподготовленную почву.
Литература
1. Ванин Д.Е. Научные основы природоохранных, ресурсосберегающих, интенсивных систем земледелия // Земледелие. 1986. № 11. С. 26-30.
2. Пащенко Ю.М., Борисов В.Н. Адаптивш i ресурсозбережш технологи вирощування гiбридiв кукурудзи. Дшпропетровськ: Арт-прес, 2009. 223 с.
3. Кирюшин В.И. Актуальные проблемы и противоречия развития земледелия // Земледелие. 2019. № 3. С. 3-7.
4. Батурин В. No-till: шаг к идеальному земледелию. Киев: Зерно, 2007. 128 с.
5. Циков В.С. Состояние и перспективы развития системы обработки почвы. Днепропетровск: ЭНЭМ, 2008. 108 с.
6. Кулинцев В.В., Капустин С.И., Володин А.Б., Капустин А.С., Паньков Ю.И. Возделывание сорго и однолетних кормовых культур на семена. Ставрополь: ВНИИОК, 2019. 128 с.
7. Капустин С.И., Капустин А.С., Ковтун Н.В. Сортовая технология кукурузы. Луганск: ЛНАУ, 2013. 196 с.
8. Капустин С.И., Капустин А.С., Барановский А.В. и др. Крупяные культуры. Луганск: ЛНАУ, 2012. 130 с.
9. Капустин С.И. Обоснование уровня технологий полевых культур // Сельскохозяйственный журнал. 2019. № 2.
10. Посев по технологии No-till в рамках почвозащитного земледелия. Пер с англ. (печатается по изданию No-tillage seeding in conservation agriculture. Second edition, 1996). Днепропетровск, 2007. 356 с.
11. Володин А.Б., Капустин С.И., Даниленко Ю.П. Рекомендации по выращиванию сорго
на зерно, силос и зеленый корм в Ставропольском крае. Саратов: Амирит, 2015. 32 с.
Капустин Сергей Иванович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории селекции сорго ФГБНУ «Северо-Кавказский ФНАЦ», Ставропольский край, г. Михайловск, ул. Никонова, д. 49. Тел.+79886789857, E-mail: info@fnac .center
Kapustin Sergey Ivanovich, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Senior Researcher of the Sorghum Breeding Laboratory of the FSBSI North Caucasus FARC, Stavropol Territory, Mikhailovsk, Nikonov St., 49. Tel. +79886789857, E-mail: info@fnac.center
