CC BY
37
УДК 631.51: 631.333
ЭНЕРГО-РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПРОПАШНЫХ КУЛЬТУР И ТЕХНИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО ЕЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
В.И. ТУРУСОВ, член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных наук, директор (e-mail: [email protected])
Ю.Ф. РОМАНЦОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
В.А. ПШЕНИЧНЫЙ, старший научный сотрудник Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Чернозёмной полосы им. В.В. Докучаева, квартал 5, 81, поселок 2-го участка института им. Докучаева, Таловскийр-н, Воронежская обл., 397463, Российская Федерация
Резюме. Предложена технология возделывания кукурузы и подсолнечника, в основу которой положено выполнение таких операций как дискование стерни, отвальная вспашка полосами шириной 250 мм и междурядьями 450 мм с локальным внутрипочвенным внесением минеральных удобрений и формированием гребней. Для ее осуществления разработан и испытан комбинированный агрегат. Оптимальные условия его работы создаются при укороченных до 400 мм отвалах и рабочей скорости до 2,2 м/с, при этом коэффициент надежности технологического процесса равен 0,84, а оборачиваемость пласта - 108°. Для локального внесения удобрений в почву предложены насадки, которые устанавливают за отвалами, что позволяет распределять туки в горизонте 60-190 мм. При обработке почвы на глубину 22-23 см и ее влажности в слое 0-30 см 26-27% использование комбинированного агрегата с трактором Т-150 позволяет экономить, в сравнении со вспашкой плугом ПЛН-5-35, до 4,8 кг/га, или 22% топлива. Полосная обработка почвы с формированием гребней осенью, в сравнении с традиционно применяемой в условиях зоны вспашкой, способствует разуплотнению пахотного слоя (объемная масса снижается на 0,08 г/см3), увеличению накопления влаги в осенне-зимний период (в метровом слое на 15,2%), более быстрому прогреванию поверхностного слоя.
Ключевые слова: технология, техническое средство, испытания, полосная обработка, внесение удобрений, разуплотнение почвы, накопление влаги, температурный режим, засоренность, учет урожая.
Для цитирования: Турусов В.И., Романцов Ю.Ф., Пшеничный В.А. Энерго-ресурсосберегающая технология возделывания пропашных культур и техническое средство ее обеспечения //Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №4. С. 78-80.
На современном этапе развития земледелия, с внедрением в производство высокоэффективных технических средств и навигационных систем их вождения, открываются новые возможности для применения энерго- и ресурсосберегающих технологий [1, 2].
К их числу относится технология возделывания пропашных культур «Strip-till» с использованием полосной обработки почвы и локального внесения минеральных удобрений [3].
Цель наших исследований - разработка технического средства для полосной обработки почвы с одновременным внесением минеральных удобрений и технологии возделывания кукурузы и подсолнечника на базе его использования.
Условия, материалы и методы. Разработку и испытания технического средства проводили в соответствии с единой конструкторской документацией, отраслевыми стандартами, программами и методами. Для агротехнической оценки использовали методиче-
ские рекомендации по определению агрофизических показателей почвы, засоренности посевов и урожайности культур.
Почва опытного участка - обыкновенный чернозем, по механическому составу тяжелый суглинок, влажность в слое 0-30 см - 26-28 %. Агрофон - обработанная дисковой бороной БДТ-3 на 12-14 см стерня озимой пшеницы. Глубина обработки корпусами агрегата - 22-23 см, распределения в почве минеральных удобрений - 6-19 см, высота формируемых гребней 16-25 см, ширина - 23-25 см. Диапазон рабочих скоростей 1-3 м/с. В качестве энергетического средства использовали трактор Т-150. Тягово-энергетические показатели определяли с помощью микропроцессорной измерительной аппаратуры ИРМА и расходомера топлива ИП-179, в сравнении с пятикорпусным плугом ПЛН-5-35. Повторность измерений - трехкратная. Длина гона - 100 м.
Испытания туковысевающих аппаратов и механизма их привода осуществляли при следующих физико-механических показателях удобрений: азотные (аммиачная селитра 34,9% д.в.) - влажность 16,4%, размер гранул 1-3 мм, фосфорные (суперфосфат двойной - 45,8% д. в.) - 9,1% и 1-3 мм, соответственно, калийные (хлористый калий, 60% д. в.) - 8,7% и 0,5-1 мм. Фактическую норму внесения определяли путем взвешивания смеси туков в расчете на 0,01 га. Повторность пятикратная. В качестве расчетных доз брали рекомендуемые для внесения в условиях ЦЧЗ; под подсолнечник - ^0Р60К60, под кукурузу - Р90Р90К90. Внутрипочвенное внесение минеральных удобрений осуществляли с использованием установленных за отвалами специальных насадок с рабочими органами дисковых, анкерных, долотообразных конструкций.
Для агротехнической оценки технологии, в сравнении с рекомендуемой и применяемой в ЦентральноЧерноземной зоне, использовали методические рекомендации по определению агрофизических показателей почвы, засоренности посевов, урожайности культур. В полевых опытах использовали районированный сорт кукурузы Докучаевский 250 МВ, подсолнечника - Воронежский 436. Посевная площадь делянки 210 м2, учетная площадь - 140 м2, размещение делянок систематическое, повторность опыта - четырехкратная.
Предлагаемая технология возделывания кукурузы и подсолнечника включает выполнение следующих полевых операций в системе основной обработки почвы: дискование поля после уборки предшественника тяжелыми боронами или дискаторами; отвальная обработка почвы полосами шириной 250 мм с междурядьем 450 мм; внутрипочвенное внесение в обрабатываемую зону минеральных удобрений; формирование гребней.
Весной гребни восстанавливают культиватором КРН-5,6 с установленными на нем гребнеобразую-щими секциями, и в них осуществляют посев семян восьмисекционной сеялкой СУПН-8.
Результаты и обсуждение. Для проведения основной обработки почвы с одновременным ло-
Рис. 1. Комбинированный агрегат для основной обработки почвы и внесения минеральных удобрений: 1 - корпус, 2 - приводное колесо, 3 - блок шестерен, 4 - бункер для туков, 5 -тукопровод, 6 - маркер, 7 - гребнеобразующие диски, 8 - опорное колесо, 9 - сдвигающая пластина.
кальным внутрипочвенным внесением минеральных удобрений был разработан комбинированный агрегат (рис. 1). Он состоит из рамы, на которой через 700 мм относительно поперечной оси закреплены стойки с почвообрабатывающими корпусами 1, механизма привода для внесения минеральных удобрений от опорного колеса 2, блока шестерен 3, бункера для туков 4, тукопровода с насадками 5, гидромаркера 6, сдвигающей пластины 9 и гребнеобразующих дисков 7.
Работа технического средства заключается в следующем. На предварительно продискованном участке при поступательном движении агрегата, корпуса в заглубленном положении обрабатывают почву полосами шириной 250 мм, при этом пласт почвы частично оборачивается отвалами и ложится на кромку обрабатываемой полосы. Через установленные сзади отвалов насадки с тукопроводами осуществляется внесение удобрений. Затем сдвигающие пластины направляют на обработанную полосу пласт почвы, который заделывает минеральные удобрения.
Смещенный слой почвы при прохождении в междисковом пространстве частично измельчается дисками и вспушивается.
Использование технического средства позволяет значительно снизить объем обработки, внести минеральные удобрения в зону последующего высева и сформировать на поверхности поля гребни, что немаловажно с точки зрения накопления продуктивной влаги и снижения противоэрозионных процессов (рис. 2).
Испытания экспериментального образца показали, что его работоспособность во многом определяли геометрические параметры отвалов: чем они были короче, тем надежнее и качественнее протекал технологический процесс. Так, в условиях повышенной влажности почвы (26-28% в слое 0-30 см) коэффициент надежности технологического процесса при длине отвала 500 мм составил 0,61, 400 мм - 0,84. На наш взгляд, это объясняется увеличением проходного сечения между корпусом и сдвигающей пластиной
при укорачивании отвала, что снижает вероятность залипания и сгруживания обрабатываемого слоя почвы. Однако одновременно оборачиваемость пласта снижается со 115° до 108°.
В ходе исследований мы установили, что работа корпусов агрегата с укороченными отвалами (до 400 мм) в условиях повышенного увлажнения почвы ограничивается поступательной скоростью движения Vр = 2,2 м/с. Дальнейшее ее увеличение приводило к резкому повышению тягового сопротивления, при этом наблюдали «взмет» пласта и его переброс через сдвигающую пластину.
Как показали результаты экспериментов, существенный недостаток дисковых, анкерных и долотообразных рабочих органов, а также переоборудованных культиваторных лап при выполнении процесса внутрипочвенного внесения минеральных удобрений, наряду с большой энергоемкостью процесса, - забивание почвой и невозможность заделки на глубину более 80 мм.
Проблема внесения туков агрегатом была решена посредством установки за отвалами почвообрабатывающих корпусов специальных насадок. Их использование позволяет распределять удобрения в горизонте 60-190 мм при ограниченной ширине 250 мм. Одновременно расход туков, в сравнении с традиционно применяемыми технологиями, сокращается в 2,8 раза.
В результате испытаний установлено, что разработанный агрегате позволяет вносить удобрения в широком диапазоне доз - от 70 до 700 кг/га. Однако разовая загрузка расположенных на раме двух бункеров не должна превышать 350-400 кг, что лимитируется общей массой агрегата, увеличение которой отрицательно сказывается на тягово-энергетических и эксплуатационных показателях. Отклонение фактически внесенного количества туков от расчетных показателей находилось в пределах 7-12% и было связано с пробуксовкой и залипанием приводного колеса.
Рис. 2. Поперечный профиль слоя почвы после обработки комбинированным агрегатом: 1 - гребень, 2 - поверхностная обработка, 3 - вспашка, 4 - минеральные удобрения.
Для обеспечения точности внесения удобрений в этом агрегате, на наш взгляд, целесообразно использовать гидропривод туковысевающих аппаратов.
В ходе определения тягово-энергетических показателей агрегата установлено, что его применение позволяет экономить, в сравнении с плугом 4,8 кг/га, или 22% топлива, при этом производительность повышается на 59%.
Результаты наших исследований показывают, что полосная обработка почвы с формированием гребней осенью способствует разуплотнению пахотного слоя. Если в варианте со вспашкой ее объемная масса в слое 0-30 см по всходам кукурузы составляла в среднем за 3 года 1,00 г/см3, то в зоне рядков при полосной обработке - 0,92 г/см3 при НСР05 = 0,09 г/см3. Тенденция к снижению объемной массы в рядке, в сравнении со вспашкой, отмечена также в середине вегетации кукурузы и подсолнечника и перед их уборкой.
Наблюдения за твердостью почвы показали, что после полосной обработки в период всходов кукурузы в зоне рядков на глубине 28 см она была ниже, чем в контроле, на 2,37 кг/см2, в середине вегетации - на 2,40 кг/см2. Перед проведением уборочных работ величина этого показателя, как на подсолнечнике, так и на кукурузе выравнивалась.
Чередование полос с различными способами обработки (вспашка - дискование) и формированием гребней осенью обеспечивало некоторое увеличение накопления влаги за осенне-зимний период, в сравнении с традиционным способом основной подготовки. Если в контроле в метровом слое по всходам кукурузы в среднем за 3 года ее содержание составляло 160,1 мм, то при полосной обработке - 184,4 мм, или на 15,2% больше. При выращивании подсолнечника величины этих показателей были равны соответственно 159,0 и 184,2 мм. Такую же ситуацию наблюдали и в середине вегетации кукурузы и подсолнечника.
В гребнях во все годы исследований почва прогревалась быстрее, чем при гладкой поверхности. Так, если после сплошной вспашки устойчивый
переход температуры через 10°С на глубине 10 см наблюдали в середине 2-ой декады мая (14-15 числа), то в гребнях - в середине - конце 1-ой декады мая (5-8 числа). В междурядье, где была проведена поверхностная обработка, динамика температурного режима почвы, в сравнении с контролем, различалась незначительно.
Численность сорной растительности при использовании механических способов борьбы, как на фоне вспашки, так и после полосной обработки почвы была практически одинаковой. Например, в посевах кукурузы в фазе всходов количество многолетних и однолетних сорняков в варианте с традиционной отвальной обработкой составило в среднем за 3 года 6,9 и 14,8 шт./м2соответственно, а при использовании комбинированного агрегата - 6,8 и 16,1 шт./м2. В середине вегетации их численность увеличивалась до 13,3 и 26,3 шт./м2, 12,8 и 27,2 шт./м2. Аналогичную картину наблюдали на подсолнечнике.
Учет урожая и математическая обработка полученных данных показали, что во все годы исследований предлагаемая технология возделывания не снижала продуктивность изучаемых культур, в сравнении с рекомендуемой и применяемой в зоне. Разница урожайности кукурузы составила 0,01-0,04 т/га при НСР05 = 0,09-0,66 т/га, подсолнечника - 0,02-0,04 т/га при НСР05 = 0,06-0,18 т/га.
Выводы. Разработанное техническое средство обеспечивает процесс проведения полосной обработки почвы с одновременным ленточным внесением минеральных удобрений и распределением их на глубине 6-19 см.
Использование технологии с полосной обработкой почвой и формированием гребней, наряду с уменьшением, в сравнении с традиционно применяемой технологией, объема обрабатываемого слоя почвы, обеспечивает снижение расхода минеральных удобрений в 2,8 раза, топлива на 22% и увеличение накопления влаги в осенне-зимний период в метровом слое на 15,2%, а также дает возможность начинать посевные работы на 7-9 дн. раньше существующих сроков.
Литература.
1. Рябов Ю.Г. Развитие сельскохозяйственной техники с электронным управлением // Техника и оборудование для села. 2008 г. №10. С. 46-48.
2. Чернышева С.А., Ванеев М.В. Эффективность применения спутниковой аппаратуры в системе точного земледелия// Сборник трудов 64-ой студенческой конференции Воронежского агроуниверситета. Воронеж: ВГАУ, 2013. С. 172-176.
3. Трусов А.С. Технология No-Till и Strip-Till - основные преимущества (опыт ООО «Зерно Белогорья») //Достижения науки и техники АПК. 2012. №12. С. 20.
ENERGY-SAVING TECHNOLOGY OF CULTIVATION OF ROW CROPS AND ENGINEERING TOOL
OF ITS ENSURING
V.I. Turusov, Yu.F. Romantsov, V.A. Pshenichnyi
Research Institute of Agriculture of Central Chernozem strip. V. V. Dokuchaev, kvartal 5, 81, pos. 2-go uchastka instituta im Dokuchaeva, Talovskii r-n, Voronezhskaya obl., 397463, Russian Federation
Summary. It is proposed a technology of cultivation of corn and sunflower, which is based on such operations as disking of stubble, moldboard plowing by the stripes in a width of 250 mm and row spacing of 450 mm with local in-soil application of mineral fertilizers and the formation of ridges. For its implementation an integrated aggregate was developed and tested. The optimal conditions for its work are shortened up to 400 mm breasts and operating speed up to 2.2 m/s. Under these circumstances the coefficient of process reliability is 0.84, and the turnover of stratum is 108 degrees. For the local application of fertilizers in the soil it was proposed to use nozzles, which were installed behind the breasts, which allows the distribution of fertilizers in the horizon 60-190 mm. When cultivating of the soil to the depth of 22-23 cm and its moisture 26-27% in the layer 0-30 cm the usage of the integrated aggregate with the tractor T-150 saves up to 4.8 kg/ha or 22 % of the fuel in comparison with plowing by PLN-5-35. The strip tillage with the formation of ridges in the fall, in comparison with the plowing, traditionally used in the zone, decreases the density of the topsoil (bulk density is reduced by 0.08 g/cm3), increases moisture accumulation in the fall-winter period (by 15.2% in one-meter layer), more rapid warming of the surface layer. Keywords: technology, technical tool, test, strip cultivation, fertilization, decompression of the soil, accumulation of moisture, temperature regime, contamination, harvest measurement.
Author Details: V.I. Turusov, D. Sc. (Agr.), corresponding member of the RAS, director (e-mail: [email protected]); Yu.F. Romantsov, Cand. Sc. (Agr.), head of laboratory; V.A. Pshenichnyi, senior research fellow
For citation: Turusov V.I., Romantsov Yu.F., Pshenichnyi V.A. Energy-Saving Technology of Cultivation of Row Crops and Engineering Tool of Its Ensuring. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2016. V.30. No 4. Pp. 78-80 (In Russ.).
