CC BY
1938
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
УДК: 631.31: 631.431.1
Рыков В. Б., Камбулов С. И., Камбулов И. А., Ридный С. Д., Колесник В. В., Дёмина Е. Б.
Rykov V. B., Kambulov S. I., Kambulov I. A., Ridniy S. D., Kolesnik V. V., Demina E. B.
ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ПОЧВЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
CHANGES IN THE DENSITY OF SOIL AT DIFFERENT TECHNOLOGIES TILLAGE
Представлены результаты экспериментальных исследований по динамике плотности почвы при различных технологиях ее обработки и севооборота. Исследования проводились в условиях стационарного опыта, где изучаются две технологии - традиционная и нулевая. В условиях традиционной технологии предусмотрены различные варианты обработки почвы (отвальная, безотвальная, послойная). Математическая обработка результатов по плотности почвы при различных технологиях позволяет сделать вывод о том, что плотность обрабатываемого слоя на всех опытных делянках одинакова. Это позволяет утверждать, что плотность почвы не является ограничением применения нулевых технологий.
Ключевые слова: плотность почвы, технология обработки почвы, энергосберегающие технологии, стационарный опыт, урожайность, обрабатываемый слой.
The article presents the results of experimental studies on the dynamics of soil density at various, technology, processing and crop rotation. The studies were conducted under steady experience where two technologies are being studied - conventional and zero. In the context of the traditional technology provides various options for tillage (moldboard, moldboardless, layering). The mathematical processing of the results for the soil density at various technologies enables us to conclude that the density of the layer to be treated at all the same experimental plots. This suggests that the density of the soil is not a limitation of the use of direct seeding.
Key words: soil density, soil treatment technology, energy-saving technologies, landline experience, productivity, processed layer.
Рыков Виктор Борисович -
доктор технических наук, старший научный сотрудник, заместитель директора по научной работе
Северо-Кавказский научно-исследовательский
институт механизации и электрификации
сельского хозяйства
г. Зерноград
Тел.: 8(863-59) 42-2-80
Е-таИ: vniptim@gmail.com
Камбулов Сергей Иванович -
доктор технических наук, доцент, заведующий отделом механизации полеводства Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства г. Зерноград Тел.: 8(863-59) 41-6-91 Е-т^1: kambulov.s@mail.ru
Камбулов Иван Аниканович -
кандидат технических наук, старший научный сотрудник отдела механизации полеводства Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства г. Зерноград Тел.: 8(863-59) 41-6-91 Е-mail: kambulov.s@mail.ru
Ридный Сергей Дмитриевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры
процессов и машин в агробизнесе
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный
аграрный университет»
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652) 71-58-15
Е-mail: inf@stgau.ru
Колесник Валентина Владимировна -
научный сотрудник отдела механизации полеводства Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации
Rykov Viktor Borisovich -
Doctor of Technical Sciences, Senior Research Fellow, Deputy Director for Science North Caucasus Research Institute of mechanization and electrification of agriculture Zernograd
Тel.: 8(863-59) 42-2-80 Е-mail: vniptim@gmail.com
Kambulov Sergey Ivanovich -
Doctor of Technical Sciences, associate professor, head of department of mechanization of field crop, North Caucasus Research Institute of mechanization and electrification of agriculture Zernograd
Тel.: 8(863-59) 41-6-91 Е-mail: kambulov.s@mail.ru
Kambulov Ivan Anykanovich -
PhD. of Technical, Senior Research Fellow department of mechanization of field crop North Caucasus Research Institute of mechanization and electrification of agriculture Zernograd
Тel.: 8(863-59) 41-6-91 Е-mail: kambulov.s@mail.ru
Rydniy Sergey Dmytryevich -
Ph.D of Technical, Docent of Department of processes
and machines in agribusiness,
FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University»
Stavropol
Тel.: 8(8652) 71-58-15 Е-mail: inf@stgau.ru
Kolesnik Valentyna Vladymyrovna -
research Fellow department
of mechanization of field crop
North Caucasus Research Institute of mechanization
в
естник АПК
Ставрополья
сельского хозяйства г. Зерноград Тел.: 8(863-59) 41-6-91 Е-mail: kambulov.s@mail.ru
:№ 1(21), 2016
Дёмина Елена Борисовна -
научный сотрудник отдела механизации полеводства
Северо-Кавказский научно-исследовательский
институт механизации и электрификации
сельского хозяйства
г. Зерноград
Тел.: 8(863-59) 41-6-91
Е-таМ: kambulov.s@mail.ru
and electrification of agriculture Zernograd
Тel.: 8(863-59) 41-6-91 Е-mail: kambulov.s@mail.ru
Demyna Elena Borysovna -
research Fellow department of mechanization of field crop
North Caucasus Research Institute
of mechanization and electrification
of agriculture
Zernograd
Тel.: 8(863-59) 41-6-91 Е-mail: kambulov.s@mail.ru
Введение. В последние годы зе мле-дельцы проявляют все больший интерес к технологиям возделывания полевых культур без обработки почвы (No-till). В нашей стране изучать и осваивать эту технологию в производстве начали на довольно больших площадях, однако из-за отсутствия должного научного обоснования многие сельхозпредприятия в ней разочаровались [1]. Между тем наиболее грамотные и настойчивые получили положительные [2], а в некоторых случаях и ошело мляющие [3] результаты.
Одним из наиболее важных показателей при возделывании любой культуры является плотность почвы, которая во много определяет структуру и другие ее свойства. Практически регулирование плотности почвы (помимо природных факторов) в настоящее время возможно при воздействии на нее различных рабочих органов, что придает вопросам познание способов обработки почвы особое значение. Поэтому весьма актуальным является изучение динамики плотности почвы в зависимости от способов обработки. Эта актуальность все больше усиливается в условиях существующей в настоящее время тенденции применения энергосберегающих технологий, основой которых является снижение воздействия почвообрабатывающих орудий на почву.
Материалы и методы
Исследования выполнены в 2012-2014 годах в ФГБНУ СКНИИМЭСХ (г Зерноград) в условиях стационарного опыта. Для изучения влияния
1,8 1,6
л
Пар
11,4
S 1,2
о а
1
I 0,8
§ 0,6 s
Л 0,4
I °,2 ^ 0
m
технологий обработки почвы и возделывания культур на изменение плотности почвы были заложены поделяночные опыты.
Общая площадь всех опытных делянок составляет 4,3 га, а размеры каждой делянки 70х90 метров. На стационарном опыте представлены две технологии возделывания полевых культур - нулевая и традиционная. Для получения сопоставимых результатов выбран одинаковый набор (севооборот) возделываемых культур (озимая пшеница, горох, пар, яровой ячмень).
Обработка почвы по базовой технологии осуществляется традиционными типами отвальных и безотвальных орудий, характерных для зоны деятельности института. При этом делянки первой повторности обработаны плугом ПН5-35 на глубину 20-22 см, делянки второй повтор-ности - комбинированным почвообрабатывающим агрегатом КАО-2 со специальным рабочим органом для послойной обработки почвы на туже глубину и делянки третьей повторно-сти - универсальной несущей системой УНС-3 оборудованной рабочими органами плоскорезного типа. Таким образом, рабочие органы машин, выбранных для обработки почвы по базовой технологии, обеспечивают разную степень крошения почвы [4, 5, 6].
Результаты
На рисунках 1-4 приведены результаты изменения плотности почвы в зависимости от способов её основной обработки под различные культуры.
УНС-3 КАО-2 ПН5-35
■ 0-10 см. □ 10—20 см. □ 20-30 см.
Нулевая
Рисунок 1 - Изменение плотности обрабатываемого слоя почвы на паровом поле
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
1,4
1,2 1
•а 50 3*
О «
£ 0,8
а
К 0,6
§
| 0,4
0,2
0
Горох
¿я
в
естник АПК
Ставрополья
УНС-3 КАО-2 ПН5-35 Нулевая
■ 0-10 см ■10-20 см 020-30 см
Рисунок 2 - Изменение плотности обрабатываемого слоя почвы при вегетации гороха
I
Ячмень яровой
-Л
¥
О «
О
0 «
1
1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2
0 I I I
УНС-3 КАО-2 ПН5-35 Нулевая
■ 0-10 см ■ 10—20 см □ 20-30 см
Рисунок 3 - Изменение плотности обрабатываемого слоя почвы при вегетации ярового ячменя
1,2
с 1
•а
§0,5 >е
|о,е
О
к
£ 0,4
о
£
^ 0,2
0
Озимая пшеница
Чк
УНС-3
КАО-2
ПН5-35
Нулевая
■ 0-10 см ■ 10-20 см □ 20-30 см
Рисунок 4 - Изменение плотности обрабатываемого слоя почвы при вегетации озимой пшеницы
естник АПК
Ставрополья
:№ 1(21), 2016
Плотность почвы представляет собой отношение массы абсолютно сухой почвы к объёму пробы [7]. С другой стороны при известной влажности масса абсолютно сухой почвы может быть определена по формуле:
100т
тс =-;
с (100 -В) где тс, те - соответственно масса сухой и влажной почвы пробы; В - влажность почвы в %.
Результаты экспериментальных исследований показывают, что почва на опытных делянках под различными культурами и по различным горизонтам значительно отличается по величине плотности обрабатываемого пласта. В общем случае этот разброс изменяется в пределах 0,547-1,702 г/см3. При этом диапазон колебаний плотности почвы на делянках, обработанных по базовой технологии, изменяется в пределах 0,547-1,696, а на делянках, обработанных по нулевой технологии - 0,732-1,670.
Таким образом, приведенные диапазоны пересекаются и невозможно сделать выводов о влиянии технологий обработки почвы на величину её плотности без статистической проверки. Скорее можно предположить, что сравниваемые статистики одинаковы, так как они пересекаются.
Только статистическая проверка может показать, что если параметры, полученных статистических данных одинаковы, то и эти статистики однородны, т. е. одинаковы. Основными параметрами нормального распределения являются дисперсия и математическое ожидание (предполагается, что плотность почвы имеет нормальное распределение) и если эти параметры можно считать статистически равными, то и рассматриваемые статистики однородны.
Критические значения принятых критериев устанавливаются по табличным данным с учётом принятого уровня значимости и числа степеней свободы, а наблюдаемые значения - в соответствии с [8].
Результаты проверки приведены в таблице 5.
Таблица 5 - Результаты проверки однородности плотности почвы при обработке её по нулевой и традиционной технологиям
Наименование культур Критерий Фишера (Н Критерий Стьюдента (Т)
^набл. ^кр. Тнабл. Ткр.
Озимая пшеница 1,684 6,03 1,088 2,92
Яровой ячмень 4,857 6,03 0,829 2,92
Горох 3,454 6,03 1,422 2,92
Пар 1,259 6,03 0,697 2,92
Стьюдента не превышают значений критической точки. Из этого следует, что рассматриваемые выборки плотности обрабатываемого слоя почвы однородны, так как их дисперсии и средние значения одинаковы. Такое положение возможно, если выборки извлечены из одной генеральной совокупности.
Для количественной оценки этой однородности был проведен ЯОО-анализ, результаты которого приведены на рисунке 5.
100
90
, 80 .о
а 70 3
§ 60
¡8 50
| 40
§ 30 а
20 10 0
о £
20 40 60 80
Специфичность, %
100
Из табличных данных видно, что во всех случаях наблюдаемые (т. е. вычисленные по статистике) значения и критерия Фишера, и критерия
Рисунок 5 - ЯОО-кривая оценки однородности плотности почвы сравниваемых технологий её обработки
Количественной оценкой при таком анализе является площадь под кривой, изображённой на рисунке 5. В общем случае существует специальная шкала, по которой производится оценка. Если площадь под кривой равна 0,9-1,0, то рассматриваемые статистики (в нашем случае технологии) различаются очень сильно. При величине площади в пределах 0,9-0,8 - различие сильное, при 0,8-0,7 - различие слабое, при 0,5-0,6 - различий нет.
В связи с этим, полученные результаты оценки плотности почвы на делянках, обработанных по базовой и нулевой технологиях позволяют сделать вывод о том, что плотность обрабатываемого слоя почвы на всех делянках одинакова. Это определяется тем, что площадь под кривой равна 0,515 (что хорошо видно на рисунке визуально, где для ориентации проведена штриховая линия, которая отсекает от прямоугольника ровно половину площади), т.е. нет оснований утверждать, что рассматриваемые статистики не одинаковы. Важным при этом является то, что опыты проводились в течении тех лет и, следовательно, за эти три года и после традиционной обработки почвы, и после нулевой обработки почвы её плотность остаётся одинаковой, а, значит, плотность почвы не является ограничением применения нулевой обработки почвы.
С другой стороны, на рисунках 1-4, где приведены диаграммы изменения плотности почвы по горизонтам и по видам культур, на которых очень хорошо видно, что на более глубоких горизонтах (20-30 см) почти во всех случаях плотность почвы выше. Следовательно, плотность почвы аккумулируется от различных воздействий (в основном от воздействий тяжелых машин) и превращается
0
42
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
в уплотнённую подошву, которая очень медленно восстанавливается, так как находится на глубине и поэтому в малой степени подвергается воздействию природно-климатических факторов [9], способствующих релаксации почв.
Такое протекание процесса заставляет проводить мероприятия по разуплотнению глубоких горизонтов почв периодически. Как показывают полученные результаты разуплотнению необходимо подвергать почвы при любой технологии производства сельскохозяйственных культур.
При проведении исследований установлена также высокая корреляция (коэффициент корреляции равен 0,96 и выше) плотности почвы и её влажности, что подчёркивает значение плотности, как показателя, который оказывает влияние на другие свойства почв.
Выводы
Проведенные исследования динамики плотности почв при различных технологиях её обработки позволяют отметить следующее:
- в обрабатываемом слое почвы и после традиционной обработки, и после нулевой обработки её плотность остаётся одинаковой, а, значит, плотность почвы не является ограничением применения нулевой обработки;
- так как в результате воздействия различных факторов увеличивается плотность подпахотных слоёв почвы, то при любой технологии периодически необходимо проводить её разуплотнение.
Литература
1. Дридигер В. К. Методические подходы к изучению систем зе мледелия без обработки почвы // Зе мледелие. 2014. № 7. С.24-27.
2. Сафиулин М. Десять лет прямого посева России // Ресурсосберегающее зе мледелие. 2011. № 3 (11). С. 7-9.
3. Пименов А. Добровольный No-till // Аграрный консультант. 2012. № 2 (5). С. 8-11.
4. Совершенствование основных элементов технологии возделывания озимой пшеницы / Н. Г Янковский, А. В. Алабу-шев, Г А. Жидков, С. И. Камбулов, А. А. Сухарев ; Министерство сельского хозяйства Российской Федерации ; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Ростовский институт повышения квалификации кадров агропромышленного комплекса». Ростов н/Д., 2011. 174 с.
5. Особенности возделывания озимой пшеницы в условиях недостаточного увлажнения Ростовской области : научное издание / В. Б. Рыков, С. И. Камбулов, И. А. Камбулов, В. И. Вялков, В. И. Та-ранин, Н. В. Шевченко, Н. Г. Янковский / Российская академия сельскохозяйственных наук ; Всероссийский Ордена Трудового Красного знамени научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства. Зерноград, 2010. 171 с.
6. Организационно-технологический проект производства сильных и твердых (ценных) пшениц в условиях недостаточного увлажнения с использованием комплексов машин с адаптивными рабочими органами : научное издание / В. Б. Рыков, С. И. Камбулов, И. А. Камбулов, В. И. Вялков, Н. В. Шевченко В. И. Таранин / Всероссийский научно-исследовательский и
References
1. Dridiger V. K. Methodological approaches to the study of farming systems without soil treatment // Agriculture. 2014. № 7. P. 24-27.
2. Safiullin M. Ten years of direct seeding Russia // Conservation agriculture. 2011. № 3 (11). P. 7-9.
3. Pimenov A. Voluntary No-till // Agricultural consultant. 2012. № 2 (5). P. 8-11.
4. Perfection of the basic elements of technology of cultivation of winter wheat / N. G.Yankovsky, A. V. Alabushev, G. A. Zhidkov, S. I. Kambulov, A. A. Sukharev; The Ministry of Agriculture of the Russian Federation; Federal Government budget educational institution of additional professional education «Rostov Institute in elevated qualification agribusiness». Rostov on Don, 2011. 174 p.
5. Features of cultivation of winter wheat in the conditions of insufficient moisture Rostov region: the scientific edition / V. B. Rykov, S. I. Kambulov, I. A. Kambulov, V. I. Vyalkov, V. I. Taranin, N. V. Shevchenko, N. G. Yankovsky / Russian Academy of agricultural Sciences; Russian Order of Red Banner of Labor Research and Technological Design Institute of mechanization and electrification of agriculture. Zernograd, 2010. 171 p.
6. Organizational and technological project of production of strong and solid (securities) of wheat in the conditions of insufficient moisture using machinery systems with adaptive working bodies: a scientific edition / V. B. Rykov, S. I. Kambulov, I. A. Kambulov, V. I. Vyalkov, N. V. Shevchenko, V. I. Taranin / All-Russian Research and design and Technology Institute of mechanization and electrification of agriculture. Zernograd, 2010. 147 p.
7. Workshop on farming / I. P. Vasiliev, A. M. Tulikov, G. I. Bazdyrev [et al.]. M. : Kolos, 2004. 423 p.
естник АПК
Ставрополья
9.
:№ 1(21), 2016
проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства. Зерноград, 2010. 147 с. Практикум по зе мледелию / И. П. Васильев, А. М. Туликов, Г И. Баздырев [и др.]. М. : Колос, 2004. 423 с. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М. : Высшая школа, 1977. 479 с.
Рыков В. Б., Камбулов С. И., Камбулов И. А. Статистическая динамика природно-климатических факторов и урожайность зерновых колосовых культур // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2013. № 6. С. 22-24.
Gmurman V. E. Probability theory and mathematical statistics. Moscow: Higher School, 1977. 479 p.
Ryabov V. B., Kambulov S. I., Kambulov I. A. Statistical dynamics of climatic factors and the yield of cereal crops // Mechanization and electrification of agriculture. 2013. № 6. P. 22-24.
