Оптимизация технологических процессов основной обработки почвыв разных метеорологических условиях Нижнего Поволжья Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Вопросы технологии в АПК

УДК 631.5:551.5:470.44/.47

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В РАЗНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

В.И. Буянкин, к.с.-х.н., В.В. Леонтьев, к.т.н., Л.П. Андриевская, с.н.с. -Нижне-Волжский НИИСХ - филиал ФНЦ агроэкологии РАН

В статье представлены результаты многолетних исследований по оптимизации различных технологических процессов основной обработки почвы в сухостепной зоне Нижнего Поволжья. Приводятся данные о накоплении и сохранении влаги в почве в зависимости от вариантов основных обработок и

метеорологических особенностей года. Даны рекомендации по использованию основных обработок почвы под пары и вторую культуру в севообороте.

Ключевые слова: технологические процессы, основная обработка почвы, накопление продуктивной влаги, севооборот, рентабельность.

Светло-каштановые солонцеватые слабогу-мисированные почвы Нижнего Поволжья отличаются повышенным уплотнением и слабой водопроницаемостью. Обычная непрерывная основная обработка плугом | с культурным отвалом за большинство засушливых лет создает выраженную глыбистость обработанной почвы, что помимо больших материальных затрат приводит к потере большей части осенне-зимних осадков и малым запасам продуктивной влаги к началу весенних | полевых работ.

Одним из способов по-1 вышения усвояемости атмосферных осадков почвой может быть переход к глубокому чизелеванию орудиями типа 040 с рабочим I органом «Ранчо» в рамках| полевых севооборотов [1].

В исследованиях ФБГНУ1 Нижне-Волжского НИИСХ по основной обработке почвы под пары и вторую культуру контрольный вариант основной обработки осуществлялся плугом ПН-4-35 | на глубину 0,25-0,27 м.

Чизелевание проводилось орудием 040-5-40 со | стойкой «Ранчо» с широким долотом на глубину 0,32-0,35 м без отвала и со стойкой «Ранчо» с установленным на ней отвалом для частичного оборота поверхностного слоя почвы на глубине 0,20-0,22 м.

Для сравнения в опытах предусматривались делянки без какой-либо основной обработки по стерневому фону.

Выяснилось, что в годы с сильной засухой во второй половине лета и в сентябре качественной основной обработки почвы под пары и вторую культуру получить не удавалось. Так в засушливую осень 2014 года величина неразрушенных глыб доходила по длине до 0,60 м при всех способах основной обработки почвы, особенно после первой культуры.

Расход дизельного топлива при работе машино-тракторного агрегата (МТЗ 1221+ПН -4-35) превышал 52 кг/га, а производительность агрегата соста-

вила 0,42 га/ч (табл.1).

Удельный расход топлива при использовании орудия 0Ч0-5-40 при чизелевании снижался на 1732%, при возросшей производительности агрегата с 0,42 до 0,б6 га/ч. В сравнении с нормативными эти показатели оказались неудовлетворительными, что явилось следствием сильнейшего переуплотнения почвы (твердость достигала более 80 кг/м2), плохого крошения и глыбистости почвы (размер глыб по ширине достигал 0,3-0,4 м.

Совсем другие результаты при этих же обработках были получены в условиях дождливой осени 2013 года, когда за сентябрь-октябрь выпало 163 мм осадков, а глубина промачивания превышала 0,5 м. Подобных условий не складывалось в последние 10 лет.

Удельный расход топлива при работе машино-трак-торного агрегата (МТЗ 1221+ПН -4-35) составил 17,118,0 кг/га, независимо от предшественника (табл.2).

На технологическую операцию, чизелевание почвы, орудием 0Ч0-5-40 было израсходовано на 3-5 кг/га дизельного топлива меньше, чем при работе с плугом. Эффективный расход дизельного топлива наблюдался при работе орудия со стойкой «Ранчо» без отвала с широким долотом [2].

Преимуществом технологической операции, чизелевание, орудием 0Ч0-5-40, явилось то, что даже при большей глубине обработки (0,32-035) по сравнению с отвальной обработкой (0,25-0,27) удельный расход топлива снизился на 29-30%. Производительность агрегата при этом возросла на 43%.

В условиях влажной осени после уборки второй культуры (сафлор) эксплуатационные показатели обработки почвы всеми орудиями значительно эффективней, по сравнению с показателями обработки почвы всеми орудиями после парового предшественника (яровой рыжик по пару).

Основная обработка под пары и под вторую культуру при любом изучаемом орудии и рабочем органе соответствовала требованиям, предъявляемым к качественной подготовке почвы.

Качество обработки почвы сказалось и на усвоении осеннее-зимних осадков. Уже к началу ноября в метровой толщине почвогрунтов было накоплено 96,0 мм продуктивной влаги, тогда как в сухую осень следующего года все осадки (37,0 мм) были полностью потеряны на испарение с поверхности глыбистой почвы.

Качественная обработка почвы в 2013 году способствовала усвоению и предзимних осадков (ноябрь - 17,9%), что увеличило содержание влаги в почвогрунтах на 10-15%. К весенним полевым работам наибольшие запасы влаги содержались на делянках, обработанных орудием с чизельными рабочими органами с широким долотом. Здесь глубина промачивания превышала 130 см, а содержание

продуктивной влаги достигало 140-150 мм. При глубокой чизельной обработке отмечалось и лучшее усвоение осадков зимнего периода - 97% от всех выпавших осадков. Однако, из-за общего дефи-

цита осадков холодного периода (всего 69 мм), запасы продуктивной влаги к началу вегетации были относительно небольшими ( в пределах100мм) и не могли гарантировать высокого уровня урожая.

Таблица 1 - Эксплуатационные показатели машино-тракторного агрегата и энергетическая оценка способов основной обработки почвы под пары и вторую культуру (осень 2014г.)

Показатели Единица измерения Машино-тракторный агрегат МТЗ 1221 + Примечание

1 2 3

ПН-4-35 0Ч0-5-40+Ч3+0 0Ч0-5-40+Ч3

Под пары, предшественник яр.пшеница 1)ПН-4-35-плуг с оборотом пласта 0,25-0,27

Ширина захвата М 1,4 2,0 2,0

Производительность Га/час 0,42 0,50 0,60 2)040-5-40 +Ч3+О орудие

Скорость движения М/ сек 0,84 0,70 0,84

Удельный расход топлива Кг/га 52,8 44,1 37,0 чизельное с

Уд. металлонагрузка Кг/м 507,0 432,5 376,0 широким долотом и отвалом на 0,20-0,25м

Под вторую культуру, предшественник озимый рыжик

Ширина захвата М 1,4 2,0 2,0 3)040-5-40 орудие чизельное с

Производительность Га/час 0,45 0,59 0,66

Скорость движения М/ сек 0,90 0,83 0,92 широким долотом и глубиной

Удельный расход топлива Кг/га 49,3 37,6 33,6 чизелевания на 0,32-0,35 м

Уд. металлонагрузка Кг/м 507,0 432,5 376,0

Таблица 2 - Эксплуатационные показатели машино-тракторного агрегата и энергетическая оценка способов основной обработки почвы под пары и вторую культуру (осень 2013 г.).

Показатели Единица измерения Машино-тракторный агрегат МТЗ 1221 +

ПН-4-35 (1) 040-5-40+43+0 (2) 040-5-40+43 (3)

Под пары. Предшественник - сас )лор

Ширина захвата М 1,4 2,0 2,0

Производительность Га/час 0,79 1,01 1,13

Скорость движения м/ сек 1,58 1,40 1,57

Удельный расход топлива Кг/га 17,12 13,10 11,94

Удельная металло-нагрузка Кг/м 507,0 432,5 376,0

Под вторую культуру. Предшественник - яровой рыжик

Ширина захвата М 1,4 2,0 2,0

Производительность Га/час 0,75 0,90 1,05

Скорость движения м/ сек 1,49 1,38 1,46

Удельный расход топлива Кг/га 18,0 15,0 12,8

Удельная металло- нагрузка Кг/м 507,0 432,5 376,0

Примечание: 1. Плуг ПН-4-35 - плуг с оборотом пласта на 0,25-0,27 м

2. ОЧО- 5- 40+ Ч3+ О - орудие чизельное с широким долотом и отвалом на 0,20- 0,25 м и с глубиной чизелевания на 0,32-0,35 м

3. ОЧО-5 - 40+Ч3 - орудие чизельное с широким долотом и глубиной чизелевания на 0,32-0,35 м

ЛЛ. АХ Н и I

Рис. 1. Основная обработка орудием ОЧО-5-40 Рис. 2. Основная отвальная обработка орудием ОЧО-5-40

(чизелевание в засушливую осень 2014 г.) (влажная осень 2013 года)

Наблюдениями в течение ряда лет отмечалось разрушительное воздействие основной обработки почвы на ее агрегатный состав, особенно в ее верхнем 0,1 м слое. Это воздействие в сильной степени зависит от метеоусловий вегетационного периода, весенних запасов почвенной влаги и степени уплотнения почвы.

Во влажную осень разрушение почвенных агрегатов было незначительным. В случае выпадения летне-осенних осадков не более нормы разрушительное воздействие возрастало, особенно при использовании орудий с отвалом.

В условиях более жесткой летне-осенней засухи (2014, 2015 гг.) качественную основную обработку почвы в ранние сроки выполнить практически невозможно из-за образования больших глыб на фоне глубоких (более 1м) трещин в почве.

Анализ структуры почвы в последующую весну дает неясную картину из-за того, что, как такового,

Таблица 3

В наших исследованиях наилучший эффект в усвоении осенне-зимних осадков обеспечивает глубокое чизелевание под пары в условиях влажной осени (типа 2011,2013 гг.), а также годы с большими зимними снегопадами (2014 г.), когда было усвоено от 68 до 85% выпавших осадков холодного периода. При этом посевы первой культуры по парам (яровой рыжик) на семенные цели обеспечивал рентабельность в 177,3%. При использовании отвальной обработки для подъема пара рентабельность снижалась до 155%. Урожайность составила 13,6 и 12,9 ц/га соответственно.

При аналогичных обработках почвы под пары в условиях засушливой осени чизельными рабочими органами рентабельность семенных посевов (яровая пшеница) не превышала 79,2 %, а при отвальной обработке при подъеме пара - 38,6%. Урожайность составила 8,3-8,4 ц/га. При обработке почвы под вторую культуру во влажную осень

Чизелевание почвы орудием ОЧО-5-40, 2016 г.

крошения почвы орудиями не происходит. Отмеченные тенденции просматриваются на материалах с 2012 по 2015 годы (табл.3).

Прочность воздушно-сухих агрономических ценных агрегатов в пахотном слое светло-каштановых солонцеватых почв очень слаба. Ежегодными анализами в наших исследованиях отмечается, что от 88,0 до 90% этих агрегатов не водостойки, особенно в верхнем 0,1 м слое. К примеру, весной 2015 года в посевах яровой пшеницы по парам с глубокой основной обработкой плугом ПН-4-35 или чизелевании орудием ОЧО-5-40 в верхнем 0,1 м слое пахотного горизонта содержалось лишь 7,5-9,2% водопрочных агрегатов, а на делянках без основной обработки - 10,1%. При столь слабой структуре пашни она быстро заплывает и теряет свою водопроницаемость. Большая часть осадков теряется на сток и испарение, что является главной причиной ежегодных ограниченных запасов продуктивной влаги в корнеобитаемом слое полевых культур.

возделывание яровой пшеницы обеспечивало рентабельность в 53%, тогда как при использовании плуга рентабельность достигала лишь18,6%. Урожайность колебалась по вариантам от 12,7 до 13,5 ц/га зерна яровой пшеницы. В этом случае выгодно было бы отказаться от основной обработки под вторую культуру. Обработка почвы под вторую культуру в условиях сухой осени была убыточной, в связи с малыми запасами накопленной за счет обработки продуктивной влаги. Посевы яровой пшеницы и ячменя в 2015 году полностью погибли при всех способах основной обработки, как и на делянках без основной обработки. В зоне рискованного земледелия, каким является Нижнее Поволжье, решающим фактором, влияющим на урожайность, является дефицит влаги, провоцирующий различные виды засух, снизить воздействие которых можно применением масштабных мероприятий по изменению микроклиматических условий среды произрастания зерновых культур.

Чизелевание почвы орудием ОЧО-5-40 с тремя стойками, 2016 г.

- Влияние способов основной обработки почвы под пары и вторую культуру на содержание пылевидных фракций весной в пахатном слоем (%) в зависимости от метеоусловий.

Способы обработки почвы Слои, см Средне засушливая осень 2012 г. Влажная осень 2013 г.

В начале паровых В посевах 2-й б. культ. В парах В посеве 2-й культ.

Вспашка плугом на 0,25-0,27 м 0-10 10-20 20-30 10,44 11,27 9,97 12,64 11,82 14,81 7,60 4,75 4,47 8,7 7.0 6.1

4изелевание 040-5-40 стойка «Ранчо» (0,32-0,35м) с отвалом 0,20-0,22 м 0-10 10-20 20-30 17.74 14,28 12.75 14,61 13,33 12,56 5,67 4,31 10,30 10,70 7,30 6,00

4изелевание на 0,32-0,35 м стойкой «Ранчо с широким долотом 0-10 10-20 20-30 12,89 10,50 7,81 9,20 8,13 5,60 9,61 11,18 7,32 10,60 8,60 8,30

Без основной обработки (стерня) 0-10 10-20 20-30 11,39 9,12 8,35 10,44 10,61 9,94 9,87 7,02 5,54 10,30 8,06 6,00

Чизелевание почвы орудием ОЧО'

Несомненным резервом ресурсосбережения орудия ОЧО 5-40 является увеличение междуследия рабочих органов. Преимущество эксплуатационных показателей в расстановках рабочих органов на междуследиях 80см (3 стойки) или 160 см (2 стойки) при сравнительно одинаковом урожае показано в таблицах 4,5.

Таблица 4 - Индекс ресурсосбережения для эксплуатационно-технологических показателей МТА, % (первая культура после пара), 2015

Марка орудия ПЛН 4-35 ОЧО 5-40(5с) ОЧО 5-40(3с) ОЧО 5-40(2с)

Трактор МТЗ 1221 МТЗ 1221 МТЗ 1221 МТЗ 1221

Ширина захвата орудия 100 42,8 71,42 128,57

Рабочая скорость 100 +1,05 +12,5 +21,71

Производительность за 1 час чистого времени 100 +46,8 +88,6 +169,6

Удельный расход топлива 100 -31,9 -49,95 -62,89

Сохранение стерни 100 +26 +54,0 + 87,0

Таблица 5 - Индекс ресурсосбережения для эксплуатационно-технологических показателей МТА, % (вторая культура после пара)2015

Марка орудия ПЛН 4-35 ОЧО 5-40(5с) ОЧО 5-40(3с) ОЧО 5-40(2с)

Трактор МТЗ 1221 МТЗ 1221 МТЗ 1221 МТЗ 1221

Шириназахвата орудия 100 42,8 71,42 128,57

Рабочая скорость 100 -17,34 +5,63 +11,1

Производительность за 1 час чистого времени 100 +35,21 +87,32 + 195,0

Удельный расход топлива 100 -26,1 -46.7 -66,2

Сохранение стерни 100 +27 +54 +86,0

Применение орудия ОЧО 5-40 с различной установкой рабочих органов по сравнению с контролем (плуг ПЛН-4-35) на обработке второй культуры под пары показало преимущество по всем перечисленным в таблице 4 показателям, включая и скорость при обработке орудием ОЧО-5-40 с пятью стойками. При этом самая большая производительность агрегата ОЧО 5-40 с двумя рабочими органам за 1 час чистого времени достигла 2,13 га/ч, где индекс на 169,6% больше контрольного варианта при об-

5-40 с двумя стойками, 2016 г.

работке плугом ПЛН 4-35 при производительности этого машино-тракторного агрегата 0,79 га/ч, при снижении индекса удельного расхода топлива на 62,2% ( с 28,1 кг/га до 10,43 кг/га) при сравнительно одинаковой урожайности на всех обрабатываемых вариантах.

Применение орудия ОЧО 5-40 с различной установкой рабочих органов по сравнению с контролем (плуг ПЛН 4-35) показало преимущество по всем перечисленным в таблице 5 показателям за исключением рабочей скорости в варианте ОЧО 5-40 с пятью рабочими органами. Самая большая производительность агрегата ОЧО 5-40 с двумя рабочими органами за 1 час чистого времени достигла 2,1 га/ч, его индекс на 195% больше контрольного варианта при обработке плугом ПЛН 4-35 при производительности этого машино-тракторного агрегата 0,71 га/ч, при снижении индекса удельного расхода топлива на 66,2% ( с 31,3 кг/га до 10,58 кг/га) при сравнительно одинаковой урожайности на всех обрабатываемых вариантах второй культуры после пара.

Литература:

1. Леонтьев В.В., Павленко В,И. Технологические процессы и технические средства основной обработки переуплотненной почвы в условиях Нижнего Поволжья // Научно-агрономический журнал, - №2, - 2014. - С.15.

2. Буянкин В.И., Бородина Н.Н., Андриевская Л.П. Эффективность приемов основной обработки почвы новым орудием ОЧО-5-40 в условиях сухостепной зоны Нижнего Поволжья / Материалы международной научно-практической конференции «Вклад аграрной науки в развитие земледелия Юга Российской Федерации», посвященной 90-летию НВ НИИСХ, и школы молодых ученых и специалистов «Инновационное равитие АПК», 16-19 июня 2015 г. / Волгоград: ООО «СФЕРА»,- 2015. - С.488.

OPTIMIZATION OF BASIC SOIL CULTIVATION UNDER VARIOUS METEOROLOGICAL CONDITIONS OF LOWER-VOLGA REGION

Buyankin, V. I., K.S-Kh.N., Leontyev, V.V., K.T.N., and Andrievskaya, L.P., S.N.S. - Lower-Volga NIISKh, affiliate of FSC of Agroecology RAS

The article presents the results of many years of studying the optimization of various technological processes of basic soil cultivation in the dry-steppe zone of Lower-Volga region. Data on accumulation and conservation of moisture in the soil depending on the variants of basic cultivations and specific meteorological conditions of the year are presented. Recommendations are given on using basic soil cultivations for fallow fields and second crops in the crop rotation.

Keywords: technological processes, basic soil cultivation, accumulation of productive moisture, crop rotation, profitability.