CC BY
38
Аграрная наука Евро-Северо-Востока, № 1 (32), 2013 г. УДК 631.51 : 631.33
Оценка эффективности использования комбинированного агрегата для предпосевной обработки почвы и посева
Дмитрий Анатольевич Черемисинов, Евгения Николаевна Носкова,
младшие научные сотрудники,
Сергей Леонидович Демшин, кандидат техн. наук, вед. научный сотрудник, Людмила Михайловна Козлова, доктор с.-х. наук, зав. лабораторией ГНУ НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии, Киров, Россия
E-mail: [email protected]
Предложен способ предпосевной обработки почвы и посева с использованием комбинированного агрегата АППН-2,1, позволяющего снизить расход топлива, трудоемкость и энергетические затраты на выполнение полевых технологических операций, улучшить структуру почвы и повысить урожайность зерновых.
Ключевые слова: комбинированный агрегат, структура почвы, засоренность, урожайность, энергетическая эффективность
Поверхностная обработка и посев играют первостепенную роль. Современное земледелие, основанное на традиционных технологиях возделывания, в последнее время испытывает ряд негативных последствий интенсификации. При этом особую остроту приобретают проблемы переуплотнения почвы ходовыми системами машин и тракторов. Отмечено, что при проведении полного комплекса полевых работ при возделывании сельскохозяйственных культур различные машины проходят по полю от 5 до 15 раз, что отрицательно влияет на водно-воздушный режим почвы, приводит к увеличению энергозатрат на её обработку и снижению урожайности [1, 2]. Такое положение дел, сложившееся в растениеводстве, заставило пересмотреть систему обработки почвы и посева в направлении сохранения и повышения почвенного плодородия и снижения себестоимости производства продукции сельского хозяйства. Это привело к необходимости создания энергоресурсосберегающих и почвозащитных технологий, предусматривающих выполнение ряда ранее отдельно выполняемых агротехнических операций за один технологический проход агрегата [3]. Наибольшее распространение такие технологии получили в области предпосевной обработки почвы и посева. Применение почвообрабатывающепосевных агрегатов обеспечивает качественную подготовку почвы с получением оптимальной плотности при минимально возможном числе проходов агрегата по полю за более короткое время и
позволяет высевать семена во влажную све-жеобработанную почву.
Цель исследований - повышение эффективности применения обработки почвы с одновременным посевом комбинированным агрегатом АППН-2,1, адаптированным к поч-венно-климатическим условиям Северо-Восточного региона европейской части России.
Материал и методы. В НИИСХ Северо-Востока предложен способ ресурсосберегающей предпосевной обработки почвы и посева [4], обеспечивающий наиболее благоприятные условия для развития и роста сельскохозяйственных культур. Суть способа заключается в том, что за один технологический проход осуществляются следующие операции: рыхление почвы полосами, культивация почвы в необработанных междурядьях с одновременным локальным внесением туков, фрезерование на глубину, превышающую на 0,02...0,04 м глубину заделки семян; выравнивание поверхности почвы и посев семян зерновых культур с послепосевным прикатыванием. Для её осуществления разработан агрегат для предпосевной обработки почвы и посева АППН-2,1 (рис.), основой почвообрабатывающей части которого является бесприводной ротационный рыхлитель, а посевной части - зерноту-ковая сеялка рядового посева.
Технологический процесс обработки почвы и посева осуществляется следующим образом. При поступательном движении почвозацепы приводного ротора, принудительно перекатываясь под действием тягового усилия трактора, производят рыхление
почвы полосами и одновременно через ускоряющую передачу приводят во вращение измельчающий ротор с установленными на нём Г-образными ножами. Стрельчатые культиваторные лапы подрезают и рыхлят
пласт почвы в необработанных после прохода приводного ротора междурядьях. Одновременно через туконаправители культива-торных лап в почву подаются минеральные удобрения.
Рис. Комбинированный агрегат для предпосевной обработки почвы и посева АППН-2,1: 1 - рама; 2 - ротор приводной; 3 - почвозацепы; 4 - цепная передача; 5 - лапы культиваторные; 6 - тукопроводы; 7 - ротор измельчающий; 8 - коробка перемены передач; 9 - зернотуковый ящик; 10 - защитный кожух; 11 - семяпроводы; 12 - загортачи; 13 - механизм регулировки глубины обработки почвы; 14 - каток прикатывающий; 15 - выравниватель; 16 - механизм регулировки глубины посева; 17 - брус крепления сошников; 18 - сошники
Стойки культиваторных лап расположены посередине междуследий почвозаце-пов приводного ротора, что уменьшает размеры орудия и позволяет использовать их в качестве сошников для внесения минеральных удобрений.
Далее Г-образные ножи измельчающего ротора интенсивно обрабатывают верхний слой почвы на глубину, превышающую на 0,02.. .0,04 м глубину посева семян зерновых культур. Неровности микрорельефа почвы сглаживаются выравнивателем. Киле-видные сошники в зонах локального внесения туков формируют бороздки с уплотнённым посевным ложе, в которые высеваются семена. Укрытие семян зерновых культур почвой выполняется загортачами. Прутковый каток производит послепосевное прика-тывание для обеспечения лучшего контакта высеянных семян с почвой.
Для оценки эффективности применения предложенной технологии предпосевной обработки почвы и посева в 2010-2011 гг. были проведены полевые исследования по определению способов предпосевной обработки почвы и посева, обеспечивающих наиболее благоприятные условия для роста
и развития растений при наименьших энергетических и трудовых затратах. В опытах высевался голозерный овес Вятский.
В ходе исследований комбинированный агрегат АППН-2,1 сравнивался со следующими почвообрабатывающими орудиями: КПС-4,0, БДМ-2,2, КБМ-4,2. Посев проводили сеялкой СЗУ-3,6.
Агрономическими показателями эффективности рассматриваемых вариантов обработки почвы и посева являлись структурный состав почвы, засоренность посевов сорняками и урожайность. Энергетическими - трудоемкость выполнения комплекса работ по предпосевной обработке почвы и посеву, количество затраченной и полученной энергии, удельный расход топлива и коэффициент энергетической эффективности.
Исследования проводились на опытном поле ГНУ НИИСХ Северо-Востока. Почва опытного участка дерново-подзолистая сред-несуглинистая, сформированная на элювии пермских глин: рН 4,5; содержание Р2О5 -165, К2О - 122 мг/кг почвы, гумуса - 1,86%.
Структуру почвы определяли методом сухого агрегатного анализа, водопрочность структуры - методом мокрого просеивания
на приборе Бакшеева. Засоренность посевов учитывалась в период массового появления сорняков количественно-весовым методом на всех повторностях опыта на постоянных площадках по 0,25 м2. Учет урожая сплошной, со всей делянки опыта, с поправкой на влажность 14% и чистоту 100% [5]. Энергетическую эффективность возделывания овса рассчитывали с использованием методических рекомендаций по определению энергозатрат [6].
Результаты и их обсуждение. Исследованиями установлено (табл. 1), что при использовании комбинированного посевного агрегата содержание агрономически ценной фракции размером 0,25-10 мм в пахотном слое составило 96,61%, что объясняется воздействием на почву рабочих органов активного (фрезерный барабан) и пассивного (стрельчатые лапы, прикатывающий каток) типов. В других исследуемых вариантах воздействие на почву осуществлялось набором рабочих органов пассивного типа, что привело к снижению процентного содержания фракции почвы с размером частиц от 0,25 до 10 мм на 1,8.5,2%. Наименьший показатель частиц 0,25-10 мм был в варианте с применением культиватора КБМ-4,2 -91,62%. При предпосевной обработке почвы КПС-4,0 и БДМ-2,2 количество агрономически ценных агрегатов составило 93,7 и 94,89% соответственно. Плотность почвы в слое 0-0,01 м после посева находилась в пределах 1,15-1,25 г/см3. Данные параметры структурного состояния почвы определяют относительную устойчивость сложения пахотного слоя, его способность длительное время после обработки сохранять благоприятные для растений свойства. Наличие в
почвообрабатывающей части комбинированного агрегата рабочих органов активного и пассивного типов обеспечивают лучшее крошение в сравнении с другими рассматриваемыми агрегатами, почвообрабатывающая часть которых представлена только набором пассивных рабочих органов.
Данные, полученные методом мокрого просеивания, выявляют незначительное различие в водопрочности структуры объектов исследования. По классификации С.И. Долгова и П.У. Бахтина [5] при обработке почвы комбинированным посевным агрегатом структура почвы относится к «отличной». При предпосевной обработке почвы агрегатами КПС-4,0, КБМ-4,2 и БДМ-2,2 содержание агрономически ценных агрегатов составляет 67,44%, 65,10 и 67,12% соответственно, что относится к «хорошему» структурному состоянию почвы. Коэффициент структурности почвы (Кстр) изменялся от 2,12 при обработке БДМ-2,2 до 3,13 при обработке комбинированным посевным агрегатом.
Наблюдения за засоренностью посевов показали (табл. 2), что в изучаемых вариантах преобладали следующие виды сорняков: полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris L.), хвощ полевой (Eguisetum arvense L.) пикуль-ник обыкновенный (Galeopsis tetrahit L.), горец почечуйный (Polygonum persicaria L.). Анализ засоренности посевов малолетними и многолетними сорняками в 2010 г. показал, что способы предпосевной обработки почвы существенного влияния на количество сорняков не оказали. В 2011 г. в вариантах с АППН-2,1 происходит снижение количества малолетних сорняков на 13,7-14,4 шт./м2 (НСР05 = 10,49).
Таблица 1
Структурный состав почвы при разных способах предпосевной обработки почвы и посева (после посева)
Способы Содержание агрегатов 0,25-10мм, % Водопрочность агрегатов 0,25-10 мм, % Коэффициент структурности почвы, Кстр
Культивация почвы КПС-4,0 + посев СЗУ-3,6 93,7 67,44 3,08
Культивация почвы КБМ-4,2 + посев СЗУ-3,6 91,62 65,1 2,35
Дискование почвы БДМ-2,2 + посев СЗУ-3,6 94,89 67,12 2,12
Комбинированный агрегат АППН-2,1 96,61 70,72 3,13
Таблица 2
Засоренность посевов овса при разных способах предпосевной обработки почвы и посева, шт./м2
2010 г. 2011 г.
Способы Сорняки
малолетние многолетние малолетние многолетние
Культивация почвы КПС-4,0 + посев СЗУ-3,6 5,5 11,4 25,3 24,8
Культивация почвы КБМ-4,2 + посев СЗУ-3,6 7,9 9,5 25,9 27,7
Дискование почвы БДМ-2,2 + посев СЗУ-3,6 4,5 9,9 26,0 25,7
Комбинированный агрегат АППН-2,1 9,3 13,7 11,6 29,9
НСР05 9,6 4,9 10,5 3,3
В 2010 году (табл. 3), несмотря на острозасушливые погодные условия, урожайность овса достигала 3,24 т/га. При обработке почвы комбинированным посевным агрегатом получена существенная прибавка зерна овса по сравнению с КПС-4,0 (контроль) - 0,25 т/га (НСР05 = 0,15). В вариантах с применением КБМ-4,2 и БДМ-2,2 снижение урожайности по сравнению с контрольным вариантом составило 0,27 и 0,3 т/га соответственно.
Таблица 3
Урожайность овса при разных способах предпосевной обработки почвы и посева, т/га
Способы 2010 г. 2011 г.
Культивация почвы КПС-4,0 + посев СЗУ-3,6 (контроль) 2,99 2,97
Культивация почвы КБМ-4,2 + посев СЗУ-3,6 2,72 3,03
Дискование почвы БДМ-2,2 + посев СЗУ-3,6 2,69 2,90
Комбинированный агрегат АППН-2,1 3,24 3,40
НСР05 0,15 0,27
В 2011 году прибавка урожая получена только в варианте с комбинированным посевным агрегатом - 0,43 т/га (НСР05 = 0,27). В остальных вариантах урожайность была на уровне контроля.
Расчет энергетической эффективности (табл. 4) показал, что использование комбинированного агрегата позволяет снизить энергетические затраты на 10,8-38,0%, удельный расход топлива на 0,54-1,17 кг/га, трудоемкость на 4,0-44,0% по сравнению с рассматриваемыми технологиями обработки почвы и посева.
Полученные данные свидетельствуют о том, что использование опытного образца агрегата АППН-2,1 за счет снижения энергозатрат на почвообработку и посев, увеличения урожайности позволило обеспечить наиболее высокий среди рассматриваемых способов обработки почвы и посева коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ), равный 2,56-2,68.
Выводы. Предложена конструктивно-технологическая схема комбинированного агрегата для обработки почвы и посева, адаптированного для почвенных условий Северо-Восточного региона европейской части России, предполагающая за один проход агрегата выполнять предпосевную обработку почвы, внесение минеральных удобрений, посев и послепосевное прикатывание. Проведенные полевые исследования показали, что применение АППН-2,1 позволяет снизить расход топлива, трудоемкость и энергетические затраты на выполнение полевых технологических операций. При этом происходит улучшение структуры почвы и увеличение урожайности зерновых культур.
Таблица 4
Энергетическая эффективность различных способов предпосевной обработки почвы
и посева овса
Способы
о
о «
о
I0
G I
Ж is S
5 ^
Го ^
6 g
m §
3 £
I о
S к
is ^
J ^
к
¡3
ы
э*
о п
^ 1 £ f
S3
'■У
о б
У
б
Получено общей энергии в урожае, ГДж/га
2010 г.
2011 г.
Затраты энергии, ГДж/га
2010 г.
2011 г.
Коэффициент энергетической эффективности Кэ.э.
2010 г.
2011 г.
КПС-4,0 + посев СЗУ-3,6
0,62
6,50
496,67 (279,31 + 217,36)
48,35
48,02
20,54
20,53
2,35
2,34
КБМ-4,2 + посев СЗУ-3,6
0,52
6,42
481,41 (364,05 + 217,36)
45,18
50,33
20,40
20,54
2,21
2,45
БДМ-2,2 + посев СЗУ-3,6
0,72
7,05
598,71 (381,35 + 217,36)
43,49
46,89
20,50
20,60
2,12
2,28
Комбинированный агрегат АППН-2,1
0,50
434,3
52,39
54,98
20,47
20,55
2,56
2,68
Список литературы
1. Инженерно-техническая система обеспечения устойчивого развития АПК Новосибирской области: Рекомендации. Сиб. отд-ние РАСХН. Новосибирск: СибИМЭ, 2001. 168 с.
2. Жук А.Ф., Ревякин Е.Л. Развитие машин для минимальной и нулевой обработки почвы. Научно-аналитический обзор. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. 156 с.
3. Писарев О.С. Особенности конструкций рабочих органов сеялок прямого посева //Земледельческая механика в растениеводстве: Материалы Межд. научн.-практ. конф. М.: ВИМ, 2004. Т. 151. С. 162-171.
4. Способ обработки почвы и посева и устройство для его осуществления: Патент 2436271. Рос. Федерация. № 2009149141/21; заявл. 28.12.2009; опубл. 20.12.2011. Бюл. №35. 8 с.
5. Сафонов А.Ф., Стратонович М.В. Практикум по земледелию с почвоведением. М.: Агропромиздат, 1990. 208 с.
6. Методическое пособие по определению энергозатрат при производстве продовольственных ресурсов и кормов для условий Северо-Востока европейской части Российской Федерации. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1997. 62 с.
The estimation of efficiency of use of the combined unit for pre-sowing soil cultivation and crop
Cheremisinov D., Noskova E., Demshin S., Kozlova L.
The way of pre-sowing processing of soil and crop with use of the combined unit APPN-2,1 is offered, allowing to lower the charge of fuel, labor input and power expenses for performance of field technological operations, to improve soil structure and to raise productivity of cereals.
Key words: the combined unit, soil structure, weedy, productivity, power efficiency
