CC BY
48
4. Шеин Е В. Курс физики почв - М.: «Изд-во МГУ», 2005 - 432 с.
5. Медведев В.В. Твердость почв. Харьков: КГ1 «Городская типография, 2009 - 152
с.
6. Панов И.М., Ветохии В.И. / Физические основы механики почв. Киев: Феникс, 2008.-266 с.
УДК 631.43
ПОВЫШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПРОПАШНЫХ КУЛЬТУР
Н.В. РОМАНОВСКИЙ; В.А. ЮНИН, канд. техн. наук
Федеральное Государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия
При возделывании сельскохозяйственных культур происходит воздействие на экосистему почвы. Мероприятия по обеспечению безопасности экосистемы можно разделить на предупреждающие и улучшающие.
Предупреждающие предусматривают мероприятия, исключающие негативное воздействие на экосистему при составлении севооборотов и технологий, например, в целях улучшения структуры почвы и уничтожения сорных растений, необходимо включить в севооборот «черные пары».
Кроме механического воздействия при выполнении технологических операций происходит загрязнение почвы химическими веществами, входящими в состав минеральных удобрений и гербицидов. Предлагаются приемы значительного снижения поступления этих веществ в почву. При локальном внесении удобрений возможно снижение нормы внесения в 2 раза. При выполнении технологических операций под воздействием рабочих органов машин и движения энергетических средств неизбежно происходит уплотнение подпахотного горизонта, вследствие чего происходит нарушение водно-воздушного режима почвы. Предлагается конструкция культиватора-окучника глубокорыхлителя, при использовании которого происходит рыхление плужной подошвы почвы.
Составление севооборота и технологий воздействия с учетом мероприятий по защите экосистемы почвы дает возможность повысить эффективность возделывания сельскохозяйственных культур.
Ключевые слова: экология, экосистема, структура почвы, водно-воздушный режим, минеральные удобрения, гербициды.
IMPROVEMENT OF ENVIRONMENTAL COMPATIBILITY OF ROW CROP CULTIVATION PRACTICES
N.V. ROMANOVSKY; V.A. YUNIN, Cand. Sc. (Engineering)
Fédéral State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production - IEEP", Saint Petersburg
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводства и животноводства_
In farm crop cultivation the soil ecosystem is strongly affected. Activities to ensure the ecosystem's safety can be divided into preventive and improving. The preventive measures are taken when forming the crop rotations and technologies; for example, in order to improve the soil structure and to destroy the weed plants, "black fallows" are to be include in the crop rotation. These measures allow to improve the cultivation efficiency. In addition to mechanical impact during technological operations, the soil is contaminated with chemicals from mineral fertilizers and herbicides. There are measures for significant lowering of these substances' inputs to soil. With spot application of fertilizers, the rates can be reduced twofold. Under the influence of work tools of machines and the traffic of mobile power units, the subsoil horizon inevitably becomes compacted resulting in disturbance of soil water-air regime. The design of a combined machine -cultivator-hiller hoe-subsoiler - is proposed, which destroys the plough pans.
Keywords: ecology; ecosystem; soil structure; water-air regime; mineral fertilizer; herbicide.
ВВЕДЕНИЕ.
Для выращивания сельскохозяйственных культур необходим плодородный слой почвы, образованный в результате жизнедеятельности различных организмов и разрушения твердых пород, богатый питательными веществами. Основу почвы составляет гумус- живые органические соединения и их остатки, присутствующие в почве. В соответствии с ГОСТ-27593-88 почва характеризуется определенными свойствами, которые отвечают за создание условий для развития растений, и состоит из воды, воздуха, минеральных частиц и органических остатков. Почва представляет собой сложную экосистему, которая при определенных соотношениях перечисленных компонентов создает оптимальные условия для роста растений. Под воздействием рабочих органов сельскохозяйственных машин и движения энергетических средств происходит изменение физико-механических свойств почвы, которые влияют на соотношение входящих в состав почвы составляющих.
Наиболее значимым является водно-воздушный режим, благодаря которому происходят питание растений, обеспечение жизнедеятельности бактерий и окислительные процессы [1] . Водно-воздушный режим также зависит от структурного состава почвы, изменяющегося в процессе выполнения технологических операций при возделывании сельскохозяйственных растений.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Естественно ненарушенная механическим воздействием структура почвы представляет собой рыхлый слой земной поверхности , состоящий из различных по размеру комков, в которых происходит накопление влаги, используемой затем на питание растений, жизнедеятельность микроорганизмов и процессов , происходящих в почве. Пространство между комками заполнено воздухом, который также используется в процессе жизнедеятельности почвы.
Доказано исследованиями, что оптимальная структура почвы должна содержать не менее 80% комков размером до 10 мм, при этом будет соблюдаться процентное соотношение содержания в почве воды (60%) и воздуха (40%).
Основной задачей при проектировании севооборотов и технологий является сохранение экосистемы почвы. Кроме механического воздействия на почву при применении минеральных удобрений и средств химической защиты происходит загрязнение почвы химическими соединениями, сопутствующими действующему веществу в удобрениях,
которые оказывают негативное влияние на живые организмы в почве, а также при избыточном внесении переходят в выращиваемую продукцию.
Сохранение структуры почвы в пахотном горизонте возможно обеспечить чередованием культур в севообороте, а уплотнение подпахотного горизонта - применением технологических операций, производящих почвоуглубление. Применение комбинированных способов борьбы с сорными растениями дает возможность существенно снизить нормы внесения ядохимикатов. Использование компоста в качестве органического удобрения предотвращает поступление семян сорных растений в почву. Рациональные способы внесения минеральных удобрений обеспечивают получение высоких урожаев при снижении объемов вносимых удобрений.
Таким образом, существуют технологические приемы и мероприятия, обеспечивающие формирование технологии выращивания пропашных культур, сохраняющие экосистему почвы и обеспечивающие оптимальные условия для роста растений.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Система обработки почвы должна обеспечивать сохранение экосистемы почвы, а именно:
- обеспечивать сохранение структуры почвы и водно-воздушного режима;
- снижать загрязнение почвы химическими соединениями.
Рассмотрим примеры отрицательного воздействия на экосистему почвы и способы его устранения.
Примером нарушения экосистемы под воздействием технологических операций может служить возделывание овощей в овощеводческих хозяйствах.
Крупные овощеводческие хозяйства формируются для обеспечения овощами больших городов. В связи с дефицитом земельных угодий, как правило, применяют овощные севообороты, в которых допускается повторное возделывание культуры на одном поле [2].
Столовая морковь требует рыхлой структуры почвы, это обеспечивает высокую стандартность корнеплодов. На суглинистых почвах для обеспечения необходимой структуры применяют фрезерные культиваторы. При испытании фрезерных культиваторов было отмечено, что при повторном применении в пределах одного поля количество пылевидных частиц в почве увеличивается в два раза. Под действием осадков наличие пыли приводит к уплотнению почвы, образованию корки и, как следствие, нарушению водно-воздушного режима. Для нормализации состояния почвы требуется проведение дополнительных операций по рыхлению междурядий. Наблюдалась также воздушная эрозия почвы.
Улучшению экосистемы почвы способствует включение в севооборот «черного пара», который эффективен в борьбе с сорными растениями. Включение в севооборот злаковых культур снижает засоренность полей сорными растениями, а посев сидератов приводит не только к улучшению структуры почвы, но и обогащению питательными веществами, в частности азотом.
Предпочтительно, с точки зрения экологической безопасности, является применение органических удобрений. Наибольший эффект достигается от применения компоста, состоящего из смеси навоза и торфа [3]. При приготовлении компоста происходит его нагрев, при этом сложные органические соединения переходят в доступные для растений
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводства и животноводства_
формы, погибают семена сорных растений, происходит дезинфекция навоза. На поля вносят компост, пролежавший не менее одного года в буртах и на площадках приготовления компостов.
Влияние минеральных удобрений на урожайность растений в зависимости от способа внесения и дозы изучалось многими институтами на различных культурах. Установлено, что при локальном внесении доза может быть снижена, соответственно, также уменьшается нагрузка на экосистему почвы от химических веществ.
Способ локального внесения удобрений совместно с посевом реализовался в сеялках. Данная технологическая схема не обеспечивала распределения семян и удобрений послойно, семена соприкасались с удобрением, что приводило к их гибели. Снижалась полевая всхожесть семян до 65... 70%.
Лабораторией овощеводства был разработан агрегат для локального внесения удобрений и формирования поверхности гребня [4]. На рис. 1 представлен общий вид данного агрегата.
Рис. 1. Агрегат для локального внесения удобрений и формирования
поверхности гребня
Агрегат состоит из рамы со сцепным устройством, на которой закреплены бункеры под удобрения с туковысевающим аппаратом. Привод высевающих аппаратов осуществляется от опорных колес цепной передачей через редуктор. К основной раме шарнирно закреплена рама продольного активного катка. Активный каток приводится во вращение гидромотором от гидросистемы трактора.
На раме катка закреплены сошники: для внесения удобрений в почву с возможностью регулирования по глубине относительно катка. Проведенные испытания на базе фермерского хозяйства показали, что при уменьшенной в 2 раза дозе внесения удобрений, урожайность была получена не ниже средней за три года.
Существенное снижение гербицидов возможно при комбинированном способе борьбы с сорняками, сочетающем в себе механический и химический способы борьбы.
Для культиватора - растениепитателя (рис. 2), как дополнительное оборудование, разработан малообъемный опрыскиватель. Комбинированная обработка посадок производится следующим образом: междурядья обрабатывались механическими рабочими
органами культиватора, а зона роста растении с защитной полосой обработки ограждена шторками.
гербицидами. Зона
Рис. 2. Культиватор - растениепитатель
Комбинированная обработка снижает потребность в гербицидах в 6... 7 раз.
Приспособление проходило проверку на полях фермерского хозяйства. Неизбежно при возделывании происходит уплотнение подпахотного горизонта почвы и образование «плужной подошвы».
Для рыхления подпахотного горизонта при междурядной обработке овощных культур, возделываемых на гребневой поверхности, разработан культиватор- окучник глубокорыхлитель (рис.3), основным отличием которого от аналогов является установка окучника на пружинной Б- образной стойке с возможностью перемещения по ней [5]. Под окучником расположена чизельная лапа с рыхлителем на ее основании. При обработке почвы (окучивании) глубина рыхления междурядий регулируется положением окучника на стойке.
Рис. 3. Культиватор - окучник глубокорыхлитель
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводства и животноводства_
Проведенные испытания культиватора проводились ФГБУ «Северо-Западная МИС» на полях КФК «Ширалиев». При испытаниях установлено, что в структурном составе почвы до 82% составляли комки размером до 10 мм, почвоуглубление дна борозды возможно до 100 мм [6]. Культиватор обладает высокой надежностью.
ВЫВОДЫ
Используя оптимальное сочетание культур при составлении севооборота и агротехнические приемы в сочетании с современными технологическими операциями, есть возможность сохранить экосистему почвы. Мероприятия по сохранению экосистемы почвы повышают эффективность возделывания сельскохозяйственных культур.
ЛИТЕРАТУРА
1. Калинин А.Б., Устроев A.A. Теоретические предпосылки и практические приемы рациональной системы обработки почвы в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур//Теоретический и научно-практический журнал: Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016, СПб, вып. №90, 70-78 с.
2. Колчина Л.М., Романовский Н.В., Шамонин В.И. Опыт внедрения перспективных технологий возделывания и уборки моркови// Научно-аналитический обзор. Москва.2009.
3. Рекомендации по организации и проведению производственного экологического контроля систем переработки и использования навоза (помета) (Порядок разработки Технологического регламента)/ А.Ю. Брюханов, Д.А. Максимов, Х.Х ухта, Э.В. Васильев, В.Б. Минин, И.А. Субботин/Под ред. А.Ю. Брюханова - СПб: ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии,2012.-56с.
4. Технологическая модернизация отраслей растениеводства АПК СевероЗападного федерального округа. / В.Д. Попов, Д.А. Максимов, Ю.Л. Морозов, А.Н. Перекопский, Г.А. Логинов, Н.В. Романовский, А.И. Сухопаров. СПб.2014.-190с.
5. Шамонин В.И., Сергеев A.B. Влияние рыхления междурядий при формировании гребней на водно-воздушный режим почвы. //Теоретический и научно-практический журнал: Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016, СПб, вып. №90, - 54-59с.
6. Протокол №10-25-16 (5090082) периодических испытаний культиватора-окучника КОГ-2,8/3.0, ФГБУ «Северо-Западная Государственная зональная машиноиспытательная станция», Калитино, 2016.
