CC BY
70
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
УДК 631.3; 633.15
В.А. Шевченко, доктор с.-х. наук, профессор О. Зоде, аспирант
ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
Н.С. Матюк, доктор с.-х. наук
ФГОУ ВПО «Российский государственный аграрный университет — Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева»
влияние систем обработки и удобрений на продуктивность озимой пшеницы
Важнейшими звеньями современных систем земледелия являются обработка почвы и удобрения, которым отводится важная роль в оптимизации условий в агрофитоценозах. Они определяют глыбистость поверхности поля, полевую всхожесть семян, густоту стояния посевов, выживаемость после перезимовки озимых культур и формирование урожая [1, 3].
Теоретической основой применяемых систем обработки служат требования сельскохозяйственных культур к плотности почвы, мощности пахотного слоя, структурному и гранулометрическому составу, параметрам качества крошения и другим свойствам, от которых зависят влагообеспеченность растений и доступность питательных веществ. Система удобрения должна выступать сбалансированным регулятором почвенного плодородия и продукционного процесса. Поэтому она строится на научно обоснованных принципах: оптимизация доз и соотношений элементов питания, предупреждение загрязнения поверхностного стока элементами питания вносимых удобрений и продукции расте-
ниеводства при внесении повышенных доз удобрений [2, 4].
Ресурсосбережение — одна из важных задач современных систем земледелия. Затраты энергии на обработку почвы в применяемых технологиях составляют более 40 %. Только при однократной вспашке на глубину 18...20 см расходуют в среднем 16,5__18 л/га дизельного топлива, при плоско-
резной и чизельной обработке на такую же глубину — 12_14, а при прямом посеве — 6,8_8 л/га. Высокая энергоемкость (более 12 ГДж/га) приводит к большим затратам невосполняемой энергии (более 90 %), зачастую превышающим содержание ее в получаемой продукции. Экологически же допустимая нагрузка не должна превышать 15 ГДж/га. Поэтому применяемые системы обработки и удобрения почв должны быть низкозатратными, энергосберегающими и экологически обоснованными [5].
Исследования по изучению влияния разных систем механической обработки дерново-подзолистой, среднесуглинистой почвы и удобрений в зернопропашном севообороте на продуктивность озимой пше-
ницы проводили в 2006.. .2008 гг. на опытном поле отдела ландшафтного земледелия РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. Почва опытного участка дерновоподзолистая, среднесуглинистая. Мощность пахотного слоя 20.. .22 см, содержание гумуса по Тюрину — 1,8 2,0 %; подвижного фосфора по Кирсанову — 20_25 мг/100 г почвы; обменного калия по Масловой — 25.. .30 мг/100 г почвы; сумма поглощенных оснований — 11,5.12,5 мг-экв/100 г почвы, рНсол 6,2.. .6,6.
На опытном участке чередовали во времени культуры зернопропашного севооборота: однолетние травы — озимая пшеница — ячмень — картофель — ячмень — овес. Агротехника возделывания соответствовала рекомендациям для данной зоны. Опыт заложен в трехкратной повторности с рендо-мизированным размещением вариантов. Площадь делянок первого порядка (фактор А — обработка почвы) составляет 1260 м2, второго порядка (фактор В — удобрения) — 180 м2. Контрольный вариант — система традиционной отвальной обработки почвы на глубину 20.22 см.
Исследования выполняли в следующих вариантах систем обработки почвы (фактор А):
1) отвальная (контроль) — ежегодная вспашка на глубину 20.22 см, предпосевная культивация; 2) минимальная ресурсосберегающая — ежегодное дискование на 10.12 см, предпосевное фрезерование; 3) интенсивная глубокая — трехъярусная вспашка на 38.40 см под однолетние травы и картофель, дискование на 10.12 см под зерновые, предпосевное фрезерование.
Все исследования систем обработки почвы проводили на фонах удобрения (фактор В):
1) без удобрений, контроль (эффективное плодородие); 2) (№К) N3^60^0; 3) (2КРК) ^0Р60К90; 4) (2№К + солома) ^0Р60К90 + 2,8 т/га соломы ежегодно; 5) (2№К + навоз) ^0Р60К90 + 13,8 т/га навоза ежегодно.
Фенологические наблюдения за ростом и развитием растений озимой пшеницы показали, что наступление фаз в меньшей степени зависело от систем обработки и определялось в основном фоном питания. Фаза полных всходов на удобренных делянках наступала на 2.3 дня раньше, чем в вариантах без удобрений. Остальные фазы развития растений озимой пшеницы, наоборот, наступали быстрее и были короче на делянках без удобрений.
Учет нарастания зеленой массы по фазам роста и развития показал, что в среднем на всех фонах удобрений (фактор В) в начальные сроки прослеживается преимущество за минимальной системой обработки, где в фазах полных всходов, осеннего кущения и весеннего возобновления вегетации накопление зеленой массы было больше по сравнению с отвальной обработкой (табл. 1). В фазе выхода в трубку максимальная надземная биомасса формировалась при отвальной системе обработки, где она была больше соответственно на 8,6 и 23,9 % по сравнению с вариантами глубокой и минимальной обработок. В фазах колошения и цветения преимущество было за глубокой интенсивной обработкой почвы, где сформировано надземной массы растений
Таблица 1
Динамика нарастания зеленой массы озимой пшеницы при разных системах обработки и удобрений (2008 г.)
Система обработки почвы Удобрения Дата и фаза
14.09 20.10 27.04 30.05 20.06
Всходы Кущение Выход в трубку Колошение
осеннее весеннее
Отвальная, Без удобрений 1,0 1,6 2,4 23,6 51,2
контроль 2 NPK 1,6 3,8 8,8 52,8 123,9
2 NPK + C 1,6 3,1 9,4 41,2 191,6
2 NPK + H 1,8 4,9 13,3 54,6 196,9
В среднем 1,5 3,4 8,5 43,1 140,9
Минимальная Без удобрений 1,1 2,0 4,4 16,3 88,3
ресурсосбере- 2 NPK 1,4 5,7 12,2 38,5 154,0
гающая 2 NPK + C 1,8 5,3 12,5 36,7 156,0
2 NPK + H 1,9 4,7 13,5 39,7 156,6
В среднем 1,6 4,4 10,7 32,8 138,7
Интенсивная Без удобрений 1,1 1,4 2,6 18,5 75,8
глубокая 2 NPK 1,6 3,9 8,5 36,3 161,3
2 NPK + C 1,2 4,5 11,8 50,2 190,2
2 NPK + H 1,5 4,4 10,4 52,5 191,8
В среднем 1,4 3,6 8,3 39,4 154,8
Примечание. Для анализа брали по 10 растений в 4-кратной повторности.
34 ------------------------------------------ Вестник ФГОУ ВПО МГАУ № 1'2009 ------
Таблица 2
Влияние систем обработки почвы и удобрений на накопление воздушно-сухой биомассы (т/га) растениями озимой пшеницы (2008 г.)
Компоненты биомассы Удобрения В среднем по удобрениям
Без удобрений ОТК 2ОТК 2ОТК + С 2ОТК + Н
Отвальная
Зерно 2,43 4,28 5,02 5,55 5,14 4,48
Солома 2,77 7,02 9,24 10,32 9,56 7,78
Корни 1,48 2,06 2,29 2,50 2,31 2,13
Стерня 0,92 1,16 1,17 1,33 1,23 1,16
Всего 7,60 14,52 17,72 19,70 18,24
Минимальная
Зерно 2,48 3,72 4,32 5,02 5,00 4,11
Солома 2,95 5,28 7,17 8,03 8,00 6,29
Корни 1,62 1,86 2,52 2,51 2,45 2,19
Стерня 0,72 1,19 1,36 1,36 1,33 1,19
Всего 7,77 12,05 15,37 16,92 16,78
Интенсивная глубокая
Зерно 2,84 4,22 5,18 5,58 5,46 4,66
Солома 3,23 6,95 8,85 10,26 10,05 7,87
Корни 1,52 2,02 2,21 2,45 2,39 2,12
Стерня 0,92 1,21 1,47 1,49 1,45 1,31
Всего 8,51 14,40 17,71 19,78 19,35
В среднем по обработке
Зерно 2,58 4,07 4,84 5,38 5,19
Солома 2,98 6,42 8,42 8,54 9,20
Корни 1,54 1,98 2,34 2,49 2,38
Стерня 0,75 1,19 1,33 1,39 1,34
Всего 7,85 13,66 16,93 17,80 18,11
на 10_12 % больше по сравнению с другими системами обработки.
Оценивая роль систем удобрений, следует отметить, что во все сроки учета наибольшая надземная биомасса формировалась на фоне совместного внесения минеральных удобрений и навоза, а наименьшая — в варианте без удобрений (табл. 2). Так, в фазах полных всходов и осеннего кущения в варианте 2КРК + навоз накапливалось больше надземной массы соответственно на 7 и 13 %, чем на делянках 2КРК и 2КРК + солома, и в 1,5 и 2,5 раза, чем в вариантах без удобрений. Такая же закономерность сохранялась в фазах колошения и цветения. Перед уборкой в вариантах без удобрений наибольшая воздушно-сухая биомасса озимой пшеницы накапливалась при интенсивной глубокой обработке (8,51 т/га); в вариантах КРК, 2№К и при совместном внесении органических и минеральных удобрений преимущество было за отвальной (18,98 т/га) и глубокой (19,56 т/га) обработками (минимальная — 16,85 т/га).
Влияние систем обработки и удобрений проявилось также в изменении соотношения между компонентами биомассы (корни — стерня — солома — зерно). В среднем по всем вариантам удобрений при минимальной системе обработки на долю зерна приходится 30 %, соломы — 45, стерни — 9 и корней — 16 %, а при отвальной и глубокой обработках — 29, 48, 9 и 14 % соответственно. Еще заметнее влияние удобрений на соотношение основных компонентов. Так, на делянках без удобрений на долю зерна приходится 32,4 %, соломы — 37,4, корневой системы— 19,4 и остатков в виде стерни и листового опада — 10,8 %. С усилением фона питания доля зерна, корней и послеуборочных остатков уменьшалась, а доля соломы резко возрастала (табл. 3).
На фоне одинарной дозы №К сбор зерна уменьшился на 7,7 %, накопление массы корней — на 25,3 %, стерни — на 22,3 % при увеличении сбора соломы на 25,4 % по сравнению с вариантами без удобрений. Повышение дозы минеральных удобрений и их совместное внесение с органическими привело к еще более заметному снижению доли зерна (11,8 %) и увеличению доли соломы (35,3 %).
Масса корней и стерневых остатков возрастала по мере улучшения условий питания за счет внесения минеральных и органических удобрений. Так,
в среднем по всем системам обработки в вариантах без удобрений накапливалось 1,54 т/га корневых и 0,75 т/га послестерневых остатков. На фоне одинарной дозы №К масса корневой системы увеличилась на 0,44 т/га (28,6 %), стерни и растительных остатков — на 58,7 %, при внесении двойной дозы 2NPK — соответственно на 0,80 т/га (51,9 %) и 0,58 т/га (77,3 %) по сравнению с вариантами без удобрений. Последействие органических удобрений (соломы, навоза) проявилось в незначительном увеличении массы растительных остатков (4.6 %).
Удобрения, а также способы и глубина их заделки обусловливали различное распределение корневой системы озимой пшеницы в слое 0.30 см. При отвальной системе обработки почвы на глубину 20.22 см наибольшая масса корневой системы на удобренных вариантах была в слое 10.20 см (46,2.50,3 %). При минимальной системе обработки почвы, включающей ежегодное дискование на глубину 10.12 см, более 80 % массы корней сосредотачивалось в поверхностном слое
0.10 см. При интенсивной глубокой обработке, включающей периодическую (раз в три года) вспашку трехъярусным плугом и минимальную обработ-
35
Таблица 3
Соотношение компонентов биомассы озимой пшеницы (%) при разных по интенсивности системах обработки и удобрений (2008 г.)
Компоненты биомассы Удобрения
Без удобрений ОТК 2ОТК 2ОТК + С 2ОТК + Н
Отвальная
Зерно 31,9 29,5 28,4 28,2 28,2
Солома 36,4 48,4 52,2 52,4 52,5
Корни 19,5 14,1 12,9 12,7 12,7
Остатки 12,2 8,0 6,5 6,7 6,6
Минимальная
Зерно 31,8 31,0 28,0 29,7 29,8
Солома 37,8 44,0 46,5 47,5 47,7
Корни 20,8 15,5 16,4 14,8 14,6
Стерня 9,6 9,5 9,1 8,0 7,9
Интенсивная глубокая
Зерно 33,4 29,3 29,3 28,2 28,2
Солома 38,0 48,3 50,0 51,9 51,7
Корни 17,9 14,8 12,5 12,6 12,4
Стерня 10,7 7,6 8,2 7,3 7,7
В среднем по обработке
Зерно 32,4 29,9 28,6 28,6 28,6
Солома 37,4 46,9 49,6 50,6 50,6
Корни 19,4 14,8 13,9 13,4 13,2
Стерня 10,8 8,4 7,9 7,4 7,6
I
ку на 10.12 см, распределение корневой системы в нижележащих слоях 10.20 и 20.30 см было выровненным — 25 и 21 % соответственно (см. рисунок).
Если массу корней в слое 0.10 см при отвальной обработке на делянках без удобрений (контроль) принять за 100 %, то их масса в слое 10.20 см составит 90 %, а в слое 20.30 см — 58 %. При минимальной системе обработки в слое 0.10 см масса корней составит 200 % по сравнению с контролем, в слое 10.20 см — 42 % и в слое 20.30 см — 10 %, а при интенсивной глубокой системе —
130, 52 и 62 % соответственно.
Таким образом, виды и дозы внесения удобрений определяют массу корневой системы озимой пшеницы, а способы и глубина их заделки — распределение по слоям корнеобитаемой зоны 0.30 см, причем отвальные обработки обусловливают более равномерное распределение корневой системы, а минимальные — резкое увеличение массы в слое 0.10 см.
Что касается формирования продуктивной части урожая озимой пшеницы, то ни одна из систем обработок не имела достоверного преимущества, однако более глубокие обработки (отвальная и интенсивная глубокая) повышали урожайность на 9,3 и 13,6 % соответственно по сравнению с минимальной. Это связано с тем, что в условиях вегетационного периода 2007.. .2008 гг. при частых зимних оттепелях и избыточном количестве осадков в весенне-летний период растения озимой пшеницы в варианте с отвальной вспашкой и трехъярусной обработкой меньше страдали от переувлажнения, что на 20.30 % повышало их выживаемость в зимний период и сохранность к уборке по сравнению с минимальной обработкой.
Удобрения обеспечивали достоверное повышение урожайности. Так, внесение одинарной дозы ^^^К^ повышало урожайность озимой пшеницы на 1,49 т/га (57,8 %), при наименьшей существенной разности 0,21 т/га; в вариантах с удвоенной дозой сбор зерна
увеличивался на 2,26 т/га (87,8 %) по сравнению
Без удобрений 2№К + навоз
Минимальная ресурсосберегающая
0
10
20
30
0
10
20
30
0
10
20
30
17
{ \
3 2
Отвальная, контроль
^50 ^ 0
І
і
Распределение корневой системы озимой пшеницы в слое 0...30 см в зависимости от систем обработки и удобрений от их общей массы, %,
НСР05 (фактор А) = 0,71; НСР05 (фактор В) = 0,65
Таблица 4
Влияние обработки и удобрений на урожайность полевых культур, т/га (2006.2008 гг.)
Компоненты биомассы Удобрения В среднем
Без удобрений ОТК 2ОТК 2ОТК + С 2ОТК + Н по обработке
Овес, зерно, 2006г. (НСР05А = 0,73; НСР05В = 0,65)
Отвальная, контроль 1,48 3,37 3,92 4,04 3,84 3,33
Минимальная ресурсосберегающая 1,22 3,09 3,97 4,02 3,69 3,20
Интенсивная глубокая 1,51 3,79 4,24 4,24 4,27 3,61
Однолетние травы, сено, 2007 г. (НСР05А = 0,45; НСР05В = 0,34)
Отвальная, контроль 2,65 3,06 3,34 3,35 3,67 3,21
Минимальная ресурсосберегающая 2,86 3,06 3,13 3,15 3,52 3,14
Интенсивная глубокая 3,21 3,61 3,97 3,86 4,52 3,83
Озимая пшеница, зерно, 2008 г. (НСРд5А = 0,71; НСРд5В = 0,65)
Отвальная, контроль 2,34 4,28 5,02 5,55 5,14 4,47
Минимальная ресурсосберегающая 2,48 3,72 4,32 5,02 5,00 4,11
Интенсивная глубокая 2,84 4,22 5,18 5,58 5,46 4,66
с вариантами без удобрений. Последствия внесения соломы проявились в увеличении сбора зерна на 0,54 т/га (11,2 %), а навоза — в повышении урожайности на 0,36 т/га (7,4 %) по сравнению с двойной дозой №К.
Таким образом, в условиях неустойчивого снежного покрова и частых оттепелей в зимний период более высокая степень сохранности растений озимой пшеницы обеспечивается при глубоких осенних обработках и внесении расчетных на планируемый урожай (5 т/га) минеральных удобрений на фоне последействия внесения соломы.
Общие закономерности изменения урожайности озимой пшеницы при разных по интенсивности системах обработки почвы и удобрений сохранялись при возделывании и овса (2006 г.), и однолетних трав (2007 г.). При этом овес был более отзывчив на удобрения, чем однолетние травы (табл. 4).
По нашим данным, ни одна из систем обработок не имела достоверного преимущества, но более глубокие (отвальная и интенсивная глубокая) повышали урожайность зерна овса на 4,0 и 12,8 %, сбор сена однолетних трав — на 2,3 и 22,0 % соответственно по сравнению с минимальной.
Применяемые системы удобрений обеспечивали достоверное повышение урожайности выращиваемых культур по сравнению с вариантами без удобрений. Эффект применения соломы проявился лишь при возделывании зерновых и выразился в повышении урожая овса на 0,06 т/га (5 %), а навоза — при выращивании однолетних трав (19,6 %) по сравнению с внесением двойной дозы NPK. Из изучаемых систем обработки и удобрений наиболее эффективным в звене севооборота овес — однолетние травы — озимая пшеница является сочета-
ние глубокой на 38.40 см трехъярусной обработки один раз в три года с ежегодной мелкой обработкой на 10.12 см на фоне внесения ^^^К^ и 13,8 т/га навоза ежегодно.
Выводы
1. Отвальная на 20.22 см и глубокая на 28.30 см обработки почвы обеспечивают лучшие условия перезимовки озимой пшеницы (выживаемость 68.70 %) и накопление биомассы растениями в весенне-летний период.
2. Во все сроки учета наибольшая надземная биомасса формировалась на фоне совместного внесения минеральных удобрений и навоза. Так, в фазах выхода в трубку и колошения в варианте 2NPK + навоз зеленой массы накапливалось на 14,6 % больше, чем на делянках 2№К и 2№К + солома.
3. Виды и дозы внесения удобрений определяют массу корневой системы озимой пшеницы, а способы и глубина их заделки — распределение по слоям корнеобитаемой зоны 0.30 см. Отвальные обработки обусловливают более равномерное распределение корневой системы, а минимальные — приводят к увеличению ее массы в слое 0.10 см.
4. Урожайность озимой пшеницы при использовании интенсивной глубокой обработки повышается на 13,6 %, овса — на 12,8, сбор сена однолетних трав — на 22 % по сравнению с контролем.
С улучшением условий питания сбор основной продукции озимой пшеницы в звене севооборота овес — однолетние травы — озимая пшеница повышался на 59,5 % при внесении одинарной дозы №К, на 89,6 % — при двойной дозе и в 2,05.2,07 раза на фоне применения минеральных удобрений в сочетании с соломой или навозом.
Список литературы
1. Ермолина, В.И. Питательный режим подзолистой почвы под влиянием длительного применения удобрений /
B.И. Ермолина, Н.Г. Чеботарев // Земледелие. — 2005. — № 2. — С. 15-16.
2. Жуков, Ю.П. Эффективность расчетных доз удобрений и сочетаний их с пестицидами в четвертой ротации севооборота на дерново-подзолистой почве / Ю.П. Жуков, И.М. Хайруллин // Агрохимия. — 1996. — № 6. —
C. 52-62.
3. Лапа, В.В. Влияние длительного применения удобрений на продуктивность зернотравяного севооборота и агрохимические показатели дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы / В.В. Лапа, В.М. Босак // Агрохимия. — 2002. — № 9. — С. 22-26.
4. Минеев, В.Г. Агрохимия, биология и экология почвы / В.Г. Минеев, Е.Х. Ремпе. — М.: Росагропромиздат, 1990. — 206 с.
5. Сафонов, А.Ф. Системы земледелия / А.Ф. Сафонов [и др.]. — М.: Колос, 2006. — 173 с.
УДК 631.171:636
В.В. Кирсанов, доктор техн. наук, профессор А.В. Архипцев, аспирант
ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
стимулирующе-додаивающее устройство к доильным аппаратам
Устройство предназначено для механизации подготовительно-заключительных операций при машинном доении коров. Как известно, на долю подготовительно-заключительных операций при машинном доении коров приходится до 70 % трудозатрат. При этом от качества проведения этих операций зависят основные показатели машинного доения. Эффективное стимулирование способствует более полной реализации рефлекса молокоотдачи, а машинное додаивание позволяет исключить наползание доильных стаканов и извлечь уже выделенное из альвеол молоко. Эти вопросы всегда занимали умы ученых и конструкторов и являлись, по существу, центральными при совершенствовании конструкций доильных аппаратов [1, 2]. Существует ряд различных способов и конструкций массажных устройств: механического, гидравлического, вибрационного и других типов [3]. Разработаны методы электро-, лазерости-мулирования, а также способы и устройства для оттягивания доильных стаканов: от гофрированных присосок и трубок с грузами до рычажных манипуляторов с пневмоцилиндрами (МД-Ф-1 и др.). Вместе с тем, концепция создания универсальных доильных аппаратов, комплексно механизирующих подготовительно-заключительные операции для разных типов установок, остается актуальной.
Простой пример. Манипулятор доения МД-Ф-1 можно использовать только на установках станочного типа (исключение «Параллель»), а применение более простых устройств со шнуровыми съемниками (на всех типах установок) не обеспечивает полного выдаивания тугодойных животных (10.15 % в стаде), что требует проведения ручных операций в конце доения. Кроме того, при доении на высокопроизводительных установках «Карусель», «Елоч-
ка» (2 х 12), «Параллель» (2 х 22) из-за большой нагрузки дояры не в состоянии обеспечить качественную преддоильную стимуляцию, отсюда возникают проблемы: холостое доение, неполная реализация рефлекса молокоотдачи, снижение полноты выдаивания и, как следствие, уменьшение продуктивности животных [4].
Решить эту проблему можно, оснастив доильные аппараты специальным стимулирующе-додаи-вающим устройством, шнуровым съемником и бло-
2
1
7
Общий вид стимулирующе-додаивающего устройства:
1 — массажный колокол с пружиной и диафрагмой;
2 — трубка телескопическая; 3 — держатель;
4 — храповой механизм; 5 — штанга с зубчатой рейкой; 6 — коллектор доильной аппаратуры;
7 — штуцер переменного вакуума
