Инновационные методы обработки почвы


Инновационные методы обработки почвы

Плодородие почвы и урожайность полевых культур во многом зависят от качества проведения основной и предпосевной обработки почвы. Так, на урожайность сельскохозяйственных культур при других равных условиях влияют: обработка почвы (25%); качество посева (25%) [1]. Причем качество посева во многом зависит от качества подготовки семенного ложа, которое, в свою очередь, напрямую зависит от выравненности почвы, обеспечиваемой опять же механической обработкой почвы. В результате исследований установлено [1], что мелкая дисковая основная обработка почвы (10-12 см) на легких и средних по гранулометрическому составу почвах приводит к достоверному снижению урожая.

Анализ источников

Механическая обработка почвы играет основную роль среди многочисленных агротехнических приемов получения высоких урожаев и является универсальным средством воздействия на многие физические, химические и биологические свойства почвы, т. е. механическая обработка почвы является фундаментальной основой земледелия и активно влияет на плодородие почвы. При этом вспашка с оборотом пласта нарушает естественные законы почвообразования и внутрипочвенные взаимосвязи, снижает активность почвенной биоты [2].

В настоящее время в Республике Беларусь все большее распространение получает безотвальная обработка почвы, являющаяся мощным фактором повышения культуры земледелия. При бесплужной системе обработки в почве ускоряются процессы почвообразования, по сравнению со вспашкой возрастают коэффициенты гумификации органического вещества и годовые циклы параметров потенциального почвенного плодородия. В результате урожайность повышается на 12-16 ц/га [2]. Основные объемы безотвальной обработки сегодня выполняются дисковыми рабочими органами. Но при обработке почвы известными дисковыми орудиями на глубину 18 см и более эта операция крайне энергоемка при неэффективном подавлении многолетних сорняков, особенно пырея.

Методы исследования

Исследования, проведенные в Беларуси, показали, что применение чизельных орудий позволяет [3]:

    - снижать плотность почвы до 1,15-1,3 г/смі (исходная 1,45-1,5 г/ смі); - разрушать наиболее уплотненный подпахотный горизонт почвы и повысить воздухоемкость почвы с 8-10 до 20-35%; - улучшить фильтрацию воды, что исключает переувлажнение почвы в случаях выпадения осадков выше нормы.

Но существенным недостатком известных способов разуплотнения почвы чизельными орудиями на глубину пахотного горизонта и более, практикуемых отечественными и западными фирмами, является то, что почва после прохода почвообрабатывающей техники глыбистая, а это в значительной степени затрудняет растениям доступ в глубь почвы для получения влаги и удобрений, находящихся в низлежащих слоях.

При использовании известных чизельных орудий для основной обработки почвы остается также проблема внесения органических удобрений, эффективности борьбы с сорняками. Остающиеся на поверхности поля растительные остатки способствуют распространению болезней и вредителей.

Все эти недостатки могут быть устранены в результате сочетания применения дисковых и чизельных агрегатов, основанных на инновационных способах обработки почвы.

Агрегаты для современных инновационных технологий безотвальной обработки почвы, разработанные ЗАО "Славянская технология" при научном сопровождении ученых БГСХА, - это чизельные и дисковые орудия. Из дисковых орудий наиболее перспективны агрегаты с расположением каждого рабочего органа на индивидуальной оси и независимым плавным регулированием углов атаки дисков в каждом режущем модуле в пределах 0-30°. Защита каждого дискового рабочего органа от ударных нагрузок обеспечивается специальными спиралями с высокой степенью автовибрации. Проведенные исследования и хозяйственно-технологические испытания показали [4], что такие орудия способны обеспечить за один проход почвообрабатывающего агрегата качественную сплошную основную обработку почвы на глубину до 18 см и более с одновременной подготовкой почвы под посев. Проведенные исследования и испытания показали, что при всех их преимуществах самые современные дисковые почвообрабатывающие орудия уступают чизельным в глубине обработки почвы и имеют более высокую энергоемкость процесса [6, 7].

экспериментальная спиральная защита диска

Рис. 1. Экспериментальная спиральная защита диска

 экспериментальная рессорная защита лапы чизеля

Рис. 2. Экспериментальная рессорная защита лапы чизеля

Основная часть

На основании проведенных исследований и испытаний предлагаются два разных инновационных элемента устройств для защиты рабочих органов дисковых (рис. 1) и чизельных (рис. 2) орудий от ударных нагрузок, которые в силу своей упругости способствуют увеличению частоты автоколебаний (автовибраций) рабочих органов и, как следствие, улучшают качество дробления пласта на мелкие почвенные агрегаты. Авторами проведены экспериментальные исследования опытных образцов нового типа дисковых и чизельных почвообрабатывающих агрегатов [4]. На разработанные орудия и их рабочие органы получены патенты [8, 9, 10, 11, 12 и др.]. Для оценки перспективности опытных образцов на Белорусской МИС проведены исследования показателей назначения в сравнении с почвообрабатывающими агрегатами, имеющими рабочие органы западноевропейских производителей (см. таблицу).

Таблица. Оценка перспективности опытных образцов комбинированных универсальных агрегатов на Белорусской МИС

Наименование показателя

Значение показателя

АД-600 Рубин ОАО "Витебский МРЗ"

Дископак-6 ДП "Миной-товский РЗ"

АДУ-6АКД ЗАО "Славянская технология"

АПМ-6 РУП "НПЦ НАН РБ"

КУ-600 (Карат) ОАО "Бел-ТАПАЗ"

АМП - 5 РУМП "Куз-лит - маш"

АДУ-6АКЧ ЗАО "Славянская технология"

Рабочая скорость, км/ч

10,5

8,8

10,6

8,3

8,3

9,8

8,1

12,0

11,3

10,9

Удельный расход топлива, кг/га

9,26

11,0

9,14

9,15

11,69

9,76

14,31

8,13

8,53

8,9

Тяговая мощность, кВт

159

164

156

162

162

143

165

148

145

148

Коэффициент использования мощности двигателя, %

98,3

97,0

97,0

96,2

96,2

88,1

97,5

97,0

95,8

97,0

Глубина обработки, см

15,4

16,7

16,7

18,7

11,8

16,6

15,8

12,4

16,6

21,2

Степень заделки растительных и пожнивных остатков, %

88

80

80

80

81

87

81

86

90

95

Крошение пласта на комки менее 25 мм (мульчирование почвы), %

91,6

82,2

84,3

84,0

76,5

88,8

75,4

95,7

77,5

82,1

Согласно данным предварительных испытаний, проведенных на Белорусской МИС, на предмет выявления почвообрабатывающих агрегатов, способных при агрегатировании с трактором Беларус 3522 обеспечить безотвальную обработку почвы на глубину классической вспашки (18 см и более), было выявлено:

    - агрегаты "Дископак-6" (производители фирма "Kverneland" и ДП "Минойтовский РЗ"), АПМ-6 (РУП "НПЦ НАН РБ"), АМП-5 (РУМП "Кузлитмаш") показали повышенный удельный расход топлива соответственно 11,0 кг/га, 11,69 кг/га и 14,31 кг/га при глубине обработки почвы 16,7 см, 11,9 см и 15,8 см; - агрегат КУ-600 "Карат" производства фирмы "Lemken" и ОАО "БелТАПАЗ" имел ширину захвата 5 м (вместо 6 у аналогов), что позволяло обеспечить коэффициент использования мощности двигателя лишь на 88,1% при удельном расходе топлива 9,76 кг/га, скорости 9,8 км/ч и глубине обработки в 16,6 см, что не соответствовало мощностным характеристикам трактора "Беларус 3522"; - агрегат АД-600 "Рубин" производства фирмы "Lemken" и ОАО "Витебский МРЗ" при глубине обработки в 15,4 см и ширине захвата 6 м использовал 98,3% мощности двигателя трактора, при этом возможность заглубления до 18 см рабочих органов уже не обеспечивалась мощностными характеристиками трактора; - агрегаты АДУ-6АКЧ и АДУ-6АКД при заглублении их рабочих органов на 16,6 и 16,7 см соответственно и скорости 11,3 и 10,6 км/час полностью соответствовали тяговым характеристикам трактора "Беларус 3522" при удельном расходе топлива 8,53 и 9,14 кг/га.

Учитывая наиболее низкий из аналогов удельный расход топлива, дальнейшие исследования по обеспечению сплошной безотвальной обработки почвы на глубину более 18 см производили лишь с агрегатами разработки ЗАО "Славянская технология" - АДУ-6АКЧ и АДУ-6АКД. При основной обработке почвы на глубину 21,2 см и скорости 10,9 км/ч агрегатом чизельным универсальным АДУ-6АКЧ обеспечена степень заделки растительных остатков 95%, а крошение почвы на комки размером менее 50 мм составляло 95,6%, что близко по значению к результату самых современных импортных отвальных плугов, но удельный расход топлива составил всего лишь 8,9 кг/га, что в 2 раза меньше, чем у отвальных плугов при позднеосенней вспашке. При обработке почвы на глубину 12,4 см и скорости 12,0 км/ч степень заделки растительных и пожнивных остатков агрегатом АДУ-6АКЧ снизилась до 86%, но крошение пласта на комки менее 25 мм составило 95,7%, что явилось наилучшим результатом из всех исследованных агрегатов (чизельных и дисковых).

При основной обработке почвы на глубину 18,7 см и скорости 8,3 км/ч агрегат дисковый универсальный АДУ-6АКД обеспечил степень заделки растительных и пожнивных остатков 80%, а крошение пласта на комки размером менее 50 мм составило 96,7% при удельном расходе топлива 9Д5кг/га.

В СПК "Гирки" Вороновского района Гродненской области в результате использования при хозяйственных испытаниях агрегатов АДУ-6АКД и АДУ-6АКЧ в 2010-2011 гг. резко уменьшились объемы отвальной вспашки.

В РУП "Шипяны-АСК" Смолевичского района Минской области при обработке почвы под яровые весной 2011 г. применялись чизельные агрегаты АДУ-6АКЧ производства ЗАО "Славянская технология". Их использовали для подготовки почвы под посев за один проход под зерновые и пропашные культуры при глубине обработки 18-20 см на чизелевании и 10-15 см при культивации. Агрегаты эксплуатировались с тракторами "Fendt 930" и "Беларус-2522". За два месяца с их помощью было обработано 1773 га (среднедневная наработка 40-45 га). Расход топлива составил 5,2 кг/га за час сменного времени. Затраты на подготовку почвы уменьшились более чем в два раза в сравнении с традиционной технологией.

Средняя урожайность яровых зерновых в 2011 г. составила 44,1 ц/га, что на 36,5% выше прошлогоднего, а урожайность ячменя возросла на 89,7%.

Заключение

Испытания и исследования показали, что отличительной от аналогов особенностью инновационных методов обработки почвы, разработанных ЗАО "Славянская технология" при научном сопровождении ученых УО "Белорусская государственная сельскохозяйственная академия", является наличие сплошной основной обработки почвы чизельными или дисковыми агрегатами на глубину более 18 см (классическая основная обработка), а не просто разуплотнение почвы. Это позволяет создавать на всю глубину пахотного горизонта мелкокомковатый структурный слой почвы, что в свою очередь позволяет корням растений беспрепятственно проникать вглубь для получения влаги и удобрений в низлежащих слоях. Выравнивание почвы широкозахватными агрегатами АДУ-6АКЧ, АДУ-6АКД и повышение качества подготовки семенного ложа, обеспечиваемое мощными спиральными противоэрозионными катками, являющимися неотъемлемой составной частью техники для славянских технологий, позволяет резко уменьшить ветровую и водную эрозию почв, что экологично.

Таким образом, чередование прогрессивных инновационных способов обработки почвы с помощью дисковых и чизельных агрегатов, рабочие органы которых имеют современные системы автовибраций и спиральные противоэрозионные катки, позволяет в сравнении с традиционной технологией уменьшить энергоресурсные затраты в 2 раза, повысить плодородие почвы, урожайность сельскохозяйственных культур и производительность труда, улучшить гумусный баланс почвы, увеличить глубину и качество дробления пласта на мелкие почвенные агрегаты. При этом агрегаты АДУ с чизельным и дисковым модулями являются современными, универсальными, комбинированными почвообрабатывающими орудиями, обеспечивающими как технологию сплошной основной минимальной обработки почвы на глубину 18 см и более, так и поверхностную обработку на 5-15 см.

Литература

    1. Бачило, Н. Г. Совершенствование приемов обработки почвы под озимые культуры / Н. Г Бачило, А. В. Сикорский, В. И.Скидан // Ахова раслiн. - 2002 - №3 - С. 13 - 15. 2. Заленский, В. А. Обработка почвы и плодородие / В. А. Заленский, Я. У. Яроцкий. - Минск: Беларусь, 2004. - С. 550. 3. Фрейденталь, А. М. Статистический подход к хрупкому разрушению / А. М. Фрейденталь. - М.: Мир, 1975. - С. 71. 4. Протокол оценки конструкции и показателей назначения агрегата почвообрабатывающего мульчирующего АПМ-6ДН и агрегатов универсальных комбинированных АДУ-6АКД и АДУ-6АКЧ. - Привольный: Белорус. машиноиспытательная ст., 2011 - С. 22. 5. Клименко, В. И. Ресурсоэффективная технология и машины для возделывания картофеля / В. И. Клименко. - Гомель: БелГУТ, 2009. - С. 212. 6. Протокол приемочных испытаний опытного образца агрегата универсального комбинированного АДУ-6АК. - Привольный.: Белорус. машиностроительная ст., 2008. - С. 42. 7. Протокол функциональных испытаний агрегата универсального комбинированного АДУ-4АК со стойками специальными, содержащими автовибраторы. - Привольный.: Белорус. машиноиспытательная ст., 2010. - С. 22. 8. Дисковый почвообрабатывающий орган: пат. 6672 Республика Беларусь, МПК А01В21/00 / В. И. Клименко; заявитель УО БГСХА. - № u 20100238; заявл. 2010.03.12; опубл. 2010.07.30, Афiц. бюл №4/ Дзярж. пат. кам. Рэсп. Беларусь.- 2010. - 5 с. 9. Способ обработки почвы и устройство для его осуществления: аат. 2412573 Российская Федерация, МПКА01В49/00 / В. И. Клименко; заявитель УО БГСХА, №2009140600/21;заявл. 2009.11.05; опубл., 2011.02.27. Бюл.№6 / Фед. сл. по интеллект. собств., пат. и тов. знакам Российская Федерация. - 2011. - 16 с. 10. Способ подготовки семенного ложа: пат. 2395951 Российская Федерация, МПКА01В35/06 / В. И. Клименко; заявитель УО БГСХА, №2007136167/12;заявл. 2007.10.01; опубл., 2010.01.10. Бюл.№22/ Фед. сл. по интеллект. собств., пат. и тов. знакам Российская Федерация. - 2010. - 9 с. 11. Дисковый почвообрабатывающий орган: пат. 96310 Российская Федерация, МПКА01В21/06/ В. И. Клименко; заявитель УО БГСХА, №2010115432/21;заявл. 2010.04.20; опубл., 2010.07.27. Бюл.№22/ Фед. сл. по интеллект. собств., пат. и тов. знакам Российская Федерация. - 2010. - 3 с. 12. Устройство для предпосевной обработки почвы: пат. 97025 Российская Федерация, МПКА01В49/00/ В. И. Клименко; заявитель УО БГСХА, №2010119643/21;заявл. 2010.05.18; опубл., 2010.08.27. Бюл.№24/ Фед. сл. по интеллект. собств., пат. и тов. знакам Российская Федерация. - 2010. - 3 с.

Похожие статьи




Инновационные методы обработки почвы

Предыдущая | Следующая