Приложение 1 Анализ причин необходимости применения новой «Комплексной Системы мостового земледелия» (КСМЗ).
advertisement
Приложение 1 Анализ причин необходимости применения новой «Комплексной Системы мостового земледелия» (КСМЗ). Засухи 1998-99гг. показали, что используемая со времён СССР Система земледелия с применением оборотной вспашки, оказалась несостоятельной в условиях российского климата. При её замене в битве идей и технологий победила западная энергосберегающая минимальная, и, в ряде случаев, даже нулевая, беспахотная система земледелия с применением адаптивно-ландшафтного землепользования и землеустройства. Это заключалось в покупке западной Системы машин и технологий, а позже в их копировании российской промышленностью и внедрении в наше с/х производство. Ряд благоприятных для с/х производства последующих лет вроде бы подтвердили правильность выбранного курса. Кроме того, цены на энергоносители начали подниматься, и какие-то дотации пошли в село. Валовые сборы зерна постепенно начали увеличиваться и, временами, достигали значительных, правда, по сравнению с советским периодом величин, что вызывало эйфорию в Минсельхозе, и не только там. Предупреждения, что это временное явление, что нужна разработка другой, новой Системы земледелия, Минсельхозом бесповоротно отвергались. Наука, и в частности РАСХН, в лице член-корреспондента академии Завалина А.А. также подтвердила, что панацеей является адаптивноландшафтная система земледелия, которая реализуется в России уже более 15 лет. Сюда относится формирование новых экологически устойчивых агросред, имитирующих природные ландшафты и экосистемы «поле-лес-луг-вода». За счёт увеличения общей лесистости массивы пашни делятся на экологически однородные ландшафтные полосы шириной от 150 до 300 метров площадью 25-30 гектаров, что должно обеспечивать 70% успеха борьбы с засухой. При этом в каждой ландшафтной полосе применяются свой севооборот и агротехнологии. Но 2009, а, особенно, 2010 год опять принесли доказательства и подтверждения, что при засухах современные системы земледелия и 1 концепции не работают. Даже в Центральном районе России, где маленькие поля теряются среди бескрайних лесов, они не смогли спасти урожай. Оптимальная посевная площадь в хозяйстве при использовании предлагаемой новой Системы земледелия должна быть 500…1000 гектар, при равных или больших валовых сборах урожая, получаемого с нескольких тысяч гектар при использовании нынешних Систем. То есть урожайность с/х культур при использовании новой Системы земледелия должна быть на пределе биологических возможностей сорта. Причём, земельная площадь должна быть максимально выровненной, прямоугольной формы, с лесными полосами по её контуру. Остальные менее удобные площади могут использоваться под нынешние Системы, а также адаптивно-ландшафтное землепользование. Хотя, всё-таки на полях мы должны с/х культуры выращивать, а не лес. Функции леса и лесопосадок – это их ветроломное действие. Влаги в почвах лесопосадок и на небольшом расстоянии от них больше, чем на открытом пространстве, только от того, что они притеняют почву и сдерживают суховеи. Лес испаряет влаги не меньше, чем травянистая растительность, а больше. Большие поля – это наше преимущество перед всем мировым с/х производством, данное нам историей при коллективизации ценой больших жертв. Только на наших полях есть простор для с/х техники. Адаптивно-ландшафтная система земледелия – это изыскание возможности сохранения влажности почвы натуральным нецелевым способом. Но, как известно, бесплатный сыр бывает только в мышеловке. И адаптивно-ландшафтная система земледелия стала такой мышеловкой для российского растениеводства. Нужно понять, что без приложения энергии ни структуры, ни влажности почвы не добиться. Почву нужно орошать искусственным прямым способом. И не нужно никаких опосредованных окольных методов. Практика уже в течение многих десятилетий показывает, что эти методы бесперспективны. Даже в Каменной Степи в институте им. Докучаева под боком находится обширное Докучаевское водохранилище и каскад прудов. Метод И.Е.Овсинского по «сухому» орошению почвы никто после него повторить не смог. Один засушливый год может поставить на колени, а то и уложить тысячи хозяйств. В одной только Воронежской области в конце 2010 года 2 более 1,5 тысяч с/х предприятий были под угрозой банкротства с долгом более 15 млрд. руб. Что же говорить про всю Россию. Это привело к дефициту продовольствия не только для населения страны, но и нехватке кормов для животноводства и птицеводства. Это вызвало подъём цен на продовольственные товары, рост инфляции и уменьшение поступлений в государственный бюджет и т.д. Всё это ощутимо почувствовалось уже в начале лета 2010 года. Стабилизацию бюджета, в нынешних условиях модернизации страны и развития инноваций, удалось сохранить лишь за счёт относительно высоких нефтяных цен, хотя они не превышали 100долларовой отметки за бочку, а также зарубежных поставок газа. Хозяйства в регионах, которые подверглись действию засухи в 2009-2010 гг., третью засуху не выдержали бы уже точно. Стабильность и величина урожайности возделываемых культур в российском с/х производстве из разряда «национального позора» должны превратиться в «национальную идею». Но прежде нужно рассмотреть недавнюю историю советского орошаемого земледелия и понять, учитывает ли концепция федеральной целевой программы «Развитие мелиорации с/х земель России на период до 2020 года» её недостатки, которые не дали нам выйти в советское время на продовольственное самообеспечение. В середине 70-х годов прошлого века проводилось обследование поливных земель, в частности, чернозёмов Молдавии, севера Центрального Казахстана, Поволжья, Украины, Северного Кавказа (Ставропольский, Краснодарский край, Ростовская область и т.д.), а также каштановых и бурых пустынно-степных почв юга Казахстана, серо-бурых и серозёмных почв Средней Азии, со времени начала орошения которых прошло от 10 до 15 лет. Также был проанализирован уровень урожайности зерновых на этих землях за данное время. За годы орошения в чернозёмах накопились такие изменения, что эту почву чернозёмом назвать уже невозможно. Уплотнение и слитость почвы достигала глубины до 60-100 см, особенно там, где основу чернозёмов составляли глины (Молдавия, Поволжье, Северный Кавказ). Ухудшились водно-физические свойства, упала до катастрофической насыщенность почвы воздухом. Длительная анаэробность вызвала подавление 3 деятельности полезных микроорганизмов и почти полное уничтожение почвенных животных. Орошение водой с минерализацией до 3г/л привели вдобавок к соленакоплению в корнеобитаемом слое и глубже. Почва потеряла структурность, при отвальной пахоте возникала глыбистость. Наблюдался повышенный вынос питательных соединений с водой в реки, пруды, озёра, а также в грунтовые воды, так как чернозёмы с разрушенной структурой и пониженной микробиологической активностью не могли принять и адсорбировать вносимые минеральные удобрения и перерабатывать органические, что также подавляло углекислотную деятельность микроорганизмов. В почве началось образование нерастворимых каменистых структур карбонатов кальция и магния и увеличение щёлочности среды. Произошло вторичное засоление некоторых поливных земель Поволжья, Молдавии, Северного Кавказа, Украины, Средней Азии, особенно там, где грунтовые воды находятся не очень глубоко, и где имеется содовое и прочее засоление. Если в начале орошения почв урожай озимой пшеницы достигал величины 60ц/га, то после 10-15 лет в Поволжье и Дагестане средний многолетний урожай её был менее 18ц/га, на Украине и Северном Кавказе немногим более 30ц/га, в Средней Азии и Казахстане - чуть за 20ц/га. Яровая пшеница в этих местах стала давать до 20ц/га и менее, урожайность риса с 50-60ц/га снизилась до чуть более 20ц/га. Это показывает, что применяемые системы орошения в условиях Системы земледелия с оборотной вспашкой себя полностью не оправдали. Славословия в честь чернозёма как «царя почв», при том, что германские супеси и суглинки уже тогда давали урожайность в 3-4 раза большую, както навевают воспоминания о сказке «Голый король». Нынешняя Система земледелия с минимальной или даже нулевой обработкой почвы и существующей Системой машин, после восстановления советских оросительных систем, по прошествии некоторого времени, даст лишь небольшую прибавку к выше приведённой урожайности. Основных причин такого положения три. 1.Не исключается полностью архаичная система орошения по бороздам (переполив). 4 2.Машинная деградация почв не устраняется при применении даже нынешней Системы машин. 3.Нехватка органических удобрений. Если с двумя первыми причинами положение ясное, то третья требует пояснения. Как было сказано выше, поливочные земли в значительной степени лишились своей микробиологической составляющей и полностью почвенных животных, без которых невозможна реализация почвенного плодородия и питания с/х растений. Ежегодная потребность в органических удобрениях составляет более 800 млн.т., тогда как всё животноводство и птицеводство России вместе с пожнивными остатками может дать около 120 млн.т. Вспоминаются поездки Дмитрия Анатольевича в 2010 году на российские картофельные поля, без орошения и с орошением. На первом поле кусты без клубней, а на втором – нормальный полновесный урожай. А далее заседание в Москве, где Президент РФ доложил представителям Минсельхоза, а также с/х науки итоги этой картофельной эпопеи. И как чиновники и учёные дружно скрипели карандашами по бумаге, не поднимая головы. А когда поднимали, то в их глазах читалось, спасибо, хоть Вы, Дмитрий Анатольевич, прояснили нам мозги, а то бы так никогда и не узнали о благотворном влиянии орошения. И это было не смешно, а страшно. Это говорит о том, что в стране почти не осталось людей, мыслящих государственными категориями, способных взять на себя отслеживание с/х проблем и их решение, пусть не в автономном режиме, но достаточно самостоятельно. Зачем же первые лица государства должны указы издавать на каждую извилину климатического процесса? Не обязаны они быть специалистами во всех отраслях науки, техники и искусства. Чтобы иметь достаточное количество продовольственного и фуражного зерна для внутреннего потребления населением, на корм с/х животным и птице, грубых и сочных кормов, овощей, технических культур и т.д., а также зерно на экспорт, мы должны под орошением тогда иметь где-то 80% от всей обрабатываемой пашни. Это столько же в процентах, сколько имеет Англия под мелиорацией от своих обрабатываемых площадей. Таких финансовых расходов экономика России не выдержит, даже если мелиорацию растянуть на несколько десятков лет. Кроме того, при поливе одного гектара, в зависимости от количества выпадающих осадков, необходимо на него подавать от 2-х до 10-и тыс. м3 воды. 5 Следовательно, на площадь предполагаемого орошения потребуется от 194,56 до 972,8 млрд. м3 пресной воды, что абсолютно не реально. Какой же выход? Для получения 300 млн. т зерна реально орошать не более 15-20% всей пашни России, а это 18,24-24,32 млн. га, и то с растяжкой освоения на многие годы. Но урожайность на поливном гектаре нужно иметь где-то 150ц/га min по озимой пшенице, 250ц/га min по просу и кукурузе, 1500ц/га min по сахарной свёкле и картофелю и т.д., то есть близко к пределу биологических возможностей с/х культур. Возможно ли это? Ясно, что при использовании сегодняшней Системы земледелия и Системы машин это не реально. Но на малых площадях государственных сортоиспытательных участков у нас в стране и за рубежом, а также у частников, с/х культуры показывают чудеса урожайности. На частном сортоиспытательном участке в Ташкенте П.М.Пономарёвым на поливе была получена урожайность пшеницы 300ц/га. При средней урожайности пшеницы в России за 2005-2009 годы в 18,9ц/га это показывает, какие резервы таятся в растениеводстве важнейшей продовольственной культуры. Урожаи проса в некоторых колхозах юга Казахстана достигали 200ц/га. Просо выращивалось звеньями на небольших участках в 1-2га с применением сплошь ручного труда и на поливе по бороздам. Без мелиорации получение растениеводческой продукции с нормальной урожайностью проблематично. Ещё в советское время оросительные системы, хоть и с трудом, но внедрялись в производство. Это были «Фрегаты» кругового действия, фронтальные «Волжанки», различные ближне - и дальнеструйные установки. На Юге Росии и в Средней Азии применялось чековое оводнение рисовых полей, а также лиманное орошение. Но особенно широко в среднеазиатской части СССР использовалось арычное орошение по бороздам. Сейчас очень редко и с трудом применяются иностранные круговые, линейные, мобильные, ипподромные, фронтальные, барабанные, а также капельные системы орошения. Но круговые и ипподромные системы не умеют поливать углы прямоугольных полей. Нужно дополнительное применение ближне- и дальнеструйных установок. Кроме того, на длинных полях ипподромные 6 системы требуют переподключения тянущегося шланга с одного стационарного водоисточника на другой. Фронтальные системы также требуют или тянущегося шланга, или механизма забора воды из открытого источника (арык с земляным дном, канал, или лоток с железобетонными стенками). При этом шланг опять же нуждается в переподключении, а вода из открытого источника забивает заборник и рассекатели водной растительностью, микроорганизмами и дрейссеной. Кроме этого, большое количество воды уходит на непродуктивное испарение, а также фильтрацию через дно и стенки. Барабанные системы подачи шланга с водой громоздки и не подходят для длинных полей. Капельные системы орошения очень экономно расходуют воду и применяются с подземным расположением оросительных трубок, допустим, на картофельных полях, или с надземным, при поливе других овощей. Но для орошения полей зерновых культур сплошного рядового посева капельные системы представить трудно. Арычные системы орошения по бороздам с использованием воды рек и каналов трудоёмки для применения. Требуют ежегодного нарезания борозд весной, запашки и выравнивания полей осенью. Постоянное зарастание каналов и арыков требует такой же постоянной борьбы с этой проблемой, а их густая сеть – строительства мостов и переходов через них. С поверхности средних и малых подводящих каналов и арыков испаряются огромные объёмы воды, а через негидроизолированные стенки и дно фильтруется ещё большее количество влаги. Вода в начале поливочных борозд промачивает почву на необходимую глубину, в конце же борозд увлажнение недостаточное. Тогда производят дополнительное орошение, ведущее к переполиву. Вся эта вода доходит до подземных солёных горизонтов, смыкается с ними, а затем уже солёная вода по капиллярам под действием солнца подтягивается к поверхности почвы и испаряется. С течением времени на полях образуется солодь, потом солонец, и, наконец, солончак, на котором уже ничего не растёт. Такие земли есть в Поволжье, Юге России, да и в Воронежской области. Особенно серьёзная проблема по этому вопросу в Средней Азии, в Семиречье, где достаточное количество воды, но архаичная система орошения с потерями воды в подводящих 7 каналах и переполивами привела к засолению огромных обрабатываемых территорий и к почти полному исчезновению Аральского моря. Для новой Системы земледелия необходима система дождевого орошения на глубину корнеобитаемого слоя, с закрытой системой водоснабжения без всяких тянущихся шлангов и переподключений, не трамбующая и не истирающая почву своей ходовой частью, имеющая возможность работать в ручном и автоматическом режимах и днём и ночью. Разработка новой Системы земледелия необходима, в первую очередь, из-за демографической ситуации в стране и мире. Деревенское население у нас катастрофически сокращается, и скоро малопьющего механизатора в селе найти будет невозможно. Напротив, сохраняется тенденция роста численности населения в азиатских и африканских странах, что в перспективе ещё сильнее усугубит глобальную продовольственную проблему. Это влечёт угрозу экономической и политической стабильности не только в России, но и в мире, что, собственно, мы сейчас и наблюдаем. Обеспечение продовольственной безопасности России с использованием западных технологий и Систем также невозможно по причине глобального запустения обширных территорий из-за внутренней, а в перспективе и внешней миграции коренного населения и несоответствия этих технологий нашему климату. Привлечение мигрантов для решения этой проблемы по многим причинам проваливается, а также таит такие подводные камни, о которых мы даже не догадываемся. Во-вторых, получение необходимого валового сбора урожая с/х культур, при всё большем расширении посевных площадей, является тупиковой ситуацией, пройденной страной ещё в советское время. В-третьих, без автоматизации технологических процессов с/х производства на промышленных площадях (с применением направляющей технологической колеи) абсолютно невозможно получение ни высокой производительности труда, ни высочайшей урожайности с/х культур. В течение десятилетий слышатся только одни призывы к преодолению трудностей. Только непонятно, зачем в с/х производстве преодолевать трудности. Трудности возникают тогда, когда производство 8 не организовано. Всё понятно, когда случаются непреодолимые природные катастрофы: наводнения, неурочные заморозки, град, ливни со шквалистым ветром и т.д. Призывать нужно не к преодолению трудностей, а к правильной организации с/х производства, предварительно создав Систему, которая умеет решать эти проблемы. Это конечно требует больших капиталовложений, но зачем десятилетиями мучиться, при этом теряя финансовые ресурсы на порядки большие требуемых. Просто никто эти потери не считает и обречённо говорит, что это естественно, что засуха это природный фактор, от которого никуда не деться. Это не катаклизмы виноваты, а наша дурь, и неправильное расходование государственных финансов. Нужна такая Система земледелия, чтобы государству не нужно было заботиться о сельском хозяйстве. Должна быть такая урожайность, чтобы крестьянин, продавая задёшево выращенную продукцию, имел достаточное финансовое обеспечение развития производства, и не знал, куда девать оставшийся урожай. Должна быть такая урожайность, чтобы не нужны были государственные дотации сельскому хозяйству, чтобы наши аграрники не завидовали зарубежным фермерам. Почему Запад дотирует своё сельское хозяйство? Да потому, что при среднеевропейской площади фермерского хозяйства в 15 – 20 га, а североамериканской в 150 – 200 га, даже при урожайности пшеницы 70ц/га невозможно получать доход для нормального развития производства. Перед развалом СССР уже была построена в металле первая мостовая конструкция, разработанная в институте им. В.П. Горячкина, и опробованная в одном из подмосковных хозяйств. Она двигалась на колёсах по грунтовым возвышениям на поле и по конструкции была ближе к мостовому трактору. Другими изобретателями позже была изготовлена мостовая конструкция для рисовых полей. Все эти конструкции были фронтального исполнения и не прошли испытаний при отвальной обработке почвы, так как мостовая ферма не выдерживала изгибающих нагрузок и перекосов. Но эти испытания не остались незамеченными на Западе. Там поняли, что при серьёзном подходе к этому вопросу СССР, а позже Россия могут выйти в лидеры с/х производства и заправлять не только мировым зерновым рынком, но и рынком сахара, растительного пищевого масла и 9 растительного пищевого белка. Для этого есть все предпосылки. Только у СССР, а позже России имеются достаточные площади пашни, подходящие для мостового земледелия. Эти площади образовались после коллективизации 30-х годов прошлого века и сохранялись до последних дней СССР. Что растительный пищевой белок является стратегическим товаром, своего рода оружием принуждения, ясно показали события 70-х годов прошлого века, когда США наложили запрет на ввоз во Францию соевого шрота из-за её слишком самостоятельной политики в отношении НАТО. Французской амбициозности хватило всего на две недели. Поэтому западные спецслужбы через определённые сферы влияния начали внедрять в сознание российского населения, что только фермеризация с/х производства с приватизацией и разделом земли позволит достичь необходимых объёмов производства продовольствия в стране. Ведь одной из причин развала СССР был недостаток продовольствия. Правда, сплошной фермеризации в стране достичь не удалось, но приватизация земли прошла успешно, хотя основательного выделения и раздробления массивов пашни не произошло. Из печати почти исчезло всяческое упоминание об индустриальном полевом мостовом земледелии, а в сознание внедрялось, что мостовые системы могут работать только в тепличных хозяйствах на небольших площадях и только там можно говорить об их рентабельном применении. В довершение был проведён маневр на научном уровне, уводящий от разработки и промышленного применения мостовых систем. Конференция ООН в Рио-де –Жанейро в 1992 году приняла идеологию адаптивноландшафтного землепользования и землеустройства в с/х производстве. Через определённые фонды западными спецслужбами были перечислены средства для выделения грантов российскому научному сообществу на разработку теории адаптивно-ландшафтной системы земледелия на основании докучаевских, более чем столетней давности разработок, защиты по ней кандидатских и докторских диссертаций. Однако не нужно думать, что предлагается использовать только Систему мостового земледелия, а все существующие отменить. Это всё равно, что говорить, что все дороги в стране должны быть с асфальтовым и бетонным покрытием, а грунтовых дорог быть не должно. На самом деле это чушь, должно быть рациональное соотношение. Несмотря на наше земельное богатство, под поля «Комплексной Системы мостового 10 земледелия» (КСМЗ) должны выделяться самые удобные площади, а их не так уж и много. Даже сейчас в с/х производстве, как говорилось выше, применяются Системы земледелия с отвальной пахотой, с минимальной и нулевой обработкой почвы. Насчёт её мобильности. Прежде всего следует понять, что поле «Комплексной Системы мостового земледелия» (КСМЗ) в массиве пахотных земель российского хозяйства, достигающем нескольких тысяч гектар, располагается компактно и непрерывно в длину и занимает самые удобные и ровные пахотные площади прямоугольной формы, окаймлённые лесопосадками. Минимальная площадь такого поля, или полей, составляет около 500 га и выше. На самом деле, никакой мобильности комплекса машин и оборудования не требуется, так как поле КСМЗ располагается единым массивом, и переезд осуществляет мостовое транспортно - тяговое средство, неся на себе модульные орудия. Остальные же большие площади неправильной формы, с линиями электропередач, подземными трубопроводами и кабелями, с балками и оврагами могут использоваться нынешними Системами земледелия и Системой машин. Для них, естественно, мобильность нужна. После нашего предполагаемого вступления в ВТО, сельское хозяйство может лишиться даже той минимальной помощи государства, которое оно имеет сейчас. Если при нынешнем положении в с/х отрасли мы производим довольно большие закупки продовольствия и кормового сырья за рубежом, то в дальнейшем эти закупки могут возрасти до такой степени, когда на них будет затрачиваться значительная доля госбюджета. Для дестабилизации обстановки в нашей стране западным политтехнологам достаточно будет обвалить мировые цены на нефть и газ, что уже было в недавней истории, а также остановить поставки продовольствия в долг. Поле КСМЗ в хозяйстве является вариантом страховки в случае неблагоприятных погодных условий. Одно такое сравнительно небольшое поле может дать в засуху полный валовой сбор с/х культур, который собирается в хозяйстве со всей площади в несколько тысяч гектар в урожайный год. Таким образом, разработка «Комплексной Системы мостового земледелия», серийное освоение её Системы машин нашей промышленностью и внедрение в с/х производство, позволит решить в стране вопрос продовольственной безопасности, независимости и государственной стабильности. 11 Приложение 2 Рассмотрение лимитирующих факторов урожайности с/х культур при использовании нынешних Систем земледелия. Высокие валовые сборы возможны, если будут преодолены основные лимитирующие факторы урожайности. В Приложении 1 говорилось о частном сортоиспытательном участке в Ташкенте, где П.М.Пономарёвым была получена урожайность пшеницы 300ц/га. Может показаться, что среднеазиатские условия произрастания с/х культур на искусственном поливе ни в какое сравнение не идут с условиями не только Центра, но и Юга России. Действительно, фотосинтезирующая активная радиация (ФАР) у нас ниже, чем в Средней Азии, но ряд поддерживающих каратиноидов (пигментов) в светособирающих комплексах листьев, позволяют улавливать более коротковолновую часть света даже при пасмурной погоде и переводить её в более длинноволновую, поглощаемую хлорофиллом реакционных центров. Так что урожайность озимой пшеницы в 150…200ц/га в России вполне возможна, и фотосинтезирующая активная радиация для этого лимитирующим фактором не является. Вторым лимитирующим фактором является плодородие почвы. Выражение «плодородие почвы» является многоплановым понятием. Это наличие в почвенном поглощающем комплексе соединений всех макро- и микроэлементов, необходимых растениям, причём, как в его минеральной, так и органической части. Такими, кроме азота, зольными макроэлементами являются фосфор, калий, кальций, сера, магний, а микроэлементами, кроме хлора, - медь, железо, бор, молибден, кобальт, марганец, цинк, натрий, кремний и др. В период отсутствия вегетации растений наличие соединений макро- и микроэлементов должно быть в нерастворимом состоянии во избежание вымывания их из почвы, или вмывания в более глубокие её слои, вплоть до водоносных горизонтов. Во время вегетации растений, они должны постепенно переходить в растворимое состояние и потребляться ими. Ясно, что большие количества питательных соединений в виде минеральных удобрений не могут в адсорбированном и абсорбированном состоянии удерживаться 12 минеральным поглощающим комплексом (МПК). Во-первых, произойдёт отравление почвы с уничтожением её микробиологического компонента, а также «ожог» корневой системы растений с проявлениями физиологической засухи. Только микробиологический поглощающий комплекс, мёртвая органика и гумус совместно с МПК и дозированным применением соединений минеральных макро- и микроэлементов могут содержать в себе питательные соединения, необходимые для получения урожая на пределе биологических возможностей сорта, но лишь при определённых условиях. Существующие системы земледелия рекомендуют применение корневых подкормок растений до пяти раз за вегетационный сезон. Но в период отсутствия дождей минеральные удобрения лежат на почве или в почве без растворения и не оказывают никакого действия на растения. На склоновых землях они при ливнях вместе с почвой сносятся в реки, пруды и озёра. При использовании нынешней знергосберегающей технологии земледелия после уборки культур, предшествующих озимым, необходимо внести азотные удобрения и продисковать почву для измельчения послеуборочных остатков и их заделки. В зависимости от влажности почвы это нужно сделать не менее чем за две недели до сева озимых. Азота в почве мало из-за его выноса предшествующей культурой, а также ввиду усиления микробиологической деятельности. Растительными послеуборочными остатками начинают питаться в первую очередь грибки, являющиеся эукариотными организмами, в принципе не умеющими фиксировать азот атмосферы. Они обладают мощным ферментным аппаратом, и при наличии влаги в почве, производят деструкцию органики с извлечением из неё органических соединений азота в виде аминокислот, мочевины и т.д., а из почвы – неорганического нитрата аммония, а также солей фосфора, серы, калия, магния и микроэлементов. Вслед за ними на растительных остатках развиваются целлюлозолитические бактерии, являющиеся прокариотами, но также не обладающими азотофиксацией. На этой стадии разложения органики все они являются конкурентами растений за соединения азота. И осенью и весной озимые из-за этого испытывают азотное голодание. 13 Только после первичной обработки растительных остатков грибами и целлюлозолитическими бактериями за них принимаются свободноживущие аэробные и анаэробные азотофиксирующие бактерии, такие как азотобактер, бейеринкия, клостридиум и др., которым для лучшей азотофиксации, кроме полуразложившихся углеводсодержащих остатков необходимы такие макроэлементы, как фосфор и кальций, а из микроэлементов – бор, молибден, ванадий, железо, марганец, магний. На поверхности почвы развиваются также азотофиксирующие фотосинтетики – цианобактерии (сине-зелёные водоросли). Но даже эти азотофиксаторы атмосферного азота, при наличии в почве азотных соединений, предпочитают забирать их оттуда, а не из атмосферы. Лишь только поздней весной и в начале лета, после лизиса и минерализации грибковой и бактериальной массы, азотные и другие минеральные соединения достаются растениям, что для дикой растительности является обычным правилом, а вот для культурных растений, от которых мы хотим получить урожайность на пределе биологических возможностей сорта, достаточно поздновато. Поэтому так важна ранневесенняя подкормка зерновых азотными удобрениями с микроэлементами, которая производится сейчас центробежными разбрасывателями в сцепке с трактором, передвигающимися по почве, находящейся в состоянии «черепка». Но очень часто сильные дожди после этого смывают удобрения с полей. И наоборот, дружное потепление весной с дождями также часто мешают внести их вовремя. Применение же авиации для этой цели низкоэкологично и неточно. Ещё худшие результаты даёт применение азотных удобрений с нарушением оптимальных сроков их применения, когда у растений уже заложились элементы зачаточного колоса. Тогда применение азота не ведёт к увеличению количества колосков и цветков в колосе, а вызывает дополнительное кущение, т.е. возрастает расход влаги и питательных веществ на рост подгона, что ухудшает формирование урожая на основных побегах, особенно в засушливые периоды, когда нет применения искусственного орошения. Здесь также нынешняя Система машин не приспособлена для работы под дождём по переувлажнённой почве. 14 Достаточное количество азота необходимо растениям и летом, особенно при высокой освещённости. С одной стороны, высокая освещённость создаёт высокую ФАР, что благоприятствует фотосинтетической деятельности растений, с другой стороны, увеличивает количество синглетного кислорода, который необратимо разрушает хлорофилл в его возбуждённом состоянии. При этом хлорофилловые зёрна листьев слипаются и погибают. Подобные явления дополнительно усугубляются дефицитом влаги в почве при засухе. Для удаления синглетного кислорода каждая клетка растения должна иметь необходимое количество антиоксидантов: каратиноидов (провитамин А) и альфа - токоферолов (витамин Е), что при недостатке соединений азота для синтеза белковых ферментов, влаги и микроэлементов является невыполнимой задачей. Своевременное снабжение растений питательными соединениями возможно при их внекорневой подкормке по листовой диагностике. Но оперативное нанесение на листья низкоконцентрированных удобрительных растворов не всегда возможно по погодным условиям. Наилучшие условия их нанесения – ночное время, так как днём возможен ожог листьев. В этом отношении современные Системы земледелия и Системы машин лимитируют подкормочные операции в нужное для растений время, тем более для получения урожая на пределе биологических возможностей сорта, когда внекорневую подкормку нужно применять иногда до двадцати раз за сезон. Известно, что около 94% органики образуется при фотосинтезе из углекислого газа и воды, которые предоставляют растениям ещё такие макроэлементы, как углерод, водород и кислород, избыток которого удаляется в атмосферу. Причём, водород является в растениях не только строительным материалом, но в виде протонного потенциала участвует в энергетических процессах их клеток, а также в образовании универсального энергетического вещества – аденозинтрифосфата (АТФ). Главная пища растений – углекислый газ и вода. Чистый углерод обладает низкой реакционной способностью. Лишь только в соединении с кислородом, он в виде углекислого газа поглощается растениями и вступает в соединения. Ассимиляция СО2 в растительном организме идёт с предварительным соединением его с рибулозодифосфатом (РДФ). При 15 этом РДФ распадается на две молекулы фосфоглицериновой кислоты (ФГК). К углероду СО2, включённому в ФГК, присоединяется электрон хлорофилла, при этом ФГК с участием энергетически активных молекул аденозинтрифосфата (АТФ) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ-Н) превращается в фосфоглицериновый альдегид (ФГА). В пентозофосфатном цикле ФГА превращается в исходный РДФ и углевод. РДФ опять вступает в соединение с СО2, что при его наличии делает цикл непрерывным. Это С3 путь усвоения углерода (цикл Калвина). Во время темнового дыхания кислород также сопрягается с РДФ, хотя СО2 связывается с ним лучше, чем О2. Но всё равно кислород понижает КПД системы, когда углекислый газ поступает в растения через листья. Первоначально в результате фотосинтеза растение усваивает углекислый газ полностью, а воду разлагает на водород (протоны) и кислород, который удаляется в атмосферу. Образующиеся углеводы в темновых реакциях фотосинтеза и ночью и днём затем превращаются в результате пересинтеза с затратой энергии АТФ в другие органические соединения. Энергия АТФ образуется в результате разложения части синтезированных углеводов в реакции дыхания, идущей с забором из атмосферы выброшенного накануне кислорода. Конечным продуктом разложения углеводов в реакции дыхания является углекислый газ, вода и энергия в виде аденозинтрифосфата (АТФ). Но процент выбрасываемых СО2 и Н2О растениями в процессе темнового дыхания является не очень большим по сравнению с их количеством, усвоенным в процессе световой фазы фотосинтеза. Однако количество углекислого газа, усваиваемого растениями при фотосинтезе листьями из атмосферы, для получения урожайности с/х культур, близкой к пределу их биологических возможностей, является недостаточным. Значение воды для растений, при традиционном рассмотрении, сводится к тому, что она выполняет там жизненные функции, поддерживающие обменные процессы, является источником их питания. Все физиологические и термодинамические процессы происходят в растении только с участием воды. Без неё, как посреднической среды, невозможен химический, электрический, магнитный, информационный и тепловой обмен между клетками растительного организма. Важнейшие процессы с участием воды заключаются в том, что она: 16 - является основной составляющей частью растения (от 80 до 90%), поддерживающей её клетки и ткани в напряжённом состоянии (тургор и осмос); - выполняет транспортную функцию по доставке питательных веществ тканям и органам при корневом и листовом питании, обменных процессах и синтезе; - участвует в выделительной функции по удалению из растительного организма вредных и ненужных соединений; - является терморегулятором, препятствующим перегреву тканей, в том числе свёртыванию таких важнейших белков, как ферменты и гормоны; является источником строительного материала, водорода, используемого в процессе фотосинтеза углеводов. А вот энергетические функции воды в растительном организме как-то необъяснимо не подчёркиваются, хотя она является при фотосинтезе донором электронов и протонного потенциала, который не только участвует в энергетических процессах клеток, но и является главным фактором образования универсального энергетического вещества – аденозинтрифосфата (АТФ). При сравнении роли АТФ и протонного потенциала в энергетике клеток растений известно, что АТФ используется в основном для синтеза биополимеров и их составных частей, он же осуществляет транспорт веществ через внешнюю мембрану клеток и энергообеспечение её сократительных систем. Протонный же потенциал питает АТФ-синтетазу, поддерживает транспорт АТФ, АДФ, фосфата, карбоновых кислот через мембраны, регулирует реакции по поставке водорода в восстановительных синтезах, участвует в процессах транспортировки кальция и др. веществ и т.д. Таким образом, клетки растений имеют два ресурса обеспечения энергетических потребностей. Один из них АТФ – химический, отлично растворимый в воде, удобный для использования в водной фазе клеток, но не подходящий для работы внутри мембран из-за нерастворимости в жиру. Другой ресурс электрохимический, связанный с гидрофобной, мембранной фазой клеток – протонный потенциал. Для поддержания достаточного энергетического запаса АТФ, клетки имеют буферную систему в виде креатинфосфата, который участвует 17 только в одной реакции фосфорилирования АДФ. Для протонного потенциала также необходима буферная система, тем более, что при энергетическом сравнении с АТФ в клетке его оказывается чуть ли не на три порядка меньше, если он находится в электрической форме. И такой буфер есть. Это калий – натриевый градиент. Все химические, электрические, термодинамические, транспирационные, а также большая часть энергетических процессов в растениях происходят в водных растворах. Вода составляет значительную долю веса растений. Таким образом, наличие влаги в почве является, при прочих равных условиях, одним из наиглавнейших условий получения высокого урожая, поскольку вода – важнейшее удобрение. При дефиците влаги в почве, соответственно и в растениях, синтез органики в них почти прекращается, так как нет «сырья» и энергии для этого. Засухоустойчивость растений говорит только об их выживаемости, но отнюдь не о продуктивности. Занятие растениеводством в современных условиях при дефиците влаги – это издевательство земледельца над растениями, почвой и самим собой и без мелиорации, как говорилось в Приложении 1, получение растениеводческой продукции с нормальной урожайностью проблематично. Мелиорация требует огромных запасов пресных вод, причём, достаточно равномерно распределённых по площади региона. В Воронежской области лишь небольшое количество рек может служить для этой цели. Запасы подземных вод достаточно велики, и, кроме питьевого и технического водоснабжения населения и промышленности региона, широко используются в орошении площадей садоводческих товариществ. Но основные запасы пресной воды должны накапливаться в поверхностных естественных ёмкостях за счёт выпадающих природных осадков. Огромное количество талых вод почти бесполезно сбрасывается реками в солёные моря. Ещё докучаевские экспедиции в Каменной степи начали сооружать плотины в балках и оврагах с образованием первых прудов и накапливанием в них талых вод. За советское время сеть прудов и водохранилищ значительно увеличилась, но для ведения широкой мелиорации их явно недостаточно. Большим резервом для прудового сбора талых вод являются балки и овраги, не задействованные за 18 прошедшее время из-за отсутствия подстилающих водоупорных горизонтов. Строительство прудов там возможно с применением гидроизолирующих покрытий дна и стенок. Использование же этих оврагов и балок для выпаса мясных пород скота, завезённых в последнее время в Воронежскую область, является не очень умным решением. Для их летнего выпаса нужно использовать культурные орошаемые пастбища, а для зимнего содержания – полуоткрытые откормочные площадки. Если из воды растения забирают только водород, а кислород выбрасывается в атмосферу, то углекислый газ из воздуха забирается полностью. В Системе земледелия с оборотной вспашкой почвы потребление углекислого газа растениями, как и дыхание, происходит через устьица листьев. Содержание СО2 в атмосфере составляет всего 0,03%. Весной, когда листовой аппарат у них мал, это как раз лимитирует его поступление в растительные организмы. Кроме того, ключевым ферментом ассимиляции углекислого газа в растениях является рибулозодифосфаткарбоксилаза, которая на самом деле обладает двойной функцией: карбоксилазы и оксигеназы. Таким образом, кислород конкурирует с углекислым газом за общий каталический центр в молекуле ключевого фермента. Может показаться, что если растения во время фотосинтеза выбрасывают кислород в атмосферу, то он им не нужен. На самом деле это не так. Кислород нужен в дыхательных реакциях, когда ранее синтезированные днём биополимеры используются в окислительных процессах, в том числе дыхательном фосфорилировании, ещё и ночью. В результате этого процесса энергия Солнца, усвоенная растениями при фотосинтезе днём, используется круглые сутки. Таким образом, существенная часть продукции фотосинтеза нужна только для того, чтобы связать энергию света, превратить её в химическую, и использовать для синтеза совсем других веществ. И лишь часть органического вещества, образующегося при фотосинтезе, используется как строительный материал для этих синтезов. Растения имеют два процесса знергообеспечения – фотофосфорилирование и дыхательное фосфорилирование. Может показаться, чем ярче свет, тем сильнее должны проходить у растений реакции фотосинтеза с выделением кислорода. На самом деле всё происходит иначе. При сильном освещении скорость потребления 19 кислорода и выделение из листьев углекислого газа возрастает и в фотодыхании бесполезно тратится до половины веществ, накопленных в фотосинтезе. Если к этому добавить особенность, что фотосинтез у растений происходит не во всё светлое время дня, а в течение буквально нескольких часов, то оказывается, что в яркие солнечные дни ассимиляция углекислого газа будет очень незначительной. Правда, такой особенностью обладают только, так называемые, С-3 растения, к которым относится и пшеница. С-4 культурные растения, такие как сорго, чумиза, просо, сахарный тростник, кукуруза, амарант и т.д., у которых несколько иной механизм усвоения углекислого газа, потребляют его за то же время синтеза до двух раз больше, чем С-3 растения. Ко всему прочему, условия попадания углекислоты через устьица листьев на рибулозодифосфат не очень просты. Устьичные полости не могут сокращаться как лёгкие у животных. Через них наружу вылетает огромное количество молекул воды и кислорода (при фотодыхании ещё углекислого газа), а навстречу им несутся молекулы всех газов, составляющих атмосферу, и среди них тот же углекислый газ, кислород, та же вода. Кроме того, как говорилось выше, «посадочная площадка» у молекул углекислоты и кислорода одна и та же – рибулозодифосфат, поэтому КПД системы понижается. Возможно, что для создания высокого уровня воздухообмена для «отцеживания» углекислого газа, растения при вегетации и испаряют такое огромное количество влаги. Ведь диффузии и осмоса недостаточно. Но есть ещё один путь поступления углекислоты в растения, который современные Системы земледелия и машин могут им предоставить частично. Это путь не только через листья, но и через корни. Для этого на листья наносятся, а в почву вносятся низкоконцентрированные растворы мочевины и карбоната кальция. Мочевина, попавшая в растения через листья и корни, гидролизуется с образованием аммиака и углекислоты, а карбонат кальция диссоциирует на ионы кальция и остаток угольной кислоты. Правда карбонат кальция плохо растворим в воде, лишь при наличии в почве влаги и углекислого газа он превращается в хорошо растворимый гидрокарбонат. Но опять же, по погодным условиям это не всегда представляется возможным. Кроме того, не обеспечивается непрерывное поступление значительного количества СО2. 20 Может показаться, что разговор идёт о применении лишь нескольких элементов питания растений. На самом деле это не так. Растениям для правильного развития необходимы свыше двадцати элементов минерального питания, а кроме того, и ряд органических соединений. Питание в совокупности должно являться сбалансированным, непрерывным и дробным. Это питание должно находиться в низкоконцентрированных растворах и постоянно поступать в растения за всё время вегетации. Только при таких условиях возможно их полное развитие, с раскрытием потенциальных возможностей в урожайности. Только так можно получить растения с максимальной поверхностью листьев и высоким хлорофилловым числом для поглощения углекислоты и улавливания солнечной энергии, а также развитой корневой системой. Но именно эти качества вступают в противоречие с количеством влаги, находящейся в почве и поступающей в растения. Большая поверхность листьев захватывает и большее количество углекислоты из воздуха, она же, да ещё с высоким хлорофилловым числом, фиксирует большее количество энергии. Одновременно увеличивается потребность растений в воде на её испарение и охлаждение листьев. Современные Системы земледелия работают с растениями вслепую, поэтому получение их урожайности на пределе биологических возможностей сорта является недостижимой задачей. Утверждения сторонников так называемого «органического земледелия», что только их продукция может быть экологически чистой, и поэтому имеет не очень высокую урожайность, может иметь место только при применении современных Систем земледелия с несбалансированным и недостаточным питанием растений. При использовании современных Систем сплошь и рядом нарушаются основные законы земледелия и растениеводства: а) закон равнозначности и незаменимости факторов роста растений (тепло, освещённость, влага, питание, структура почвы и т.д.), сущность которого в том, что нельзя какой-то один необходимый фактор заменить другим; б) закон ограничивающего фактора, определяющий уровень урожайности фактором, находящемся в минимуме; 21 в) закон оптимума, при котором только наивыгоднейшее соотношение между факторами роста обеспечивает полное развитие растений с наивысшей урожайностью; г) закон возврата, заключающийся в том, что растения на формирование урожая потребляют из почвы поля питательные макро- и микроэлементы, которые необходимо туда же вернуть в виде неиспользуемой в пищу части синтезируемой органики данного и других полей, так и минеральных удобрений; д) закон плодосмена, при котором культуры на полях чередуются в пространстве и во времени; е) закономерность в виде наличия у растений физиологических часов, когда растения реагируют на изменение длины дня, и ускоряют и замедляют своё развитие; ж) закономерность, учитывающая критические периоды у растений по отношению к питательным веществам. Т.С.Мальцев пытался ввести ещё закон повышающегося плодородия почвы при её безотвальной обработке с оставлением послеуборочных остатков. Но в конце жизни от него отказался из осознания подмены материи (зольных остатков) на энергию. На самом деле существует закон единства и борьбы противоположностей, и от того как он применяется, происходит или повышение, или понижение плодородия почвы. Следующей составной частью плодородия почвы является гумус. Если чернозёмы самые плодородные и самые богатые гумусом почвы, значит, гумус создаёт урожай, и плодородие почвы определяется гумусом. В то же время урожай растений можно получить и при отсутствии в почве органики, при применении одних комплексных минеральных удобрений. В оптимальные по увлажнению годы, чернозёмы без всяких удобрений дают до 50ц зерна. При внесении минеральных удобрений на нечернозёмных почвах можно получить урожай в 40ц зерна. Отсюда следует, что при внесении минеральных удобрений растения используют их, но это не значит, что гумус не нужен растениям. В среднем за год с урожаем с гектара почвы исчезает 600…1000 кг гумуса. Поскольку запасы гумуса для богатых чернозёмов исчисляются в 130…220 т/га, то его хватит на 130…360 лет. Кроме того, гумус в почве непрерывно образуется вновь. Но питательные вещества гумуса 22 малоподвижны, их освобождение растянуто во времени и заметно не увеличивают в почве общего содержания растворимых питательных соединений. На малогумусных же почвах, если они не удобряются, урожай снижается, в среднем, через пять лет, при том, что содержание гумуса практически не уменьшилось. Урожайность растений можно поддерживать постоянным внесением органики, так как её разрушение происходит примерно за три – четыре года, и даже многолетнее внесение навоза не увеличивает заметно содержание гумуса в почве. Сам навоз нужен растениям как субстрат, при разложении органического вещества которого освобождаются элементы питания, в том числе углекислый газ и вода. Кроме того, применением одних минеральных удобрений, можно увеличить содержание гумуса в почве за счёт лучшего развития растений и создания ими большей массы корневых и внекорневых растительных остатков. Система земледелия с оборотной вспашкой, с использованием чёрных паров, основывается на постоянном разрушении гумуса для выделения соединений, необходимых для питания растений. Современные энергосберегающие технологии с поверхностным оставлением послеуборочной органики на полях улучшили положение и немного повысили урожайность с/х культур, но далеко не до такой степени, чтобы она была на пределе их биологических возможностей. Малогумусные почвы можно улучшить, высевая бобовые травы в смеси с травами, способными усваивать недоступные другим растениям плохо растворимые фосфорные удобрения. Это люпин, донник, эспарцет, горчица, гречиха, овёс и др. Заделывая их растительные остатки неглубоко в почву, уже на второй год можно получать высокий урожай с/х культур. Благоприятное воздействие зелёного удобрения почвы - сидерации, связано с улучшением физических свойств почвы и накоплением легкодоступных соединений для питания растений, важнейшими из которых является углекислый газ и вода. Однако сидерация обогащает почву всего 3 – 4 элементами питания и восполнение остальных 16 – 17 элементов приходиться проводить другими мерами. Как раньше, да и в современных условиях производится накапливание навоза, его транспортировка на поля и заделка? На фермах он обычно годами вывозится на открытую площадку складирования, где 23 постепенно перегнивает, зарастает и осеменяется сорной растительностью, вымывается дождями с потерей питательных веществ, которые уходят в землю и улетучиваются почти бесцельно в атмосферу, снижает свою энергонасыщенность. Затем загружается в автотракторный транспорт, вывозится на поля и ссыпается там кучами. На поле заезжает бульдозер и распределяет навоз по её поверхности. После авто-тракторнобульдозерного внесения и запашки навоза понятно, что представляет собой пахотный и подпахотный горизонты почвы. Третьим лимитирующим фактором при использовании нынешней Системы земледелия является машинная деградация почвы. Культурные с/х растения требуют для развития корневой системы определённой плотности почвы, которая может быть достигнута при её безотвальной обработке дискаторами не только под зерновые, но также под такие клубневые и корневые культуры, как картофель, сахарная свёкла и морковь. В современных Системах земледелия подготовка почвы к севу и сам сев могут производиться с/х агрегатами с использованием энергонасыщенного трактора со сдвоенными колёсами, первоначально позволяющими, хоть и с трудом, сохранять нужную рыхлость почвы. На этом функции энергонасыщенного трактора заканчиваются до обработки зяби и сева озимых. Его использование на внутрихозяйственных перевозках так разбивает грунтовые дороги, что на них невозможно использовать автотранспорт. А для ухода за посевами нужны лёгкие колёсные и гусеничные пропашные тракторы. Конечно, в большинстве хозяйств после посева и первоначального внесения удобрений, туда уже не въезжают до самой уборки. Но там, где хотят получить хорошую урожайность, занимаются подкормкой растений (в том числе внекорневой), культивацией (на пропашных культурах), борьбой с болезнями и вредителями с проездом по междурядьям или по технологическим колеям (на культурах сплошного рядового посева). После созревания урожая по полям ещё двигается уборочная и автомобильная техника, а позже – техника по внесению органических удобрений. Поэтому понятно, почему верхний слой почвы истирается и теряет структуру, а подпахотный - переуплотнён со смыканием воздушных каналов, что в 24 жаркую и ветреную весенне - летнюю погоду приводит, в конечном итоге, к почвенной засухе. Только в с/х производстве возможны такие парадоксы: подготавливая почву под развитие культурных растений, мы, тем самым, ухудшаем условия движения с/х техники по полям; прохождение с/х техники по почве и её уплотнение при уходе за теми же растениями, ухудшает условия развития растений и уменьшает урожайность. К тому же довольно большая часть мощности двигателей с/х машин тратится на непроизводительные потери при их перемещении по неприспособленным для передвижения полям. Следующим парадоксом является решение проблемы не прямым действием, а в обход, сбоку, с тыла. Допустим, существует проблема машинной деградации почв. Проблему пытаются решать использованием лёгкой гусеничной техники, или сдваиванием колёс на тяжёлых колёсниках и т.д. Хотя самое прямое решение вопроса – вообще не ездить по почве. Или проблема нехватки влаги в почве, которую решали лесопосадками, глубокой вспашкой, структурой почвы, верховыми прудами и т.д. в течение более ста лет и не решили до сих пор. А самое прямое решение вопроса полив, дождевое орошение. Не нужно рассуждать, есть ли вода на Луне или на Марсе, если на Земле нечем орошать поля. Это во времена В.В.Докучаева, К.Д. Глинки, Н.А. Пима, П.С.Коссовича, А.А.Измаильского, П.А.Костычева, Д.Н.Прянишникова, В.Р.Вильямса, К.А.Тимирязева, В.Р.Качинского, А.А.Роде, В.П.Горячкина, Р.В.Ризположенского, К.К.Гедройца, Н.М.Сибирцева, Б.Б.Полынова, Ю.А Ливеровского, Е.П.Троицкого, И.С.Рабочева, Н.М.Тулайкова и др. невозможно было преодолевать лимитирующие факторы урожайности прямым действием в связи с технической и технологической неразвитостью производства. Но уже в 60-х годах прошлого века эти вопросы можно было решать, несмотря на спор социалистических и капиталистических государств, с какого конца бить варёное яйцо, с тупого, или острого, и огромные финансовые затраты на реализацию этой проблемы. Высокогумусные почвы, содержащие органические остатки, обладают повышенной влагоёмкостью, уменьшенной плотностью, у них лучший водный режим и газообмен. Таким образом, физическая структура 25 почвы также является одной из составляющих почвенного плодородия. Очень часто в почве содержится ещё много питательных веществ, а урожаи на ней падают. И одна из причин этого падения - ухудшение физических свойств почвы. Структура почвы воплощается в структуре её порового пространства. Эта структура влияет на движение воды в почве, возможность контакта корней растений и почвы и доступность им почвенной влаги. Очень часто бывает достаточным сделать комковатым самый верхний слой почвы, чтобы заметно повысить урожайность растений. Чернозёмные, высокогумусные почвы обладают природной комковатой структурой и это, в свою очередь, обеспечивает их высокое потенциальное плодородие. Не менее важен механический состав почв. Песок, супесь, суглинок, глина обладают разным плодородием в одинаковых условиях. В них по разному корни контактируют с почвой, доступность воды при прочих равных условиях также неодинакова. Механический состав определяет водопроницаемость, плотность, твердость почвы. Чернозёмные почвы, в принципе, могут образовываться на любом минеральном субстрате, а гумус может сглаживать неблагоприятные физические свойства почвы, зависящие от её механического состава. Гумус склеивает частицы песка, устраняет его сыпучесть и излишнюю водопроницаемость, и напротив, разрыхляет глины, убирая их слитость, обеспечивая им большую порозность. От физических свойств почвы, в частности, от механического состава в значительной степени зависит её водный и тепловой режим. Количество воды, потребляемое растениями, значительно превышает поступление основных питательных элементов. Пшеница на широте Москвы забирает с 1га не более 200 кг азота, калия, фосфора в год, в то же время воды потребляет около 1000т. В сухих степных условиях эта цифра увеличивается вдвое и более. Почва впитывает воду, удерживая её. Это свойство почвы называется влагоёмкостью. Глины удерживают до 60% воды от веса почвы, суглинкидо 40%, супеси-до 20%, пески-до10% и все почвенные реакции идут в почвенных растворах. Эти реакции также связаны с температурой воздуха и почвы. Повышение температуры ускоряет реакции, увеличивает растворимость 26 твёрдых соединений, уменьшает растворимость газов, ускоряет до определённого предела деятельность микроорганизмов. Положительные температуры – непременное условие жизни растений. Вегетация растений начинается только при устойчивом повышении температуры в 5…100С. Приблизительно при такой же температуре начинается активная жизнь микроорганизмов в почве, увеличивается растворимость питательных веществ и их усиленное потребление растениями. Температурный и меньше водный режим почвы характеризуется цикличностью, с которой связана концентрация почвенных растворов питательных элементов, а значит, и рост растений. Почвенная влага необходима растениям, а её избыток вреден. Ухудшается воздушный режим почвы, корни задыхаются. В северных широтах, как и в тропиках, почвы от избытка влаги окисляются, гумус разрушается и вымывается, на юге же из-за переполивов почвы засаливаются и также лишаются плодородия. При оценке плодородия почвы нельзя не рассмотреть и наличия в них солей. При повышенной концентрации в почве растворимых солей в южных широтах часто образуются солоди и солонцы. Их неблагоприятные физические свойства создаются поглощённым натрием и магнием. При избыточном поступлении солей натрия в солонец, он вытесняет кальций и превращает солонец в солончак. В северных районах почва содержит много воды и органических кислот, водород которых также вытесняет кальций и почва становится кислой. Все почвы можно различать по преобладанию в них кальция, натрия, магния, алюминия и водорода в обменном состоянии. Плодородные почвы богаты ионами кальция и магния, нередок в них и натрий. Малоплодородные земли часто содержат ионы водорода и алюминия. Кислые почвы малоплодородны потому, что не могут дать растениям водорастворимых солей питательных элементов. Поэтому чтобы устранить излишнюю кислотность почв, в них вносят соединения кальция. Щелочные почвы, богатые натрием, после промывки от избытка солей превращаются в солонцы и при их мелиорации также могут давать достаточные урожаи. Нужно также сказать, что плодородие почв с наличием плохо растворимых карбонатов кальция и магния объясняется тем, что при их контакте с дождевой водой, насыщенной углекислым газом атмосферы, а также 27 почвы, они превращаются в хорошо растворимые гидрокарбонаты и питают растения соединениями Са, Мg, а также углекислым газом. Существует ещё компонент почвы, ответственный за её плодородие. Этот компонент живой, и в большей, или меньшей мере присутствует во всех почвах. Известно, что растения в своей жизни тесно связаны с микроорганизмами и грибами, которые живут в почве, на их листьях и корнях. Они разрушают органические вещества и освобождают из них питательные зольные элементы, а также углекислый газ и воду, некоторые бактерии фиксируют азот атмосферы. Микроорганизмы и грибы выделяют в почву ферменты, чем активизируют почвенные процессы. Плодородие высокогумусных почв не в самом гумусе и содержащихся в нём питательных соединениях, и даже не в создаваемых им благоприятных физических свойствах. Всё это важно в жизни растений, но самая главная роль гумуса – это создание благоприятного режима и условий жизни для микроорганизмов и грибов. Органика, особенно свежая – это их стол и дом. А далее они уже помогают растениям, снабжая их питательными макро- и микроэлементами, гормонами и витаминами. Таким образом, наличие свежей органики, гумуса и микро- и микобиоценоз, который благодаря этому создаётся, являются причиной плодородия почвы. Поэтому высокогумусные, с углеводсодержащей органикой почвы могут принимать большие дозы минеральных удобрений без опасности их отравления. И создание таких богатых органикой, высокогумусных, буферных к неблагоприятным воздействиям почв – одна из основных научных и практических задач. Ещё одним важным компонентом почвы, создающим её плодородие, являются почвенные беспозвоночные. Из них основу биомассы (50…70%) составляют кольчатые черви. Их жизнедеятельность оказывает решающее влияние не только на создание структуры, плодородие почвы и поддержание этого состояния, но и воздействует на оптимальное развитие и урожайность культивируемых растений. Почва, прошедшая через пищеварительную трубку червей, претерпевает различные химические, структурные и физические изменения таким образом, что питательные вещества принимают более доступную для растений форму. Частички почвы, органический материал, бактерии, грибы, и т.д. смешиваются с пищеварительной слизью и перевариваются. 28 Эта смесь структурируется, в ней увеличивается содержание калия, аммония, становятся доступными фосфорные соединения, кислотность почвы нейтрализуется, повышается её водоудерживающая способность. В пищеварительном тракте червей образуются гуминовые биополимеры (гуминовые кислоты), растворимый и нерастворимый гумус. Выделения червей, копролиты, содержат в общей сложности до 15% гумуса и являются кладовой питательных элементов. В корневой системе растений, насыщенной копролитами червей, обладающих антибиотическими функциями, развивается сообщество полезных микроорганизмов, грибков, которые в совокупности уничтожают болезнетворную микрофлору, обеззараживают почву и создают благоприятную среду для своего совместного существования и развития. Разветвлённая фактура ходов червей и их копролиты создают такую структуру почвы, которую невозможно добиться почвообрабатывающими орудиями, придуманными человеком. Поэтому, если на поля ежегодно наносить определённое количество органики, не утрамбовывать и не истирать её ходовыми системами с/х машин, в почве можно развести такое огромное количество червей, которые совместно с разветвлённой системой каналов отмерших корней растений создадут такую структуру почвы, когда её механическая обработка окажется излишней. Но современные Системы земледелия и Системы машин подобными возможностями не обладают. Идеалом почвы является такое её состояние, когда при ежегодном весеннем и осеннем внесении органических отходов животноводческих и птицеводческих ферм в смеси с углеводсодержащей органикой, копролиты червей в корнеобитаемом слое составляют 60…70% её количества. Известно, что растения с ярусным расположением и острым углом прикрепления листьев к стеблю, обладают большим процентом усвоения фотосинтезирующей активной радиации (ФАР), чем растения с углом, приближающимся к прямому. Хорошо облиственные, среднерослые, камышевидные сорта пшеницы с широкими тёмно-зелёными листьями и высоким хлорофилловым числом, большим количеством прочных основных стеблей и подгона с длинными и полностью заполненными зёрнами колосьями, - так выглядят идеальные растения для новых Систем. 29 И нахождение таких сортов пшеницы лимитирующим фактором не является. Севообороты напрямую не повышают плодородие почвы. Ротация культур в поле необходима ввиду накапливания в почве вредителей и болезнетворных микроорганизмов соответствующего культурного растения. Кроме этого, каждый вид растения специализируется на потреблении из почвы определённого набора питательных элементов, в результате чего там испытывается их дефицит. При чередовании культур в севообороте, растения используют запасы питательных веществ и влаги с разных горизонтов почвы более равномерно и полно. Если какая-то культура долго возделывается на одном поле, то сорняки быстро приспосабливаются, и, размножившись, сильно засоряют землю, отнимая свет, питательные вещества и влагу у культурных растений. Также наступает так называемое «утомление» почвы. При смене яровых, озимых и пропашных культур можно успешно бороться с засоренностью полей и получать высокие урожаи с/х растений. Неотъемлемой частью технологии возделывания культурных растений является борьба с их болезнями и вредителями. Очень часто при обнаружении локальных мест поражения посевов болезнями или вредителями, последующие обработки их соответствующими реагентами уже являются запоздалыми мерами, не приносящими ожидаемых результатов. Поэтому определяющим фактором сохранения посевов и получения высокого урожая являются упреждающие обработки специальными средствами потенциально опасных полей и участков. При использовании нынешних Систем лимит такой обработки состоит в уплотнении почвы, трудности проведения наземного опрыскивания на поздних фазах развития растений сплошного посева и его невозможности по погодным условиям, низкой точности и плохой экологичности авиационных обработок. Выше уже было отмечено, что применяемая ранее повсеместно Система земледелия с оборотной вспашкой (вывоз с полей послеуборочной органики, сжигание стерни, внесение и запашка вглубь почвы незначительного количества органических отходов жизнедеятельности животноводства и птицеводства и корневых остатков, а также минеральных удобрений, укатка почвы ходовыми системами с/х 30 машин т.д.) привели к разрушению структуры почвы, уменьшению содержания гумуса, угнетению её микро- и макробиоценоза, а в итоге, неуклонному падению урожайности с/х культур. Переход части хозяйств более десяти лет назад на энергосберегающие беспахотные Системы земледелия, а в ряде случаев на нулевые (оставление на поверхности почвы измельчённой послеуборочной органики, дискование почвы со стернёй и частью её корневой системы перед севом, или прямой сев в стерню, применение незначительного количества минеральных удобрений и т.д.), уменьшили падение содержания гумуса в почве, увеличили углекислотное и водное питание растений, оживили микро- и макробиологическую деятельность в почве, а в итоге, привели к стабилизации урожайности с/х культур, а в благоприятные по влажности сезоны – даже к её повышению. Однако осталась машинная деградация почвы в части её укатки ходовыми системами машин. Также максимальная урожайность с/х культур при использовании этих технологий очень далека до предела их биологических возможностей. Таким образом, главными лимитирующими факторами в получении урожайности с/х культур на пределе их биологических возможностей являются: - основные макроэлементы питания растений, составляющие их органику (углерод, кислород, водород, то есть углекислый газ и вода) и внутриклеточную энергетику (водород, и, в ряде случаев, фосфор, то есть вода и фосфорные удобрения); - отсутствие искусственного орошения со своевременным предоставлением растениям влаги, осуществляющей в них не только физиологические, энергетические и прочие жизненные функции, рассмотренные ранее, но и удерживающей в почве от диффузии в атмосферу углекислый газ, образующийся при деструкции органики; - структура почвы, а именно, её машинная деградация. 31 Приложение 3 Система удобрений в «Комплексной Системе мостового земледелия». Какой же видится новая Система земледелия, позволяющая избежать лимитирующих факторов урожайности с/х культур, указанных в Приложении 2, и какие почвенные процессы нужно запустить, чтобы выйти на предел биологических возможностей в урожайности этих культур? Не будем сейчас останавливаться на Системе машин, позволяющих избежать машинной деградации почвы, так как об этом будет сказано в Приложении 4 далее. Нужно только сказать, что технология остаётся беспахотной и, в какой-то мере, энергосберегающей. Рассмотрим процессы, которые протекают в почве, укрытой смесью отходов жизнедеятельности животноводства и птицеводства со значительным количеством углеводсодержащей органики (листья, лузга, опилки, измельчённые кукурузные кочерыжки, солома и т.д.) и минеральной частью той же почвы, в которую уже высеяна озимая пшеница. Нужно также сказать, что после нескольких лет использования этой смеси, отсутствии машинной деградации, осторожного применения почвообрабатывающих модулей, почва заражена спорами низших и высших микобионтов, и ниже 70мм от её уровня размещается мицелий высших грибов, адаптированных к питанию указанной органикой. Уже в конце лета, после появления всходов пшеницы, во влажной органике прорастают споры различных грибков, а снизу вверх растёт мицелий высших грибов. Во всей органической массе начинают размножаться различные аэробные микроорганизмы, большей частью целлюлозолитические. Корневая система пшеницы частью проходит через старый мицелий и ниже, а мочковатая их часть располагается сверху – в зоне разрастания нового мицелия и размножения микроорганизмов. У грибов и бактерий экзогенный тип пищеварения. У них нет рта и зубов для разжёвывания пищи, поэтому они первоначально выделяют пищеварительные ферменты на органику, переводят её в более простое растворимое состояние и поглощают этот раствор своей поверхностью. По сравнению с бактериями, грибы имеют более многочисленную ферментную систему, способную подготавливать к питанию различные вещества мёртвой органики. В зоне подготовки бактериальной и грибной 32 пищи находятся и корневые волоски пшеницы, которые также могут усваивать определённое количество некоторых «простых» органических и минеральных соединений. После того как органические и минеральные вещества будут поглощены бактериями и клетками гриба и переварены, определённая часть твёрдых и жидких отходов жизнедеятельности в виде зольных и органических, питательных для растений, соединений выбрасывается наружу из пищеварительных лизосом (вакуолей) и сократительных вакуолей соответственно. Не является исключением и растительный организм пшеницы, корни которой, наряду с другими частями её тела, осуществляют выделительную функцию. Очень часто отходы жизнедеятельности бактерий и грибов с одной стороны, и корневые выделения пшеницы с другой, являются их питанием, что позволяет им обоюдно очищать, условно говоря, «столовую» и «отхожее место». Нужно сказать, что в ризосферу пшеницы могут попадать и патогенные бактерии, а некоторые грибы обладают смешанным типом питания, т.е. могут быть как сапрофитами, так и паразитами. Но при наличии влаги и мёртвой органики их паразитические свойства не проявляются, даже наоборот, антибиотические выделения мицелия уничтожают патогенную микрофлору. В результате питания бактерий и грибов органикой в почву выделяется также углекислый газ и вода. Частично СО2 выходит по почвенным порам, ходам кольчатых червей и полостям, оставшихся от корней прошлых урожаев, в атмосферу. Но так как он тяжелее воздуха и в больших объёмах растворяется в воде, особенно холодной, то часто в безветренную погоду и по ночам, он «втекает» в почву по этим каналам назад. Но СО2 не только растворяется в воде, но и образует с ней слабую угольную кислоту, реагирующую с минеральной частью почвы, аммиаком отходов жизнедеятельности почвенных животных с образованием растворимых солей. Всё это поступает в растения пшеницы через корневую систему и по проводящим пучкам достигает рибулозодифосфата (РДФ). Нужно признать, что через корневую систему растений в растворе с водой может поступать гораздо большее количество СО2, чем через листья, когда присоединение к РДФ возможно только после его растворения в воде клеточного сока. Кроме того, как было сказано раньше, к РДФ может присоединяться кислород, которого в воздухе 21%, а СО2 –всего 0,03%. 33 При понижении температуры окружающей среды до определённой критической, микроорганизмы перестают питаться и переходят в выжидающее состояние. При этом спорообразующие бактерии на основе питательных соединений своей внутренней среды образуют споры, по величине гораздо меньшие бактерий, но несущие внутри её генетический наследственный аппарат. Остатки органических веществ разрушенных бактерий также могут потребляться корнями пшеницы. Неспорообразующие бактерии утолщают свою клеточную оболочку и также как споры могут переносить неблагоприятные факторы окружающей среды. Последними перестают питаться грибы, так как их ферментная система к тому же ещё и самая холодостойкая. Поэтому и весной они пробуждаются и начинают питаться органикой раньше бактерий, которым нужно ещё прорасти из спор и достичь нормальных размеров для последующего деления. Поздней весной и летом бактериальная масса, а также мицелий достигают значительной величины и продолжают непрерывно, микроскопическими дозами, без обжигания корней (как при использовании концентрированных минеральных удобрений), кормить растения пшеницы. Так как микроорганизмов в почве неисчислимое количество, а грибница огромна, то корневая система пшеницы не успевает потреблять ни пищевые «бульоны», ни отходы жизнедеятельности бактерий и грибов, которые при смешивании их с минеральной частью почвы превращаются в первичный гумус. В природных условиях органический материал поступает в почву сверху и разрушается в основном аэробными организмами. Продукты этого разрушения со временем оказываются в нижних почвенных слоях, где уже перерабатываются анаэробами. Анаэробное разрушение органики может происходить и в верхнем слое почвы, где аэробы создают микрозоны пониженной кислородной концентрации. Конечно, микроорганизмы одного вида могут погибать и утилизироваться при конкуренции с другими их видами, или при контакте с антибиотическими выделениями грибницы. Но основная переработка белковых бактериальных тел происходит при их поедании почвенными животными, в том числе простейшими. Как уже было сказано, первичный гумус образуется в почве при разложении органики бактериальными 34 ферментами, а также ферментной системой грибов и образовании соединений с минералами. Аналогично - после поглощения и переработки питательного «бульона», когда бактериальные и грибные выделения непереваренных остатков частично полимеризуются с минеральной частью почвы. Точно так же и при жизнедеятельности эукариотных простейших (амёбы и т.д.), поедающих бактерий, при дефекации из пищеварительных вакуолей и выделениях жидких продуктов диссимиляции сократительных вакуолей, в почве образуется первичный гумус. Свой вклад в переработку органики вносят и почвенные насекомые во всех стадиях своего развития. Они утилизируют не только мёртвую органику, но и старые плодовые тела грибницы, которые в большой массе появляются на почве с весны и до конца осени. Но истинный гумус, да и сама структурная почва, образуются при прохождении почвенно-органической массы, состоящей из углеводсодержащей органики, бактерий, отмершей нижней части грибницы и минеральной составляющей почвы через пищеварительную трубку кольчатых червей и выделении в виде копролитов, где частицы почвы в комочках копролитов склеиваются синтезирующимися там полимерами гумуса. Может создаться впечатление, что 94% массы органики растения пшеницы образуют при фотосинтезе из углекислого газа и воды и 6% зольных соединений, которые взяты непосредственно и опосредованно из внесённых осенью органических отходов. Но это не совсем так. Какая-то часть органических отходов действительно пошла на создание новой синтезируемой органики, но значительное её количество превратилось в гумус, или в виде газов улетучилось в атмосферу. В то же время, какое-то количество гумуса прошлых сезонов разрушилось и превратилось в питательные соединения для нового урожая. Также и минеральный поглощающий комплекс почвы что-то отдал на создание урожая, но что-то и принял вновь. Не обходится и без применения определённого количества макро- и микроэлементов минеральных удобрений, а также воды искусственного орошения и естественных осадков. Питательные макроэлементы даёт и атмосфера. Поэтому такую Систему удобрений можно назвать Комплексной Системой удобрений. 35 Однако где же взять огромное количество углеводсодержащей органики, этого консерванта углекислого газа и воды, выделяющихся при разложении этой органики и являющихся главным питанием растений? В Приложении 1 отмечалось то количество органики, которое необходимо для площадей российской пашни. Их нужно более 800 млн. т., а в реальности её имеется около 120 млн. т. Кроме того, что эту органику нужно собрать, её нужно внести и заделать в почву. Ясно, что минеральные удобрения гораздо удобнее для внесения, чем органические. Но альтернативы органике по равномерному и постоянному выделению СО2 в грунт и приземной слой атмосферы при её разложении в почве не существует. К тому же, это естественный природный процесс, который проходил там миллионы лет и происходит до сих пор. А выход из этого положения довольно прост – это посев сидератов. Когда основная с/х культура убрана с поля и ещё есть время теплого безморозного периода, площадь засевается викоовсяной смесью, горчицей, гречихой и т.д. Объём зелёной массы к концу вегетации может достигать значительной величины и при посеве весной яровых культур служит им прекрасным и долговременным источником основных удобрений. В более северных районах страны для накопления органики целесообразно применение сидерационных паров. Выращивание загущенных посевов сидератов и их подкашивание, кроме всего прочего, позволяет вытеснить из посевов сорные травы. 36 Приложение 4 Основные понятия «Комплексной Системы мостового земледелия». Оборудование полей и Система машин. Пример возделывания озимой пшеницы и других культур севооборота с помощью «Комплексной Системы мостового земледелия». Как же реализуется эта Комплексная Система удобрений и Система машин в новой инновационной Системе земледелия, называемой «Комплексная Система мостового земледелия» (КСМЗ), с помощью которой можно совершить очередную «зелёную революцию»? Систем мостового земледелия придумано много, но истинно работоспособных, полевых и индустриальных, очевидно, мало. Для лучшего понимания эту Систему можно разделить на несколько частей и рассмотреть их. 1.Поле «Комплексной Системы мостового земледелия». Прямоугольной формы, выровненное (с минимальными понижениями и выпуклостями). Разрешаются небольшие уклоны в двух плоскостях. По всей длине поля продольно на одинаковом расстоянии друг от друга (например, 20м) на стойках на небольшом расстоянии от земли проложены прямоугольные трубы, образующие между собой полосы обрабатываемой почвы. По концам поля с одной и другой стороны поперечно по его ширине проходит пара прямоугольных труб, находящихся друг от друга на небольшом расстоянии (2…3м). Все полости труб герметично соединены друг с другом и могут заполняться водой под давлением при открытии задвижки насосной поливочной станции. Прямоугольные трубы собираются по частям и имеют разъёмные герметичные стыки. Сверху продольных труб по их осевой части с определённым шагом располагаются клапаны («мама») и приварные зубья. Сразу нужно сказать, что количество труб лишь немного превышает таковое в садоводческих товариществах. Вопрос высокой металлоёмкости оборудования полей мостового земледелия не является вопросом для страны, занимающей первое место в мире по производству стали, и второе – по экспорту металлопроката. Наоборот, в условиях мировых 37 экономических кризисов это является гарантом стабильности развития отечественной промышленности. 2.Мостовое транспортно-тяговое средство (МТТС). Является основным и единственным универсальным специализированным транспортным носителем, на котором располагаются в течение сезона все съёмные модульные с/х орудия и машины, предназначенные для подготовки почвы, сева, внесения удобрений, опрыскивания, полива, уборки урожая и т.д. Состоит из двух тележек, размещающихся на своих колёсных парах на двух соседних продольных прямоугольных трубах. Тележки электроприводные, частотный регулируемый электропривод передаёт вращение на редуктор и далее на спаренные приводные колёса, опирающиеся на края прямоугольных труб. Тележки соединяются двумя прямоугольными корпусами (фермами), расположенными друг от друга на некотором расстоянии и скреплёнными вместе стяжками в районе тележек (мост). Мост может подниматься и опускаться над тележками, меняя агротехнический просвет, поскольку имеет по два червячных электропривода в районе тележек с двумя мощными вертикальными винтами на каждой. По концам тележек имеются червячные электроприводы с выдвигающимися спаренными электроприводными колёсами, которые опираются на края поперечных прямоугольных труб при переезде мостового транспортно-тягового средства (МТТС) с одной полосы на другую. Между спаренными приводными колёсами тележек, соосно клапанам и зубьям продольных прямоугольных труб, располагается цепная передача с приводной и натяжной звёздочками. На цепи расположены спутники («папа»), с шагом, как у клапанов («мама») продольных труб. Зубья на продольных трубах по шагу совпадают с отверстиями цепи. При движении моста спутники («папа») герметично соединяются с клапанами («мама») продольных труб. Спутники на цепной передаче связаны гибкими шлангами с центральной вращающейся головкой, которая соединена трубой с такой же головкой на другой тележке. 38 При наличии давления воды в прямоугольных трубах, спутники забирают её и подают во вращающиеся головки и в центральную трубу, откуда вода распределяется по поливочным фермам. Система имеет обратные клапаны, которые препятствуют выходу воды, когда спутник выходит из зацепления с клапаном. Точно так же клапан закрывается после выхода из него спутника. Когда мост не занят поливом, то спутники выводятся из зацепления с клапанами. Снизу и сверху корпусов моста на внутренних стенках располагаются плоские рельсы. Нижние рельсы служат для размещения и закрепления комплекта модульных с/х орудий для обработки почвы, сева, опрыскивания, полива и т.д. Верхние рельсы служат для размещения и закрепления электроприводной продольной тележки моста, на которой могут размещаться электрогидроприводной комбайн (зерновой, кормоуборочный, корнеплодный и т.д.), а также навозоразбрасыватель. Кроме того, сбоку продольной тележки моста располагается гидравлический кран-манипулятор. Верхняя платформа тележки, где размещается комбайн и кран-манипулятор, может вращаться в горизонтальной плоскости. Кран – манипулятор, кроме общего вращения с платформой тележки, имеет собственное вращение (или поворот на 1800). Сверху корпусов моста на всю их длину проходит по цепной передаче (всего две). МТТС оснащается гидростанцией, компрессором, электрическими согласующими устройствами и преобразователем. Чтобы понять, как работает мостовое транспортно-тяговое средство, рассмотрим цикл выращивания озимой пшеницы. В позднелетний период после уборки предшествующей культуры, на поле мостового земледелия необходимо вывезти, распределить и заделать навоз животноводческих ферм и откормочников, или птицеводческих хозяйств, смешанный со значительным количеством углеводсодержащей органики (солома, листья, лузга, опилки и т.д.). Для этого автомобильным транспортом к полю подвозятся навозоразбрасыватель и бункеры с органикой. МТТС в это время стоит над поперечными прямоугольными трубами на краю поля. Навозоразбрасыватель устанавливается краномманипулятором на площадке продольной тележки моста и закрепляется гидрозамками, а бункеры с органикой размещаются на цепных передачах моста (транспортёр). Краном-манипулятором бункер разгружается в 39 навозоразбрасыватель и устанавливается на транспортёр. Мост трогается с места, и, проехав поперечные трубы, включает электропривод навозоразбрасывателя, и полоска почвы укрывается измельчённой органикой. По мере расходования, бункеры разгружаются в навозоразбрасыватель, а пустые укладываются стопой на транспортёре. При подходе МТТС к противоположному краю поля, привод навозоразбрасывателя отключается, открываются гидрозамки продольной тележки моста, она переезжает на шаг, разворачивается на 180° и закрепляется гидрозамками. Пустые бункеры загружаются в автомашины, а полные устанавливаются на транспортёр. Включается электропривод передвижения МТТС, затем навозоразбрасывателя, и новая полоска земли покрывается органикой. Если загрузка МТТС требуется в середине поля, то оно может подъехать к краю поля, или используется второе МТТС. Когда полоса земли между продольными трубами укрыта органикой, то мост переезжает на вторую полосу. При этом он останавливается над поперечными трубами на краю поля. Включаются электроприводы червячных редукторов выдвижения колёс механизма поперечного движения МТТС, и они опускаются на поперечные трубы. При вывешивании моста, когда реборды колёс продольного перемещения тележек поднимутся над продольными трубами, электроприводы редукторов отключаются, и включается электропривод вращения колёс поперечного передвижения. При подходе МТТС к следующей полосе, скорость снижается, и мост останавливается над продольными трубами. Включается на реверс электропривод выдвижения колёс поперечного движения, и они поднимаются вверх. При этом колеса продольного движения тележек опускаются на продольные трубы. Включается электропривод и мостовое транспортно-тяговое средство выезжает на вторую полосу. Включается электропривод загруженного навозоразбрасывателя, и полоска почвы второй полосы укрывается органической смесью. Цикл повторяется. После того, как полосы поля укрыты органикой, определяется состояние влажности почвы. Допустим, почва пересохла, и для лучшей её обрабатываемости, заделки органических остатков и начала их разложения, необходимо произвести полив. Для этого демонтируется навозоразбрасыватель, в просвет моста на нижние рельсы устанавливают 40 на шаг модульные поливальные рассекатели, закрепляют гидрозамками и соединяют быстроразъёмные гидравлические шланги со штуцерами трубы, проходящей вдоль моста, и открывают краны. МТТС, находящееся над поперечными трубами на краю поля, вывешивают так, чтобы колёса тележек оторвались от продольных прямоугольных труб. Включением привода вращения колёс тележек на шаг цепи с утопленными спутниками, вручную вводят в рабочее положение. Затем опускают мост колёсами тележек на продольные трубы и опять включают привод движения. При полном въезде МТТС на продольные трубы, автоматически включается подача воды в рассекатели. Скорость движения подбирается таким образом, чтобы почва промачивалась на нужную глубину. При подходе моста к противоположному краю поля, почва орошается до тех пор, пока МТТС не заедет полностью над поперечными трубами. Затем происходит переезд на следующую полосу так, как это описано выше. Полив производится в автоматическом режиме и днём и ночью. В зависимости от величины площади полива, в работе может участвовать несколько МТТС. После того, как почва будет готова к обработке, к полю подъезжают автомашины с модулями дискаторов. Поливальные модули демонтируются, а на их место в просвет моста между корпусами на нижние рельсы устанавливаются с помощью крана-манипулятора дискаторные агрегаты и раскатываются на шаг. К каждому модулю дискатора от общей трубы гидравлической системы подсоединяются быстроразъёмные шланги. Все дискаторы соединяются друг с другом валами с быстро устанавливаемыми соединительными втулками механизмов вращения дисков. Валы первого и последнего дискатора такими же втулками подсоединяются к выходным валам механизма передвижения МТТС. Включаются гидрозамки и дискаторы надёжно крепятся на своём месте. На гидроцилиндрах дискаторов с помощью упоров выставляется глубина погружения дисков в почву (50 – 70мм), а также угол атаки диска. Мост отъезжает от поперечных труб по продольной колее, включаются гидроцилиндры дискаторов и привод вращения дисков. Диски погружаются в почву на нужную глубину, и при движении МТТС, вращаясь, режут органические остатки, почву, навоз и смешивают их друг с другом. При подходе моста к противоположному краю поля, его скорость снижается, гидроцилиндры поднимают диски вверх, привод их вращения 41 отключается. МТТС заезжает над поперечными трубами и переезжает на другую полосу, как было рассмотрено выше. Цикл повторяется. Работа может производиться в автоматическом режиме и днём и ночью. Для лучшего начала разложения органики и устранения её первоначального негативного воздействия на растения (навозная часть), в зависимости от климатических условий, возможно ещё однократное орошение площадей под озимый сев, с предварительным анализом почвы на соотношение углерода и азота, и возможным внесением азотных удобрений. Перед севом производится ещё один почвенный анализ на соотношение основных питательных элементов в почве. Из автомашин кран-манипулятор выгружает посевные модульные агрегаты взамен демонтированных дискаторов и устанавливает в просвет моста на рельсы. Агрегаты раскатываются на шаг, подсоединяются к гидрои пневмосистеме быстроразъёмными шлангами и соединяются друг с другом валами с быстроразъёмными втулками, а также с выходными валами механизма передвижения МТТС. Включаются гидрозамки и агрегаты надёжно крепятся на своём месте. Кран-манипулятор забирает из автомашин бункеры с протравленным зерном и засыпает его в бункеры посевных агрегатов. Точно также забираются бункеры с комплексными минеральными удобрениями (при необходимости), которые засыпаются в бункеры посевных агрегатов для удобрений. Запасные бункеры с зерном и удобрениями, установленные на МТТС, служат подстраховкой в случае опорожнения основных бункеров на середине поля. Мост выезжает на продольные трубы поля, сошники для высева семян и подкормочные сошники с помощью гидроцилиндров заглубляются в землю, и производится сев семян, подкормка минеральными удобрениями, закрытие и укатка почвы. Вращение высевающих аппаратов производится синхронно скорости движения МТТС, а пневматика надёжно доставляет семена и удобрения в сошники. При подходе моста к противоположному концу поля, его скорость замедляется, отключается привод высевающих аппаратов, гидроцилиндры поднимают сошники вверх, а другие гидроцилиндры разворачивают их на 1800. МТТС переезжает на другую полосу, как было описано выше, и цикл повторяется. Работа может производиться в автоматическом режиме и днём и ночью до опорожнения бункеров. 42 После появления всходов пшеницы, а также сорных растений, производится опрыскивание посевов баковой смесью гербицидов с антидепрессантами. В просвет моста устанавливаются модульные распылители, закрепляются, соединяются быстроразъёмными шлангами с баками со смесью и компрессором. На кране подачи смеси устанавливается определённый расход, на приводе МТТС – определённая скорость перемещения. Переход с полосы на полосу происходит в автоматическом режиме и днём и ночью до опорожнения баков. Весной и летом, согласно листовой диагностике, при необходимости ведётся корневая, а также внекорневая подкормка посевов с помощью модульных распылителей. В случае обнаружения вредителей и в целях профилактики болезней с помощью модульных распылителей производится ультрамалое опрыскивание специальными препаратами. На МТТС можно в любое время, при любой влажности почвы проехать до любого участка пшеницы для выявления разнообразия болезней и вредителей и принять соответствующие меры. Уход за растениями ведётся согласно ежедневным технологическим картам. По мере роста пшеницы, технологические обработки ведутся с регулировкой агротехнического просвета МТТС с тем, чтобы его мост не гнул стебли и не травмировал колосья. Таким образом, развитие посевов происходит с созданием наилучших условий произрастания и своевременным соблюдением агротехнических сроков ухода, причём, не только без укатки почвы колёсами с/х техники, но даже без её смятия ногами человека. После созревания пшеницы, она может быть убрана на свал с последующим обмолотом, или прямым комбайнированием. Рассмотрим уборку пшеницы прямым комбайнированием. На площадку продольной тележки моста, находящегося на краю поля, с помощью крана-манипулятора устанавливается зерновой комбайн без ходовой части. Подсоединяются быстроразъёмные гидравлические шланги, а также электрический разъём, т.к. комбайн электроприводной, типа нового «Енисея». Производится закрепление комбайна на площадке с помощью гидрозамков. Кран-манипулятор устанавливает на цепной транспортёр корпусов МТТС пустые бункеры для зерна, а на нижние рельсы – модульные дискаторы. Мост трогается с места, жатка с помощью 43 гидроцилиндров опускается к земле и начинается уборка и обмолот пшеницы на ширине жатки. Гидроцилиндры дискаторов опускают диски на нужную глубину, и одновременно с уборкой производится обработка почвы. При подходе МТТС к противоположному краю поля, сразу перед поперечными трубами жатка поднимается, следом поднимаются диски дискаторов. Площадка продольной тележки с комбайном и краномманипулятором разворачивается на 1800. Гидрозамки тележки разжимаются, и она переезжает на новую полоску, закрепляется и цикл повторяется. Ширина полосы поля между продольными трубами кратна ширине жатки. Бункер комбайна опорожняется на краю поля. В случае переполнения основного бункера комбайна в середине поля, он может наполнять бункеры, находящиеся на цепном транспортёре корпуса МТТС. С помощью крана-манипулятора эти дополнительные бункеры можно опорожнить на краю поля в автомашины. Когда бункер комбайна и дополнительные бункеры заполнены, а до края поля далеко, используется второе МТТС с пустыми бункерами, которое подъезжает по соседней колее к уборочному средству. Бункеры с зерном по цепному транспортёру сдвигаются к краю корпуса, где захватываются краном-манипулятором второго МТТС, и наоборот, пустые бункеры захватываются краном-манипулятором первого моста и распределяются по его корпусу. В зависимости от того, нужна обмолоченная солома в хозяйстве, или нет, зерновой комбайн оснащается вместо копнителя пресс-упаковщиком, тюковым или рулонным, или измельчителем соломы. Рулоны, или обвязанные тюки выдаются на транспортёр и выгружаются краномманипулятором на краю поля в автомашины, или перегружаются в середине поля на второе МТТС. Использование дискаторов при уборке урожая позволяет частично разгружать фермы моста от высоких изгибающих нагрузок от веса комбайна, зерна и соломы. Комплексная система мостового земледелия предполагает использование отходов жизнедеятельности животных и птиц в виде органических удобрений. Поэтому в принятый севооборот входит посев многолетних и однолетних трав для приготовления сена, сенажа, силоса. 44 Подготовка почвы, сев и выращивание посевов производится таким же способом, как у яровой и озимой пшеницы. А вот операции кормозаготовки происходят следующим образом. На площадку продольной тележки моста устанавливается и закрепляется кормоуборочный комбайн, на цепной транспортер – бункеры для зелёнки. МТТС трогается с места, жатка опускается к земле и происходит срез, транспортирование, измельчение зелёной массы и её погрузка в бункер. При заполнении бункеров массой, они перегружаются на автомобили, если мост подошёл к краю поля, или на второе МТТС. Сделав несколько проходов по полосе между продольными трубами, мост переезжает на следующую полосу. Таким же образом убирается и кукуруза на силос. Для получения сена, травы скашиваются жаткой, закреплённой на продольной тележке моста, в валки. После высыхания травы сверху, она переворачивается модульными гидроэлектроприводными граблями, которые устанавливаются в просвет корпуса моста с шагом, равным шагу валка. После переворачивания травы на одной полосе поля, МТТС переезжает на другую и т.д. После полного высыхания травы, на продольную тележку моста устанавливается и крепится рулонный или тюковый пресс-подборщик, и сено пакуется так же, как солома пшеницы, что рассмотрено выше, и отвозится в хранилища. При заготовке сенажа, травяная масса отвозится в хранилища при неполном высыхании скошенной массы. Подобным образом выращиваются, убираются и корнеплодные культуры, такие, как картофель, сахарная свёкла и морковь. Исполнительные механизмы машин, агрегатов и с/х орудий «Комплексной Системы мостового земледелия» (КСМЗ) являются электроприводными, в том числе приводы гидростанции (маслостанции) и компрессора. Для изменения скорости вращения электроприводов, в зависимости от типа тока (переменный или постоянный), используется частотная или латерная регулировка подачи питания на электродвигатели. Подача электроэнергии на движущееся по прямоугольным трубам мостовое транспортно-тяговое средство, осуществляется на ходу без тянущихся кабелей с помощью однопроводной системы передачи электроэнергии, подключённой к этим трубам. Трубы выполняют роль 45 направляющей потока электромагнитной энергии, передаваемой от генераторного центра к приёмнику. Для согласования обычной системы электроснабжения с однопроводной, в начале и конце однопроводной линии (на МТТС) установлены согласующие устройства и преобразователи. Явление однопроводной передачи электроэнергии основано на повышенной проводимости линии для реактивного ёмкостного тока частотой 1 – 1000кГц напряжением 1 – 1000кВ и более при работе в резонансном режиме. Передача электроэнергии осуществляется токами смещения, потому джоулевы потери энергии на нагрев труб в линии почти нулевые, а сама энергия не оказывает поражающего действия на человека. Возможно ли изготовление таких передач, можно узнать у директора Всероссийского института электрификации сельского хозяйства С.Д.Стребкова. «Ветеран атомной энергетики и промышленности», ведущий инженер-конструктор «Нововоронежатомэнергоремонт» Каревский Валерий Иванович 46