Лекция 8. РЕСУРСОЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ОБРАБОТКА

Лекция 8.
РЕСУРСОЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ОБРАБОТКА ПОЧВЫ В
СИСТЕМАХ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
1. Минимализация обработки почвы и условия применения.
2. Эффективность минимализации обработки почвы.
Литература:
1. Системы земледелия /А.Ф.Сафонов, А.М. Гатаулин, И.Г. Платонов и
др.; под ред. А.Ф.Сафонова.- М.:КолосС, 2006.-С.286-299.
2.Основы систем земледелия Ставрополья /под общ. Ред. В.М. Пенчукова,
Г.Р.Дорожко.- Ставрополь: Изд.-воСтГАУ «АГРУС». 2005.- С.188-192.
До сих пор человек не осознал простую истину- почвенные ресурсы
планеты строго лимитированы и плодородие почвы не бесконечно. Земли
традиционно используемые под ведение сельского хозяйства, за долгие годы
бесконтрольной эксплуатации потеряли плодородие и деградировали. Масштабы эрозии и деградации почв столь велики, что сегодня в ряде стран уже
стоит вопрос о невозможности их использования в сельском хозяйстве. При
это население планеты ежегодно увеличивается на 100 млн. человек. Если не
остановить разрушительный процесс почв, то в скором времени человечество
столкнется с проблемой глобального голода.
В мире формируется новая парадигма ведения сельского хозяйства,
основой которой стали бережное отношение к природным ресурсам и охрана
окружающей среды.
Сохранение почв сегодня – одна из общемировых стратегий, реализовать которую призваны ресурсосберегающие технологии.
Ресурсоэнергосбережение в земледелии может осуществляться по разным направлениям:
применением методов эколого-ландшафтного земледелия;
сокращением количества технологических операций;
снижением стоимости затрат в системах питания и защиты растений;
введением многолетних трав в севообороты и другими способами.
Механическая обработка является одним из важнейших факторов регулирования агрофизических, биологических и агрохимических свойств почвы. В
то же время обработка почвы представляет собой одну из наиболее трудоемких и энергоемких технологических операций в сельскохозяйственном производстве. На ее долю приходится до 40% энергетических и 25% трудовых
затрат (Макаров, 1984).
Минимальная почвозащитная обработка почвы относится к числу особо важных способов ресурсоэнергосбережения в земледелии. Ее применение
обеспечивает непосредственно в технологическом процессе производства
продукции защиту почв как главного природного ресурса, снижение затрат
труда и топлива, снижение энергоемкости и металлоемкости производства.
Слайд.
Под минимальной понимают научно-обоснованную
обработку почвы, обеспечивающую снижение энергетических и трудовых затрат путем уменьшения числа, глубины и обрабатываемой площади поля, а также совмещения и выполнения нескольких технологических операций в одном рабочем процессе.
То есть минимальная обработка почвы – это любая обработка (отвальная, безотвальная, фрезерная или иная), обеспечивающая сокращение механического воздействия на почву.
Минимальную обработку почвы следует делить на два типа: сокращенную и почвозащитную.
Слайд.
Сокращенная обработка – это любая обработка (отвальная,
безотвальная, фрезерная или иная), обеспечивающая сокращение механического воздействия на почвы, снижение трудовых и энергетических затрат, но
не гарантирующая защиту почв от эрозии и дефляции.
Слайд. Примером сокращенной обработки почвы может служить агрегатирование плуга, игольчатой бороны и катка для выполнения за один проход нескольких приемов и технологических операций обработки ПТК-935+БИГ-3+ 3ККШ-6А.
При этом обработка почвы становится более качественной, происходит
экономия ресурсов, однако эта обработка не способствует защите почв от
эрозии и дефляции.
Слайд. Минимальная почвозащитная обработка почвы – это обработка, обеспечивающая уменьшение механического воздействия на почву,
защиту ее от эрозии и дефляции, снижение трудовых и энергетических затрат, подражание природе.
В степных засушливых регионах, подверженных ветровой эрозии, широкое распространение получает ресурсосберегающая технология возделывания зерновых культур на основе мульчирующей обработки и прямого
посева.
Слайд. Мульчирующая обработка — это поверхностная или мелкая
обработка почвы без ее оборачивания с оставлением стерни и соломы на
поверхности почвы.
Мульчирующий слой создают из растительных остатков и измельченной соломы при уборке хлебов. В целях его сохранения все последующие
мелкие обработки выполняют культиваторами-плоскорезами (КПШ-5, КПШ9), а поверхностные — игольчатыми боронами (БИГ-ЗА), боронамимотыгами (БМШ-15, БМШ-20) или комбинированными агрегатами.
Мульчирующую обработку почвы в севообороте сочетают с прямым посевом
зерновых культур.
Слайд. Прямой посев зерновых культур — это посев семян в необработанную почву с одновременным внесением в рядки минеральных гранулированных удобрений.
Теоретическим обоснованием мульчирующей обработки и прямого посева
служит то обстоятельство, что черноземные почвы с содержанием гумуса более 4 %, а также каштановые, серые лесные почвы обладают благоприятными
для растений агрофизическими свойствами (плотностью сложения, пористостью, структурой). Так, например, равновесная плотность их равна или близка к оптимальной для зерновых культур 1,10—1,30 г/см3 при пористости
аэрации 15—22 % от объема почвы. Содержание водопрочных агрегатов в
черноземных почвах составляет 45—60 %>, что позволяет поддерживать
устойчивое сложение в течение вегетации растений и не требует дополнительного рыхления.
Растительная мульча из стерни и соломы защищает почву от перегрева в самые жаркие летние периоды, уменьшает на 25 % непродуктивное испарение почвенной влаги, что улучшает влагообеспеченность растений.
В зимний период стерня способствует большему накоплению снега и
предотвращает глубокое промерзание почвы, вызывая более раннее ее созревание для обработки и посева ранних яровых культур.
Почвозащитная эффективность мульчирующего слоя проявляется в противодействии почвы распылению, разрушению пыльными бурями, ветром, каплями дождя, ее деформации тяжелыми машинами и орудиями.
Слайд.
Уменьшение количества пожнивных остатков, % после прохода орудия
Орудие обработки почвы, сеялка
Уменьшение пожнивных остатков, %
Отвальный плуг
95-100
Дисковые лущильники и бороны
40-60
Культиватор-плоскорез
3-15
Культиватор – глубокорыхлитель
6-17
Культиватор с чизельным рабочим органом
20-30
Борона игольчатая
15-20
Комбинированный агрегат
20-30
Сеялка стерневая
30-37
Специальная сеялка для прямого посева
5-10
Результаты исследований свидетельствуют, что покрытие почвы мульчей замедляет прорастание семян сорняков, повышая конкурентную способность
зерновых культур в начальный период вегетации. Наряду с этим при увели-
чении засоренности семенами сорняков верхней части пахотного слоя при
систематических обработках без оборота пласта создаются лучшие условия
для уничтожения прорастающих сорняков с помощью гербицидов.
При плоскорезной или другой безотвальной обработке с оставлением
стерни темпы минерализации органического вещества замедляются на 27—
30 %, что способствует воспроизводству почвенного плодородия.
В целом при высокой производительности широкозахватных почвообрабатывающих машин и орудий при поверхностных обработках сокращаются
сроки выполнения полевых работ, существенно (на 40—50 %) уменьшаются
энергетические и трудовые затраты на единицу производимой продукции.
При этом сокращается число проходов тяжелой почвообрабатывающей техники по полю и снижается вероятность ее переуплотнения.
Мульчирующая обработка эффективна в зернопаровых, зернопаропропашных, зернопропашных и других севооборотах зерновой специализации.
При возделывании озимых культур мульчирующую обработку можно проводят после уборки непаровых предшественников с помощью комбинированных агрегатов АКП-5, АПК-6 и другими. В частности хорошо зарекомендовали себя комбинированные модернизированные агрегаты научно-производственного холдинга «РЕСТА» это АКМ-6, АКМ-4
Продемонстрировать слайд с этим агрегатом
Слайд.
За один проход агрегатов АКМ-6, АКМ-4 производится:
1. Поверхностное рыхление почвы сферическими дисками на 6-8см.
2. Подрезание почвы плоскорежущими лапами на глубину 8-16см.
3. Рыхление и разбивка комков игольчатыми катками.
4. Разравнивание поверхностного слоя и прикатывание на глубине 3-5см
катками-выравнивателями.
На всех типах почв целесообразно совмещать предпосевную обработку
почвы, внесение минеральных удобрений, посев зерновых культур и прикатывание. Для этих целей используют комбинированные почвообрабатывающие посевные агрегаты как с пассивными, так и с активными рабочими органами: АПП-3, АПП-4,5 (культиватор-сеялка), КА-3,6, КА-7,2 (фрезасеялка). При применении этих агрегатов улучшается качество предпосевной
обработки, сокращаются сроки выполнения работ и повышается производительность труда в 1,6—2,2 раза.
При совмещении предпосевной обработки с посевом зерновых, зернобобовых культур уменьшается (на 2—4) число проходов агрегатов по полю и
предотвращается чрезмерное уплотнение почвы ходовыми системами машин
и орудий.
В условиях беспахотного земледелия большое значение имеет применение многофункциональных посевных комплексов типа ПК-6,0 ПК-8,6
«Ставрополье».
Продемонстрировать слайд данного комплекса
Данный посевной комплекс представляет собой пневмосеялкукультиватор для посева пшеницы, ячменя, зернобобовых, льна масличного
и других культур сплошного посева. Посев может проводиться по предварительно обработанной почве и по стерне без предварительной обработки.
Слайд
За один проход производится:
1. Сплошная обработка почвы.
2. Посев семян и внесение удобрений полосами шириной 15-17 см.
3. Боронование и прикатывание почвы.
Хорошо зарекомендовали себя широкозахватные пневматические посевные комплексы «ДЖОН ДИР»
2. Эффективность минимализации обработки почвы
Минимальная почвозащитная обработка почвы выдвигается в качестве
ведущего агротехнического приема в земледелии для решения крупной экологической проблемы – предотвращение опустынивания территории.
Изучение и производственное испытание систем минимальной почвозащитной обработки почвы в СПК «Новомарьевский» Шпаковского района
проводи лось с 1984 года в течение 13 лет.
Оставление послеуборочных остатков на поверхности почвы и сокращение механического воздействия на почву по истечении 8 лет способствует
тому, что содержание органического вещества при прямом посеве составляет
4,7%, в то же время при отвальной обработке оно составило 3,6%.
Через 13 лет также была отмечена тенденция к увеличению органического вещества в слое 0-10 см при нулевой и нулевой зяблевой обработке.
Содержание подвижных соединений фосфора и калия в слое 0-10см было
выше, чем в слое 0-20см при нулевой обработке.
Вполне очевидно, что в условиях отвальной обработки в верхнем слое
почвы нарушается ход естественных биохимических процессов, изменяется
влияние метеорологических факторов на естественный ход гумусообразования.
Применение традиционной технологии на основе отвальной обработки
почвы, интенсивного механического воздействия на почву привело к проблеме переуплотнения почвы и потере естественной структуры.
При минимальной почвозащитной обработке проходы машин по полю
сокращаются в 2 и более раза. При нулевой обработке чистого пара за весь
период осуществляется 4-5 проходов орудия только для внесения гербицидов
и удобрений.
Наблюдения показывают, что после 8 лет применения различных систем обработки,
Слайд. Содержание водопрочных комков диаметром 2-3мм в слое
0- 10см составляет:
при отвальной обработке – 11.6%
при плоскорезной – 10,7%
при прямом посеве в стерню – 48,8%
Работу дождевых червей по восстановлению почвенного плодородия
не сравнить ни с одним агротехническим приемом. Однако производство
червей на промышленной основе, внесение продукта их жизнедеятельности –
биогумуса – требует больших затрат. На основной площади пашни наиболее
перспективно и низкозатратно будет создание условий для развития червей
непосредственно в почве при возделывании сельскохозяйственных культур.
Отмечено, что количество червей при нулевой обработке было выше весной в 8 раз и летом в 3.3-1,5 раза по сравнению с отвальной обработкой.
Основная масса дождевых червей в варианте с нулевой обработкой
находилась на поверхности почвы под растительными остатками. Явно прослеживается тенденция - чем меньше рыхлений, тем больше червей в верхнем горизонте. Увеличение количества дождевых червей способствует улучшению водно-физических свойств почвы.
Многолетние исследования показали также, что постоянное применение химических средств (гербицида раундап и других) более 10 лет все же
снижает количество дождевых червей, однако их количество оставалось высоким: в 10 раз и более превышало их содержание при отвальной обработке.
Это дает основание утверждать, что главной причиной катастрофического
снижения червей стало применение отвальной интенсивной обработки почвыВ почве пахотных полей встречаются несколько видов дождевых червей,
которые выглядят примерно одинаково, отличаясь лишь в окраске и размерах.
Эпигейные – живущие на поверхности, черви глубоко не зарываются и
живут в самых верхних слоях в основном в пожнивных остатках, которыми
они питаются.
Эндогейные (поедающие почву) черви обитают в обрабатываемом
слое почвы, где они прокладывают тоннели в разных направлениях в поисках
благоприятных условий и пищи, разлагая корни растений и закопанные пожнивные остатки. Эти черви могут погружаться на метровую глубину в морозную зиму.
Аникейные - прорывают вертикальный более метра тоннель (более
метра), служащий им убежищем с открытым отверстием на поверхности. куда попадают растительные остатки, перерабатываются. Эти особи эффективны в передвижении пожнивных остатков более глубокие слои почвы.
Вспашка оказывает серьезное воздействие на условия жизни земляных
червей, особенно тех,которые питаются растительными остатками.
Условия эффективного применения минимальной обработки почвы.
Прежде всего это плотность почвы. Равновесная плотность почвы
должна быть близка к оптимальной. Такая плотность почвы складывается на
черноземных, серых лесных и в определенной мере на каштановых почвах.
Однако, как свидетельствуют результаты длительных опытов, проведенных
В.К.Бугаевским, В.М.Кильдюшкиным, А.А.Романенко (2005), на
уплотненном черноземе выщелоченном тяжелосуглинистом минимализация
обработки почвы оказывается совершенно не эффективной. На переуплотненных и переувлажненных почвах снижение урожая может составить 1520%. На почвах не подверженных переуплотнению возможен прямой посев
при обязательном проведении защитных мероприятий от вредителей болезней и сорных растений.
Многолетние исследования в стационарном севообороте выявили
необходимость 1 раз в 3-4 года проводить глубокое отвальное или безотвальное рыхление почвы.
Борьба с сорной растительностью очень важный элемент агротехнологии с нулевой обработкой почвы. Посевы озимых колосовых могут засоряться более 100 видами сорных растений.
Слайд.
Влияние однолетних сорняков на потери урожая зерна озимых колосовых культур, % (по обобщенным данным А.М. Туликова, Г.С. Груздева)
Культура
Число сорняков, шт/м2
5
10
15
25
75
Озимая
1,9
3.6
5,3
8.6
15,8
пшеница
Озимый
1.5
3.1
4.7
7.4
13.5
ячмень
Потери урожая только от однолетних сорняков могут колебаться от 1.5 до 41%.
Слайд.
Технология основной обработки почвы под озимую пшеницу
КоличественАгрегат
Наименование работ ный показатрактор
с.-х. орудие
тель
Предшественник- занятый пар и зернобобовые
а) Энергонасыщеная система обработки
Лущение стерни
6-8 см
Т-150К
ЛДГ-15
Вспашка
18-20 см
Т-150К
ПЛН-5-35
Культивация
8-10 см
Т-150К
ЗКПС-4
Культивация
6-8 см
Т-150К
КШУ-12
Всего
б) Энергосберегающая система обработки
Дисковое лущение
8-10 см
К-700
БДТ-7+2БИГ-3
Культивация
6-8 см
Т-150К
ЗКПС-4+БЗСС1,0
Культивация
6-8 см
Т-150К
ЗКПС-4+БЗСС1,0
Всего
Расход
топлива
3,9
25,6
3,7
3,6
36,8
14,7
3,6
3,6
21,9
слайд.
Расход топлива на основную обработку почвы при различных технологиях
возделывания озимой пшеницы, кг/га (обобщенные данные СНИИСХ
для зоны неустойчивого увлажнения)
Экономия за счет
Технология
энергосбережения
Предшественники
ЭнергоЭнергосберегаюкг/га
%
насыщенная
щая
Занятые пары,
36,8
21,9
14,9
40
зернобобовые
Кукуруза на силос
33,1
16,1
17,0
51
Озимая пшеница
39,5
29,5
10,0
25
Слайд.
Биоэнергетическая эффективность различных систем основной
обработки почвы в четвертой ротации севооборота
(фон удобренный), 1995-2001 гг.
Содержание
Затраты соКоэффиэнергии в ховокупной
ВаСистемы основной
циент
зяйственно
энергии,
риобработки почвы
энергет.
ценной части
МДж
анты
в севообороте
эффекурожая,
тивности
га
МДж/га
Систематические от1.
36380
8783
4,1
вальные мелкие
Систематические от2. вальные на обычную
38000
9257
4,1
глубину
Чередующиеся отвальные на обычную
3.
38630
8991
4,3
глубину с поверхностными
Систематические по4.
33810
8704
3,9
верхностные
По результатам анализа таблицы видно, что наибольший коэффициент биоэнергетической эффективности получен при чередовании в севообороте вспашки с поверхностной обработкой (вариант 3).
Таким образом, решая задачи минимализации обработки почвы, необходимо отчетливо представлять ее достоинства и недостатки, которые поразному проявляются в различных природных условиях.
Слайд.
Преимущества минимальной обработки почвы.
1. Энергоресурсосбережение.
2. Экономичность.
3. Защита почвы от эрозии и дефляции.
4. Дополнительное снегонакопление.
5. Снижение темпов минерализации органического вещества.
6. Сокращение потерь минерального азота.
7. Мульчирующий эффект.
8. Улучшение сложения почвы.
Слайд.
Недостатки минимальной обработки почвы.
1. Ухудшение фитосанитарной ситуации.
2. Необходимость применения пестицидов.
3. Усиление дефицита минерального азота.
4. Дифференциация пахотного слоя.
5. Невозможность внесения органических удобрений и мелиорантов.
В условиях Ставропольского края изучены и предлагаются производству следующие варианты минимальной обработки почвы.
1. Нулевая обработка или прямой посев в стерню.
Технология возделывания культур на основе этой обработки полностью исключает механическую обработку. Для уничтожения сорняков обязательное
применение гербицидов. Здесь обязательно применение специальных сеялок
для прямого посева.
2.Нулевая допосевная обработка почвы.
Рекомендуется при отсутствии специальной сеялки для посева в стерню или
при наличии уплотненной почвы. В данном случае надо перед посевом провести поверхностную обработку на глубину 5-7см игольчатой бороной или дисковым лущильником, или комбинированными агрегатами КУМ-4, АПК-5 и
др.
3.Нулевая зяблевая обработка.
Такая обработка исключает летнее-осеннее рыхлении почвы. От убоки предшественника до посева на засоренных полях применяют только гербициды .
Весной проводят 1-2 культивации тяжелыми культиваторами на 10-12 см и
предпосевную культивацию на 5-7см (или другую т.е. на глубину заделки семян).
4. Минимальная безотвальная обработка почвы.
Технология возделывания культур на основе этой технологии обработки
предусматривает применение орудий для безотвальной обработки : чизельного
плуга ПЧ-4.5, Риппера и т.д. Для качественной подготовки почвы и снижения
затрат рекомендуется агрегатирование орудий с бороной БИГ-3 и катком.
5.Минимальная биологическая обработка.
Является наиболее природоподражательной, экологически безопасной и менее
энергозатратной. Предусматривает подсев бобовых культур :эспарцета, люцерны, клевера под покров ярового ячменя, овса, озимых пшеницы и яменя.
Например, подсев весной эспарцета под покров зерновых культур не требует
обработки под эспарцет. После уборки урожая зерновых культур поле также
не подвергается механической обработке. Для борьбы с сорной растительностью возможно ограниченнон применение гербицидов, например Агритокса.