Дифференцированная обработка почвы это

Почвообработка в системе точного земледелия

В настоящее время одним из быстроразвивающихся направлений повышения эффективности сельскохозяйственного производства является точное земледелие. Об этом свидетельствует экспоненциальный рост публикаций в научных и популярных журналах, газетах и Интернете, посвященных различным аспектам данной технологии.

Это обусловлено в первую очередь тем, что применение элементов точного земледелия при выполнении технологических операций при возделывании сельскохозяйственных культур способствует повышению эффективности сельскохозяйственного производства. Это происходит за счет снижения затрат удобрений и посевного материала, повышения урожайности и качества возделываемых культур, уменьшения загрязнения окружающей среды, снижения энергозатрат и повышения качества выполнения технологических операций, улучшения ведения учета, совершенствования системы принятия управленческих решений, снижения рисков, обусловленных природно-климатическими, политическими и социально-экономическими факторами.

Наиболее широко применяются на практике технологии дифференцированного внесения удобрений, мелиорантов и других средств химизации. Все чаще появляются печатные работы по дифференцированному посеву и почвобработке [1, 2]. Анализ выполненных исследований свидетельствует о том, что максимальная эффективность от реализации новой технологии может быть достигнута при выполнении всех основных технологических операций в системе точного земледелия: обработки почвы, посева, применения удобрений и других средств химизации, ухода за растениями и уборки урожая.
Одним из направлений снижения энергозатрат при почвообработке и повышения качества технологического процесса является дифференцированная обработка почвы. Это обусловлено тем, что за время возделывания и уборки сельскохозяйственных культур суммарная площадь воздействия на почву ходовых систем машин составляет до 120% площади поля. Наибольшему уплотнению подвергаются поворотные полосы, которые занимают 10. 20% площади поля. Они подвергаются уплотнению ходовых систем машин от 6 до 20 раз. Каждый проход агрегата по полю снижает урожай не менее чем на 1 ц/га [3].
С увеличением числа проходов возрастает твердость и лишь после 10 проходов отмечается тенденция к затуханию деформации. По данным [4] уплотнение под колесами Т-150К ощущается до глубины 50-60 см. Следовательно, при использовании энергонасыщенных тракторов создаются условия для аккумуляции упрочнения почвы в подпахотном слое, что крайне нежелательно, ибо процессы разупрочнения в этих слоях замедленны.

Исследования [5] по определению коэффициента уплотнения почвы после прохода тракторов показали, что при использовании энергетических средств всех изученных марок его величина превышает единицу. Наибольшее техногенное воздействие на почву оказывают трактора марки МТЗ-82 класса 1,4, поэтому их лучше всего применять при плотности почвы 0,90…0,97 г/см3. Использование энергетических средств марок Т-150К, Buhler Versatile 2425, К-701 и К-744 эффективно при следующих предельных значениях плотности почвы: соответственно 0,90…1,15, 0,90…1,11, 0,90…1,02 и 0,90…1,03 г/см3. Чрезмерное уплотнение почвы является одной из причин, снижающих урожайность сельскохозяйственных культур. Оно препятствует проникновению корней в более глубокие слои, более обеспеченные влагой и элементами питания.
Уплотнение почвы ходовыми системами тракторов снижает скорость фильтрации воды более чем в 3…7 раз, ухудшает газообмен, снижает интенсивность протекания биологических процессов в почве (Рисунок 1).

При уплотнении свыше 1,17…1,20 г/см3 численность основных физиологических групп микроорганизмов снижается более чем в 2 раза.
Уплотнение почвы уменьшает процессы аммонификации и нитрификации и поступление азота в растение, снижает полевую всхожесть семян, затрудняет рост корневой системы, ухудшает потребление влаги и питательных веществ.
Отрицательное влияние на урожай культур чрезмерного уплотнения почвы зависит от погодных условий в период вегетации растений. В засушливые годы от однократных проходов урожайность может снизиться на 25…30 %, от многократных на 50…60 %. Во влажные годы отрицательное действие уплотнения незначительно и достигает 5…10 %.
Исследованиями, проведенными в БелНИИ земледелия, установлено, что изменение в агрофизичес-ких свойствах почвы в результате ее уплотнения трактором МТЗ-80 снизило урожай зерна ячменя и озимой ржи на суглинистой почве на 5,3 ц/га (14,8%), трактором Т-74 – на 2,6 ц/га (7,4%). На супесчаных почвах (трактор К-701) урожай ячменя снизился на 4,4 ц/га (13,8%), озимой ржи – на 3,4 ц/га (14,7%). Особенно большое снижение урожайности наблюдается на поворотных полосах. По данным ЦНИИМЭСХ, сбор зерна ячменя на поворотных полосах ниже, чем на основном массиве, на 32,1…75,9%, озимой ржи – на 52,9…67,3% [4].

Интересные результаты получены Е. Bolenius et.al.[6]. Если ранее в Швеции пестроту урожая чаще всего рассматривали как следствие перераспределения питательных элементов в почве, то в этой работе чрезвычайно широкий разброс урожайных данных на поле (от 4,0 до 11,5 т зерна/га) объяснили вариабельностью твердости почвы. Была установлена достаточно ясная закономерность: урожай был выше там, где меньше твердость. Одновременно были установлены различия в динамике развития корневых систем в течение вегетации ячменя.
Дифференцированная почвообработка, при которой изменение физических свойств почвы осуществляется только там, где это нужно для роста и развития растений, может способствовать сокращению затрат труда, горючего.
Исследования, выполненные [7], были направлены на сравнительную оценку затрат энергии и расхода горючего при дифференцированной вспашке и пахотой на одной глубине для всего поля. Было изучено влияние скорости движения пахотного агрегата, структуры почвы, влажности на величину тягового усилия и расхода горючего при дифференцированной пахоте и пахоте с постоянной глубиной.
При дифференцированной почвообработке было достигнуто сокращение затрат энергии на 50%, горючего на 30% по сравнению с пахотой на одну глубину. Было установлено, что влажность почвы не существенно влияет на величину тягового усилия и расход горючего.

Скорость движения агрегата в меньшей мере влияет на тяговое усилие и расход горючего, чем глубина обработки.
Электропроводность почвы сильно коррелирует со структурой почвы (R2 =0,916) и тяговым усилием.
Основная обработка почвы с разноглубинным дифференцированным рыхлением подпахотного горизонта, ранневесенняя обработка с дифференцированным рыхлением поверхности поля, междурядная обработка посевов свеклы с дифференцированным качеством и глубиной рыхления почвы за счет более правильного выбора режимов работы, основываясь на карте распределения типа почвы по полю, влажности, уплотнения обеспечивает:
– повышение биологической активности и плодородия почвы;
– однородную комковатость почвы и сохранение влаги;
– выравненность фона почвы, снижение испарения влаги;
– повышение биологической активности почвы и урожайности с.-х. культур.

Для эффективной борьбы с уплотнением почвы посредством дифференцированного воздействия на неё необходимо иметь электронную картограмму распределения плотности (твердости) почвы в рамка поля. Для определения плотности почвы в настоящее время широко используются конические пенетрометры [8]. Данный инструмент позволяет относительно быстро измерять твердость почвы в зависимости от глубины. При работе с приемником сигналов ГЛОНАСС или GPS можно строить картограммы распределения твердости почвы, которые затем могут быть использованы для дифференцированной почвообработки.
Карты урожайности могут также быть использованы для выявлений участков поля с повышенным уплотнением, т.к. в этих местах урожайность существенно снижается. Многими исследователями установлена тесная связь меду показаниями пенетрометра и урожайностью [Taylor et al. 1964; Douglas and McKeyes ,1983; Al-Adawi and Reed, 1996].
Принимая во внимание, что существует много факторов, снижающих урожайности, необходимы дополнительные исследования, подтверждающие, что имеет место уплотнение.

Литература
1. Набок В. Дифференциальные уравнения для сеялки «Зерно», №09 2012 г.
2. Bertocco M., Basso B., Sartori L., Martin E.C Evaluating energy efficiency of site-specific tillage in maize in NE Italy. Bioresource Technology 99 (2008) 6957–6965
3. Симченков Г. В., Цыганов Ф. П., Коробач А. П. Новое в обработке почвы /… – Мн.: Ураджай, 1988. — 80 с.
4. Медведев В.В. Твердость почв. Харьков. Изд. КГ1 «Городская типография», 2009, 152 с.
5. Щитов С.В., Тихончук П.В., Спириданчук Н.В… Техногенное воздействие на почвуколесных тракторов. Достижения науки и техники АПК, №6-2012. – С.73-74.
6. Bolenius E„ Rogstrand G., Arvidsson J., Strenberg В., ThylenL. On-the-go measurements of soil penetration resistance on a Swedish Eutric Cambisol // International Soil Tillage ResearchOrganization 17 th Triennal Conference. Kiel. Germany, 2006. P.867-870.
7. Alimardani Reza, Abbaspour-Gilandeh Yousef, Khalilian Ahmad, Keyhani Alireza and d Hossein SadatiSeye. Energy Savings with Variable-Depth Tillage «A Precision Farming Practice». American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci., 2 (4): 442-447, 2007
8. Труфляк Е.В.Сенсорика. Краснодар. КубГАУ 2016. 33 c.

Г.И. ЛИЧМАН, д-р техн. наук., зав. лабораторией,
Я.П. ЛОБАЧЕВСКИЙ, д-р техн. наук.,
ФГБНУ ФНАЦ ВИМ,
А.И. БЕЛЕНКОВ, д-р с.-х. наук.
РГАУ-МСХА им. К.А. ТИМИРЯЗЕВА

Журнал «Нивы России», №7 (151) август 2017

Источник

Экономические аспекты внедрения точного земледелия

Любая новая технология возникает в ответ на потребность уже существующего производственного процесса. Появление, удешевление и популяризация различного рода компьютеров привела к их повсеместному использованию. И как всегда возможны перегибы, например, само внедрение технологии «умного дома» по карману далеко не каждому сегодня, хотя и обещает какую-то экономию на выплаты по ЖКХ.

Чтобы начать регулярно использовать новинку любому предприятию придется потратить деньги, время и другие ресурсы. Только обученный персонал сможет правильно использовать современную сельскохозяйственную технику. К тому же, после ее приобретения потребуется менять подход к техобслуживанию, покупать новые расходные материалы.

Цель данной статьи перечислить основные технологии, ожидаемые статьи расходов на их внедрение и возможную отдачу после начала использования.

Параллельное вождение

Затраты

• Автоматическая система управления (компьютер, подруливающее устройство);
• Карта задания для конкретного поля;
• Программное обеспечение;
• Расходы на обучение персонала.

Что дает

• Экономию топлива и времени;
• Возможность для водителя заниматься дополнительными задачами во время движения техники в автоматическом режиме;
• Повышение качества работы и снижение расходов на семенной материал, удобрения, СЗР.

Дифференцированный посев

Затраты

• Почвенные карты текущего региона;
• Специально оборудованная сеялка для посева с разной плотностью и глубиной;
• Системы позиционирования DGPS/RTK.

Что дает

• Повышение урожайности за счет рационального использования питательных веществ в почве;
• Снижение затрат на семена.

Дифференцированное внесение удобрений

Затраты

• Система дифференцированного внесения удобрений;
• Встроенная система ГИС;
• Затраты на обучение персонала;
• Система анализа аэрофотоснимков, создания картограмм местности.

Что дает

• Повышение урожайности;
• Экономия времени при работе;
• Экономия удобрений.

Дифференцированное опрыскивание гербицидами по карте роста сорняков

Затраты

• Комплексный инжекторный распылитель;
• Картограммы территории;
• Оборудование и программное обеспечение для составления карт задания с отображением сорняков;
• Затраты на обучение персонала.

Что дает

• Экономия гербицидов;
• Экономия времени;
• Повышение урожайности.

Дифференцированное орошение

Затраты

• Трубопровод, оборудованный электронными исполнительными механизмами;
• Программное обеспечение, управляющее специализированным трубопроводом;
• Датчики влажности почвы.

Что дает

• Экономия воды;
• Экономия электроэнергии на подачу воды;
• Экономия питательных веществ.

Дифференцированная обработка почвы по почвенным картам

Затраты

• Почвенные карты;
• Датчики определения состава почвы;
• Рабочие механизмы.

Что дает

• Повышение урожайности;
• Экономия времени;
• Экономия энергии;
• Повышение эффективности использования техники.

Измерения количества хлорофилла в растениях перед уборкой урожая

Затраты

• Датчики и оборудования для определения количества хлорофилла в растениях;
• Составление карт урожайности;
• Программное обеспечение;
• Затраты на обучение персонала.

Что дает

• Повышение качества продукции;
• Точное определение оптимальных сроков уборки урожая;
• Собранное зерно содержит меньше влаги, что снижает расходы на дальнейшее хранение.

Логистика уборки урожая

Затраты

• Единая система управления транспортными средствами;
• Новая система транспортных средств;
• Карты урожайности;
• Программное обеспечение для работы системы управления;
• Затраты на обучение персонала.

Что дает

• Повышение урожайности;
• Оптимизированные расходы на сбор урожая;
• Экономия топлива;
• Снижение содержания влаги в зерновых культурах;
• Экономия времени на транспортировку.

Управление информацией о работе предприятия

Затраты

• Программное обеспечение для обработки карт полей;
• Затраты на обучение персонала;

Что дает

• Повышение качества выполняемых услуг;
• Сокращение времени на поиск рабочей силы;
• Точнее учет выполненных работ.

Процесс внедрения любых технологических новшеств влечет за собой необходимость обучения персонала или даже привлечения новых сотрудников. Часть производственных процессов будет полностью изменена. Предприятию нужно точно определять свои финансовые и кадровые возможности для внедрения любой новинки и выбирать оптимальное решение.

Источник