Энергосберегающие технологии обработки почв
сайт профессиональных советов для овощеводов, растениеводов, цветоводов, плодоводов
Система земледелия, обработка почвы, минимальная и нулевая обработки почвы, недостатки минимальной технологии
Известно, что наиболее энергоемкий технологический процесс — обработка почвы: на нее в среднем расходуется 30-40% энергии, потребляемой в сельском хозяйстве.
Опыт показал, что традиционная технология возделывания зерновых культур со вспашкой зяби и весенним боронованием характеризуется большой трудоемкостью и высокими энергозатратами. Поэтому один из путей совершенствования технологий — минимизации обработки почвы как по количеству операций, так и по глубине.
При этом предпочтительно применять те виды почвообрабатывающей техники (плоскорезы, фрезы, комбинированные агрегаты, а также новые конструкции дисковых культиваторов), которые способствуют предотвращению ускоренной минерализации гумуса, стабилизации экологической среды, микрофауны.
В современной отечественной и мировой практике к наиболее перспективным экономичным энергосберегающим и одновременно почвозащитным приемам относятся минимальная и нулевая обработки почвы, существенно сокращающие агротехнические операции.
Применяемые в современной практике варианты энергосберегающих технологий во многом различаются в зависимости от системы основной и предпосевной обработки почвы.
Технология зерновых с традиционной обработкой почвы включает около десяти технологических приемов. Осенью после уборки предшественника проводят лущение стерни дисковым лущильником типа ЛДГ на 6-8 см. Затем вносят минеральные удобрения и одновременно проводят вспашку плугом с предплужником на глубину 20-22 см. Весной, при достижении физической спелости почвы, проводят боронование, задачей которого является закрытие влаги и выравнивание поверхности поля. Непосредственно перед посевом почву культивируют на глубину заделки семян. Затем проводят посев на глубину 6-8 см. В фазе кущения против однолетних двудольных и многолетних сорняков посевы обрабатывают гербицидами.
В фазе флагового листа против грибных болезней, таких, как бурая ржавчина, мучнистая роса, септориоз, проводят обработку фунгицидами. При превышении экономического порога вредоносности вредителей растения р фазе колошения обрабатывают инсектицидами, а в фазе полной спелости зерно убирают комбайнами напрямую.
Технология с минимальной обработкой почвы в сравнение с традиционной позволяет уменьшить механические воздействия почвообрабатывающих машин на почву и уплотняющее действие их ходовых систем на нее, сократить количество проходов агрегатов по полю. После уборки предшественника вносят минеральные удобрения. Затем сразу же проводят мелкую (на глубину 6-7 см) обработку дисковым культиватором, который заделывает в почву минеральные удобрения, подрезает и выворачивает сорняки на поверхность почвы, где они усыхают. Весной при достижении физической спелости почвы проводят посев.
Все остальные технологические операции те же, что и при традиционной обработке почвы.
Технология с нулевой обработкой почвы предусматривает прямой посев в почву, предварительно обработанную гербицидами. Однако возможны и другие варианты, когда, например, в весенний период при достижении физической спелости почвы по стерне проводят посев стерневой сеялкой одновременно с внесением стартовой дозы удобрений. Технология также предусматривает обработки посевов гербицидами, а при необходимости — инсектицидами. Убирают урожай, как обычно, комбайнами напрямую.
При нулевой обработке почвы вспашка и культивация отсутствуют, интенсивнее используются средства защиты растений.
Таким образом, технология с традиционной обработкой почвы включает десять основных агротехнических приемов, с минимальной — семь и с нулевой — только пять.
Экспериментальный и производственный опыт показывает, что минимальная обработка почвы в соответствующих условиях обеспечивает практически равный урожай зерновых в сравнении с традиционной вспашкой, она в два раза менее энергоемка (расход горючего на гектар пашни снижается на 10-15 кг), что экономически весьма выгодно, особенно в условиях высоких цен на энергоносители.
Вместе с тем, необходимо отметить, что при минимальной обработке под озимые культуры в засушливые годы урожайность устойчиво повышается (на 1,3-5,4 ц/га по сравнению со вспашкой на 20-22 см).
Основные недостатки минимальной технологии следует считать существенное увеличение засоренности посевов, причем увеличивающееся по мере увеличения срока использования.
Однако негативные аспекты минимальной обработки почвы могут быть устранены при строгом соблюдении научных рекомендаций.
При нулевой обработке почвы необходимо учитывать особенности и свойства почвы, а именно, устойчивость ее к уплотнению, дренированность, содержание гумуса и подвижных форм питательных веществ. Без этого применение такой обработки может представлять определенный риск или даже привести к отрицательным агрономическим, экономическим и экологическим результатам.
Применяя нулевую обработку почвы, необходимо предусмотреть более высокие затраты на химические средства защиты растений от сорняков, вредителей и болезней; дополнительные затраты на специальную технику при сохранении традиционной, поскольку обычно не все участки пашни пригодны для нулевой обработки, а также ее повторений каждые три-четыре года; соблюдение более высоких требований по применению средств защиты растений, минеральных удобрений, мелиорантов; трудности с использованием органических удобрений, эффективность которых без заделки в почву очень низкая. Кроме того, не все культуры дают при нулевой обработке высокий урожай.
Учитывая положительные и отрицательные факторы минимальной и нулевой обработки почвы, следует все же подчеркнуть, что в современном земледелии только применение этих приемов позволяет снизить воздействие на почву отрицательных факторов (уплотнение почвы, разрушение структуры, нарушение водного режима).
Источник
Энергосберегающая обработка почвы — фундамент будущего урожая зерна
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ОБРАБОТКА ПОЧВЫ – ФУНДАМЕНТ БУДУЩЕГО УРОЖАЯ ЗЕРНА
А.С. Найдёнов, заведующий .кафедрой общего и орошаемого земледелия КубГАУ
А.Ф. Бурбель , Академик Академии проблем качества
Сложившиеся социально — экономические условия, резкое снижение численности населения в сельской местности, растущая стоимость техники, топлива и средств химизации диктует необходимость поиска новых более рациональных систем ведения земледелия. Как показали исследования дальнейшее совершенствование зональных систем земледелия, предусматривает её биологизацию путем использования биологического азота и местных ресурсов (органических удобрений, пожнивных остатков, сидератов), а также современных широкозахватных, энергосберегающих сельскохозяйственных машин и орудий. Такой подход позволит повысить продуктивность полей, а также экономическое и финансовое состояние хозяйств агропромышленного комплекса.
Важнейший элемент системы земледелия — обработка почвы. Её роль заключается в выполнении основных агротехнических требований необходимых для роста и развития растений с/х культур. Во-первых, она должна способствовать улучшению физических свойств почвы, создавать условия для качественного посева, обеспечивать сохранение и накопление влаги необходимой для получения своевременных и дружных всходов. Во — вторых улучшать условия минерального питания надземной и корневой системы растений. В — третьих снижать вредоносное действие сорных растений, болезней и вредителей. В — четвёртых обеспечивать защиту почв от эрозионных процессов.
При всем многообразии почвообрабатывающей техники и способов обработки разработанные наукой и внедряемые в хозяйствах края способы обработки почвы условно можно разделить на 4 группы:
-Первая группа включает приёмы глубокой отвальной обработки почвы до 32см.
-Вторая группа предусматривает безотвальную обработку почвы — плоскорезную, безотвальное рыхление, чизелевание.
-Третья группа состоит из приёмов мульчирующей минимальной обработки почвы.
-Четвёртая — прямой посев культуры без обработки или так называемая нулевая обработка почвы.
В настоящее время в связи с химизацией земледелия, внедрением новых высокопроизводительных, широкозахватных, почвообрабатывающих орудий пересмотрены многие положения по обработке почвы, выдвинутые в своё время классиками русской агрономии. Вместе с тем, обработка почвы не только не теряет своего значения, но и получает новое развитие.
В Кубанском Государственном Аграрном Университете, в трех многолетних стационарных опытах изучаются разные системы обработки почвы, дозы удобрений, способы защиты растений при возделывании полевых культур в севооборотах.
Так, кафедрой общего земледелия в 1999 году на опытном поле Кубанского ГАУ проводится стационарный опыт по изучению разных систем обработки почвы с применением отвальной вспашки, минимальной (поверхностной), чизельной обработки и прямого посева под традиционные культуры одиннадцатипольного зернопропашного севооборота.
Чередование культур в севообороте типично для центральной зоны края: соя, озимая пшеница, кукуруза на зерно, озимая пшеница, подсолнечник, озимая пшеница, озимый ячмень, горох яровой, озимая пшеница, сахарная свекла, озимая пшеница. Каждая культура изучалась в течение трёх лет.
Все варианты обработки почвы изучаются на неудобренном фоне при внесении Nl20P60K40 и удвоенной дозе туков (N240P120K80).
Защита растений от сорняков предусматривает вариант без гербицидов и рекомендованную для конкретной культуры систему применения гербицидов.
Почва опытного участка – чернозем малогумусный выщелоченный. Культурами, способствующими поддержанию почвенного плодородия в севообороте, являются соя и горох.
В этом году закончилась первая ротация севооборота и, подводя некоторые итоги, представляем данные влияния изучаемых способов обработки почвы на фоне Nl20P60K40 по разным предшественникам на урожайность озимой пшеницы (таблица ).
Таблица – Урожайность озимой пшеницы по предшественникам в зернопропашном севообороте, ц/га (КубГАУ 1999-2010г.г.)
Кукуруза на зерно
Нулевая (прямой посев, без удобрений)
Из приведенных данных видно, что урожайность озимой пшеницы при проведении минимальной (поверхностной) системы обработки почвы по всем пропашным предшественникам незначительно отличалась от отвальной системы обработки почвы. В среднем за годы исследований при внесении удобрений в дозе Nl20P60K40 максимальная урожайность 77,1 ц с 1 га получена на варианте с отвальной вспашкой по предшественнику соя, а на поверхностной обработке по тому же предшественнику — 72,5 ц/га. По другим предшественникам урожайность практически на одном уровне.
Значительное снижение урожайности произошло при прямом посеве. На удобренном фоне по всем предшественникам получено на 8,0-15,9 ц/га зерна меньше, чем по отвальной вспашке.
Ещё более резкое снижение урожайности озимой пшеницы по всем предшественникам наблюдалось на варианте с прямым посевом (без удобрений). В сравнении с отвальной вспашкой она уменьшилась от 19,5 (по гороху) до 36,5 ц /га (по сое).
Проведёнными исследованиями выявлено, что переход от традиционной отвальной обработки почвы к минимализации — поверхностной и особенно нулевой приводит к заметным изменениям агрофизических свойств почвы. Так, на вариантах с нулевой обработкой после 10 лет в слое 0-30 см плотность почвы в начале весны (при достаточном содержании влаги в почве — 22-24 %) составляла 1,32-1,35 г/см3, а твердость 34-37 кг/см2. Это превышало показатели плотности почвы с отвальной обработкой на 0,04-0,07 г/см3 и твердости на 9-13 кг/см2. В подпахотном слое при минимализации обработки плотность почвы достигала 1,42-1,45 г/см3, что превышало оптимальные её значения для многих сельскохозяйственных культур севооборота.
Таким образом, по данным проведённых исследований, продуктивность озимой пшеницы после поздних предшественников, а также гороха и сои при проведении отвальной вспашки и минимальной (поверхностной) обработки была практически равной. Поэтому выбор способа обработки предшественника озимой пшеницы будет зависеть от складывающихся погодных условий и конкретного состояния поля.
Необходимо помнить, что при засушливых условиях применение отвальной вспашки после любого предшественника ведёт к образованию глыбистой пашни, подверженной быстрому иссушению обрабатываемого слоя почвы. В этих условиях получение всходов будет определяться интенсивной высоко затратной доработкой пашни и выпадением достаточного количества осадков, которых может не быть длительное время.
Эту проблему можно и нужно будет решать применением минимальной (поверхностной) обработкой с применением современных комбинированных агрегатов, что даёт возможность снизить затраты на её проведение в 1,5-2,0 раза.
В центральной, южно-предгорной и западной зонах значительные площади посева озимой пшеницы размещаются по пропашным предшественникам. Но для качественной обработки почвы под посев озимых после таких предшественников возникает ряд трудностей. Во¬-первых, потому что поздно освобождаются поля. Во-вторых, эти культуры часто засорены поздними яровыми, зимующими и многолетними корнеотпрысковыми сорняками. В-третьих, в системах земледелия пропашные культуры (кукуруза на зерно, подсолнечник и сахарная свёкла) относятся к хорошим предшественникам озимой пшеницы при условии их уборки не позднее, чем за 10-12 дней до начала оптимального срока сева. Поэтому, необходимо применять общеизвестные приёмы для проведения своевременной уборки этих культур, десикацию, раннеспелые сорта, гибриды, ранний сев и т.д.
В южно-предгорной зоне на почвах отличающихся тяжелым гранулометрическим составом, а также на деградированных почвах с равновесной плотностью более 1,3 г/см3 резко ухудшаются водно-физические свойства и пищевой режим, что ведёт к сильному угнетению растений и снижает продуктивность возделываемых культур. Нижние слои почвы мало- водопроницаемы, поэтому часто наблюдаются и вымокание посевов озимых культур в ранневесенний период. На больших площадях такая ситуация наблюдалась весной 2011 года. Такое сложение почвы диктует необходимость, при подготовке почвы под озимые применять современные комбинированные агрегаты, чизельные орудия, глубокорыхлители, что позволит создать оптимальный слой почвы для посева, а глубокое рыхление обеспечит проникновение влаги и корней в более глубокие слои почвы.
Следует отметить, что на оборот пласта энергия не расходуется, поэтому чизелевание является менее энергозатратным способом глубокой обработки почвы. Так, проведённые расчёты показали, что затраты на чизельную обработку на 25-30% меньше чем на вспашку, а замена вспашки чизелеванием обеспечивает экономию до 10,0 л/га дизельного топлива.
Наиболее эффективно его применение на тяжёлых, заплывающих или чрезмерно пересохших почвах, а также для рыхления плужной подошвы.
Колосовой предшественник (оборот пласта) для посева озимой пшеницы или озимого ячменя из-за значительного ухудшения фитосанитарного состояния посевов рекомендуется обрабатывать по типу полупаровой обработки. А именно, немедленно после уборки урожая необходимо привести вспашку плугом с предплужником на глубину 20-22 см с тщательной заделкой пожнивных остатков в нижнюю часть пахотного слоя. Если по каким-то причинам нет возможности провести вспашку, то сразу после уборки поле лущат на глубину не менее 6-8 см.
Необходимым условием для сохранения и накопления влаги в почве имеет придание почве оптимального сложения. То есть, почва должна быть вспахана и сразу же разделана до посевного состояния. По мере появления сорняков – культивация на глубину 5-6 см в агрегате с боронами и шлейфами.
Лучшими орудиями по уходу за почвой в системе полупаровой обработки являются культиваторы с плоскорежущими рабочими органами. Перед посевом проводится предпосевная культивация на глубину 4-6 см.
При всём многообразии способов основной обработки почвы под озимые колосовые культуры можно выделить ряд общих агротребований к обрабатываемому слою почвы.
Основные площади посева озимой пшеницы в крае размещены в зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения, а по закону земледелия – незаменимости фактора, и закону минимума – лимитирующим факторам в названных зонах является почвенная влага. Задача — сохранить и накопить в верхнем слое почвы продуктивную влагу, необходимую для получения своевременных и дружных всходов озимых колосовых культур, что является основным условием любой технологии. Это последовательное выполнение организационно-технологической операции, которая определена лозунгом – «Комбайн с поля – плуг в борозду». Но такая последовательность, мягко говоря, ошибочна. Проведённые наблюдения за динамикой передвижения парообразной влаги в метровых слоях почвы под сомкнутыми травянистыми ценозами экспериментально подтвердили концепцию В.В. Докучаева, А.А. Измаильского, что иссушение и увлажнение почвы степи и обрабатываемой почвы зависит от состояния их поверхности.
Растительный покров в период вегетации растений ограничивает прямой поток солнечного света к поверхности почвы, и степень его ослабления определяется величиной коэффициента затенения, который зависит от фазы развития и густоты стояния каждого вида культуры.
Как происходит увлажнение почвы под сомкнутыми травянистыми ценозами? Многочисленные исследования показывают, что в травостое парообразная влага пополняется за счёт трёх источников: от испаряющей поверхности почвы. от испарения растений (трансмиссионная влага) и от непрерывного омывающего травостой атмосферного воздуха (адвективный пар). Под сомкнутым травостоем зона высокой температуры находится внутри его, то есть, над поверхностью почвы.
С момента уборки урожая в считанные часы осветлённая поверхность почвы нагревается до температуры 40-70 0С, а температура почвы на глубине 2-4 метров составляет 12-14 0С. Между ними возникает термоградиент, где по общеизвестному физическому закону «от тёплого — к холодному», парообразная почвенная влага активно передвигается по всему профилю почвы сверху-вниз.
В первые 2-3 часа после косовицы потери почвенной влаги составляют 18-20 % от общего количества остаточной влаги, через сутки – 40 %, через двое – 60 %. По данным ВНИИМК на пятые сутки теряется 40 т влаги, а через 12 дней почва в слое 0-40 см иссушается до уровня «мёртвого запаса».
Становится очевидным, что сроки обработки почвы по технологии влагосбережения играют решающую роль. Действующий лозунг засушливого земледелия «Комбайн с поля – плуг в борозду» следует заменить на лозунг – «Уборку и обработку производить одновременно!» в этом состоит квинтэссенция главного вопроса засушливого земледелия и агрономический смысл формирования агрофизической модели дифференцированного по плотности верхнего слоя почвы, как влагонакопительного и влагосберегающего.
Земледельцы в 50-х — 60-х годах XX столетия навешивали дисковые лущильники под зерновые комбайны, жатки и вели косовицу и обработку почвы одновременно. Без глубокого теоретического обоснования они на практике убеждались, что такая технология даёт возможность всегда получить хорошо оструктуренный, обработанный слой почвы при любых погодных условиях.
Такая же технология одновременной уборки урожая и обработки почвы должна применяться при подготовке почвы под озимые колосовые после любых предшественников.
Но в 2011 году практическое земледелие не имеет массовых объёмов плоскорезных и нулевых технологий обработки почвы, а сохранять и накапливать влагу необходимо, поэтому разработан другой агрономический приём сбережения влаги в предпосевной период. Он заключается в том, что в процессе основной обработки почву следует сразу доводить до посевного состояния и формировать влагосберегающий, влагонакопительный посевной слой почвы, состоящий из агрономически ценных почвенных агрегатов диаметром 0,25-7 (10) мм и дифференцированной плотности: верхний 0-5 см рыхлый с плотностью 0,7-0,9 г/см3, нижележащий 4-6 см оптимально уплотнённый 1,1-1,25 г/см3 (рисунок).
Рисунок.
Агротребования к влагосберегающему, влагонакопительному обрабатываемому слою почвы.
Оптимально уплотнённый (1,1-1,25 г/см3) слой почвы 5-10 см по данным Б.И. Тарасенко (1975) накапливает на 4 % продуктивной влаги больше, чем рыхлый слой. Дифференцированный по плотности посевной слой почвы обладает ещё одним удивительным положительным качеством в области влагонакопления. Мульчирующий – верхний, рыхлый сухой – лучше плотного впитывает атмосферные осадки, а уплотнённый слой почвы — лучше рыхлого проводит их вглубь.
Возникает вопрос: возможно ли подготовить такой посевной слой? Да, возможно! Если после основной обработки почвы (вспашки, дискования, лущения, глубокой культивации) при влажности почвы 17,5 и меньше % использовать планировщик-уплотнитель. В условиях, когда влажность превышает 17,5 % почва доводится до посевного состояния культиваторами со шлейфами. Такой подход при разноглубинных отвальных обработках, дисковом лущении и глубокой культивации, даёт возможность сформировать влагосберегающий, влагонакопительный слой почвы и получить своевременные и дружные всходы озимых культур.
Проводимые многолетние исследования позволили уточнить ряд агротехнических приёмов, выполнение которых обеспечивают лучший рост и развитие растений озимых колосовых культур и более стабильную продуктивность.
Во-первых, в системе сберегающего земледелия особое значение должно придаваться соблюдению научно-обоснованного полевого севооборота. Это связано с тем, что путём правильного чередования культур по-разному влияющих физические, химические и биологические свойства почвы, можно со значительно меньшими затратами на удобрения, повысить плодородие почвы, улучшить водный и пищевой режимы почвы, снизить затраты на борьбу с сорняками , болезнями и вредителями, а главное – разработать энергосберегающую систему обработки почвы под все культуры полевого севооборота.
При применении минимальной и нулевой обработки почвы важно включить в севооборот культуры, повышающие почвенное плодородие – люцерну, клевер, эспарцет, рапс, соя, горох. Кроме этого, обязательно использовать культуры с глубоко проникающими корнями (рапс, сахарная и кормовая свёкла, люцерна, эспарцет, донник жёлтый и др.), которые позволяют уменьшить проблему плужной подошвы и улучшить структуру почвы без механических обработок.
Как положительный пример можно привести хозяйство ЗАО «Агрокомплекс» Выселковского района и Агрообъединение «Кубань» Усть-Лабинского района, где доля многолетних трав в структуре посевных площадей занимает 14-16 %.
Во-вторых, общим агротребованием разных способов обработки почвы является оптимальная величина измельчения пожнивных остатков и обязательное равномерное их распределение по площади (соломы, стеблей пропашных культур, ботвы свёклы и других растительных остатков)
Оптимальной длиной измельченных пожнивных остатков должны быть отрезки не более 4-5 см. Как показали наблюдения, при соблюдении этого условия, при любой допустимой для обработок влажности почвы ни одно почвообрабатывающее орудие — плуг, диски, культиваторы, бороны, (игольчатые, зубовые), плоскорезы, чизельные орудия не забиваются в процессе обработки. Такая резка обеспечивает хорошее перемешивание стеблей с почвой, в разы, ускоряя процесс разложения и понижая токсичность пожнивных остатков, и главное не снижают всхожесть семян полевых культур.
При минимальных и нулевых обработках измельчение пожнивных остатков на 4-5 см обеспечивает равномерное и уплотнённое распределение их на поверхности почвы, повышая «теневой эффект», степень разложения и почвозащитные свойства почвы. Дело в том, что, по мнению многих исследователей, свежие пожнивные остатки являются токсичными для проростков озимой пшеницы. Они содержат воднорастворимые вещества из группы фенольных кислот, которые тормозят ростовые процессы в семенах и проростках, а в процессе разложения растительных остатков в почве образуются летучие органические кислоты: муравьиная, уксусная, масляная и другие, которые также токсичны для семян.
Пожнивные и корневые остатки, сосредоточенные в верхнем слое почвы являются источником болезней и вредителей. По этим причинам на многих полях озимой пшеницы, особенно на участках с большим количеством не заделанных пожнивных остатков, наблюдается изреживание растений, а в последующим значительное повреждение их корневыми гнилями, и в результате резкое снижение продуктивности.
Таким образом, на оструктуренных чернозёмах северной и центральной зон края с фактической равновесной плотностью 1,1-1,3 г/см3 при выполнении вышеизложенных агротребований к формированию дифференцированного по плотности посевного слоя, полученные экспериментальные данные, дают основание утверждать, что обработку почвы под озимую пшеницу после таких предшественников как занятой и сидеральный пар, пропашные культуры, зернобобовые, многолетние травы, за исключением колосового предшественника, с высокой эффективностью можно проводить по варианту минимальной обработки на глубину 0-14 см, а при наличии специальных сеялок «нулевым» способом.
Источник