Способы механизированного возделывания почвы
Существует множество способов механизированной обработки, среди которых можно выделить несколько типичных. Основным технологическим признаком является распределение соотношения в них процессов вращения и разрыхления пласта почвы при ее обработке.
Вспашка или полицевой способ обработки
Трактор. Вспашка плугами
Он заключается в подрезке обрабатываемой почвы ломтем, ее подъеме с разрыхлением и вращением на 130 … 180% и укладке на дно предварительно открытой борозды. Этот способ характеризуется почти полным очищением поверхности поля от пожнивных остатков (на 95 … 100%), заделкой в почву органических, малоподвижных минеральных удобрений, подавлением сорняков, значительным уменьшением плотности пахотного слоя . Недостатками вспашки является снижение эрозионной стойкости поверхности поля (на склонах по фону вспашки может теряться 7,8 … 63,5 т / га почвы), образование уплотненной «подошвы», высокая удельная энергоемкость, значительные потери продуктивной влаги в теплый период года. Плужная «подошва» возникает вследствие воздействия на почву вертикальной составляющей силы на лезвии лемеха. Толщина остаточной деформации грунта от действия лемеха зависимости от условий работы составляет 5 … 15 см. Особенности технологических процессов работы плугов различных типов приведены ниже.
Чизельный способ обработки
Выполняют культиваторами, рыхлителями или комбинированными машинами.
Чизельный способ обработки
Этот способ заключается в подрезке, рыхлении обрабатываемых ломтей без вращения и ее укладке в свою закрытую борозду (он представлен в трех основных вариантах исполнения). В общих чертах он отличается сохранением на поле значительного количества (60 … 80%) растительных остатков, сохранением до 20% влаги в почве и уменьшенной на 25 … 45% энергоемкости процесса работы. В зависимости от рабочих органов он также обеспечивает полное или неполное подрезание сорняков. При полной подрезке сорняков чизельный способ называют плоскорезным. Сплошное глубокое рыхление почвы без оборачивания пласта плоскорезами-глубокорыхлителями (ПГ-3-5, ОПТ-3-5, ГУН-4 и др.), позволяет ослабить эрозионные процессы, уменьшить потери почвы на склонах до 3 … 24 т / га. Однако сплошное рыхление почвы без вращения ломтя не устраняет уплотненной «подошвы» от действия лемехов, характеризуется высокой энергоемкостью процесса чизелевание и недостаточным качеством разрыхления (менее 70%) ломти почвы.
Полосное разрыхление почвы (собственно, чизелевание), которое представляет собой чередование разрыхленных и нераспушеных полос позволяет разрушать уплотненную «подошву», способствует проникновению влаги в корни растений в нижние слои почвы. Этот способ обработки выполняют орудиями чизельного типа (ПЧ-2, 5, ЩРП-3-70, КШП-5, 6 и др..) На глубину до 40 см. При этом слой почвы до 20 см рыхлят сплошь. Недостатком способа является неполное подрезание сорняков из-за нехватки перекрытия по ширине захвата Чизельные лап. Разрыхление верхнего слоя почвы имеет значительную неравномерность, что затрудняет создание предусмотренных агротехникой условий для выращиваемых культур.
Чизельный способ обработки
Комбинированное чизелевание заключается в сплошном рыхлении верхнего (12 … 22 см) и периодическом нижнего (5 … 15 см глубже уплотненную «подошву») слоев почвы. Увеличение площади поверхности дна борозды способствует лучшему проникновению влаги в нижние горизонты. Запасы влаги по сравнению с вспашкой увеличиваются на 18 … 20%. При этом потери гумуса, азота, фосфора и калия снижаются в 5 – 10 раз.
Приведенные выше варианты чизелевания широко применяются на чистых от растительных остатков агрофонах, склоновых землях, в местностях, испытывающих ветровую и водную эрозию.
Дисковый способ обработки.
Дискование-сплошное рыхление дисковыми рабочими органами на глубину до 25 см, что осуществляется дисковыми орудиями. Он характеризуется подрезанием, разрыхлением с частичным вращением и укладкой в борозду обработанные ломти со смещением ее в поперечном и продольном направлениях по сравнению с исходным положением. Этот способ является промежуточным между полицевым и чизельным. Он значительно распространен в Украине благодаря высокой производительности агрегатов и технологической надежности работы на пере увлажненных и пересушенных почвах с большим количеством (до 120 ц / га) растительных остатков. Вместе с тем при применении этого способа сохраняется плотная «подошва», распыляется структура верхнего слоя почвы на пересушенных почвах, создается значительное количество эрозийно опасных частиц почвы в его верхнем слое (особенно при нескольких прохождениях агрегата).
В Украине применяют и другие способы обработки (фрезами с горизонтальной и вертикальной осями вращения, глубокое ярусное разрыхление, плантажную вспашку и т.д.), большого распространения не получили, однако целесообразны в определенных специфических условиях.
Основные способы обработки предусматривают выполнение таких элементарных процессов: вращения почвы – взаимное перемещение верхнего и нижнего слоев пласта почвы в вертикальной плоскости; разрыхления почвы – разрушение связей (уменьшение размеров комочков) и увеличение расстояний между элементами почвенной среды; уплотнения почвы – уменьшение расстояний между элементами почвенной среды и повышения плотности обработанного слоя; выравнивания поверхности поля – уменьшение неровностей перемещением выступающих комочков во впадины и бороздки; перемешивание почвы – изменение взаимного расположения агрегатов почвенной среды в объеме обрабатываемого слоя; подрезания сорняков – разрезание размещенных в обрабатываемом слое почвы корней и корневищ сорняков на несколько частей, что способствует их уничтожению или подавлению.
Эти процессы реализуются комплексно в различных комбинациях.
Источник
Сельское хозяйство | UniversityAgro.ru
Агрономия, земледелие, сельское хозяйство
Популярные статьи
Обработка почвы
Обработка почвы — механическое воздействие на почву почвообрабатывающими машинами и орудиями с целью создания оптимальных почвенных факторов жизни растений, а также уничтожения сорной растительности и защиты почвы от эрозионных процессов. Является основным агротехническим средством регулирования режимов почвы, интенсивности биологических процессов и фитосанитарного состояния. Качественная, своевременная, научно обоснованная обработка является средством повышения плодородия, урожайности культур и неотъемлемой частью интенсивных эффективных ресурсосберегающих систем земледелия.
Значение обработки почвы
Цели обработки почвы:
- придание почве мелкокомковатой структуры и создание оптимального сложения по плотности, пористости и т.п., при который складываются оптимальные условия для роста и развития растения и микрофлоры;
- поддержание хорошего фитосанитарного состояния;
- предотвращение эрозионных процессов, переуплотнения, уменьшение смыва и непроизводительных потерь воды, гумуса, питательных веществ.
Обработка почвы необходима для воспроизводства и окультуривания за счет углубления и увеличения мощности пахотного слоя, разрыхления плужной подошвы в подпахотном слое, заделки органических и минеральных удобрений, мелиорантов.
Обработка почвы позволяет улучшить аэрацию почвы, повысить влагообеспеченность растений, активизировать жизнедеятельность микроиорганизмов. Хорошо и глубоко обработанная почва позволяет растениям создавать мощную корневую систему. Качественное разрыхление и выравнивание поверхности в процессе предпосевной обработки — позволяет создать благоприятные условия для прорастания семян и появления всходов.
Глубокое рыхление в степных засушливых условиях и на склоновых землях позволяет регулировать водный режим, накапливая влагу атмосферных осадков в корнеобитаемом слое, или, наоборот, в отводить избыточную воду с поля, что косвенно влияет и на остальные режимы почв.
Задачи обработки существенно отличаются в зависимости от почвенно-климатических условий и биологических особенностей культур.
Стоит отметить, что обработка может иметь негативные последствия: нарушение динамического равновесия в системе почва — растение — окружающая среда. Так, интенсивная обработка активизирует жизнедеятельность почвенной микрофлоры, ускоряя минерализацию гумуса и увеличивая непроизводительные его потери. Разложение дернины и распыление верхнего слоя в районах риска ветровой эрозии создает предпосылки разрушения почвы и возникновения эрозии.
Многократные проходы сельскохозяйственной техники приводят к сильному переуплотнению пахотного слоя, ухудшая свойства, интенсифицируя сток воды и снос почвы. Обработка почвы — энергозатратный процесс, требующий до 10-15 тыс. МДж энергии на 1 га, что не всегда окупается урожаем.
Результаты длительных исследований отечественных и зарубежных ученых свидетельствуют, что высокий уровень интенсификации земледелия за счет использования удобрений, гербицидов, мелиорантов, орошение и др., изменяют функции обработки, снижаю её долю в формировании урожая до 8-12%. Особенно это характерно для почв с высоким потенциальным уровнем плодородия и благоприятными агрофизическими свойствами. В этих условиях избыточное воздействие нецелесообразно, а роль обработки можно свести к технологическим функциям: заделка удобрений, гербицидов, мелиорантов, семян и т.д. Основными задачами при это становятся воспроизводство плодородие, регулировании водного режима и защите от эрозии.
Наоборот, при низком уровне интенсификации земледелия, недостаточном внесении удобрений, средств защиты растений и т.д. значение обработки возрастает и заключается в мобилизации потенциального плодородия, повышении доли доступных форм питательных веществ, поддержании оптимальных структуры и фитосанитарного состояния.
Развитие учения об обработке почвы
Обработка почвы — одно из древнейших занятий земледельца, возникшее одновременно с началом выращивания растения.
Значительный прогресс в обработке почвы был достигнут в 1797 г. с появлением первых железных плугов в Англии, а затем и в Бельгии. В последствии, в 1863 г. плуг был усовершенствован немецким крестьянином Рудольф Сакк, который применил для вспашки плуг с предплужником, что позволило впервые узнать о преимуществах глубокой обработки почвы.
В России первые рекомендации о глубокой обработке почвы были даны в работах профессора И.М. Комова в 1788 году, который предложил проводить двойную вспашку почвы из-под многолетних трав, при этом при первой вспашке глубина составляла 8-10 см, при второй — 10-20 см.
Существенный вклад в развитие основ обработки почвы внесли русские ученые П.А Костычев, В.Р. Вильямс, А.Г. Дояренко, Т.С. Мальцев и др. П.А. Костычев писал:
«Цель обработки почвы заключается, между прочим, и в том, чтобы изменить строение почвы, придать ей такое строение, которое для произрастания растений наиболее благоприятно».
В своей работе «К вопросу об удобрении и обработке черноземных почв» (1886 г.) он обосновал мелкую вспашку раннего пара в засушливые годы для улучшения разложения дернины. Наоборот, на незадерненных почвах П.А. Костычев предлагал глубокую зяблевую вспашку.
В первой половине XX в. исследования в теории обработки почвы были направлены на обоснование культурной вспашки плугом с предплужником и мощности пахотного слоя. Большая заслуга в этом принадлежит В.Р. Вильямсу. Необходимость культурной вспашки основывается на том, что к концу вегетации однолетних растений 10-сантиметровый слой почвы распыляется, утрачивает структуру от механического воздействия орудий, физиологических и биохимических причин, что, в целом приводит к снижению плодородия. Причиной этому служат аэробные условия, складывающиеся в верхних слоях почвы, усиливающие разложение гумуса, затруднение проникновения кислорода в более глубокие горизонты. Для предотвращения негативного влияния предлагалось ежегодно повторять вспашку для придания почве комковатой структуры.
В работах А.Н. Лебедянцева (1905) и Л.Н. Барсукова (1952, 1956) была определена дифференциация почвы пахотного слоя по плодородию к концу периода вегетации растений с нарастанием его в верхнем 10-сантиметровом слое и снижением в нижней части. С учетом этого открытия были разработаны рекомендации по сочетанию отвальных и безотвальных обработок в севообороте.
И.Е. Овсинский в работе «Новая система земледелия» (1899) обосновывал бесплужную обработку почвы, утверждая, что черноземная почва в естественном состоянии может накапливать достаточное количество воздуха и влаги, для чего необходимо сохранить в ней капиллярность и не допустить иссушения. Если это требование удовлетворить, то возможно заменить вспашку мелким рыхлением верхнего слоя почвы на глубину 5-6 см. Для этой цели были использовали конные культиваторы с плоскорежущими рабочими органами.
Среди западных ученых теории бесплужной обработки почвы придерживались Жан (1910) во Франции, Ф. Ахенбах (1921) в Германии, Э. Фолкнер (1959) в США.
Крупнейшим достижением агрономической науки и практики можно считать предложенную Т.С. Мальцевым систему безотвальной обработки почвы, заменяющую вспашку с оборотом пласта. В рекомендованной им системе безотвальные рыхления почвы на глубину 35-40 см, проводимые один раз в 3-5 лет, должны сочетаться с поверхностными обработками на 5-8 см с помощью лущильников или дисковых борон применительно к зернопаровым севооборотам.
Применение безотвальной обработки привело к увеличению засоренности полей из-за недостатка химических средств борьбы с сорной растительность, что стало ограничением в ее применении.
Дальнейшее развитие почвозащитная обработка почвы получила благодаря исследования ВНИИ зернового хозяйства под руководством академика А.И. Бараева. В её основе лежит плоскорезная обработка с оставлением на поверхности почвы стерни и растительных остатков, с полным отказом от отвальных плугов, зубовых и дисковых орудий и их замену на плоскорезы-глубокорыхлители, игольчатые бороны и стерневые сеялки. Применение этой технологии обработки позволяет сохранять на поверхности почвы до 70-80% стерни, защищающей влагу от испарения, а почве придающей ветроустойчивость.
Однако на тяжелых переуплотняющихся почвах плоскорезы-глубокорыхлители не обеспечивают качественного рыхления. Поэтому для этих целей созданы и используются чизельные, безотвальные орудия типа параплау, сменные стойки СибИМЭ к плугам, расширяющие возможности почвозащитной обработки, особенно на землях с повышенным риском эрозии.
В 70-х годах в СССР стало разрабатываться новое направление — минимизация обработки почвы, которая сосредотачивается на снижении переуплотнения почвы, уменьшении потерь органического и питательных веществ из почвы, сокращении энергетических и трудовых затрат. Значительный вклад в это направление внесли профессора Б.А. Доспехов, С.А. Наумов, К.И. Саранин, А.И. Пупонин и др.
Минимизация обработки почвы достигается благодаря сокращению числа и глубины основных обработок в севообороте на почвах с достаточно благоприятными свойствами для роста растений, совмещению технологических операций, замены отвальных обработок безотвальными, что позволяет уменьшить число проходов техники по полю, сократить сроки выполнения работ, повысить производительность труда в 1,5-2 раза и снизить энергетические затраты на 30-40%.
Новая технология имеет и недостатки: ухудшается фитосанитарное состояния почвы, в частности, повышается засоренность посевов, поражаемость культур болезнями и вредителями. В тоже время, снижение темпов минерализации гумуса ухудшает обеспеченность культурных растений азотом, особенно после зерновых предшественников, что требует дополнительного внесения азотных удобрений.
Для склоновых земель, подверженных риску эрозии, разработаны системы почвозащитной обработки, базирующиеся на применении безотвальной чизельной обработке; вспашке с щелеванием, с изменением микрорельефа поля; мульчировании почвы соломенной крошкой и уменьшении обрабатываемой поверхности и глубины рыхления.
В США и Канаде получили распространение почвозащитные технологии обработки:
- мульчирующая — сплошная безотвальная обработка почвы с использованием чизельных, плоскорежущих и дисковых орудий;
- полосная — почву обрабатывают перед посевом пропашных только в зоне рядка с помощью фрез, культиваторов, борьбу с сорными растениями осуществляют путем сочетания механического и химического способов.
Для пропашных культур, высеваемых на склонах, была предложена гребневая обработка, предусматривающая посев на гребнях высотой 15-20 см, нарезаемые культиваторами гребнеобразователями поперек уклона поля. Борьбу с сорняками ведут химическими методами. Гребневая технология позволяет почве лучше прогреваться, сокращая период вегетации культур. Так, прибавка зерна кукурузы, возделываемой по гребневой технологии, составила 0,35 т/га.
Источник