Ресурсосберегающие технологии обработки почвы

Машины и оборудование

Таким образом, предлагаемые антифрикционные материалы могут существенно повысить рабочий ресурс шарнирных соединений лесопромышленных манипуляторов, что подтверждается проведенными исследованиями [5, 6].

Библиографический список

1. Трение изнашивание и смазка [Текст] : справочник / под ред. И. В. Кра-гельского и В. В. Алисина. - М. : Машиностроение, 1978. - Т. 1. - 400 с.

2. Башкарев, А. Я. Пластмассы в строительных и землеройных машинах [Текст] / А. Я. Башкарев. - Л. : Машиностроение, 1981. - 191 с.

3. Серебрянский, А. И. О целесообразности изменения смазочного материала в шарнирных соединениях лесных манипуляторов [Текст] / А. И. Серебрянский, Н. С. Смогунов // Повышение технического уровня машин лесного комплекса: материалы Всероссийской научно-практической

конференции. - Воронеж, 1999. - С. 83-85.

4. Гаркунов, Д. Н. Повышение износостойкости деталей конструкций самолетов [Текст] / Д. Н. Гаркунов, А. А. Поляков. - М. : Машиностроение, 1974. - 200 с.

5. Серебрянский, А. И. Влияние статических нагрузок на износостойкость пластиков типа АМАН [Текст] / А. И. Серебрянский. - Воронеж, 2002. - 34 с. -Деп. в ВИНИТИ № 975-В2002.

6. Серебрянский, А. И. Повышение износостойкости шарнирных соединений манипуляторов при ремонте [Текст] / А. И. Серебрянский, Д. Н. Афоничев, А. В. Ворохобин // Вестник Воронежского аграрного государственного университета. Теоретический и научно-практический журнал. - 2012. - Вып. 2 (33). - С. 107-111.

7. Смогунов, Н. С. Экспериментальная установка для исследования подшипников скольжения, работающих в условиях реверсивного трения [Текст] / Н. С. Смогу-нов, А. И. Серебрянский, В. И. Рубахин. -1998. - 6 с. - Деп. в ВИНИТИ № 3576-В98.

DOI: 10.12737/3370 УДК 631.51: 633.63

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, доцент кафедры земледелия Т. А. Трофимова доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры земледелия С. И. Коржов ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени

императора Петра I»

Korzem@mail.ru

Введение.

Одним из направлений адаптивноландшафтного земледелия является переход на ресурсосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных куль-

тур, обеспечивающих существенную экономию энергетических и трудовых ресурсов, повышение почвенного плодородия без снижения продуктивности пашни. При проектировании адаптивно-ландшафтных сис-

200

Лесотехнический журнал 1/2014

Машины и оборудование

тем земледелия, основным звеном которых является система обработки почвы, необходимо учитывать принцип минимализации обработки почвы. Расходы энергии на обработку почвы составляют более 40 % от общих затрат при возделывании с.-х. культур, при минимализации обработки эти затраты сокращаются до 10.. .15 % [1, 2].

Возможности минимализации обработки почвы возрастают по мере обеспеченности производственными ресурсами, достаточной обеспеченности удобрениями, пестицидами, соблюдением севооборотов, высокой культуры земледелия. Основными направлениями минимализации обработки почвы в ЦЧР являются: сокращение глубины основной обработки почвы; замена отвальной обработки на безотвальное рыхление почвы; совмещение нескольких операций и приемов в одном рабочем процессе путем применения комбинированных широкозахватных агрегатов и модульноблочных комплексов; применение «щадящих» технологий обработки почвы: полосной, нулевой и др.

Цель наших исследований - поиск путей минимализации основной обработки почвы в ЦЧР.

Объекты и методы исследования.

Исследования проводились в следующих опытах:

Опыт № 1. Двухфакторный стационарный опыт по изучению в 10-польном зернопропашном севообороте отвальных и безотвальных способов основной обработки почвы на различную глубину и их различные сочетания. Делянки с обработками почвы делятся пополам - с удобрениями (N60 Р60 К60) и без удобрений. Основная

обработка почвы проводилась следующими орудиями: вспашка на глубину 20.22 см и 25.27 см плугом ПН-4-35, вспашка на глубину 30.32 см и 35.37 см - плугом ПН-3-40, двухъярусная вспашка плугом ПЯ-3-40, плоскорезная обработка - КПГ-250, рыхление плугом без отвалов - плугом ПН-4-35 со снятыми отвалами, лемешное лущение - лущильником ППЛ-10-25.

Опыт № 2. Краткосрочный трехфакторный опыт по изучению различных систем зяблевой обработки почвы в звене севооборота сахарная свекла - ячмень - подсолнечник. Фактор А - система основной обработки почвы, фактор В - способ основной обработки почвы, фактор С - уход за растениями (с ручной и без ручной прополки сахарной свеклы). Изучались следующие варианты основной обработки почвы: вспашка, плоскорезная обработка, обработка параплау под пропашные культуры на 25.27 см, под ячмень на 20. 22 см. Система основной обработки почвы под подсолнечник такая же, как и под сахарную свеклу, только вместо плуга ПЯ-4-35 используется плуг ПН-4-35.

Опыт № 3. Краткосрочный опыт по изучению различных способов основной обработки почвы под ячмень после различных предшественников - кукурузы на силос и сахарной свеклы. Схема опыта: вспашка на глубину 16.18 см ПН-6-35; безотвальное рыхление на 16.18 см КПЭ-3,8.

Опыт № 4. Стационарный трехфакторный опыт - 2-2-10. Фактор А - пар (занятый и сидеральный). Фактор В - приемы основной обработки почвы (вспашка плугом ПН-6-35 и дискование БДТ-7 на 10.12 см). Фактор С - различные дозы и

Лесотехнический журнал 1/2014

201

Машины и оборудование

сочетания минеральных и органических удобрений в 4-х польном севообороте пар - (занятый, сидеральный) - озимая пшеница - сахарная свекла - ячмень.

Наблюдения, учеты и анализы проводились по общепринятым методикам. Объектом исследований являются чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый (опыт № 1, 2) и чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый (опыт № 3, 4).

Результаты и их обсуждение.

В опытах доказана возможность ми-нимализации основной обработки в севообороте за счет уменьшения глубины обработки почвы: под озимые культуры с

20.. .22 см до 10...12 см, под горох - с

25.. .27 см до 20.22 см. Установлено, что наиболее эффективной обработкой под озимую пшеницу после занятых паров и непаровых предшественников является обработка почвы на 10.12 см дисковыми, лемешными или плоскорезными орудиями.

Коэффициент энергетической эффективности повышался по сравнению с контрольным вариантом (вспашка на 20. 22 см) с 1,81 до 1,90.2.00 (опыт № 1).

Один из путей минимализации основной обработки почвы - это замена отвальной обработки на безотвальное рыхление почвы. Нашими исследованиями установлена возможность проведения безотвальной обработки на мелкую и обычную глубину под яровые зерновые культуры (табл. 1, 2, 3) после сахарной свеклы и кукурузы на силос.

В опыте № 2 получено, что при замене вспашки на плоскорезное рыхление или обработку параплау под ячмень коэффициент энергетической эффективности был на уровне отвальной обработки почвы (табл. 1).

Применение в течение 3 лет разноглубинной безотвальной обработки почвы в звене севооборота сахарная свекла-ячмень-подсолнечник существенно не сни-

Таблица 1

Энергетическая эффективность при различных приемах основной обработки почвы (независимо от способа ухода за растениями и системы зяблевой обработки почвы), 1990.1994 гг.

Вариант Урожайность, т/га Коэффициент энергетической эффективности

сахарная свекла ячмень подсол- нечник сахарная свела ячмень подсолнеч- ник

Вспашка 38,5 2,97 1,54 1,41 2,13 3,02

Плоскорез 37,8 2,73 1,47 1,41 2,11 3,09

Параплау 37,0 2,83 1,45 1,37 2,11 2,90

НСР 05, т/га 4,3 0,23 0,11

Примечание: глубина основной обработки под пропашные культуры 25.27 см, под ячмень 20.22 см.

202

Лесотехнический журнал 1/2014

Машины и оборудование

Таблица 2

Энергетическая оценка эффективности различных приемов основной обработки почвы под

ячмень после разных предшественников, 2007.. .2009 гг.

Вариант Показатели энергетической эффективности

Урожайность, т/га Затраты техногенной энергии. Г Дж/га Выход энергии с урожаем основной продукции. ГДж/га Коэффициент энергетической эффективности

Предшественник - кукуруза на силос

Вспашка на 20.22 см 2,63 3,70 7,00 1,89

Безотвальное рыхление КПЭ-3,8 на 14.16 см 2,78 3,26 7,40 2,27

НСР 05, т/га 0,41

Предшественник - сахарная свекла

Вспашка на 20.22 см 3,59 3,72 9,56 2,57

Безотвальное рыхление КПЭ 3,8 на 14.16 см 3,11 3,24 8,29 2,66

НСР 05, т/га 0,35

Таблица 3

Энергетическая оценка эффективности различных приемов основной обработки почвы под сахарную свеклу и ячмень, независимо от удобрений, 2008.2012 гг.

Вариант Урожайность, т/га Коэффициент энергетической эффективности

сахарная свекла ячмень сахарная свекла ячмень

Вспашка 42,7 3,23 1,40 2,32

Дискование 29,6 2,96 1,22 2,34

НСР 05, т/га 1,25 0,12

Примечание - глубина вспашки под сахарную свеклу 25.27 см, под ячмень 20.22 см, глубина дискования 10.12 см.

зило урожайность пропашных культур по сравнению с контрольным вариантом (вспашка на 25.27 см). При возделывании сахарной свеклы и подсолнечника по плоскорезной обработке и обработке чи-зельными стойками параплау коэффициент энергетической эффективности был на уровне вспашки (табл. 1).

В краткосрочном опыте № 3 уста-

новлено, что наиболее энергосберегающим приемом основной обработки почвы под ячмень после пропашных предшественников является мелкое безотвальное рыхление (табл. 2). Проведение под ячмень мелкой безотвальной обработки почвы при размещении после кукурузы на силос позволило повысить коэффициент энергетической эффективности с 1,89 по отвальной

Лесотехнический журнал 1/2014

203

Машины и оборудование

обработке до 2,27, после предшественника сахарной свеклы коэффициент увеличился соответственно с 2,57 до 2,66. Следует отметить, что мелкая безотвальная обработка почвы под ячмень проводилась на фоне глубокой отвальной обработки под предшествующую культуру.

Однако минимализация основной обработки почвы не всегда дает положительные результаты. Длительное применение в стационарном опыте № 4 мелкой обработки под все культуры севооборота способствовало снижению продуктивности с.-х. культур. При проведении в течение 6 лет под ячмень дискования на 10.. .12 см наблюдалось достоверное уменьшение урожайности по сравнению с отвальной обработкой, однако по энергетической эффективности изучаемые приемы основной обработки были равнозначны (табл. 3, опыт № 4).

Длительное использование мелкой обработки почвы под сахарную свеклу привело к резкому снижению урожайности на 13,1 т/га по сравнению с традиционной обработкой и уменьшению коэффициента энергетической эффективности с 1,40 по глубокой отвальной обработке до 1,22 по дискованию.

С другой стороны, приемы минима-лизации или полный отказ от обработки приводит к росту засоренности посевов. При минимализации обработки почвы доля затрат на пестициды возрастает до 25 % от общих затрат при возделывании культур [1]. Отвальная обработка почвы наиболее эффективно справляется с подавлением вредных организмов. Замена ее безотвальной обработкой ухудшает фитосанитарную ситуацию.

При использовании приемов безотвальной обработки почвы под всеми изучаемыми культурами (опыт № 2) отмечалось увеличение засоренности (табл. 4).

Использование в качестве приема основной обработки почвы плоскореза и стоек параплау увеличивало засоренность посевов сахарной свеклы, соответственно, на 27 и 49 %, подсолнечника на 28,2 и 62,4 %, ячменя на 22 и 57 % по сравнению с отвальной обработкой почвы.

Увеличение количества сорняков по безотвальной обработке приводило к возрастанию их массы. Воздушно - сухая масса сорняков по плоскорезной обработке выросла на 40 % в сравнении со вспашкой, по обработке параплау - на 38 %.

Усиливается засоренность посевов при переходе на мелкую мульчирующую обработку почвы. Переход к мелким мульчирующим обработкам почвы увеличивает применение пестицидов, в первую очередь гербицидов, что противоречит биологиза-ции земледелия.

Независимо от предшественника мелкая безотвальная обработка повышала количество сорняков в посевах ячменя по сравнению со вспашкой и увеличивала их массу (опыт № 3). Применение под ячмень безотвальных приемов повысило засоренность посевов ячменя после кукурузы в 1,9 - 3 раза, после сахарной свеклы в 1,4.2 раза.

Нашими исследованиями установлено увеличение по мелкой мульчирующей обработке корнеотпрысковых (осот розовый) сорняков (опыт № 3, опыт № 4). Поверхностная и мелкая обработка почвы стимулирует развитие и распространение корнеотпрысковых сорняков, так как в ре-

204

Лесотехнический журнал 1/2014

Машины и оборудование

Таблица 4

Влияние различных способов основной обработки на количество сорняков

Способ Сахарная свекла Ячмень Подсолнечник

основной

обработки 1 2 3 1 2 3 1 2 3

почвы

Вспашка 34* 24 58 69 21 81 128 18 146

85,4 102 187,4 28,7 25,8 54,5 23,1 15,0 38,1

Плоскорез 48 26 74 78 12 99 166 22 188

136,8 126,6 263,4 39,4 12,5 51,9 24,3 16,4 40,7

Параплау 43 31 81 116 18 131 214 24 238

118,9 140 258,9 32,6 22,8 55,4 25,4 19,2 44,6

НСР05 3,9 4,0 10,5 8,5 5,9 10,2 20,4 3,6 30,5

16,8 22,5 33,0 3,4 2,7 4,8 1,8 1,3 7,2

Примечание 1 - малолетние сорняки, 2 - многолетние, 3 - всего. В числителе - количество сорняков, шт/м2, знаменатель - масса сорняков, г/м2.

зультате измельчения корневой системы сорного растения пробуждаются спящие почки, и распространение этих злостных сорняков возрастает.

В настоящее время обработка рассматривается, прежде всего, с точки зрения регулирования плотности почвы. При сопоставлении величин равновесной и оптимальной для культур плотности почвы определяется потребность в той или иной механической обработке. Уменьшение интенсивности рыхления почвы до полного отказа от него возможно лишь на почвах, равновесная плотность которых близка или равна оптимальной [3, 4]. Интенсивность механической обработки должна возрастать с увеличением разности между равновесной и оптимальной плотностью почвы.

Анализ полученных данных в много-

летнем стационарном опыте № 1 по изучению различных способов и глубин основной обработки чернозема обыкновенного показал, что существенных различий между вариантами опыта по плотности почвы в период вегетации гороха и озимой пшеницы не наблюдалось. Здесь нужно учитывать, что исследования проводились на почвах, обладающих высоким содержанием водопрочных структурных агрегатов (67.76 %).

В течение всех сроков определения показателей сложения, сохраняется тенденция увеличения плотности почвы в вариантах с ежегодной плоскорезной обработкой по сравнению с вариантами с отвальной обработкой. Варианты с ежегодным рыхлением плугом без отвалов и разноглубинной обработкой почвы в севообо-

Лесотехнический журнал 1/2014

205

Машины и оборудование

роте имели показатели сложения почвы на уровне контрольного варианта. При увеличении глубины вспашки с 20...22 см до

35...37 см прослеживалась тенденция снижения плотности почвы чернозема обыкновенного на 1.9 %.

Все изучаемые способы и глубины обработки почвы поддерживали плотность пахотного слоя в пределах нормы для сельскохозяйственных культур, что позволяет применять на данных почвах минима-лизацию обработки почвы.

Кратковременное использование в системе зяблевой обработки чернозема обыкновенного безотвальных приемов основной обработки (плоскорезной и обработки параплау) не оказало существенного влияния на показатели сложения почвы. Плотность почвы по всем изучаемым культурам в звене севооборота сахарная

свекла-ячмень-подсолнечник в оба срока определения не превышала оптимальных значений, максимальная плотность в слое

0.40 см составляла 1,21 г/см3.

В исследованиях, проведенных в краткосрочном опыте (опыт № 3) на черноземе, выщелоченном после вспашки на обычную глубину, плотность слоя почвы

0.30 см была на 0,02.0,04 г/см3 ниже в зависимости от предшественника и срока определения, чем после мелкой безотвальной обработки почвы.

В наших исследованиях при длительном отсутствии (более 6 лет) вспашки или глубокого рыхления наблюдается повышенная плотность почвы. Установлено, что при применении отвальной обработки под сахарную свеклу слой почвы 0.30 см был менее уплотнен по сравнению с мелким рыхлением (табл. 5, опыт № 4).

Таблица 5

Плотность в слое почвы 0...30 см в зависимости от различных приемов обработки почвы и комплекса органоминеральных удобрений под сахарной свеклой, 2008.2012 гг.

Биологические приемы повышения плодородия

вспашка дискование

третья пара настоящих листьев перед уборкой третья пара настоящих листьев перед уборкой

Контроль (Ск) 1,22 1,27 1,29 1,32

(КРК)100+Н+Ск+Соп 1,19 1,24 1,23 1,28

(КРК)200+Ск+2Соп 1,18 1,24 1,28 1,30

(NPK) 150+Д+Ск+Соп 1,20 1,26 1,25 1,29

НСР05 (частных эффектов) 0,04 0,03

Примечание: Ск - пожнивный посев горчицы сарепской на зеленый корм после озимой пшеницы; Соп - биологический урожай соломы озимой пшеницы - 5.7 т/га; 2Соп - двойная доза соломы озимой пшеницы; Н - 40 т/га навоза; Д - дефекат 10 т/га.

206

Лесотехнический журнал 1/2014

Машины и оборудование

Наблюдалось существенное увеличение плотности почвы в слое 20...30 см в варианте с дискованием по сравнению со вспашкой независимо от приемов повышения плодородия.

Исследования показали, что при проведении различных приемов основной обработки почвы под ячмень в начале вегетации плотность почвы в слое 0.30 см не превышала величину 1,23 г/см3. Разница между приемами обработки почвы (фактор В) независимо от удобрений (фактор С) была не существенная. Перед уборкой ячменя наблюдалось существенное увеличение плотности почвы в слоях 10.20 см и 20.30 см по мелкой основной обработке, в зависимости от вариантов опыта плотность почвы колебалась в интервале 1,30. 1,35 г/см3, что превышает величину оптимальной плотности для зерновых культур.

Исследования, проведенные в различных опытах, показали, что с увеличением интенсивности обработки почвы происходит увеличение в пахотном слое подвижных элементов питания. Различные приемы минимализации основной обработки почвы снижали содержание нитратного азота по сравнению с отвальной обработкой на 2.30 %.

Выводы:

1. Минимализация основной обработки почвы позволяет сократить производственные затраты и обеспечить практически равный урожай отдельных сельскохозяйственных культур (озимые зерновые, яровые зерновые) по сравнению с отвальной обработкой. Доказана эффективность краткосрочного (в течение 3 лет) применения разноглубинных безотвальных обра-

боток в звене севооборота сахарная свекла-ячмень-подсолнечник.

2. При минимализации основной обработки почвы (замена отвальной обработки на безотвальное рыхление, поверхностную или мелкую обработку почвы) установлено увеличение численности сорных растений в посевах сельскохозяйственных культур, в том числе корнеотпрысковых; снижение содержания нитратных форм азота в слое 0.30 см по сравнению с отвальной обработкой.

3. Успешное внедрение приемов минимализации основной обработки почвы возможно на почвах устойчивых к уплотнению; подборе сельскохозяйственных культур, обеспечивающих урожайность при минимальных обработках не ниже, чем при традиционных приемах обработки почвы. На деградированных черноземах полный отказ от отвальной обработки или глубокого рыхления ведет к сильному переуплотнению почв.

Библиографический список

1. Баздырев, Г. И. Вклад профессора А. И. Пупонина в разработку и освоение почвозащитных ресурсосберегающих технологий на основе минимализации обработки почвы [Текст] / Г. И. Баздырев // Ресурсосберегающие технологии обработки почвы в адаптивном земледелии. - Издательство РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2010. - С. 29-54.

2. Коржов, С. И. Изменение физических свойств чернозема выщелоченного при сельскохозяйственном использовании [Текст] / С. И. Коржов, Т. А. Трофимова,

Лесотехнический журнал 1/2014

207

Машины и оборудование

А. С. Черников // Вестник РАСХН. - 2009. - № 3. - C. 34-37.

3. Макаров, И. П. Эффективность приемов минимализации обработки почв [Текст] / И. П. Макаров // Актуальные проблемы земледелия. - М. : Колос, 1984. - С.

85-89.

4. Сидоров, М. И. Земледелие на черноземах [Текст] : учебник / М. И. Сидоров, Н. И. Зезюков. - Воронеж : Издательство ВГУ, 1992. - 182 с.

DOI: 10.12737/3371 УДК 631.67: 631.445.4

РЕЗУЛЬТАТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИИ ГЛУБОКОГО МЕЛИОРАТИВНОГО РЫХЛЕНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ЧЕРНОЗЕМАХ

заведующий кафедрой мелиорации, водоснабжения и геодезии, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А. Ю. Черемисинов кандидат экономических наук, доцент, доцент кафедры мелиорации, водоснабжения и

геодезии А. А. Черемисинов

аспирант кафедры мелиорации, водоснабжения и геодезии С. А. Плотников ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» melioal@mail.ru, achery@mail.ru

Отличительной особенностью ведения сельского хозяйства Центрального Черноземья являются периодически повторяющиеся засухи и неравномерное выпадение осадков в течение вегетации сельскохозяйственных культур. Поэтому недостаточные запасы влаги в почве по отдельным годам, периодам вегетации, летние суховеи вызывают необходимость применения орошения. Это настойчиво диктует систематическое проведение мероприятий, направленных на задержание и сохранение воды за счет осенне-зимних осадков и регулирования весеннего стока. Оценка естественного увлажнения территории ЦЧР, выполненная на кафедре мелиорации, водоснабжения и геодезии ВГАУ [1, 2] выявила вероятность потребности в водных мелиорациях на террито-

рии Центрального Черноземья (табл. 1).

Из таблицы видно, что весь Центрально-Черноземный регион нуждается в орошении, так как естественное увлажнение крайне неравномерно по территории. Основным мероприятием для получения стабильных урожаев сельскохозяйственных культур является орошение [3].

Но как показывает опыт эксплуатации оросительных систем в ЦЧР, на Кавказе, в Поволжье и других почвенноклиматических зонах страны, при не соблюдении научно-обоснованных норм водопользования, многократных проходах МТА по одному и тому же месту на орошаемых черноземных почвах отмечены негативные явления. Это переуплотнение, образование «плужной подошвы» и как следствие - ухудшения механического со-

208

Лесотехнический журнал 1/2014