Оценка эффективности операции глубокого рыхления междурядий при возделывании картофеля в органическом земледелии

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

уастениеводстваи животноводства_______________________________________

6. Шабанов А.Э., Анисимов Б.В., Киселев А.И., Зебрин С.Н. Новые перспективные сорта картофеля и их урожайность при создании оптимального агрофона с применением капельного поливаИ Аспирант. Ростов на Дону. 2016. №4, часть 1. С 43-45.

7. Шабанов А.Э., ЖевораС.В., Анисимов Б.В., Киселев А.И., ДолговаТ.И., МалютаО.В., Зебрин С.Н. //Параметры потенциальной урожайности сортов картофеля селекционного центра ВНИИКХ, (справочник)/ФГБНУ ВНИИКХ;-М.; 2016 - 13с.

УДК:631.343

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПЕРАЦИИ ГЛУБОКОГО РЫХЛЕНИЯ МЕЖДУРЯДИЙ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ КАРТОФЕЛЯ В ОРГАНИЧЕСКОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ

А. А. У СТРОЕВ, канд. техн. наук; А.Б. КАЛИНИН, д-р техн. наук; Г. А. ЛОГИНОВ; П.П. КУДРЯВЦЕВ

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

Предложена усовершенствованная конструкция пропашного культиватора-глубокорыхлителя, обеспечивающая выполнение комплекса технологических операций по уходу за гребневыми посадками картофеля в органическом земледелии, включая операцию глубокого рыхления междурядий. Представлены материалы экспериментальных исследований параметров почвенного состояния до и после выполнения указанных операций. Проведен анализ динамики распределения средних значений твердости и влажности почвы по глубине в междурядье. Установлено, что наиболее благоприятное почвенное состояние сформировано при рыхлении междурядий на глубину 20 и 30 см. Отмечена тенденция повышения биологической урожайности при увеличении глубины рыхления междурядий.

Ключевые слова: пропашной культиватор; глубокорыхлитель; органическое земледелие; глубокое рыхление; междурядья; твердость почвы.

ASSESSMENT OF OPERATIONAL EFFECTIVENESS OF INTER-ROW SOIL LOOSENING IN ORGANIC POTATO CULTIVATION

A.A. USTROEV, Cand. Sc (Engineering); A.B. KALININ, DSc (Engineering); G.A. LOGINOV; P.P. KUDRIAVTSEV

Federal State Budget Scientific Institution “Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production” (IEEP), Saint Petersburg, Russia

The paper presents an improved design of a row sub-soil cultivator/loosener for a set of technological operations on ridge plantings of potatoes in organic farming, including the loosening of row spacing. It also shows the results of a pilot study of dynamics of soil state variables before and after the above operations. The distribution of average values of soil penetration index and moisture content along the full depth of the inter-row spacing was considered. The most favourable soil conditions were found under the

43

ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал.

ИАЭП. 2017. Вып. 93.

sub-soil loosening of rows to a depth of 20 and 30 cm. The tendency of increased biological yield with deeper soil loosening between the potato rows was noted.

Keywords: row cultivator; sub-soil cultivator; organic farming; sub-soil loosening; inter-row

spacing; soil strength.

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшими направлениями развития современного сельского хозяйства являются производство экологически чистой растениеводческой продукции и экологическая стабилизация агроэкосистем. Решение этих задач возможно путем разработки и широкого внедрения технологий органического земледелия [1].

Известно, что биологизированные технологии возделывания сельскохозяйственных культур исключают применение ядохимикатов, и минеральных удобрений. В этой связи главную роль в борьбе с сорными растениями, а также в формировании оптимального водновоздушного режима почвы приобретают специальные приемы механизированной обработки, направленные на устранение уплотненных зон в корнеобитаемом слое и обеспечение благоприятного почвенного состояния на протяжении всего периода вегетации [2].

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Разработана усовершенствованная конструкция и изготовлен экспериментальный образец пропашного культиватора-глубокорыхлителя (рисунок 1) для дифференцированной обработки гребневых посадок картофеля в системе органического земледелия.

Рис. 1. Экспериментальный образец пропашного культиватора-глубокорыхлителя:

1 - рама; 2 - опорное колесо; 3 - пружинная стойка с рыхлительной лапой; 4 - жесткая стойка с рыхлительной лапой; 5 - окучивающий корпус; 6 - ротационная боронка.

Пропашной культиватор-глубокорыхлитель работает следующим образом. При функционировании в полевых условиях лапы на S-образных пружинных стойках 3 производят рыхление почвы за пределами защитных зон картофеля на глубину до 15 см. Следующая за ними рыхлительная лапа на жесткой стойке 4 с пружинной защитой выполняет глубокое рыхление почвы с целью устранения уплотненных зон в междурядьях, сформированных предшествующими проходами колес трактора и посадочного агрегата, а также формирует благоприятные условия для развития корневой системы возделываемых культур. Регулирование глубины хода рыхлительной лапы достигается изменением места

44

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

уастениеводстваи животноводства________________________________________

установки стойки по высоте на раме и может составлять до 40 см. Позади идущий окучивающий корпус 5 выполняет формирование объемного рыхлого гребня, направляя почву из междурядья к центру рядка перьевыми отвалами [3]. В процессе работы пласт почвы подвергается крошению, что обеспечивает рыхлую мелкокомковатую структуру внутри гребня. Следующая за ним ротационная боронка 6 выполняет дополнительную обработку дна борозды и склонов гребней, производя прореживание растений в рядке.

Целью работы являлась оценка влияния операции глубокого рыхления междурядий при выполнении технологического процесса ухода за посадками картофеля на основные параметры физического состояния почвы в течение всего периода вегетации растений и биологическую урожайность.

Экспериментальные исследования проводились на опытной станции ИАЭП при выращивании картофеля в полевом севообороте органического земледелия. Картофель возделывался на гребнях с шириной междурядий 70 см. Сорт Удача (элита), районированный для условий Ленинградской области.

Глубокое рыхление проводилось однократно при выполнении технологического процесса довсходовой междурядной обработки посадок картофеля. При этом культиватор-глубокорыхлитель одновременно выполнял весь комплекс технологических операций, предусмотренных его конструкцией. Глубина рыхления междурядий (а) при проведении экспериментальных исследований составляла: вариант I - без рыхления (контроль); вариант II - а=10 см; вариант III - а=20 см; вариант IV - а=30 см.

В процессе экспериментальных исследований определялись такие параметры почвенного состояния как влажность почвы W, % и твердость почвы Т, МПа. Также проводилась оценка эффективности исследуемого технологического процесса по показателю биологической урожайности картофеля. Регистрация параметров почвенного состояния в междурядье осуществлялась послойно с шагом дискретизации Ah=10 см на глубину до 40 см. Измерения процесса твердости почвы проводились с помощью пенетрометра Eijkelkamp, имеющего конический наконечник площадью 1,0 см2 и угол плунжера 60°. Статистический анализ результатов натурного эксперимента проводился с использованием программных пакетов MS Excel и STATISTIC А 12 [4].

Измерение параметров почвенного состояния выполнялось после посадки картофеля; после междурядной обработки до всходов с применением операции глубокого рыхления междурядий; в период цветения картофеля; после удаления ботвы перед уборкой урожая. Известно, что растения картофеля обладают относительно слаборазвитой корневой системой с низкой проникающей способностью, которая во многом определяется твердостью почвы [5]. Поэтому при оценке механического сопротивления почвы развитию корневой системы картофеля примем твердость почвы в качестве оценочного показателя параметров почвенного состояния. Исходя из этого при выполнении основных процессов возделывания картофеля предложено условно разделить степень уплотнения почвы на четыре зоны. Показатели твердости почвы в диапазоне 0-1,0 МПа будут соответствовать зоне нормального уплотнения, в диапазоне 1,1-2,5 МПа - зоне среднего уплотнения, в диапазоне 2,6-4,5 МПа -зоне сильного уплотнения, а свыше 4,5 МПа - зоне переуплотнения [6].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ результатов экспериментальных материалов показал, что наиболее существенные различия в значениях параметров почвенного состояния наблюдались в

45

ISSN 0131 -52 26 .Tеоретический и научно -практический журнал. ИЛЭП 2017. Вып. 93.

вариантах опытов I (без рыхления) и IV (рыхление на 30 см). В связи с этим, в таблице представлены средние значения исследуемых показателей только для вышеуказанных вариантов.

Таблица

Средние значения твердости и влажности почвы по глубине в междурядье в I и IV вариантах

Технологический процесс или фаза вегетационного развития растений Вариант опыта Параметр почвенного состояния Слой почвы

Ью Ьго h я Ьад

Посадка I Т, МПа U 2,4 3,2 2,8

W, % 26,1 25,7 173 16,5

IV Т, МПа 1,5 2,5 4,2 33

W, % 27,1 22,5 17,7 16,5

Междурядная обработка I Т, МПа 1,4 2,6 3,7 3,0

W, % 28,3 26,2 16,4 16,0

IV Т, МПа 0,4 0,7 1Д 3,8

W, % 25,0 22,2 183 163

Цветение картофеля I Т, МПа 1,6 3,1 3,9 33

W, % 34,5 30,7 32,4 16,7

IV Т, МПа 0,6 0,8 1,7 3,7

W, % 29,5 27,4 22,0 18,4

Уборки урожая I Т, МПа 0,6 1,4 2,1 2,4

W, % 38,8 37,3 29,7 163

IV Т, МПа 0,4 0,5 1,6 2,1

W, % 35,5 32,3 263 21Д

На основании данных представленных в таблице построены графики распределения средних значений твердости и влажности почвы по глубине в междурядье (рис. 2 и 3).

Т, МПа

Т. МПа

О 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

а) Вариант I

б) Вариант IV

Рис. 2. Распределение средних значений твердости почвы по горизонтам в междурядье:-после

посадки; после междурядной обработки; — • - в период цветения; ......перед уборкой

урожая

46

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

уастениеводстваи животноводства________________________________________

Анализ рисунка 2а позволяет сделать вывод, что в течение всего периода вегетации значения твердости почвы в варианте I (контроль) на глубине 1ц=10 см находились в диапазоне 1,2-1,6 МПа и соответствовали зоне среднего уплотнения, а на глубине Ьг=20 см и Ьз=30 см - в диапазоне 2,4-3,9 МПа, что соответствует зоне высокого уплотнения. Такое почвенное состояние отрицательно влияет на развитие корневой системы в течение всего периода вегетации растений.

Глубокое рыхление междурядий на глубину 30 см (рис. 26) при довсходовой междурядной обработки картофеля привело к значительному разуплотнению почвенных слоев hi, hv и Ьз. Так значения твердости почвы в слоях hi и I12 снизились до 0,4-0,8 МПа и находились в пределах зоны нормального уплотнения, а в слое Ьз снизились до 1,1-1,7 МПа и соответствовали зоне среднего уплотнения. Благоприятное почвенное состояние по показателю твердости, сформированное в IV варианте, сохранилось вплоть до осуществления уборки картофеля.

На основании рисунков За и 36 можно сделать вывод, что после выполнения междурядной обработки картофеля и вплоть до уборки урожая значения влажности почвы в горизонтах h=0-10 см и h=10-20 см в варианте I (контроль) находились в диапазоне от 26,1% до 38,8% и значительно превышали показатели, полученные в варианте IV (от 22,2% до 35,5%). В следствии, этого в контрольном варианте наблюдалось периодические переувлажнение верхних слоев почвы.

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

3 10 15 20

s

0

1 25

1

Ч

- 30

35 40 45

а) Вариант I б) Вариант IV

Рис. 3. Распределение средних значений влажности почвы по горизонтам в междурядье:----после

посадки; после междурядной обработки; — - в период цветения; ...........перед уборкой

урожая

/ Г ’ / *

1‘ 1 ;

/ / • •

/ / ' в.

ч ( / у

1 / • •

Кроме того в IV варианте значения влажности почвы в слое h=30-40 см составляли 17,0-21,1% и превышали показатели, полученные в контрольном варианте (16,0-16,2%), что свидетельствует о том, что избыточная влага проникала в нижележащие горизонты почвенного профиля и более равномерно распределялась в слоях h=20-30 и h=3CM0 см.

В результате проведенных исследований установлено, что биологическая урожайность картофеля составила в I варианте 25,78 т/га; во II варианте 25,24 т/га; в Ш варианте 27,16 т/га; в IV варианте 27,88 т/га На основании представленных данных получена эмпирическая

47

ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал.

ИАЭП. 2017. Вып. 93.

математическая модель изменения урожайности картофеля в зависимости от глубины рыхления междурядий, которая представлена в виде уравнения регрессии:

У= 22,120 + 0,372а - 0,006а2

ВЫВОДЫ

Применение технологической операции глубокого рыхления междурядий на 20 и 30 см обеспечило благоприятное почвенное состояние в корнеобитаемом слое по показателям твердости и влажности почвы на протяжении всего периода вегетации растений, что повысило биологическую урожайность картофеля по сравнению с контрольным вариантом на 5,4% и 8,1% соответственно.

ЛИТЕРАТУРА

1. Парахин Н. В. Экологическая устойчивость и эффективность растениеводства: теоретические основы и практический опыт. М. : КолосС, 2002. 199 с.

2. Старовойтов В.И., Минин В.Б., Устроев А.А., Логинов Г.А., Воронов Н.В. Технические вопросы обеспечения органического земледелия в России // Картофелеводство: сб. ст. международн. научно-практич. конф., Красково, 2017. С. 130-133.

3. Патент РФ № 2016126618, 01.07.2016. Калинин А.Б., Теплинский И.З., Устроев А.А., Кудрявцев П.П. Секция рабочих органов пропашного культиватора-гребнеобразователя// Патент России №169780. 2017. Бюл. №10.

4. Валге А. М. Использование систем Excel и MathCAD при проведении исследований по механизации сельскохозяйственного производства: метод, пособие / ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. СПб., 2013. 200 с.

5. Шпаар Д., Быкин А., Дрегер Д. и др. Картофель / под редакцией Д. Шпаара. - Мн.: ЧУП «Орех», 2004, 465 с.

6. Калинин А.Б., Теплинский И.З., Кудрявцев П.П. Оценки параметров почвенного состояния при выполнении технологических процессов возделывания картофеля по интенсивной технологии // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2015. - №38. - С. 288-293.

УДК 635-15

ВОЗДЕЛЫВАНИЕ СТОЛОВОЙ СВЕКЛЫ В ОРГАНИЧЕСКОМ СЕВООБОРОТЕ Н.В.РОМАНОВСКИЙ

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт - Петербург, Россия

В настоящее время население экономически развитых стран большое значение придает здоровому питанию. Получение экологически чистой продукции возможно в системе органического земледелия, подразумевающего возделывание сельскохозяйственных культур в системе севооборота без применения сложных синтезированных химических веществ (удобрений, гербицидов, пестицидов). Столовая свекла является одной из самых распространенных овощных культур открытого грунта, посевы которой занимают около 6% площадей, занятых под овощами. В

48