Выбор и обоснование рабочих органов и схемы их размещения на секции пропашного культиватора для минимизации экологических рисков при возделывании картофеля

3. Мкртчян P.C. Агроклиматическая характеристика заморозков в горных условиях Армянской ССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 172 с.

4. Горышина Н.Г., Николаева З.И., Пигольцина Г.Б. Микроклиматическое изучение экспериментальных сельскохозяйственных полей программированного урожая // Тр./ГГО. 1980.-Вып. 426.-С. 70-83.

5. Захарян Ю.Г., Усков И.Б. и др. Методика выделения технологических контуров полей в системе точного земледелия // Физические, химические и климатические факторы продуктивности земель: Сб. научн. тр. - СПб.: Издательство «Пияф РАН», 2007. - С. 295-305.

6. Иванов И. А. Определение влажности почвы с четом неоднородности сельскохозяйственного поля и погодных условий с целью регулирования водного режима: Автореф. дис... докт. биол. наук. - Л.: АФИ, 1977. - 24с.

7. Чекалова М.И. О некоторых видах сочетаний пахотных подзолистых почв Северо-Запада // Преобразование почв Нечерноземья при сельскохозяйственном освоении: Научные труды Почвенного ин-та им. В. В. Докучаева. - М., 1981. - С. 20-34.

8. Суровый Л.Н., Чеботаревская Н.Г. Учет мелкоконтурности при качественной оценке пахотных земель БССР // Агрохимическая характеристика почв БССР. — Вып. IV. — Минск: Ураджай, 1969. - С. 190-93.

УДК 631.316.4

Доктор техн. наук А.Б. КАЛИНИН

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ И СХЕМЫ ИХ РАЗМЕЩЕНИЯ

НА СЕКЦИИ ПРОПАШНОГО КУЛЬТИВАТОРА ДЛЯ МИНИМИЗАЦИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ КАРТОФЕЛЯ

Технология возделывания картофеля, экологические риски, параметры почвенного состояния, зоны уплотнения почвы, совершенствование пропашного культиватора

В условиях интенсификации технологических процессов в растениеводстве происходит существенное повышение антропогенной нагрузки на почву вследствие широкого применения энергонасыщенных машинно-тракторных агрегатов. Это приводит к повышенному уплотнению почвы в корнеобитаемом слое и ухудшению условий произрастания растений из-за снижения проникающей способности их корневой системы в нижние слои почвенного горизонта, богатые запасами влаги и элементами питания [1]. Особенно проявление этих факторов риска техногенного характера наблюдается в интенсивных технологиях производства картофеля. Несмотря на применяемый принцип минимизации количества обработок в распространенной в настоящее время у нас в стране западно-европейской технологии возделывания картофеля, в соответствии с которым после выполнения посадки производится лишь одна обработка почвы пропашным культиватором, проблема переуплотнения почвы не исчезает, а проявляется лишь в менее острой форме по сравнению с традиционными технологиями. Это приводит к дальнейшей деградации почв и значительному ухудшению экологических показателей широко применяемых технологий производства картофеля.

В работе [2] показано, что проникновение корней большинства растений в уплотненные горизонты почвы с объемной массой 1,4-1,6 г/см3 затруднено, их развитие угнетается, при более высоких значениях плотности рост корневой системы невозможен. Поэтому исследования условий функционирования машин для возделывания картофеля как

источников повышенного антропогенного воздействия на почву с целью его минимизации приобретает в настоящее время первостепенное значение.

В связи с этим был проведен натурный эксперимент по изучению динамики изменения параметров почвенного состояния при возделывании картофеля по интенсивной технологии. Исследования выполнялись в производственных условиях ЗАО «Любань» Тосненского района Ленинградской области.

За показатель почвенного состояния, определяющий степень уплотнения почвы от воздействия энергонасыщенных сельскохозяйственных агрегатов, используемых при возделывании картофеля, примем ее плотность. Для оперативной оценки плотности почвы использовался косвенный показатель, характеризующий такое ее свойство, как твердость, так как он является наиболее информативным и имеет высокую степень корреляции с плотностью [3]. Для оценки данного свойства нами использовался пенетроллогер со встроенной GPS системой, позволяющей определять значения твердости почвы в заданных горизонтах /?г, а также местоположение точки измерения на карте поля.

Используя материалы исследований, приведенные в работе [4], условно разделим степень уплотнения почвы, оцениваемую показателем твердости почвы, на 4 зоны [5]: нормального уплотнения (0-1,0 МПа), среднего уплотнения (1,1-2,5 МПа), высокого уплотнения (2,6-4,5 МПа) и переуплотнения (свыше 4,5 МПа).

На основании полученной в результате натурного эксперимента обширной статистической информации [6] на рис. 1 представлена графическая интерпретация расположения зон уплотнений почвы после выполнения различных технологических процессов при производстве картофеля.

Услсамчх: o6ojM«i4t>*H:

а)

ш

LJ?

Вмооное * 5

Юрмэльнос уппотн«*« 10 МПа)

Среднее уппогчсмис 11.1 2.5 МП»

уппотнем« МП л;

I пот» № им»

IiCbuilo •» UfUi;

K/VWfl ттмгф!

Kunuoo

Гр«Ам*овра1 ющи« ппитя

в)

Рис. 1. Графическая интерпретация расположения зон уплотнения почвы по горизонтам: а) после посадки шестирядной сажалкой СЬ 36Т; б) после междурядной обработки пропашным культиватором ОН 6-90 с серийной схемой размещения рабочих органов; в) после междурядной обработки пропашным культиватором ОН 6-90 с экспериментальной схемой размещения рабочих органов

На рис. 1а видно, что после проведения технологического процесса посадки картофеля в области размещения клубней значения твердости почвы соответствуют зоне нормального уплотнения. По следу движителей трактора, начиная с глубины /?г=35 см, значения твердости почвы находятся в диапазоне зоны высокого уплотнения. В местах прохода колес сажалки зона высокого уплотнения формируется на глубине от /?г=25 см до Иг=50 см, а в нижележащих почвенных горизонтах - зона переуплотнения. Это приводит к

ухудшению условий развития корневой системы картофеля на начальном этапе вегетации. Поэтому последующее проведение технологического процесса междурядной обработки должно обеспечивать разрушение уплотненных зон почвы, сформированных на этапе посадки, и создание её мелкокомковатой структуры. В работе [7] показано, что эффективное устранение переуплотненных слоев почвы происходит при использовании рабочих органов рыхлительного типа, которые разрушают их за счет распространения зон деформации почвы лапами по линиям наиболее слабых внутрипочвенных связей и взаимного перемещения частиц относительно друг друга. Однако традиционное использование для этих целей пропашного культиватора, способного выполнять обработку почвы на глубину не более 15 см при серийном размещении рабочих органов на секции (рис. 2а), не позволяет устранить уплотнение почвы по следу ходовых систем трактора и сажалки в уплотненных зонах. Более того, в местах проезда движителей трактора дополнительно увеличиваются значения твердости почвы, начиная с глубины /?г=25 см. Комбинация окучивающего корпуса с гребнеобразующей плитой формирует в области активного клубнеобразования зону среднего уплотнения почвы, которая в течение вегетационного периода развития картофеля трансформируется в зону высокого уплотнения (рис. 16). Это приводит к существенному снижению потенциальной урожайности картофеля. Следовательно, такая комплектация рабочих органов на секции пропашного культиватора не обеспечивает разуплотнение почвы по следу ходовых систем трактора и сажалки, а комбинация окучивающего корпуса и гребнеобразующей плиты создает дополнительное уплотнение в области клубнеобразования, т.к. давление щитка гребнеобразователя на почву вызывает ее объемное сжатие внутри рядка, а также уплотнение дна борозды.

а) б)

Рис.2. Схема размещения рабочих органов на секции пропашного культиватора: а) серийная: 1 - оборотная рыхлнтельная лапа на 8-образной пружинной стойке (3 шт. для ширины междурядья 70-75 см и 5 шт. для междурядья 90 см), 2 - окучивающий корпус на пружинной стойке, 3 - гребнеобразующая плита на пружинной подвеске; б) экспериментальная: 1-2 шт. оборотная рыхлительная лапа на 8-образной пружинной стойке, 3 - гребнеобразующая плита на пружинной подвеске, 4-1 шт. оборотная глубокорыхлительная лапа на жесткой стойке

Проведенные натурные полевые исследования показали, что для устранения уплотненных зон, сформированных при посадке ходовыми системами трактора и сажалки, необходимо проводить глубокое рыхление почвы в междурядьях на глубину до 40 см и исключить применение окучивающего корпуса. Для этого применялась экспериментальная схема размещения рабочих органов на секции пропашного культиватора (рис. 26).

Исследования экспериментальной схемы размещения рабочих органов на секции пропашного культиватора в производственных условиях показали, что при проведении технологического процесса междурядной обработки картофеля снижаются показатели твердости почвы в уплотненных зонах, сформированных на этапе посадки по месту прохода ходовых систем трактора и сажалки в почвенных горизонтах от /?г=10 до h,=20 см, со значений, соответствующих зоне среднего уплотнения, до значений, определяющих зону нормального уплотнения (рис. 1в). Это позволяет корневой системе картофеля свободно развиваться и не испытывать стресс на начальном этапе развития. Следует также отметить, что использование глубокорыхлительной лапы позволило сформировать мелкокомковатую структуру почвы на дне борозды, которая сохраняется вплоть до уборки и исключает образование почвенной корки. Кроме того, в местах проезда колес сажалки на глубине hi>50 см зона переуплотнения сменяется зоной высокого уплотнения. Это обеспечивает доступ корневой системы растений к запасам влаги и элементам питания в нижележащих слоях почвенного горизонта. Исследования показали, что использование гребнеобразующей плиты без окучивающего корпуса не ухудшает в дальнейшем почвенное состояние, сформированное в процессе посадки картофеля, в области клубнеобразования. Поэтому в рядках выше материнского клубня поддерживается зона нормального уплотнения, которая сохраняется в течение всего периода вегетации.

Таким образом, производственная проверка показала, что предложенная схема размещения рабочих органов на секции пропашного культиватора при проведении технологического процесса междурядной обработки позволяет создать необходимые условия для нормального развития растений и существенно улучшает экологические показатели применяемой технологии, что в свою очередь обеспечивает получение высокого урожая клубней картофеля необходимого качества.

Литература

1. Калинин А.Б., Теплинский И.З., Смелик О.В. Реологическая модель почвы как объекта формирования требуемой плотности в заданном слое // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2012. - №29. - С. 248-255.

2. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия: Учеб. пос. - М.: Колос, 1996. - 368 с.

3. Лурье А.Б., Теплинский И.З. Оценки параметров управления качеством технологических процессов машин для возделывания овощных культур и картофеля // Автоматический контроль и управление технологическими процессами мобильных агрегатов сельскохозяйственного производства: Сб. науч. тр. - Л., 1986. - С. 24-31.

4. Медведев В.В. Твердость почв. - Харьков: КГ1 «Городская типография», 2009. -152 с.

5. Калинин А.Б., Теплинский И.З., Кудрявцев П.П. Анализ параметров почвенного состояния при выполнении технологических процессов возделывания картофеля с целью выявления причин переуплотнения почвы // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования: Сб. науч. тр. - 2015. - С. 493-498.

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.

7. Калинин А.Б. Критерии и методы оценки выполнения агротехнических требований к параметрам почвенного состояния в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур на основе статистической интерпретации реологической модели почвы и устройств контроля качества ее обработки: Дис... доктора техн. наук. - СПб., 2000. - 362 с.