Основная обработка почвы в условиях засушливого земледелия

ОСНОВНАЯ ОБРАБОТКА ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ЗАСУШЛИВОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Н.И. БУЯНКИН, доктор сельскохозяйственных наук

А.Г. КРАСНОПЁРОВ, кандидат биологических наук

Калининградский НИИСХ

К необходимости механической обработки почвы с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур человек пришел давно. Ведь при ее проведении не только уничтожаются сорняки, но и лучше заделываются семена, больше накапливается влаги, питательных веществ и т. д. По мере роста потребности общества в про-дуктахпитания, необходимо было повышать урожайность сельскохозяйственных культур. Поэтому на протяжении многовековой истории земледелия приемы обработки почвы и в целом технологии производства растениеводческой продукции постоянно совершенствовались, принося при этом, не только положительные, но нередко и отрицательные результаты. Так, распашка больших площадей целинных земель в конце 50-х гг прошлого столетия привела к интенсивному развитию ветровой эрозии. Убытки от нее выражались не только погибшими посевами, но и безвозвратной потерей плодородного слоя почвы. С целью приостановления экологического бедствия была разработана почвозащитная система земледелия, широкое внедрение которой в 60-х гг XX века позволило существенно снизить отрицательное действие ветровой эрозии и достичь определенного прогресса в производстве зерна. Однако, в дальнейшем многие ученые стали отмечать, что основная плоскорезная обработка, в сочетании с интенсивными снегонакопительными мероприятиями способствует проявлению при снеготаянии водной эрозии почвы. Дело в том, что недостаточно обеспечить значительный снежный покров, нужно также создать условия для максимального впитывания та-

Основная обработка почвы должна обеспечивать максимальное накопление зимних осадков, а после поглощения талых вод—тормозить процессы физического испарения влаги. Существующие же приемы, к сожалению, не решают в полной мере этой задачи. Глубоко обработанная почва хорошо аккумулирует влагу, но плохо её сохраняет и наоборот, более плотная почва после мелкой или поверхностной обработки хуже накапливает влагу, но лучше её сохраняет. С целью преодоления этого противоречия и повышения аккумуляции талых вод в конце 80-х гг. ушедшего столетия в условиях Западной Сибири и Северного Казахстана изучались приемы рыхления щелевателями, плоскорезами, чизелями, стойками СибИМЭ и плугами со стойками «Параплау».

Такой широкий набор техники испытывался в связи с недостаточной ясностью причин, вызывающих сток талых вод, и из-за отсутствия целенаправленных исследований по созданию эффективных орудий и приемов основной обработки почвы. Перечисленные технические средства хотя и обеспечивали улучшение качества ее проведения, по сравнению с плоскорезами, но полностью недостатков последних не устраняли.

Необработанная с осени почва усваивает в среднем

45.. .47% талой воды, обработанная на 12... 14 см—48.. .50% и на 25.. .27 см - 55.. .57%. Можно сделать вывод что, осенью почву нужно обязательно рыхлить на большую глубину, но и при обработке на 25...27 см теряется 43...47% влаги. Для выяснения причин таких больших потерь были проведены дополнительные исследования, которые показали, что в результате многолетнего использования тяжелой техники (К-701, комбайнов и др.), а также обработки почвы плоскорезами, проводимой на одну и ту же глубину (25.. .27 см), создается уплотненный подпахотный слабоводопроницаемый горизонт (табл.1).

Таблица 1. Влияние приема основной обработки на плотность различных слоев почвы, г/см3

Прием основной обработки почвы Слой почвы, см

0...10 10...15 15...20 20...25 | 25...30 30...35 35...40

Без обработки 1,05 1,18 1,23 1,29 1,39 1,31 1,32

Мелкая культивация на глубину 12...14 см 1,00 1,03 1,18 1,27 1,37 1,30 1,31

Глубокое рыхление на глубину 25...27 см 1,01 1,03 1,08 1,14 1,36 1,29 1,30

Целина 1,10 1,15 1,18 1,22 1,25 1,26 1,28

лых вод. На практике же мы сплошь и рядом наблюдаем, что их поглощение идет слабее, чем водоотдача в накопленном снеге, что приводит не только к непродуктивным потерям влаги, но и к водной эрозии.

Кроме того, если на склоновых землях происходит разрушение и снижение плодородия почвы, то на относительно выровненных полях в результате стока талых вод в небольшие понижения происходит отчуждение значительной площади пашни из-за образования так называемых «водяных блюдец», которые к посеву не высыхают, не засеваются и зарастают сорняками. Такое положение весной складывается не только в Сибири, но и в Оренбуржье, Поволжье и других засушливых районах страны.

Таким образом, основная причина проявления водной эрозии весной при таянии снега на значительных площадях Западной Сибири и Северного Казахстана — плохая водопроницаемость почвы, которая обусловлена, тяжелым механическим составом и отрицательным юз-действием техни ки и, как следствие, искусственно созданной уплотненной подпахотной прослойкой.

Учитывая сложившуюся ситуацию, мы в 80-х гг прошлого столетия, вначале на Аркалыкской опытной станции, а затем в Кокчегавском НИИСХ развернули исследования по совершенствованию основной обработки почвы и почвообрабатывающего орудия.

В результате была предложена принципиально новая

конструкция. Орудие с рабочими стойками (без лап) расположенными через 0,5 м обеспечивает сплошное и глубокое рыхление, устраняет подпахотную водоупорную прослойку и существенно повышает сохранность стерни (рис. 1 а, б). Такая обработка почвы получила название «Щелевое рыхление», а орудие — «Щелевой рыхлитель ЩР-4,5» (авторское свидетельство №1761005).

Рис.1. Щелевой рыхлитель - ЩР-4,5: а — общий виц, 6— в работе.

Принятое название обусловлено другим принципом рыхления почвы хота его часто отождествляют с щелева-нием, чизелеванием, обработкой стойками конструкции СибИМЭ и плугом типа «Параплау», что в корне неверно.

Близко (через 0,5 м) в шахматном порядке расположенные стойки, создавая вертикальные щели и деформируя почву в горизонтальном и вертикальном направлениях, образуют сплошной, более влагопроводный слой почвы с минимальным повреждением стерни (рис. 1 б).

Именно в сплошном рыхлении и малой вертикальной деформации состоит отличие технологического процесса выполняемого новым орудием от традиционного щелева-ния почвы, с межщелевым расстоянием 1 м и бсшее. Что же касается чизелевания, обработки стойками конструкции СибИМЭ и плугом «Параплау», то при их осуществлении , как и при работе обычных плуга и плоскореза, происходит интенсивное нарушение взаимосвязи между частицами почвы, с одной стороны, и между почвой и корневыми остатками растений предшествующей культуры — с другой. Обработанный щелевым рыхлителем слой будет пронизан трещинами, но взаимосвязь при этом не нарушается. В результате весной, размыв почвы не происходит (рис.2) даже в случае стока талых вод.

При испытании макетов щелевого рыхлителя с расстояниями между стойками 0,5 и 0,8 м установлено, что урожай яровой пшеницы формируется одинаковый. Од-

Рис.2. Вид поля, обработанного осенью щелевым рыхлителем — ЩР-4,5, весной после снеготаяния.

нако предпочтение было отдано орудию, стойки которого расставлены на 0,5 м, так как в этом случае обеспечивается более полное рыхление межщелевого пространства. По глубине обработки почвы из 3 вариантов (20, 30 и 40 см) оптимальной оказалась 30 см. Поскольку при рыхлении на 40 см урожайность повышается не существенно, но резко падает производительность (на

15.. .20%) и увеличивается расход топлива (на 20.. .25%). А в случае работы на 20 см, во-первых, не всегда удается достичь сдвига почвы по горизонтали (то есть обработка похожа на щелевание), во-вторых, не устраняется уплотненный слой на глубине 25.. .30 см, следовательно, не повышается водопроницаемость почвы.

В 1987 г. щелевой рыхлитель проходил государственное испытание на Целинной и Сибирской МИС, в сравнении с ПГ-3-5, ПЩ-5 и ПРПВ-8-50. В результате было установлено, что по энергетической и эксплуатационнотехнологической оценке ЩР-4,5 не уступает серийным орудиям, а по качеству выполнения основной обработки почвы превосходит их. Так, за ЩР-4,5 сохранялось до 86,5% стерни, а после плоскорезов КПШ-9 и ПГ-3-5 — только 66...68%.

На участке обработанном ЩР-4,5 количество глыб размером больше 10 см составляло 2...3%, а ПГ-3-5 —

21...25%. Все это существенно снижало эродируемость почвы и обеспечивало высокую устойчивость поверхности к ветровой эрозии.

Испытания также показали высокую стабильность выполнения технологического процесса рыхления в уе-

Рис.З. Влияние способа осенней обработки почвы на размыв верхнего слоя почвы весной талыми водами

ловиях как низкой (13,7...16,0%), так и высокой (17,8...29,4%) влажности почвы.

Поскольку снеготаяние в Западной Сибири и Северном Казахстане, как правило, проходит бурно, то сток образующегося при этом большого количества воды приводит к сильному размыву почвы обработанной плоскорезами, а после щелевого рыхлителя он минимален (рис.З).

Объясняется это тем, что плоскорез оставляет за собой слой почвы, состоящий в основном из глыб, которые вперемешку с распыленными частицами лежат на выровненном и уплотненном ложе и представляют собой плохо проницаемую для влаги массу.

После щелевого рыхлителя обработанный слой из-за не выровненного ложа находится во вспушенном состоянии. В результате почва хорошо пропускает талые воды в нижние горизонты, что приводит к и заметному повышению весенних влагозапасов (табл. 2).

Таблица 2. Влияние осенней обработки на влагоза-пасы в метровом слое почвы

Таблица 4. Влияние приема основной обработки на плотность почвы в момент сева яровой пшеницы (Аркалык-

Приемы обработки Продуктивная влага, мм Усвоено почвой

в предзимье в снеге после таяния мм %

Без обработки 22 120 71 49 41

Плоскорезная на 12...14 см 21 117 94 74 63

на 25...27 см 18 119 107 89 74

Щелевание через 1 м на 30 см 24 124 89 65 53

Щелевое рыхление через 0,5 м на 30 см 19 124 120 100 81

Приемы обработки почвы влияют не только на запас продуктивной влаги, но и на ее распределение. Если после снеготаяния на делянке с плоскорезной обработкой влага сосредоточена в основном в верхнем слое, то при щелевом рыхлении она проникает в более глубокие горизонты (табл. 3).

Таблица 3. Распределение продуктивной влаги в почве после снеготаяния в зависимости от приема осенней обработки (Аркалыкская сельскохозяйственная опытная станция, 1981-1985 гг.), мм

Прием обработки

_______Слой почвы, см____________

0...20\20...30\30...40\ 50...100

Без обработки 42,3 16,7 4,3 7,6

Мелкая культивация на 12...14 см 57,8 20,6 6,8 8,2

Глубокое плоскорезное рыхление на 25...27 см 51,2 38,8 10,4 6,8

Щелевание через 1 м на глубину 30 см 46,7 24,3 9,1 8,8

Щелевое рыхление через 50 см на глубину 30 см 42,1 35,6 32,4 9,5

Основная причина неодинаковой аккумуляции талых вод весной - различная уплотненность пахотных и подпахотных горизонтов (табл. 4).

В условиях Западной Сибири и Северного Казахстана от момента полного схода снега до посева зерновых культур проходит 25...30да. За это время запасы влаги в

Прием обра- Слой почвы, см

ботки 0...10 10...15 20...25 25...30 35...40 0...40

Без обработки 1,08 1,22 1,29 1,32 1,30 1,25

Мелкая культивация на 12...14 см 0,94 0,98 1,24 1,30 1,28 1,16

Глубокое плоскорезное рыхление на 25...27 см 0,95 0,99 1,13 1,31 1,28 1,13

Щелевание через 1 м на 30 см 1,02 1,10 1,20 1,31 1,30 1,19

Щелевое рыхление через 50 см на 30 см 0,95 1,00 1,15 1,23 1,29 1,13

почве резко снижаются. Нарастающая температура, суховеи быстро иссушают ее верхние слои. При этом особенно большие потери наблюдаются на глыбистой зяби.

В борьбе с сорняками щелевая обработка почвы ЩР-4,5 не уступает применяемой в Западной Сибири и Северном Казахстане - плоскорезной. Например, если засоренность посевов яровой пшеницы в фазу кущения по плоскорезной обработке составляла 4,0.. .4,9 игг./м2, то по щелевому рыхлению - 4,2...5,0 шт./м2. Наибольшее число сорняков отмечено в вариантах без обработки почвы (12,3 шт./м2) и с щелеванием (8,2 шт./м2). При работе плоскорезов разрыв корневой системы сорняков достигается в результате подрезания лапой, а в случае щелевого рыхления — благодаря изломам и сдвигам почвы в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Лучшее качество основной обработки (глыбистая зябь после плоскореза требовала дополнительных затрат по выравниванию) и больший запас накопленной влаги в вариантах с щелевым рыхлением обеспечили более высокую продуктивность агроценозов. В среднем за 5 лет на опытном поле Аркалыкской опытной станции с участка, где не было осенней обработки, собрано 0,76 т/га зерна пшеницы, по мелкой плоскорезной - 0,57, по глубокой плоскорезной — 0,94, а при щелевом рыхлении — 1,05 т/га.

Не менее эффективным щелевое рыхление было и на обыкновенных черноземах Северного Казахстана (Кокчетавский НИИСХ). Прибавка зерна пшеницы, по сравнению с глубокой плоскорезной обработкой, составила 0,16 т/га (1,26 против 1,10 т/га). В ходе исследований также установлено, что положительное действие нового приема проявляется на всех культурах зернопарового севооборота.

Кроме того, если на изготовление щелевого рыхлителя расходуется 1 т металла, то на плоскорез-глубокорых-литель ПГ-3-5 - 1,8 т.

Учитывая высокую эффективность предложенной разработки ПО «Целиноградсельмаш» наладило его промышленный выпуск. За 1987-1991 гг. было изготовлено более 5 тыс. щелевых рыхлителей ЩР-4,5

Благодаря этому в хозяйствах Целиноградской, Кус-танайской и Кокчетавской областей в 1990 г под урожай 1991 г. с их помощью обработали 619,4 тыс. га. Щелевое рыхление нашло широкое применение не только в Се-

верном Казахстане, но и в Оренбургской, Омской, Новосибирской областях и Башкирской АССР. Всё это говорит о перспективности щелевого рыхления для засушливого земледелия.

С развалом в 1991 г. Советского Союза, производственное объединение «Целиноградсельмаш» стало испытывать финансовые трудности и выпуск почвообрабатывающей техники сократили, а затем и совсем свернули. Но щелевое рыхление как прием ос-

новной обработки почвы для засушливого земледелия и по сей день наиболее эффективно не только по аккумуляции талой воды весной, но и в борьбе с дефляцией почв.

Таким образом, щелевое рыхление для районов с недостаточным увлажнением актуально и сегодня. Поэтому необходимо возобновить промышленный выпуск щелевого рыхлителя ЩР-4,5, который по стечению обстоятельств оказался незаслуженно забытым.

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА РАБОТЫ РАСПЫЛИТЕЛЕЙ

В.В. ОЛЕШИЦКИИ, В.И ГОЛОЦУЦКИХ ВНИИЗиЗПЭ

Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур предусматривают интенсивное использование химических средств защиты растений. Тенденции их применения направлены на проведение обработок с пониженными нормами расхода рабочей жидкости при высокой технической эффективности и с минимальными затратами труда и средств. В этом случае потери препаратов сводятся к минимуму, а качественные показатели операции будут оптимальными.

Достижению такой цели способствуют инжекторные распылители, установленные на штанговых опрыскивателях, которые обеспечивают выполнение технологического процесса при скорости ветра 6.. .8 м/с с высокой плотностью покрытия обрабатываемой поверхности.

Для испытания распылителей в ГНУ ВНИИЗиЗПЭ (г Курск) разработан лабораторный стенд (патент№ 41149). Параметры его соответствуют требованиям МС ИСО №5682 «Машины для защиты растений. Опрыскиватели», и ОСТу 10 6. 1 — 2000 «Испытание сельскохозяйственной техники. Опрыскиватели и машины для приготовления рабочей жидкости. Методы оценки функциональных показателей». Применение стенда позволяет определять: расход рабочей жидкости, л/мин; угол факела распыла, град;

равномерность распределения рабочей жидкости по ширине факела распыла;

дисперсность распыла (диаметр капель), мкм; густоту покрытия каплями обрабатываемой поверхности, шт./см2.

Особенность работы инжекторного распылителя — образование на выходе из щели не сплошных капель, как у щелевого, а пенных, содержащих пузырьки воздуха. Такие капли лопаются при соприкосновении с листьями растений и покрывают обрабатываемую поверхность тонкой пленкой. Поэтому при определении качества работы инжекторных распылителей показатель «диаметр капель» применить нельзя. Здесь скорее подойдет понятие площади или степени покрытия обрабатываемой поверхности жидкостной пленкой. Для ее определения существует несколько методик, основанных на использовании

микроскопирования [1] и компьютерных программ [2]. Их недостаток — трудоемкость ручного микроскопирования и необходимость дорогостоящих специальных компьютерных программ и техники.

Мы предлагаем новую методику оценки качества работы инжекторных распылителей, которая включает в себя следующие действия.

Из мелованной бумаги, обработанной 3...5%-ным раствором парафина в толуоле, изготавливают карточки размером 50x70 мм согласно [1].

Карточки, с нанесённой на них рабочей жидкостью, сканируют с применением планшетного сканера, а полученные изображения сохраняют в виде файла с расширением .bmp.

Сканирование проводят с помощью программного обеспечения, входящего в комплект сканера. При этом изображение сканируют в чёрно-белом спектре (в настройках могут быть оттенки серого цвета или чёрно-белая фотография).

Сохраненный в компьютере файл, открывают в программе Paint (стандартное программное приложение к операционной системе Windows) и сохраняют как монохромный рисунок с исходным расширением. При этом из него автоматически удаляются оттенки серого, а остаются чёрный и белый цвета. Этот этап может быть опущен в случае сканирования с последующим сохранением в виде чёрно-белого монохромного рисунка.

В программе для работы с графикой (Adobe Photoshop версии 7.0, 8.0 или 9.0) файл с расширением .bmp преобразовывают в формат .jpg. После этого в программе Adobe Photoshop строят гистограмму оттенков серого с помощью стандартных инструментов. В программе Adobe Photoshop версии 9.0 для этого имеется

-Г»!

Hutcvm,

-ІЗ А* ^• і • >..» “и

SUC. шл Count: МП»

Рисунок. Образец изображе- ««*« ж »<*« «о

ния карточки (слева) и гисто- ** 1Ж0И 1......

грамма спектрального состава чёрно-белого изображения.