Оценка эффективности использования комбинированного агрегата для предпосевной обработки почвы и посева

Аграрная наука Евро-Северо-Востока, № 1 (32), 2013 г. УДК 631.51 : 631.33

Оценка эффективности использования комбинированного агрегата для предпосевной обработки почвы и посева

Дмитрий Анатольевич Черемисинов, Евгения Николаевна Носкова,

младшие научные сотрудники,

Сергей Леонидович Демшин, кандидат техн. наук, вед. научный сотрудник, Людмила Михайловна Козлова, доктор с.-х. наук, зав. лабораторией ГНУ НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии, Киров, Россия

E-mail: niish-cv@mail.ru

Предложен способ предпосевной обработки почвы и посева с использованием комбинированного агрегата АППН-2,1, позволяющего снизить расход топлива, трудоемкость и энергетические затраты на выполнение полевых технологических операций, улучшить структуру почвы и повысить урожайность зерновых.

Ключевые слова: комбинированный агрегат, структура почвы, засоренность, урожайность, энергетическая эффективность

Поверхностная обработка и посев играют первостепенную роль. Современное земледелие, основанное на традиционных технологиях возделывания, в последнее время испытывает ряд негативных последствий интенсификации. При этом особую остроту приобретают проблемы переуплотнения почвы ходовыми системами машин и тракторов. Отмечено, что при проведении полного комплекса полевых работ при возделывании сельскохозяйственных культур различные машины проходят по полю от 5 до 15 раз, что отрицательно влияет на водно-воздушный режим почвы, приводит к увеличению энергозатрат на её обработку и снижению урожайности [1, 2]. Такое положение дел, сложившееся в растениеводстве, заставило пересмотреть систему обработки почвы и посева в направлении сохранения и повышения почвенного плодородия и снижения себестоимости производства продукции сельского хозяйства. Это привело к необходимости создания энергоресурсосберегающих и почвозащитных технологий, предусматривающих выполнение ряда ранее отдельно выполняемых агротехнических операций за один технологический проход агрегата [3]. Наибольшее распространение такие технологии получили в области предпосевной обработки почвы и посева. Применение почвообрабатывающепосевных агрегатов обеспечивает качественную подготовку почвы с получением оптимальной плотности при минимально возможном числе проходов агрегата по полю за более короткое время и

позволяет высевать семена во влажную све-жеобработанную почву.

Цель исследований - повышение эффективности применения обработки почвы с одновременным посевом комбинированным агрегатом АППН-2,1, адаптированным к поч-венно-климатическим условиям Северо-Восточного региона европейской части России.

Материал и методы. В НИИСХ Северо-Востока предложен способ ресурсосберегающей предпосевной обработки почвы и посева [4], обеспечивающий наиболее благоприятные условия для развития и роста сельскохозяйственных культур. Суть способа заключается в том, что за один технологический проход осуществляются следующие операции: рыхление почвы полосами, культивация почвы в необработанных междурядьях с одновременным локальным внесением туков, фрезерование на глубину, превышающую на 0,02...0,04 м глубину заделки семян; выравнивание поверхности почвы и посев семян зерновых культур с послепосевным прикатыванием. Для её осуществления разработан агрегат для предпосевной обработки почвы и посева АППН-2,1 (рис.), основой почвообрабатывающей части которого является бесприводной ротационный рыхлитель, а посевной части - зерноту-ковая сеялка рядового посева.

Технологический процесс обработки почвы и посева осуществляется следующим образом. При поступательном движении почвозацепы приводного ротора, принудительно перекатываясь под действием тягового усилия трактора, производят рыхление

почвы полосами и одновременно через ускоряющую передачу приводят во вращение измельчающий ротор с установленными на нём Г-образными ножами. Стрельчатые культиваторные лапы подрезают и рыхлят

пласт почвы в необработанных после прохода приводного ротора междурядьях. Одновременно через туконаправители культива-торных лап в почву подаются минеральные удобрения.

Рис. Комбинированный агрегат для предпосевной обработки почвы и посева АППН-2,1: 1 - рама; 2 - ротор приводной; 3 - почвозацепы; 4 - цепная передача; 5 - лапы культиваторные; 6 - тукопроводы; 7 - ротор измельчающий; 8 - коробка перемены передач; 9 - зернотуковый ящик; 10 - защитный кожух; 11 - семяпроводы; 12 - загортачи; 13 - механизм регулировки глубины обработки почвы; 14 - каток прикатывающий; 15 - выравниватель; 16 - механизм регулировки глубины посева; 17 - брус крепления сошников; 18 - сошники

Стойки культиваторных лап расположены посередине междуследий почвозаце-пов приводного ротора, что уменьшает размеры орудия и позволяет использовать их в качестве сошников для внесения минеральных удобрений.

Далее Г-образные ножи измельчающего ротора интенсивно обрабатывают верхний слой почвы на глубину, превышающую на 0,02.. .0,04 м глубину посева семян зерновых культур. Неровности микрорельефа почвы сглаживаются выравнивателем. Киле-видные сошники в зонах локального внесения туков формируют бороздки с уплотнённым посевным ложе, в которые высеваются семена. Укрытие семян зерновых культур почвой выполняется загортачами. Прутковый каток производит послепосевное прика-тывание для обеспечения лучшего контакта высеянных семян с почвой.

Для оценки эффективности применения предложенной технологии предпосевной обработки почвы и посева в 2010-2011 гг. были проведены полевые исследования по определению способов предпосевной обработки почвы и посева, обеспечивающих наиболее благоприятные условия для роста

и развития растений при наименьших энергетических и трудовых затратах. В опытах высевался голозерный овес Вятский.

В ходе исследований комбинированный агрегат АППН-2,1 сравнивался со следующими почвообрабатывающими орудиями: КПС-4,0, БДМ-2,2, КБМ-4,2. Посев проводили сеялкой СЗУ-3,6.

Агрономическими показателями эффективности рассматриваемых вариантов обработки почвы и посева являлись структурный состав почвы, засоренность посевов сорняками и урожайность. Энергетическими - трудоемкость выполнения комплекса работ по предпосевной обработке почвы и посеву, количество затраченной и полученной энергии, удельный расход топлива и коэффициент энергетической эффективности.

Исследования проводились на опытном поле ГНУ НИИСХ Северо-Востока. Почва опытного участка дерново-подзолистая сред-несуглинистая, сформированная на элювии пермских глин: рН 4,5; содержание Р2О5 -165, К2О - 122 мг/кг почвы, гумуса - 1,86%.

Структуру почвы определяли методом сухого агрегатного анализа, водопрочность структуры - методом мокрого просеивания

на приборе Бакшеева. Засоренность посевов учитывалась в период массового появления сорняков количественно-весовым методом на всех повторностях опыта на постоянных площадках по 0,25 м2. Учет урожая сплошной, со всей делянки опыта, с поправкой на влажность 14% и чистоту 100% [5]. Энергетическую эффективность возделывания овса рассчитывали с использованием методических рекомендаций по определению энергозатрат [6].

Результаты и их обсуждение. Исследованиями установлено (табл. 1), что при использовании комбинированного посевного агрегата содержание агрономически ценной фракции размером 0,25-10 мм в пахотном слое составило 96,61%, что объясняется воздействием на почву рабочих органов активного (фрезерный барабан) и пассивного (стрельчатые лапы, прикатывающий каток) типов. В других исследуемых вариантах воздействие на почву осуществлялось набором рабочих органов пассивного типа, что привело к снижению процентного содержания фракции почвы с размером частиц от 0,25 до 10 мм на 1,8.5,2%. Наименьший показатель частиц 0,25-10 мм был в варианте с применением культиватора КБМ-4,2 -91,62%. При предпосевной обработке почвы КПС-4,0 и БДМ-2,2 количество агрономически ценных агрегатов составило 93,7 и 94,89% соответственно. Плотность почвы в слое 0-0,01 м после посева находилась в пределах 1,15-1,25 г/см3. Данные параметры структурного состояния почвы определяют относительную устойчивость сложения пахотного слоя, его способность длительное время после обработки сохранять благоприятные для растений свойства. Наличие в

почвообрабатывающей части комбинированного агрегата рабочих органов активного и пассивного типов обеспечивают лучшее крошение в сравнении с другими рассматриваемыми агрегатами, почвообрабатывающая часть которых представлена только набором пассивных рабочих органов.

Данные, полученные методом мокрого просеивания, выявляют незначительное различие в водопрочности структуры объектов исследования. По классификации С.И. Долгова и П.У. Бахтина [5] при обработке почвы комбинированным посевным агрегатом структура почвы относится к «отличной». При предпосевной обработке почвы агрегатами КПС-4,0, КБМ-4,2 и БДМ-2,2 содержание агрономически ценных агрегатов составляет 67,44%, 65,10 и 67,12% соответственно, что относится к «хорошему» структурному состоянию почвы. Коэффициент структурности почвы (Кстр) изменялся от 2,12 при обработке БДМ-2,2 до 3,13 при обработке комбинированным посевным агрегатом.

Наблюдения за засоренностью посевов показали (табл. 2), что в изучаемых вариантах преобладали следующие виды сорняков: полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris L.), хвощ полевой (Eguisetum arvense L.) пикуль-ник обыкновенный (Galeopsis tetrahit L.), горец почечуйный (Polygonum persicaria L.). Анализ засоренности посевов малолетними и многолетними сорняками в 2010 г. показал, что способы предпосевной обработки почвы существенного влияния на количество сорняков не оказали. В 2011 г. в вариантах с АППН-2,1 происходит снижение количества малолетних сорняков на 13,7-14,4 шт./м2 (НСР05 = 10,49).

Таблица 1

Структурный состав почвы при разных способах предпосевной обработки почвы и посева

Способы Содержание агрегатов 0,25-10мм, % Водопрочность агрегатов 0,25-10 мм, % Коэффициент структурности почвы, Кстр

Культивация почвы КПС-4,0 + посев СЗУ-3,6 93,7 67,44 3,08

Культивация почвы КБМ-4,2 + посев СЗУ-3,6 91,62 65,1 2,35

Дискование почвы БДМ-2,2 + посев СЗУ-3,6 94,89 67,12 2,12

Комбинированный агрегат АППН-2,1 96,61 70,72 3,13

Таблица 2

Засоренность посевов овса при разных способах предпосевной обработки почвы и посева, шт./м2

2010 г. 2011 г.

Способы Сорняки

малолетние многолетние малолетние многолетние

Культивация почвы КПС-4,0 + посев СЗУ-3,6 5,5 11,4 25,3 24,8

Культивация почвы КБМ-4,2 + посев СЗУ-3,6 7,9 9,5 25,9 27,7

Дискование почвы БДМ-2,2 + посев СЗУ-3,6 4,5 9,9 26,0 25,7

Комбинированный агрегат АППН-2,1 9,3 13,7 11,6 29,9

НСР05 9,6 4,9 10,5 3,3

В 2010 году (табл. 3), несмотря на острозасушливые погодные условия, урожайность овса достигала 3,24 т/га. При обработке почвы комбинированным посевным агрегатом получена существенная прибавка зерна овса по сравнению с КПС-4,0 (контроль) - 0,25 т/га (НСР05 = 0,15). В вариантах с применением КБМ-4,2 и БДМ-2,2 снижение урожайности по сравнению с контрольным вариантом составило 0,27 и 0,3 т/га соответственно.

Таблица 3

Урожайность овса при разных способах предпосевной обработки почвы и посева, т/га

Способы 2010 г. 2011 г.

Культивация почвы КПС-4,0 + посев СЗУ-3,6 (контроль) 2,99 2,97

Культивация почвы КБМ-4,2 + посев СЗУ-3,6 2,72 3,03

Дискование почвы БДМ-2,2 + посев СЗУ-3,6 2,69 2,90

Комбинированный агрегат АППН-2,1 3,24 3,40

НСР05 0,15 0,27

В 2011 году прибавка урожая получена только в варианте с комбинированным посевным агрегатом - 0,43 т/га (НСР05 = 0,27). В остальных вариантах урожайность была на уровне контроля.

Расчет энергетической эффективности (табл. 4) показал, что использование комбинированного агрегата позволяет снизить энергетические затраты на 10,8-38,0%, удельный расход топлива на 0,54-1,17 кг/га, трудоемкость на 4,0-44,0% по сравнению с рассматриваемыми технологиями обработки почвы и посева.

Полученные данные свидетельствуют о том, что использование опытного образца агрегата АППН-2,1 за счет снижения энергозатрат на почвообработку и посев, увеличения урожайности позволило обеспечить наиболее высокий среди рассматриваемых способов обработки почвы и посева коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ), равный 2,56-2,68.

Выводы. Предложена конструктивно-технологическая схема комбинированного агрегата для обработки почвы и посева, адаптированного для почвенных условий Северо-Восточного региона европейской части России, предполагающая за один проход агрегата выполнять предпосевную обработку почвы, внесение минеральных удобрений, посев и послепосевное прикатывание. Проведенные полевые исследования показали, что применение АППН-2,1 позволяет снизить расход топлива, трудоемкость и энергетические затраты на выполнение полевых технологических операций. При этом происходит улучшение структуры почвы и увеличение урожайности зерновых культур.

Таблица 4

Энергетическая эффективность различных способов предпосевной обработки почвы

и посева овса

Способы

о

о «

о

I0

G I

Ж is S

5 ^

Го ^

6 g

m §

3 £

I о

S к

is ^

J ^

к

¡3

ы

э*

о п

^ 1 £ f

S3

'У

о б

У

б

Получено общей энергии в урожае, ГДж/га

2010 г.

2011 г.

Затраты энергии, ГДж/га

2010 г.

2011 г.

Коэффициент энергетической эффективности Кэ.э.

2010 г.

2011 г.

КПС-4,0 + посев СЗУ-3,6

0,62

6,50

496,67

48,35

48,02

20,54

20,53

2,35

2,34

КБМ-4,2 + посев СЗУ-3,6

0,52

6,42

481,41

45,18

50,33

20,40

20,54

2,21

2,45

БДМ-2,2 + посев СЗУ-3,6

0,72

7,05

598,71

43,49

46,89

20,50

20,60

2,12

2,28

Комбинированный агрегат АППН-2,1

0,50

434,3

52,39

54,98

20,47

20,55

2,56

2,68

Список литературы

1. Инженерно-техническая система обеспечения устойчивого развития АПК Новосибирской области: Рекомендации. Сиб. отд-ние РАСХН. Новосибирск: СибИМЭ, 2001. 168 с.

2. Жук А.Ф., Ревякин Е.Л. Развитие машин для минимальной и нулевой обработки почвы. Научно-аналитический обзор. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. 156 с.

3. Писарев О.С. Особенности конструкций рабочих органов сеялок прямого посева //Земледельческая механика в растениеводстве: Материалы Межд. научн.-практ. конф. М.: ВИМ, 2004. Т. 151. С. 162-171.

4. Способ обработки почвы и посева и устройство для его осуществления: Патент 2436271. Рос. Федерация. № 2009149141/21; заявл. 28.12.2009; опубл. 20.12.2011. Бюл. №35. 8 с.

5. Сафонов А.Ф., Стратонович М.В. Практикум по земледелию с почвоведением. М.: Агропромиздат, 1990. 208 с.

6. Методическое пособие по определению энергозатрат при производстве продовольственных ресурсов и кормов для условий Северо-Востока европейской части Российской Федерации. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1997. 62 с.

The estimation of efficiency of use of the combined unit for pre-sowing soil cultivation and crop

Cheremisinov D., Noskova E., Demshin S., Kozlova L.

The way of pre-sowing processing of soil and crop with use of the combined unit APPN-2,1 is offered, allowing to lower the charge of fuel, labor input and power expenses for performance of field technological operations, to improve soil structure and to raise productivity of cereals.

Key words: the combined unit, soil structure, weedy, productivity, power efficiency