CC BY
36
ISSN 0131-5226. Теоретический и научно-практический журнал. _ИАЭП. 2017. Вып. 91._
При исследовании и анализе производственных процессов с различными видам МЭС (как колесного, так и гусеничного), их эффективности в конкретных условиях в сравнении с виртуальным МЭС появляется возможность поиска путей снижения составляющих непроизводительных (негативных) техногенных энергозатрат либо за счет подбора способов или приемов повышения экологической и энергетической эффективности МЭС, либо замены МЭС на другое. В любом случае, наметятся направления эффективного применения МЭС в технологиях растениеводства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Русанов В.А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути ее решения // Воздействие движителей на почву: сб. науч. тр. М.: ВИМ, 1988. Т. 118. С. 6-45.
2. ГОСТ 26953-86 Техника сельскохозяйственная мобильная. Методы определения воздействия движителей на почву. Введ. 01.01.87. М.: Изд-во стандартов, 1986.
3.Ксеневич И.П., Скотников В.А., Ляско М.И. Ходовая система-почва-урожай. М.: Агропромиздат, 1985. 304 с.
4.ПанасюкА.Н., Кашбулгаянов P.A., Липкань P.A. Методика оценки функционально-экологической эффективности движителей машин в зональных условиях // Итоги координации научно-исследовательских работ по сое за 2011-2014 годы. Благовещенск: ФГБНУ ВНИИ сои, ФГЪНУ ДальНИИМЭСХ, 2015. С. 21-28.
5. Панасюк А.Н., Липкань A.B., Кашбулгаянов P.A. Разработать методологию энергосбережения и экологической безопасности применения тяговой и мобильной полевой
энергетики в технологиях растениеводства для зоны Дальнего Востока // Отчет о НИР. Благовещенск: ФАНО. 2016. 132 с.
УДК 631.9
АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ ОРГАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА СОИ И ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ
Г.И. ОРЕХОВ, канд. техн. наук; A.A. ЦЫБАНБ, канд. техн. наук
ФГБНУ «Дальневосточный НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства», г. Благовещенск, Россия
Органическое производство продукции полеводства предполагает значительное сокращение средств химизации, а также полный отказ от применения минеральных азотных удобрений и гербицидов. При этом применяются внутренние ресурсы агроэкосистемы: максимальное использование естественного почвенного плодородия посредством биологизации системы земледелия, которая предусматривает активацию биологических процессов в почве и замену химического азота на биологический; использование органических удобрений; введение в севооборот бобовых культур; применение сидеральных паров; биологическое рыхление почвы; механические, агротехнические и биологические методы защиты растений. В ДальНИИМЭСХ разработан комплекс
70
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводства и животноводства_
агротехнических приемов для возделывания сельскохозяйственных культур с применением элементов биологического земледелия: применение короткоротационных соево-зерновых севооборотов с полем сидерального пара, запашка биологической массы сидеральных растений и пожнивных остатков в верхний слой почвы, применение стерневого посева зерновых культур, применение боронований посевов для борьбы с сорной растительностью. Агротехнические приемы реализованы при помощи роторного плуга, сеялки, оборудованной лаповыми сошникамии прополочной сетчатой бороны.Исследования разработанной технолого-технической системы проводились на полях южных районов Амурской области и Амурской машиноиспытательной станции. Испытаниями установлено, что запашка биологической массы сидеральных растений в течение трех лет способствовала повышению содержания гумуса в почве на 0,4 %, технология органического производства обеспечивает повышение урожайности зерновых культур и сои, рост производительности труда в 1,95 раз и снижение расхода горюче-смазочных материалов в 2,2 раза.
Ключевые слова: органическое производство; биологическое земледелие; агротехнический прием; сидеральный пар; запашка биомассы; роторный плуг; стерневой посев зерновых культур; широкополосный посев; лаповый сошник; боронование.
FIELD PRACTICES, MACHINES AND EQUIPMENT FOR ORGANIC CULTIVATION OF SOY AND GRAIN CROPS IN AMUR REGION
G.I. OREKHOV, Cand. Sc. (Engineering); A.A. TSYBAN, Cand. Sc. (Engineering) Federal State Budget Scientific Institution "Far Eastern Scientific Research Institute of Mechanization and Electrification for Agriculture - DalNIIMESH", Blagoveshchensk, the Russian Federation
Organic production of field crops assumes a significant reduction in the amount of applied chemicals, while synthetic nitrogen fertilizers and herbicides are generally prohibited. At the same time, the internal agro-ecosystem resources are utilized, namely the maximum use of natural soil fertility through biologization of the farming system, which involves the activation of biological processes in the soil and replacement of chemical nitrogen with the biological nitrogen, application of organic fertilizers, introduction of legumes and green-manured fallows into the crop rotation, biological loosening of soil, mechanical agronomic and biological methods of plant protection. DalNIIMESH developed a set of techniques for cultivation of agricultural crops using some elements of biological farming: application of short- term soybean-cereal rotations with green-manured fallows, incorporation of the biomass of green manure crops and crop residues in the top soil layer, application of stubble sowing of grain crops and harrowing of plantings for weed control. Agronomic techniques were realized with a rotary plow, a seeder equipped with tine coulters, and weeding network harrow. The developed technological and technical system was tested on the fields in the southern parts of Amur Region and on Amur Machine Testing Station. The tests established that three-year incorporation of green-manure crops contributed to the increase in soil humus content by 0.4%. Organic farming technology ensured the higher yields of cereals and soybeans, 1.95 times higher labor productivity and 2.2 times lower fuel and lubricants inputs.
Keywords: Organic production; biological farming; agronomic method; green-manured fallow; biomass incorporation; rotary plow; stubble sowing; broadband seeding; tine coulter; harrowing.
ВВЕДЕНИЕ
Изучению принципов адаптации сельского хозяйства посвященымного численные исследования современных зарубежных и отечественных ученых. Академиком РАСХН А. А. Жученко предложена стратегия адаптивной интенсификации сельского хозяйства,
ориентированная на комплексное использование техногенных и биологических факторов для повышения эффективности производства; исключение загрязнения и разрушения природной среды при использовании удобрений, пестицидов, мелиорантов, обработки почвы; экологизацию и биологизацию интенсификационных процессов на уровне технологий, агроэкосистем и агроландшафтов; снижение расходов техногенной энергии на каждую дополнительную единицу продукции, в том числе пищевую калорию; получение высококачественных и безопасных продуктов питания и сырья для промышленности [1].
В отличие от Запада, где экологизация земледелия связана со сдерживанием перепроизводства продукции, стабилизацией или некоторым уменьшением химизации, в России первоочередная ее задача заключается в оптимизации землепользования путем трансформации угодий, рационального размещения культур в севооборотах, ландшафтного землеустройства, освоения современных агротехнологий.При интенсификации сельскохозяйственного производства устойчивость и продуктивность агроэкосистемы повышаются за счет внешнего антропогенного воздействия, что в свою очередь требует дополнительных материально-денежных и трудовых затрат на единицу продукции, связанных с приобретением и применением средств химизации (синтетические удобрения и средства защиты растений), интенсивной обработки почвы и мелиорацией.
Цель исследований: повышение эффективности технологии органического производства сои и зерновых культур за счёт совершенствования агротехнических приемов возделывания и технических средств для их реализации.
Задачи исследований:
1. Разработать агротехнические приемы и конструкции технических средств для технического обеспечения технологии органического производства сои и зерновых культур.
2. Провести исследования разработанных технических средств в производственных условиях.
3. Дать оценку применения новых агротехнических приемов и предложенных технических средств.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
При организации органического производства продукции полеводства предполагается значительное сокращение средств химизации, а также полный отказ от применения минеральных азотных удобрений и гербицидов [2]. При этом устойчивость агроэкосистемы будет повышаться за счет внутренних ее ресурсов, снижая затраты на производство продукции и проведение природоохранных мероприятий, улучшая качество продукции и состояние окружающей среды. К таким ресурсам следует отнести максимальное использование естественного плодородия почвы посредством биологизации системы земледелия, предусматривающей активацию биологических процессов в почве, введение в севооборот бобовых культур, применение зеленых удобрений (сидеральные пары), биологическое рыхление почвы (посев культур с глубокой корневой системой), механические и агротехнические методы защиты растений [3].
Объектами исследований являются процессы обработки почвы, посева и ухода за посевами при органическом производстве сои и зерновых культур.
Исследования проводились на полях Благовещенского, Ивановского, Михайловского и Тамбовского районов Амурской области. Полевые опыты по изучению влияния различных способов возделывания сои на ее урожайность заложены по методике Б.А. Доспехова.
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводства и животноводства_
Агротехническая оценка опытных образцов машин произведена согласно ОСТ 70.4.2 - 1988, ОСТ 10.5.1 - 2002, ОСТ 10.4.3 - 1999, эксплуатационно-технологическая оценка - согласно ГОСТ 24057-88, энергетическая оценка - согласно ОСТ 10.2.2 - 2002. Экспериментальные данные обработаны методами математической статистики в среде пакета прикладных программ «Microsoft Excel». Технолого-техническая система органического производства зерновых культур и сои прошла приемочные испытания на Амурской МИС.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Органическое производство сои и зерновых культур перспективно при возделывании в специализированных трех-четырехпольных севооборотах с выделением сидеральных полей, как способа повышения плодородия почвы, а, следовательно, и урожайности культуры. В качестве средства получения высоких урожаев и воспроизводства почвенного плодородия в ДальНИИМЭСХ разработана и продолжает свое развитие технолого-техническая система возделывания сельскохозяйственных культур с применением элементов биологического земледелия. Воспроизводство плодородия почвы осуществляется за счёт использования сидеральных культур, выращиваемых в паровом поле в период от окончания уборки сельскохозяйственной культуры, возделываемой в текущем году, до второй-третьей декады июля в следующем году [4].
Разработанная система включает следующие агротехнические приемы:
1. Применение короткоротационных соево-зерновых севооборотов с полем сидерального пара, позволяющим получить 300-600 кг/га органических удобрений, которые в 2-5 раз дешевле минеральных и усваиваются в течение 2-3 лет. Все сидераты в 2-3 раза повышают биологическую активность и азотфиксацию почвы, создают канальную структуру, улучшая ее проницаемость и скважность [5].
2. Запашка биологической массы сидеральных растений и пожнивных остатков в верхний (0-15 см) слой почвы, что способствует многократному усилению активности почвенных микроорганизмов и, соответственно, повышению содержания питательных веществ.
3. Применение стерневого посева зерновых культур, посева семян сои и зерновых культур широкополосным способом по обработанной почве лаповыми сошниками, образующими семенное ложе и обеспечивающими использование эффекта «воздушной ирригации» (сухого полива).
4. Применение комплекса операций по уходу за посевами (довсходовых и послевсходовых боронований), позволяющих механическим путем бороться с сорной растительностью.
Для технического обеспечения предложенных агроприемов в ДальНИИМЭСХ разработан комплекс средств механизации, включающий роторный плуг, универсальную сеялку и прополочную сетчатую борону. Разработанные технические средства прошли испытания и производственную проверку в хозяйствах Благовещенского, Ивановского и Тамбовского районов Амурской области. Технолого-техническая система биологического направления производства зерновых и сои прошла приемочные испытания на Амурской МИС.
Запашка сидеральных культур осуществляется дисковым орудием с активным приводом рабочих органов (роторным плугом), которое вырывает растение из почвы вместе с корневой системой (рис. 1), изолируя растения от поступления влаги и питательных веществ, что способствует образованию хорошо аэрируемого почвенно-растительного
73
субстрата [6].Установленные почвоуглубители разуплотняют почву в местах прохода колес трактора и способствуют повышению курсовой устойчивости почвообрабатывающего агрегата[7]. Проводимая данным орудием разноглубинная обработка почвы способствует сбросу излишней влаги с поверхности поля и накоплению ее в подповерхностном слое, улучшая водно-воздушный режим питания растений.
Рис. 1. Роторный плуг: а) процесс запашки сидеральных растений; б) рабочие органы роторного плуга: 1, 2 -почвоуглубители; 3 - ротор.
Испытания роторного плуга выявили высокое качество выполнения технологического процесса. Рабочие органы плуга осуществляли рыхление почвы на глубину 13,4 - 14,9 см, одновременно подрезая и отрывая корни растений, частично их измельчая и производя оборот и крошение почвы с заделкой в верхний слой зеленой массы или стерни. При рабочей скорости 7,7 - 8,0 км/ч отклонение глубины обработки составило 2,3 см. Количество комков почвы до 50 мм составило 79 ... 82 %, комки размером свыше 100 мм отсутствовали. Гребнистость поверхности почвы находилась в пределах от 2,4 см до 2,9 см. Испытания показали, что применение роторного плуга сокращает количество используемой техники, необходимой для заделки сидератов в почву, уменьшает численность обслуживающего персонала и необходимое количество горюче-смазочных материалов [8].
Для проведения посева разработан и изготовлен экспериментальный образец универсальной сеялки СП-4,6 (рис.2 а), оснащенной лаповыми сошниками. Сеялка способна осуществить предпосевную обработку почвы, стерневой посев зерновых культур и посев сои по обработанной почве. Конструкция сеялки предусматривает возможность посева семян полосным способом с различной шириной междурядий (рис 2 б).
Рис. 2. Сеялка универсальная СП-4,6: а) общий вид сеялки; б) технологическая схема расстановки сошников при посеве сои (1 - лаповый сошник, 2 - полоса посева семян)
74
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводства и животноводства_
Исследования сеялки, оборудованной лаповыми сошниками, проводили на стерневом посеве ячменя, овса и пшеницы, на предпосевной обработке почвы, а также на посеве сои на полях Амурской МИС, ООО «Амурское» и ФГУП «Садовое» Амурской области. Производственная проверка показала, что при скоростях движения до 11,0 км/ч экспериментальная сеялка качественно выполняла технологические процессы как предпосевной обработки, так и посева. Семян, не заделанных в почву (в том числе и по следу колес агрегата), не наблюдалось. Высота гребней после прохода агрегата на прямом посеве зерновых культур составляла 2,8-3,1 см, на предпосевной обработке - 2,6 см, на посеве сои -2,5 см, что соответствует агротехническим требованиям. Необходимо отметить высокое качество распределения высеваемого материала по глубине заделки. Посев пшеницы производили на глубину Ь = 48 мм, при этом среднеквадратическое отклонение от глубины заделки составило о = 8,5 мм, а коэффициент вариации и = 5,6%; посев овса: Ь = 57 мм, о = 3,3 мм, и = 5,7%; посев сои: Ь = 60 мм, а = 0,9 мм, и = 15%. Количество семян, заделанных в предусмотренном агротребованиями слое, составило 91-94%, что свидетельствует о правильности выбора конструктивных параметров сошника и посевной секции.
Испытания показали, что стерневой посев обеспечивает повышение урожайности зерновых культур на 19-3 7% [9], существенно сдерживая эрозию почвы, ведущую к потере питательных веществ и снижению плодородия. Это преимущество очень важно для Дальнего Востока, где с 90-х годов XX в. запасы гумуса в почвах пашни ежегодно уменьшались.
Полевыми исследованиями установлено, что урожайность сои, посеянной лаповыми сошниками, существенно превышает урожайность сои, посеянной двухдисковыми сошниками. Преимущества лаповых сошников более наглядны в условиях недостатка влаги в период вегетации растений. Так, в производственных условиях засушливого 2015 года урожайность сои, посеянной сеялкой СП-4,6, более чем в 1,5 раза превысила урожайность сои, посеянной серийной сеялкой С3-3,6. Одной из причин этого является свойство лапового сошника создавать уплотнённое семенное ложе, что способствует подтягиванию почвенной влаги, а также использованию эффекта росообразования, т.е. обеспечению растений влагой воздуха. Другой причиной повышения урожайности является более полное уничтожение лаповым сошником сорных растений (уничтожение однолетников в фазе белых нитей, а также вычёсывание и вынос на поверхность многолетних сорняков) [10].
Разработанная технология предполагает отказ от применения гербицидов за счет использования механических обработок посевов (боронований), что гарантирует получение экологически безопасной продукции. Боронования посевов осуществлялись экспериментальным образцом прополочной сетчатойбороны БПРЗ-1,2, агрегатируемым с трактором МТЗ-82 (рис. 3).
Рис. 3. Бороновальный агрегат на базе экспериментального образца бороны БПРЗ-1,2
Проведенные исследования показали, что рыхление почвы, проводимое во время боронования, способствует существенному повышению продуктивности культурных растений. Так, при выполнении операций по уходу за посевами сои бороной прополочной (два боронования до всходов + два боронования по всходам), урожайность была в 1,58 раз выше по сравнению с посевами, при уходе за которыми применялись гербициды [11,12].
Таблица 1
Зависимость урожайности сои от способа ухода за посевами
Способы ухода за посевами сои Годы закладки опытов
2008 2009 2010 Среднее значение
- одно боронование по всходам; - внесение гербицидов по всходам — 1,44 1,27 1,36
- два боронования до всходов; - два боронования по всходам 2,09 2,24 2,16 2,16
Исследования прополочной бороны БПРЗ-1,2 легли в основу новой разработки ДальНИИМЭСХ - сетчатой бороны БС-12[12].Применение сетчатой бороны позволит сохранить запасы влаги и будет способствовать аэрации почвы вследствие прерывания капиллярности (эффект «сухого» полива). Проведение довсходовых и послевсходовых боронований существенно снижает засоренность посевов сорняками, что особенно важно при применении безгербицидной технологии выращивания культур.
Разработанные в ДальНИИМЭСХ приемы органического производства сои и зерновых культур, а также технические средства для их реализации прошли приемочные испытания на Амурской машинно-испытательной станции на площади 100 га. Новая технология сравнивалась с принятой в регионе базовой технологией,основанной на использовании серийных машин и применении гербицидов [13].
Таблица 2
Результаты испытаний технолого-технической системы органического производства сои и
зерновых культур
Наименование показателя Значение показателя
Новая Базовая
технология технология
Наименование и назначение производимой зерно сои зерно сои
сельскохозяйственной продукции зерно ячменя зерно ячменя
Урожайность сои, т/га 1,99 0,56
Урожайность ячменя, т/га 2,9 2,5
Трудоемкость производства сельскохозяйственной 690 720
продукции, чел.-ч
Производительность труда, руб./чел 829625 424375
Стоимость машинного комплекса, тыс. руб. 16654,0 10774,0
Срок окупаемости капитальных вложений, лет 1 -
Потребное количество технологического материала, т:
-семена 33,0 33,0
-средства защиты растений - 0,09
Потребное количество ГСМ, т:
всего, 4,36 9,66
в том числе
-дизельного топлива 3,12 7,53
-бензина 1,00 1,74
-масел 0,17 0,39
В результате испытаний новой и базовой технологии установлено, что использование сидеральных паров значительно повышает плодородие почвы, способствуя переходу труднодоступных для растений элементов питания в легкоусвояемые. Запашка биологической массы сидеральных растений в течение трех лет обеспечивает повышение содержания гумуса в почве на 0,4 %[ 14] .Применение новой технологии обеспечивает повышение производительности труда в 1,95 раз и снижение расхода горюче-смазочных материалов в 2,2 раза.
ВЫВОДЫ
Предлагаемый комплекс агротехнических приемов и технических средств успешно апробирован в ряде сельскохозяйственных предприятий Амурской области при возделыванииполевых культур. Агротехнические мероприятия, проводимые в новой технологии, позволяют полностью отказаться от внесения гербицидов. Технолого-техническая система органического производства зерновых и сои в трехпольном севообороте с полем сидеральных трав показала значительные преимущества над базовой технологией по агротехническим и экономическим показателям и может применяться в хозяйствах Дальневосточного региона.
ЛИТЕРАТУРА
1. Жученко, A.A. Стратегия адаптивной интенсификации сельского хозяйства (Концепция). - Пущино, 1994. - С.50-63.
2. ГОСТ Р 56508-2015. Продукция органического производства. Правила производства, хранения, транспортирования. - М.: Стандартинформ, 2015 - 71 с.
3. Никитина, З.В. Экологизация сельскохозяйственного производства как фактор его устойчивого развития. Аграрный вестник Урала. - Екатеринбург: Уральский ГАУ, 2008. -Вып.9(51). - С.92-95.
4. Сюмак, A.B. Обоснование повышения эффективности возделывания сои и зерновых культур в короткоротационных севооборотах в системе биологического земледелия / A.B. Сюмак, В.В. Русаков, A.A. Цыбань, В.А. Мунгалов, A.B. Селин // Фундаментальные исследования,- 2013. - № 8-6. - С. 1364-1367.
5. Курдюмов, Н.И. Правда нашего земледелия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// www.vestnik-sadovoda.ru/images/PDF/kurdumov.pdf.
6. Сюмак, A.B. Повышение эффективности возделывания сои и зерновых культур в короткоротационных севооборотах / A.B. Сюмак, В.В. Русаков, A.A. Цыбань, В.А. Мунгалов, A.B. Селин // Сельскохозяйственные машины и технологии. -2014.-№1. С.46-48.
7. Орехов, Г.И. Курсовая устойчивость роторных почвообрабатывающих машин / Г.И. Орехов, А.Н. Панасюк, А.Н. Демко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2015. - №5. С. 6-8.
8. Протокол 02-07-08 (1010012) от 22.09.2008 приемочных испытаний орудия для воспроизводства плодородия почвы шириной захвата 2,4 м (ОВПП-2,4) -с. Зелёный Бор Амурской области. - 2008. - 39 с.
9. Орехов, Г.И. Совершенствование процесса посева зерновых культур по стерне сои в условиях Дальнего Востока / Г.И.Орехов// Автореферат дис. канд. наук. -Благовещенск: ДальГАУ, 2004. - 22с.
10. Орехов, Г.И. Совершенствование способа посева сои на основе использования сошников различной конструкции / Г.И. Орехов, A.A. Цыбань, Ю.В. Оборская, Н.О. Максименкова // Дальневосточный аграрный вестник. - 2015.-№2(34). - С. 57-60.
11. Цыбань, A.A. Совершенствование процесса боронования посевов сои в ранний период развития в условиях Амурской области с разработкой прополочной бороны/ A.A. Цыбань // Автореферат дис. канд. наук. - Благовещенск: ДальГАУ, 2012. - 22с.
12. Орехов, Г.И. Технологические приемы и техническое обеспечение воспроизводства почвенного плодородия при возделывании сои и зерновых культур / Г.И. Орехов, A.A. Цыбань // Итоги координации научно-исследовательских работ по сое за 20112014 годы. Сб. научн. статейпо материалам координационного совещания по сое зоны Дальнего Востока и Сибири. - Благовещенск: ВНИИ сои, 2015. - С. 133-137.
13. Протокол 02-04-10 (12.10.012) от 25.12.2010 приёмочных испытаний «Технолого-техническая система биологического направления производства зерновых и сои в трёхпольном севообороте» - с. Зелёный Бор Амурской области. - 2010. - 40 с.
14. Протокол № 02-23-08 (1210012) приёмочных испытаний «Технолого-технической системы биологического направления в КФХ «Деметра» производства картофеля» -с. Зеленый Бор Амурской области. - 2008. - 15 с.
