Эколого-энергетическая оценка приемов минимизации основной обработки почвы в сухостепной зоне Нижнего Поволжья Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631 .51:631.164:631.95:631.171

Эколого-энергетическая оценка приемов минимизации основной обработки почвы в сухостепной зоне Нижнего Поволжья

А.Н. СУХОВ, доктор сельскохозяйственных наук И.А. БЕЛЯКОВ

Нижне-Волжский НИИ сельского хозяйства

E-mail: [email protected]

Анализируются экспериментальные данные по изучению приемов и орудий минимальной обработки почвы в сухо-степной зоне Нижнего Поволжья.

Ключевые слова: обработка почвы, минимизация, энергозатраты, энергоемкость.

При оценке эффективности обработки почвы, на которую приходится значительная часть общих энергетических затрат на возделывание сельскохозяйственных культур, энергетические показатели приобретают особое значение. Как считают современные экологи, при насыщении экосистемы энергией примерно до уровня 14 ГДж/га ее КПД достигает максимума [1], а при вложении более IS ГДж/га создается стрессовая ситуация, вызывающая деградацию почвы [1, 2]. Таким образом, экономия энергоресурсов в растениеводстве, в первую очередь на обработке почвы, не только экономическая, но и экологическая проблема.

Современные технологии обработки почвы должны основываться на использовании наиболее экономичных машин и орудий, отличающихся эксплуатационной надежностью, производительностью, высокими качественными характеристиками, низкой метало- и энергоемкостью, дающих возможность вместе с тем не снижать урожайность выращиваемых культур. И здесь особого внимания заслуживает замена традиционных почвообрабатывающих орудий отвального типа на безотвальные. Отвал, как известно, создает значительную часть (около 30 %) сопротивления корпуса плуга [3, 4]. Кроме того, плуг крошит почву за счет сжатия и раздавливания пласта о грудь отвала, в то время как безотвальные орудия - за счет менее энергоемких деформаций изгиба и излома. Так, в нашем опыте, проведенном в учхозе Волгоградской ГСХА «Горная Поляна» на тяжелосуглинистой светло-каштановой почве, уплотненной до 1,36 т/м3 и осушенной до 9,1 %, удельное сопротивление плоскореза-глубокорыхлителя КПГ-250 по сравнению с плугом ПН-4-35 снижалось с 22,2 до 13,4 кН/м, или в 1,65 раза, а расход горючего - в 1,6 раза. Еще больший энергосберега-

ющий эффект обеспечивает уменьшение глубины обработки почвы, поскольку углубление пахоты на 1 см увеличивает энергозатраты на 5-7 % [5, 6].

Определенное значение имеет и перенос сроков основной обработки почвы с осени на весну, когда почва находится в состоянии агрономической спелости и имеет наименьшее удельное сопротивление. Так, на тяжелосуглинистой каштановой почве СПК «Вперед к победам» Старополтавского района Волгоградской области при весенней обработке конусообразными чизельными рабочими органами удельное сопротивление по сравнению с осенней вспашкой на ту же глубину снизилось с 21,1 до 7,1 кН/м, или в три раза.

По нашим данным, при сохранении традиционной для местного земледелия глубины зяблевой вспашки 25-27 см, при использовании безотвальной обработки стойками СибИМЭ затраты совокупной энергии уменьшились на 17,4 %, плоскорезов-глубокорыхлителей -на 37,9 %, чизеля - на 44,9 %, в то время как за счет перехода от глубокой обработки на мелкую - в два раза и более, особенно при применении культиваторов-плоскорезов (табл. 1).

Используя почву в земледелии, человек вынужденно нарушает природное равновесие и естественный почвообразовательный процесс. Одним из наиболее разрушительных негативных последствий становятся переуплотнение нижних и распыление верхних горизонтов почвы. В свою очередь, интенсивность деформирующего воздействия сельскохо-

I. Сравнительная эколого-энергетическая эффективность приемов и орудий основной обработки почвы

(учхоз «Горная поляна», 1997-2011гг.)

Способ обработки почвы Эксплуатационно-энергетические показатели

производительность, га/ч расход горючего, кг/га затраты совокупной энергии, МДж/га, на

с.-х. технику ГСМ трудовые ресурсы всего

Эксплуатационно-эгологические

показатели

затраты, металло- невосполни-

чел.-ч емкость, мая энергия,

на 1 га т/га ГДж/га

1,56 11,8 1,30

1,27 9,6 1,06

0,99 7,4 0,79

0,26 - 0,74

0,28 4,5 0,56

0,29 4,7 0,74

0,26 2,1 0,37

0,43 3,5 0,43

0,50 - 0,70

о

сч

0)

S Ц

а

ч

а ц

г 0) и

1. Вспашка на 25-27 см 0,64 18,9 298,9

2. Обработка стойками 0,79 15,4 243,3 СибИМЭ на 25-27 см

3. Плоскорезная обработка 1,01 11,5 184,8 на 25-27 см

4. Чизельная обработка 3,82 12,1 101,2 на 25-27 см*

5. АПК-6 на 12-14 см* 3,57 8,2 121,7

6. БДМ-6х4 на 10-12 см* 3,44 10,7 176,8

7. КПШ-5 на 12-14 см 3,80 5,9 61,1

8. КПЭ-3,8 на 12+14 см 2,3 6,2 100,3

9. ППЛ-10-25 на 12-14 см 2,0 10,8 132,5

* В агрегате с трактором К-701, остальные - с ДТ-75.

997,9 813,1

433,0 565,0 311,5 327,4 570,2

94,8 77,2

607,2 60,2 638,9 15,8

17,0 17,6 15,8 26,8 30,4

1371,6 1133,6

852,2

755,2

571,7 759,4 388,4 454,4 733,1

22

laeaaioea ii+au.2.p65 22 25.12.2011, 18:43

2. Агроэнергетические показатели приемов минимизации основной обработки почвы под зерновые культуры (Нижне-Волжский НИИСХ, 1990-2011 гг., СПК «Вперед к победам», 2001-2011 гг.)

Приемы минимизации Число лет учета Урожайность, т/га КЭЭ Окупаемость энергетических затрат, кг зерна/МДж

I 2 1 2 1 2 1 2

Замена отвальной обработки безотвальной

Вспашка на 25-27 см 20 19 2,13 1,33 1,69 1,42 1,55 0,97

Безотвальная на 25-27 см 20 19 2,18 1,29 1,75 1,40 2,56 1,51

Вспашка на 25-27 см 13 13 2,33 1,71 1,85 1,82 1,70 1,25

Отвальная на 12-14 см 13 15 2,26 1,27 1,79 1,35 3,08 0,93

Вспашка на 25-27 см 6 15 2,20 1,27 1,74 1,35 1,60 0,93

Безотвальная на 25-27 см 6 15 2,25 1,12 1,83 1,24 5,80 2,89

Вспашка на 25-27 см 2 2 1,47 0,44 1,16 0,47 1,07 0,32

Дискование на 10-14 см 2 2 1,52 0,56 1,20 0,60 2,00 0,74

Применение комбинированных машин

Вспашка на 25-27 см 2 2 1,47 0,44 1,16 0,47 1,07 0,32

АПК-6 на 12-14 см 2 2 1,61 0,58 1,28 0,62 2,82 0,76

Осенняя вспашка на 25-27 см 4 5 2,06 1,17 1,63 1,25 1,50 0,85

БДМ-6х4 на 10-14 см весной 4 5 1,90 1,00 1,51 1,06 2,50 1,32

АПК-6 на 10-14 см весной 2 4 1,61 1,02 2,50 1,09 2,82 1,78

Примечание. 1 - озимая пшеница, 2 - ячмень.

зяйственной техники зависит прежде всего от ее массы и продолжительности нахождения на поле, что можно выразить показателем металлоемкости. По этому показателю орудия традиционной и минимальной обработки различаются в раз (см. табл.1).

Однако положительные результаты экономии энергоресурсов и экологические преимущества минимизации агрономически и экономически оправдываются только тогда, когда это отрицательно не отражается на итоговой продуктивности производственного процесса или компенсирует понесенные потери. При этом оптимальным является тот вариант, в котором минимизация обработки сопровождается уменьшением производственных затрат и сохранением или повышением урожайности сельскохозяйственных культур. Такой или близкий результат наблюдался при использовании вместо традиционной вспашки безотвальной обработки почвы плоскорезами-глубокорыхли-телями и стойками СибИМЭ с сохранением стерни на поверхности поля [6]. В этом случае окупаемость эксплуатационных затрат на основную обработку урожаем озимой пшеницы увеличилась с до 2^6 кг и ячменя - с 0,97 до 1^1 на затраченный МДж, хотя коэффициент энергетической эффективности КЭЭ и урожайность изменялись сравнительно незначительно (табл. 2).

Примерно такая же закономерность наблюдалась и при замене глубокой обработки черного пара под озимую пшеницу мелкой. Однако систематическая мелкая зяблевая об-

работка под ячмень привела к снижению его урожайности и коэффициента энергетической эффективности, хотя и сохранялось преимущество по окупаемости эксплуатационных затрат. Такие же неустойчивые результаты получены и по некоторым другим вариантам минимизации (см. табл. 2). Поэтому на характерных для сухостепной зоны Нижнего Поволжья тяжелосуглинистых светло-каштановых почвах систематическая минимальная обработка может привести к снижению урожайности и энергоотдачи сельскохозяйственных культур, и она должна сопровождаться периодической более интенсивной обработкой.

Таким образом, наиболее устойчивый и заметный положительный результат среди изучавшихся приемов минимизации основной обработки светло-каштановых почв в ко-роткоротационных зернопаровых севооборотах получен при использовании безотвальной обработки зяби и черного пара с сохранением стерни на поверхности, особенно после озимых культур, и минимизированных обработках чистого пара. Поэтому минимизацию основной обработки светло-каштановых почв следует применять дифференцированно и только в адаптированных к местным условиям вариантах, с учетом складывающихся метеорологических условий, по увлажненной почве.

Литература

I. Созинов A.A., Новиков Ю.Ф. Энергетическая оценка индустриализации биосферы//Природа, 1985. - № 5. -

С.18-22.

2. Кобозев И.В., Тюльдюков B.A., Па-рахин Н.В. Предотвращение критический ситуаций в агроэкосистемах. - М.: Изд-во МСХА, 1995. - 264 с.

3. Ревякин Е.Л., Просвирин В.Г. Пути снижения затрат энергии при вспашке// Земледелие, 1990. - № 3. - С. 53-55.

4. Чудиновских В.М. Пути снижения энергоемкости вспашки//Земледелие, 1998. - № 1. - С. 50-52.

5. Сухов А.Н. Особенности водного режима светло-каштановых почв Нижнего Поволжья в зависимости от приемов их основной обработки//Известия Ниж.-Волж. Агроуниверситетского комплекса, 2010. - № 2. - С. 58-69.

6. Князев A.A. Физико-механические и технологические свойства почвы в процессе обработки зяби в условиях Среднего Поволжья - Куйбышев: Кн. изд-во, 1975. - 166 с.

Статья поступила в редакцию

I4.06.2011

Ecological-energy appraisal of soil treatment minimization in arid-steppe zone of Low Volga river regions

u

<B

A.N. Sukhov, I.A. Belyakov s

it)

Analysis of experimental data about types § and tools of soil minimal treatment in arid- ! steppe zone of Low Volga river regions is 2 presented.

Keywords: soil treatment, minimization, 2 power inputs, power duty. H

■ P

laöääTöeä iRau.2.p65 23 25.12.2011, 18:43