Энергоресурсосберегающие приёмы обработки почвы

Обработка почвы – наиболее важная и энергоёмкая часть технологического процесса получения продукции растениеводства. В структуре совокупных энергетических затрат технологии возделывания, уборки и первичной обработки (доработки) продукции зернового и кормового севооборотов топливо составляет 21-45%, и примерно половина его расходуется на обработку почвы. В процессе обработки почвы решаются следующие основные задачи: рыхление пласта и формирование равномерной структуры почвы, уничтожение сорняков, заделка растительных остатков и удобрений, создание условий для образования питательных веществ и формирования гумуса.

Спецификой процесса обработки почвы является то, что его энергия не используется непосредственно растениями, а овеществляется в них по каталитическому механизму, когда работа машин и орудий обеспечивает высвобождение и доступность для растений энергии почвы, солнца, воды и воздуха. Выбор системы обработки почвы должен быть таким, чтобы затраты на рыхление пласта были минимальными. Наибольший эффект дает переход на нетрадиционные почвозащитные (бесплужные, сокращенные, минимальные и нулевые) системы обработки почвы.

Равномерная структура почвы обеспечивает благоприятный воздушно-водный режим, способствует интенсификации обменных процессов и биохимических реакций с участием дышащих растений и аэробной микрофлоры почвы, а также способствует ускорению реакции фотосинтеза. Формирование структуры - длительный процесс, связанный с коагуляцией и слипанием первичных частиц в микро- (до 0,25 мм) и макро- (0,25...7 мм) агрегаты почвы. Кроме структуры, о качестве почвы можно судить по ее пористости, плотности, влажности, каменистости, способности к крошению, твердости, удельному сопротивлению при пахоте, липкости, и др. Хорошо обработанной рыхлой считается почва, в которой объем пустот в 1,5 раза выше объема твердых частиц. Плотность должна составлять от 1,0 до 1,1 г/см³ (для абсолютно сухой почвы). При увеличении плотности выше 1,2 г/см³ растёт доля затрат энергии роста растений, которая тратится на преодоление сил физического взаимодействия структурных агрегатов. В результате снижается скорость развития корневой системы, что в свою очередь ограничивает доступ растения к питательным веществам и к влаге почвы.

Вспашка - наиболее энергоемкая операция по обработке почвы, на которую приходится свыше 50% общего расхода топлива. Уменьшение глубины вспашки с 20...22 см до 16...18 см, зачастую, не снижает урожайность озимых культур и позволяет сэкономить до 12% топлива. Чередование направлений вспашки, а также проведение культивации и боронования в диагонально-перекрестном направлении относительно пахоты позволяет снизить затраты топлива на выравнивание поверхности поля после вспашки в свал и развал на 4,5...5 кг/га. Значительная экономия топлива может быть получена от применения оборотных плугов. Движение пахотного агрегата челночным способом сокращает расход топлива на холостой ход во время поворотов и переездов, который при традиционном способе вспашки в свал и развал составляет более 10% от общего расхода. Применение оборотных плугов исключает необходимость проведения операций разбивки поля на загоны и регулировки плуга для прохода первой борозды. Эти операции занимают много рабочего времени и в реальных условиях часто проводятся не качественно, в результате увеличиваются энергетические затраты на заделку стыковых борозд, гребней и огрехов пахоты на границе загонов. Современные конструкции оборотных плугов снабжены пружинными, гидравлическими и разрывными предохранителями, что существенно расширяет возможности их использования на каменистых почвах.

Замена вспашки полей, чистых от многолетних сорняков, на дискование, плоскорезную обработку и чизелевание позволяет значительно (до 5 кг/га) снизить затраты топлива на основную обработку. При безотвальной обработке не тратится энергия на подъём и оборот пласта. При обороте пласта лёгких почв с высокой фильтрующей способностью питательные вещества, накопленные в прикорневой зоне, которая оказывается на дне борозды, быстро вымываются в нижние слои и становятся недоступными для растений. Безотвальная обработка лишена данного недостатка и позволяет сохранить питательные вещества в верхних пластах.

В Беларуси 52% песчаных, супесчаных и торфяных почв, часть которых загрязнена радионуклидами. Плоскорезная и чизельная обработка снижает интенсивность водной и ветровой эрозии почвы и является неотъемлемой частью почвозащитной системы земледелия. Не заделанные растительные остатки защищают верхний слой от выдувания и вымывания талыми и дождевыми водами и способствуют сохранению почвенной влаги. Расход топлива на дискование на 28...36% меньше по сравнению с плужной обработкой. Обработка почвы чизельными культиваторами и плугами, а также рыхлителями-щелевателями со стрельчатыми рыхлящими лапами позволяет в 1,3...1,5 раза уменьшить общие энергозатраты, а также улучшает агрофизические свойства почвы и повышает урожайность культур. В настоящее время для условий Беларуси разработаны безотвальные почвозащитные технологии, включающие в себя лущение стерни на глубину 8...10 см, рыхление на глубину 20...25 см в сочетании с предпосевной обработкой почвы в различных вариантах. В целом применение безотвальных технологий позволяет снизить расход топлива на 13,4...27,8 кг/га, металла - на 11,6...12,9 кг/га и затрат труда - на 0,9...1,33 чел-ч/га. Однако безотвальная обработка не обеспечивает решение задачи заделки и уничтожения сорняков, что в условиях влажного климата Беларуси существенно сужает возможности её применения. Длительное применение безотвальной обработки приводит не только к накоплению сорной растительности, но и обуславливает дифференциацию плодородия и плотности по слоям почвы, поэтому целесообразным является чередование вспашки с дискованием, плоскорезной обработкой и чизелеванием в рамках севооборота (табл. 6.2).

Таблица 6.2