Внедрение ресурсосберегающих технологий в земледелии — путь к повышению рентабельности производства



Ключевые слова: механическое и биологическое рыхление, кротование, почва.

Keywords: mechanical and biological loosening, ripping and mole draining, soil.

В современных экономических условиях при недостатках посевных площадей, водных ресурсов, минеральных и органических удобрений, горюче-смазочных материалов, возникает необходимость совершенствования менее энергозатратных и экономных агромелиоративных машинных агрегатов. Улучшение естественных структур почвенного плодородия является одна из самых основных, а также очень сложных задач теоретической и практической деятельности человечества.

Э. В. Васильев [1] установил: источником пополнения гумуса в почве, были и остаются органические удобрения на основе навоза. Основным направлением поддержания плодородия почвы является повышение в ней запасов гумуса до оптимального содержания. Поэтому наиболее рациональным способом использования жидкого навоза в качестве органического удобрения, является внесение его на поля в переработанном виде.

Борьбу с уплотнением почвы проводят по трем направлениям: снижением уплотнения почвы, разуплотнением уплотненной почвы и предотвращением уплотнения почвы. Разуплотнение почвы может производиться естественным путем и с помощью механического рыхления. Механическое рыхление почвы пока является наиболее эффективным приемом разуплотнения. На данном этапе развития науки и техники уплотнение почвы полностью устранить нельзя. Поэтому проблема разуплотнения почвы с минимальными энергетическими и материальными затратами является важной и актуальной. Следовательно, создание агромелиоративных машинных агрегатов и орудий нового поколения, ресурсосберегающих, высокоэкономичных, высокопроизводительных, менее энергоемких и металлоемких-глобальная задача современной науки [2].

Значительный вклад в решение проблемы снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и агромелиоративных машинных агрегатов выполненными теоретическими и экспериментальными исследованиями внесли Ю. С. Алексеева, Н. А. Качинский, В. И. Баловнев, Р. И. Байметов, А. И. Бараев, Ю. Н. Благодатный, В. М. Бойков, А. Г. Бондарев, И. Б. Борисенко, П. Н. Бурченко, В. И. Ветохин, Ю. А. Ветров, И. И. Вилде, А. В. Водяник, А. Н. Горячкин, А. Ж. Джураев, Г. И. Зеленин, В. В. Казаков, А. М. Кацыгин, А. К. Кашкаров, А.Ковда, И. В. Кононов, А. А. Коршиков, В. Н. Кострицын, В. М. Кравченко, А. С. Кушнарев, И. П. Макаров, В. П. Максименко, Б. С. Маслов, М. Е. Мацепуро, М. М. Миркасимов, М. М. Муратов, И. М. Панов, Г. Г. Пархоменко, В. В. Покровский, А. И. Пупонин, И. С. Рабочев, В. А. Русанов, Г. Н. Синеоков, В. В. Слюсаренко, Б. Ф. Тарасенко, Ж. Е. Токушев, В. В. Труфанов, Р. Л. Турецкий, К.Хоммадов, Т. С. Худайбердиев, Г. Г. Черепанов и многие другие ученые.

В современных условиях развитие мирового земледелия идет по пути сохранения энергетических и почвенных ресурсов. Научный и практический опыт показывает, что ресурсосберегающие технологии при обоснованных условиях почвенно-климатической зоны земледелия имеют ряд преимуществ: улучшается структура почвогрунтов; повышается устойчивость урожайности хлопчатника; сокращаются затраты и повышается рентабельность сельскохозяйственного производства.

На основании изложенного можно сделать заключение, что совмещение операций по обработке почвы имеет определяющее значение экономии ресурсов и сохранения плодородия почвы, что показывает необходимость разработки менее затратных, универсальных, комбинированных, многофункциональных почвообрабатывающих орудий для тракторов класса тяги 30–40 кН, которые являются основными тракторами для крестьянских и фермерских хозяйств в условиях Туркменистана.

В связи, с чем актуальны исследования в области разработки инженерных методов и технических средств, обеспечивающих экологическую безопасность в селскохозяйственном производстве для возделывания хлопчатника в условиях Туркменистана (решение поставленных технических задач достигается тем, что предупреждение деградации почв, за счет применения технологии и средств механизации устройства аэрационного дренажа или рыхлителя-кротователя, снижение переуплотнения и урожайность сельхозкультур, эрозии, загрязнений и затрат энергии, комбинированное устройство для глубокого рыхления почвогрунта с одновременным внутрипочвенным внесением жидких органоминеральных удобрений, измельчитель стеблей хлопчатника, культиваторов растиениепитателей).

Следовательно, создание машин и орудий нового поколения, ресурсосберегающих, высокоэкономичных, высокопроизводительных, менее энергоемких и металлоемких-глобальная задача современной науки. В Туркменистане разуплотнение и углубление пахотного горизонта необходимо проводить на 1,2–1,4 млн. га сельхозугодий, а годовая потребность в орудиях для рыхления почвы составляет 5–6 тыс. шт.-233 усл.эт.га, соответсвенно глубокорыхлители для внесения органических удобрений 6,5–7,5 тыс. шт.–185 усл.эт.га; культиваторы-растениепитатели 4,0–5,0 тыс. шт.–695 усл.эт.га (см.рис.1,2,3).

Актуальность исследований сушественна, а также с ростом дефицита водных ресурсов, органических и минеральных удобрений, железа, топлива и исчерпаемостью недр, и в связи с концепцией развития механизации сельскохозяйственном производства Туркменистана.

Экономическая эффективность нарезки аэрационного дренажа может быть определена по трем основным составляющим: экономическая эффективность от применения новой конструкции и технологии его нарезки; экономическая эффективность от прибавки урожая сельскохозяйственных культур; экономия промывной и поливной воды [3, 5].

Эффективность нарезки аэрационного дренажа по водопроницаемости почвы, наблюдается при нарезке дрен на расстоянии в пределах от 0,6–0,9 м. Под воздействием нарезки аэрационного дренажа почва более активно аэрировалась. Температура почвы на глубине 0,2 м при междренном расстоянии 0,9 м в среднем меньше было на 2,4 % по сравнению с контрольным вариантом. Одновременно густота нарезки дрен оказывает сильное воздействие на урожайность хлопчатника. По сравнению к контрольным вариантом урожайность хлопчатника возросла до 10 ц\га. Скорость перемещения рабочего органа принимались в пределах 0,25 м/с. Для улучшения качества прокладки и эффективности работы нарезки аэрационного дренажа рекомендуется производить по направлению вспашки, т. е. по линии поливных борозд.

Для поверхностного внесения жидкого навоза в сельскохозяйственном производстве настоящее время широко применяют машины: РЖТ-4Б, РЖТ-8, МЖТ-16, МЖТ-10, РЖУ-3,6; внутрипочвенного–агрегаты: АВВ-Ф-2,8 и АВМ-Ф-2,8. Для транспортировки и перегрузки жидкого навоза используют серийные большегрузные машины: МЖА-Ф-7 и МЖТ-16П или переоборудованные серийные машины: МЖТ-10 и МЖТ-16.

В связи, с чем актуальны исследования в области разработки инженерных методов и технических средств, обеспечивающих экологическую безопасность в сельскохозяйственном производстве для возделывания хлопчатника в условиях Туркменистана (решение поставленных технических задач достигается тем, что предупреждение деградации почв, за счет применения технологии и средств механизации устройства аэрационного дренажа или рыхлителя-кротователя, снижение переуплотнения и урожайность сельхозкультур, эрозии, загрязнений и затрат энергии, комбинированное устройство для глубокого рыхления почвогрунта с одновременным внутрипочвенным внесением жидких органоминеральных удобрений) [2, 6].

Включающей глубокое рыхление и технология и рабочее оборудование нарезки аэрационного дренажа, которые воплощены в новой конструкции НАД-2–60 и универсальной агромелиоративных машин для внесения жидких органоминеральных удобрений (ЖОМУ) НАД-2–60М, позволяющие улучшить мелиоративное состояние тяжелых почв в течение четырех лет без вывода земель из оборота.

Рис. 1. Общий вид комбинированное устройство для глубокого рыхления грунта с одновременным внутрипочвенным внесением ЖОМУ — НАД-2–60М

Рис. 2. Общий вид измельчитель стеблей хлопчатника ИСХ-3,6

Рис. 3. Общий вид культиваторов растиениепитателей КР-5–40

Улучшение водопроницаемости и водного режима при глубоком рыхлении почвы связано с улучшением воздухопроницаемости аэрации. Этот комплекс условий благоприятствует развитию микробиологической деятельности и улучшению количества растворимых питательных веществ во всём корнеобитаемом слое культурных растений [10]. Комбинированное устройство позволяет экономить дизельное топливо путём частичного рыхления грунта, ограниченного профилем корневой системы взрослого культурного растения, под которое производится подготовка почвогрунта. Определено влияние усовершенствованного глубокорыхлителя кротовательного типа НАД-2–60М на изменение плотности почвы, ее водного и температурного режимов. Обработка почвы на глубину до 60 см, снижает ее плотность по всей глубине, с 1,5–1,6 до 1,1–1,2 г/см, что способствует аккумуляции влаги, повышая её содержание в горизонте 10–55 см на 40–50 %.

Материалом для настоящей работы послужили результаты научных исследований, полученные в УкрААНИГиМ, ТуркменНИИГиМ и Туркменском селскохозяйственном университете имени С. А. Ниязова. Следовательно, качественное и эффективное внутрипочвенное внесение комплексных органоминеральных удобрений означает существенную экономию затрат как на удобрения, так и на топливо для тракторов, и, как следствие, рост доходов сельхозпроизводителя [8, 9].

Следовательно, разработана технология и рабочее оборудование нарезки аэрационного дренажа, которые воплощены в новой конструкции НАД-2–60 и универсальной агромелиоративных машин для внесения жидких органоминеральных удобрения НАД-2–60М [2, 5–8], позволяющие улучшить мелиоративное состояние тяжелых почв орошаемых земель аридной зоны. Перспективные технические средства преимущественно для глубокой обработки почвогрунтов, измельчитель стеблей хлопчатника ИСХ-3,6 [3, 9] и культиваторов растиениепитателей КР-5–40 [4, 10]. На основании 215 приказа министра сельского хозяйства Туркменистана от 11 декабря 2013 года составленная Экспертная комиссия провела научно-исследовательские испытания и в соответствии с протоколом испытаний составила акт испытаний, одобренный и подтвержденный в Отделе механизации сельского хозяйства Научно-техническим советом при министерстве 15 января 2014 года, указанные агромелиоративных машин предложили для широкого внедрения в производство сельского хозяйства страны.

Таким образом, сочетание органических и комплексных минеральных или жидких органоминеральных удобрений способно быстрее поднять плодородие почвы, чем использование каждого вида удобрений в отдельности. Новизна технологических и технических решений защищена авторской свидетельствой № 1751263 [2], подтверждена 5 патентами Туркменистана на изобретения [6–10]. Достоверность главных положений, выводов и рекомендаций доказаны экспериментальными данными лабораторно-полевых исследований. Результаты теоретических исследований технологического процесса мелиоративного рыхления почв, выполненных на основе разработанной в работе системы управления характеристиками рабочих органов рыхлителей и режимами их работы, позволяют сделать вывод о практической возможности создания почвенного профиля с заданными параметрами. При использовании жидких удобрения из него корневая система хлопчатника быстрее развивается, глубже проникает в почву.

Выводы:

1. В результате длительного орошения и воздействия тяжелой сельскохозяйственной техники наблюдается чрезмерное уплотнение подпахотного слоя почвы до 1,5–1,9 г/см ³ , что оказывает негативное влияние на ее водно-физические свойства и снижению продуктивности орошаемого гектара. Разработана оригинальная конструкция рабочего органа глубокорыхлителя, использование которого позволит повысить качество рыхления, разрушить подпахотный уплотненный слой и снизить энергоемкость процесса обработки почвы.
2. Повышение скважности на 30 %, понижение температурного режима взрыхленного слоя на 16–25 %, что способствует мощному формированию корневой системы хлопчатника. Глубокое рыхление обеспечивает уничтожение многолетних корнеотпрысковых сорняков до 95 % и эффективное использование влаги на формирование 1 тонны продукции.
3. Определено влияние усовершенствованного глубокорыхлителя кротовательного типа НАД-2–60М на изменение плотности почвы, ее водного и температурного режимов. Обработка почвы на глубину до 60 см, снижает ее плотность по всей глубине, с 1,5–1,6 до 1,1–1,2 г/см, что способствует аккумуляции влаги, повышая её содержание в горизонте 10–55 см на 50 %.
4. На кротованных участках значительно улучшается воздухо-обеспеченность корневой системы, увеличивается накопление конденсационной влаги, что способствует мощному развитию хлопчатника.
5. НАД-2–60М в качестве почвозащитной и энергоемкой технологии, экономит органические удобрения в 4–5 раза (при норме 30–45 т/га), снижают потери минеральных удобрений: фосфора 40–50 %; азота 30–35 %; калия 10–15 % укрепляет почву и корни хлопчатника, повышает урожай на 10–15 ц/га.

Литература:

1. Васильев, Э. В. Анализ технологий внесения навоза КРС в условиях модельного хозяйства Северо-Запада РФ /Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования. /Сб. науч. тр.- СПБ.: СПбГАУ, -М., 2011.
2. Данатаров, А., Аширов, С. Ч. Резервы высокопроизводительного использования машинно-тракторных агрегатов Технические науки: теория и практика: материалы междунар. заоч. науч. конф. Чита, 2012. с.90–91.
3. Данатаров, А., Шаммедов, М. Н. Инновационная агротехнология в хлопководстве Сучасні технології вирощування зернових, бобових та технічних культур. Межд. научно-практическая интернет-конференция. -Херсон: Колос, 2014.
4. Данатаров, А., Рустамов, С., Джумаев, К., Сейтимметова, А. Комбинированный агрегат для обработки почвы и внесения жидких удобрений в условиях аридной зоны. IV международная научная конференция “Актуальные вопросы технических наук”. Краснодар, 2017. с.17–19.
5. Данатаров, А., [и др.]. Энергосберегающая технология и система машин для выращивания хлопчатника в условиях Туркменистана. ООО «Издательство Молодой ученый» -Казань, 2019. № 44. с.93–97.
6. Патент ТМ № 518 (№ 11/I 01144). Способ предпосевной обработки тяжелой малопроницаемой почвы под культуру рядкового посева в условиях орошения. Автор(ы): А.Данатаров, [и др.]. 15.07.2011.
7. Патент ТМ № 517 (№ 11/I 01145). Комбинированное устройство для глубокого рыхления грунта с одновременным внутрипочвенным внесением жидких органоминеральных удобрений. Автор(ы): А.Данатаров, [и др.]. 15.07.2011.
8. Патент ТМ № 609 (№ 13/I 01219). Устройства для нарезки кротовин. Автор(ы): А.Данатаров, [и др.]. 28.03.2013.
9. Патент ТМ № 13/I 01244. Измельчитель стеблей хлопчатника. Автор(ы): А.Данатаров, [и др.]. 2014.
10. Патент ТМ № 14/I 01286 Устройство для внесения жидких минеральных удобрений в прикорневую зону посевов хлопчатника. Ограниченный патент на изобретение № 687. 23.07.2014. Автор(ы): Шаммедов М., А.Данатаров, [и др.].