Агробиологические предпосылки использования комбинированных агрегатов в овощеводстве

Современное сельское хозяйство характеризуется переходом к индустриальным .методам производства продукции, основой которых является широкое применение новых сортов и гибридов растений, удобрений, пестицидов, биологически активных веществ, орошения, средств механизации, прогрессивных форм организа­ции и оплаты труда. Эффективность интегрированного использо­вания этих факторов, особенно в условиях крупномасштабного производства, зависит не только от их количественных и качест­венных соотношений, но и от того, насколько они увязаны во времени и соответствуют биологическим особенностям культурных растений и почвенно-климатическим условиям данной зоны, т. е. насколько эти факторы способствуют раскрытию (проявлению) потенциальных возможностей культурных растений. Не затраги­вая вопросов совокупного действия названных факторов на ко­нечный результат технологии, покажем на примере весенних по­левых работ влияние нарушения временных связей (агротехниче­ских сроков) на эффективность соответствующих технологических операций и технологию в целом.

В промышленных технологиях возделывания овощных куль­тур весенние полевые работы занимают ведущее место и вклю­чают предпосевную обработку почвы, внесение гербицидов и «стартовых» доз минеральных удобрений, посев и посадку. Ино­гда, в зависимости от погодных условий и влажности почвы, проводится предпосевной или довсходовый полив небольшими нормами. Основная цель весенних полевых работ — получение дружных и полноценных всходов, обеспечивающих необходимую густоту стояния растений и максимальное сокращение численно­сти сорняков в начальный период.

Предпосевная обработка почвы проводится с учетом ее физи­ческого состояния, степени засоренности и биологических особен­ностей возделываемых культур. На южных обыкновенных тяже­лосуглинистых черноземах Молдавии она состоит из ранневесеннего боронования в один или два следа, боронования непосредст­венно перед посевом (лук, морковь, томаты и др.), прикатывания до посева (лук, морковь) или после него (томаты, капуста и т. д.). Предпосевная культивация под большинство мелкосемянных овощных культур, за исключением огурца, в условиях юга Молдавии, как правило, не делается. Она необходима в следующих случаях: для заделки минеральных удобрений, если они не были внесены осенью, при сильном уплотнении почвы, вызванном обильными осадками в осенне-зимний период или влагозарядочными поливами нормой 500—600 м²/га. После куль­тивации перед посевом рекомендуется осуществлять прикатывание почвы гладкими катками [338]. При выращивании безрассад­ных томатов и некоторых других культур на оротнаемых землях предпосевная культивация не рекомендуется [166].

Внесение и заделка гербицидов, в зависимости от их вида и возделываемой культуры, производится либо перед посевом, ли­бо после него.

Для качественного посева, заделки гербицидов и минеральных удобрений указанная предпосевная обработка почвы должна обеспечить выровненную поверхность поля, мелкокомковатую структуру почвы с твердостью 120—130 кН/м².

Установлено, что разрыв во времени между предпосевной об­работкой почвы и посевом приводит к усиленному появлению сорняков и резкому снижению запасов почвенной влаги. Так, по данным Молдавского НИИ орошаемого земледелия и овощевод­ства [403], в средне-сухой по климатическим условиям год на черноземе обыкновенном тяжелосуглинистом среднесуточный расход почвенной влаги на полях, подготовленных к посеву, в апреле по декадам составляет 8, 9 и 12 м²/га, а в первой и вто­рой декадах мая он достигает соответственно 16 и 20 м²/га. Если учесть, что в условиях Приднестровья запасы доступной влаги к периоду массового сева овощных культур (вторая и третья де­кады апреля и первая декада мая) в слое 0,3 м составляют не более 200 м²/га, то при таком интенсивном испарении почва на глу­бине до 0,3 м в течение 8—12 дней потеряет всю доступную вла­гу, а в слое почвы по величине, равной глубине заделки семян (0,02—0,05 м), в первые же дни доступная для растений влага практически испарится полностью. В связи с этим разрыв между предпосевной обработкой почвы и посевом на 1—3 дня в после­дующем повлечет за собой задержку в появлении всходов, а в случае отсутствия естественных осадков или полива приведет к пересеву и, следовательно, к излишним затратам труда и посев­ного материала. Кроме того, выявлено, что опоздание с посевом, например томата, на 5 и более дней от оптимальных сроков снижает урожайность на 10—20% [168].

В условиях промышленного производства овощей технологи­ческие операции по химической борьбе с сорняками приобретают особо важное значение, так как они во многом определяют эф­фективность всего технологического процесса. Из химических препаратов, применяемых в овощеводстве для борьбы с сорняка­ми, наибольшее распространение получили почвенные гербициды. Обычно они наносятся опрыскивателями на поверхность почвы и заделываются почвообрабатывающими орудиями. Эффективность почвенных гербицидов зависит, главным образом, от времени между внесением их и заделкой. Доказано, что с увеличением этого времени гербициды, особенно толуидиновой группы, резко теряют свою активность [518, 533, 547, 590]. Так, опытами В. А. Колесникова, К. А. Абрамовой и О. К. Гриб [232] установ­лено, что при 6-часовом действии солнечной радиации активность трефлана, внесенного на поверхность почвы из расчета 1 кг/га д. в., снижается более чем в 3 раза, а при 12-часовой выдержке происходит его полная инактивация, тогда как при заделке пре­парата в почву сразу же после внесения гербицидная активность практически не снижается. Аналогичные данные получены и в опытах Г. А. Филиппова и Н. Ф. Святского [417, 418, 472].

Во избежание отрицательного влияния факторов внешней сре­ды на активность трефлана рекомендуется заделывать его в поч­ву как можно быстрее после внесения. По данным многих ученых [531], интервал между внесением препарата и его заделкой не должен превышать одного часа. Болгарские исследователи счи­тают, что этот интервал должен быть в пределах 10—30 мин [512]. Наибольший эффект в борьбе с сорняками, по данным других авторов, обеспечивается при немедленной заделке трефлана после внесения [217, 578].

Таким образом, разрыв во времени выполнения основных ве­сенних полевых работ значительно снижает эффективность соот­ветствующих технологических операций и отрицательно сказыва­ется на конечном результате всей технологии. Приходится кон­статировать, что по этим причинам многие хозяйства недополу­чают значительное количество овощной и другой сельскохозяйст­венной продукции или же большой ценой восполняют ее потери. Какой же выход из этого положения? Можно назвать несколько путей решения данной проблемы как биологического, так и тех­нического характера. К биoлoичecким путям, прежде всего, сле­дует отнести создание и широкое внедрение новых сортов и гиб­ридов культурных растений, менее требовательных к воздействию факторов внешней среды, а также размещение (районирование) культур с учетом максимального использования их адаптивного потенциала. Реализация этого направления, и в частности при­менение сортов и гибридов, способных произрастать при более низких положительных температурах, позволит значительно рас­ширить диапазон оптимальных сроков посева и даст возможность получать нормальные вс.ходы на влаге, накопленной за осенне- зимний период, не прибегая к дополнительным поливам.

Из технических мер, как показывает анализ современных тенденций развития сельскохозяйственного машиностроения, наи­более эффективным является создание и широкое применение комбинированных агрегатов, выполняющих за один проход не­сколько технологических операций. Одновременное выполнение агрегатом предпосевной обработки почвы, посева, внесения и за­делки удобрений и гербицидов практически исключает временные разрывы между этими операциями и позволяет проводить их в наиболее оптимальные агротехнические сроки. Это обеспечивает появление дружных всходов, что в последующем положительно влияет на величину урожая.

Перечисленные пути, безусловно, не исключают возможности использования других, и в частности организационных, мер од­нако они хотя и не полно, но достаточно убедительно показыва­ют, что на данном этапе успешное решение подобных задач гозможно только в результате синтеза различных областей зна­ний, широкой интеграции науки и производства. Осветим одну из проблем, разрешению которой, на наш взгляд, также может спо­собствовать использование комбинированных агрегатов.

Интенсификация сельскохозяйственного производства на осно­ве широкого применения механизации, химизации, мелиорации земель и достижений агробиологической науки позволила значи­тельно увеличить урожайность сельскохозяйственных культур и резко снизить затраты ручного труда на производство единицы продукции. Однако более глубокий анализ этого процесса, про­веденный в последние годы многими учеными разных стран, ука­зывает на внутреннюю противоречивость и неоднозначность его биологических и агротехнических последствий. Прежде всего установлено, что при существующих методах интенсификации сельскохозяйственного производства наблюдаются тенденции все более опасного загрязнения окружающей среды, усиление процес­сов разрушения почвенной структуры под воздействием ходовых систем тракторов, сельскохозяйственных машин и транспортных средств. Не затрагивая проблемы загрязнения окружающей сре­ды, обусловленной возрастающими темпами химизации сельского хозяйства, остановимся на анализе последствий, к которым уже теперь и в перспективе могут привести многократные проходы по полю тяжелых современных машинно-тракторных агрегатов.

В настоящее время одним из основных направлений повыше­ния производительности сельскохозяйственной техники является увеличение энергонасыщенности тракторов, т. е. увеличение их мощностных и тяговых показателей. По большинству классов тракторов это сопровождалось, как правило, повышением их массы. Так, если конструктивная масса МТЗ-50, МТЗ-52 и Т-150К составляла соответственно 2750, 2950 и 7500 кг, то у тракторов последующих модификаций МТЗ-80, МТЗ-82 и К-701 она возросла до 3160, 3370 и 12500 кг. В целом масса колесных тракторов, на долю которых приходится выполнение основной части полевых работ, за последние годы повысилась в 2—4 раза. Аналогичная тенденция наблюдается и по многим другим сель­скохозяйственным машинам.

В современных промышленных технологиях производства сель­скохозяйственных культур в процессе подготовки почвы, посева (посадки), ухода за посевами, уборки и транспортировки урожая и послеуборочных остатков машины проходят по полю от 5 до 10—15 раз. В результате этого уплотняется от 20 до 70% площа­ди поля [244, 246, 251, 252, 495, 521]. Исследователями Эстон­ского научно-исследовательского института земледелия и мелио­рации установлено, что 10—20% площади поля (поворотные по­лосы) в зависимости от особенностей возделываемых культур прикатывается колесами машин от 6 до 20 раз, 65—80% — от одного до шести раз и лишь 10—15% площади не подвергается прикатыванию [376]. Такое интенсивное воздействие колес на почву усиливает процессы разрушения почвенной структуры, ухудшает водно-воздушный и пищевой режимы. Данные Украин­ского научно-исследовательского института почвоведения и агро­химии им. А. Н. Соколовского и других научных учреждений [209, 221, 223, 3761 показывают, что уплотнение почвы вызывает снижение общей пористости, содержания воздуха, водопроницае­мости, запаса доступной влаги и увеличение твердости уже при нагрузке 20—40 кН/м². Особенно заметными эти изменения ста­новятся при давлении 88—100 кН/м², которое снижает общую пористость на 15—18%, содержание воздуха при этом достигает критической величины (8%), водопроницаемость приближается к нулю, твердость возрастает до 2500—3500 кН/м², а структурные комья крупнее 5 мм практически полностью разрушаются.

По данным И. Б. Ревута [468], при увеличении плотности мощного тяжелосуглинистого чернозема с 1000 до 1600 кН/м² содержание пор размером более 60 мкм уменьщается с 18,3 до 1,1%. В процессе уплотнения почвы уменьшается не только об­щий объем пор, но и их размеры, что отрицательно сказывается на росте корневой системы растения.

Некоторыми авторами установлено, что степень уплотнения почвы сельскохозяйственными агрегатами зависит от их массы, глубины сминаемого слоя, влажности и числа проходов [69, 115, 124, 126, 127, 128, 185, 194, 243, 251, 536, 573, 589]. По данным Молдавского НИИ орошаемого земледелия и овощеводства [223], двукратный проход трактора Т-150К по одному и тому же следу увеличивает плотность почвы в слое 0—0,4 м до 1250, четырех­кратный — до 1280 и шестикратный — до 1300 кг/м³. Такие же примерно результаты получены и по трактору ЮМЗ-6 (почва — чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый, исходная объемная масса 1000—1060 кг/м³).

Увеличение объемной массы почвы в результате неоднократ­ного прохождения тракторов приводит к значительному снижению скорости впитывания поливной воды. Так, при поливной норме 550 м³/га на участках с двукратным проходом трактора Т-150К за 1 секунду впитывалось 0,05 м³, четырехкратном — 0,048 и шестикратном — 0,045 м³, тогда как на варианте без уплотнения скорость впитывания составила 4,58 м³/с. Аналогичное влияние на впитывание поливной воды оказывают трактора ЮМЗ-6 и не­сколько в меньшей степени — Т-74 [223]. В результате такого резкого уменьшения скорости впитывания создается реальная опасность проявления ирригационной эрозии.

Колесами сельскохозяйственной техники уплотняется не толь­ко пахотный, но и подпахотный слой, недосягаемый для рабочих органов почвообрабатывающих орудий [117, 223, 376, 441] (табл. 8.1). При этом основное уплотнение пахотного слоя вызывается первыми двумя проходами трактора. Последующие проходы влия­ют на уплотнение пахотного слоя в большей степени, чем под­пахотного [117, 183, 194, 195, 243, 445, 495, 536].

Данные о влиянии влажности почвы на изменение ее свойств под воздействием ходовых систем тракторных агрегатов показы­вают, что при низкой влажности почва способна выдерживать значительные давления без существенного изменения своего сло­жения, при повышенной влажности даже небольшие давления сильно ухудшают ее свойства. Например, скважность дерновоподзолистой среднесуглинистой почвы при давлении 25 кН/м с увеличением влажности от 15 до 25% слипается в 1,15 раз, а при давлении 125 кН/м — в 3,7 раза. Поэтому проблема переуплотнения почв колесами тракторов и машин в орошаемом земледелии становится особо актуальной.

Таблица 8.1. Влияние давления колес (гусениц) на объемный вес почвы (средний суглинок).

Ухудшение агрофизических свойств почв под воздействием колесных ходов сельскохозяйственных машин и транспортных средств приводит к угнетению роста и развития растений и, как следствие, к значительному снижению урожайности. По зерновым культурам оно достигает 10—30% [69, 116, 124, 251, 296, 446], а по пропашным — 5—20% [114, 128, 185, 186, 223, 376, 459, 468, 530]. Различия в реакции культур на уплотнение, при прочих равных условиях, обусловливаются видом почвы и ее исходными свойствами. Для большинства культур, выращиваемых на дерно­во-подзолистых, серых лесных почвах и черноземах, оптимальная объемная масса почвы колеблется от 1100 до 1400 кг/м³ [115, 124, 127, 169, 181, 199, 201, 202, 296, 402, 415, 436, 447, 495]. Большинство авторов считают, что основной причиной уменьше­ния урожайности при чрезмерном уплотнении почвы является на­рушение нормального роста корневой системы растений, вызван­ное повышением механического сопротивления почвы.

Приведенные экспериментальные данные, а также многочис­ленные сведения, имеющиеся в отечественной и зарубежной ли­тературе [5, 114, 116, 169, 181, 186, 199, 245, 296, 532], убеди­тельно доказывают реальную опасность снижения эффективного плодородия почв от уплотнения ее ходовыми системами современ­ных машинно-тракторных агрегатов и раскрывают наличие су- шественных противоречий между путями увеличения производи­тельности сельскохозяйственной техники и агробиологическими методами обеспечения оптимальной продуктивности растений.

Разрешение указанных противоречий является комплексной проблемой, требуюшей пересмотра как традициоино установив­шихся концепций создания высокопроизводительной техники, так и в целом стратегии повышения урожайности сельскохозяйствен­ных растений [129, 182, 301]. Рассмотрим некоторые принципи­ально возможные пути решения этой проблемы.

С технической стороны уменьшение вредного воздействия хо­довых систем машинно-тракторных агрегатов на почву в общем случае может быть достигнуто уменьшением массы агрегатов или снижением удельного давления за счет увеличения опорной поверхности ходовых систем. Уменьшение массы трактора может привести к потере сцепных качеств, а следовательно, ухудшению его тяговых характеристик. Второй путь является более прием­лемым, но он требует пересмотра общепринятых компоновочных схем тракторов [466].

Одним из перспективных путей рентения данной проблемы является модульная схема построения трактора, заключающаяся в том, что энергетические функции его конструктивно отделены от технологических. В качестве энергетического модуля исполь­зуется трактор очень высокой энергонасыщенности, но легкий, а технологические модули представляют собой тележки, снабжен­ные устройствами для соединения с орудиями, емкостями для технологического материала, ВОМом и активными колесами с приводом от энергетического модуля.

При модульном построении устраняетоя требование соответ­ствия между массой энергетического модуля и мощностью дви­гателя, свойственное тяговой концепции трактора. Каждая из частей трактора (энергетическая и технологическая) может раз­виваться в соответствии с предъявляемыми к ней требованиями, не вступая в противоречие с другой и не ухудшая, а наоборот, улучшая общие показатели трактора и агрегата в целом [267].

Заслуживает внимания также применение мостового комплек­са машин и машин, работающих с использованием принципа «воз­душной подушки». Однако разработка и внедрение такой сель­скохозяйственной техники представляет определенные трудности, в связи с чем она пока находится на сталии идей и некоторых конструктивных доработок. Правда, имеются сведения о том, что за рубежом принцип воздушной подуптки был использован в транспортных спедствах для вывозки сельскохозяйственной продукции с поля [543].

В настоящее время наиболее реальными путями снижения вредного воздействия ходовых систем на почву являются: увели­чение итирины захвата агрегатов, регулирование давления в ши­нах и сдваивание пневматических колес, использование в сель­скохозяйственных машинах активных рабочих органов, движение мангин по одному следу, совмещение технологических операций, т. с. применение комбинированных агрегатов.

Увеличение ширины захвата мапшн снижает число проходов тракторных агрегатов по полю, но не всегда возможно без существенного снижения качества выполняемых работ, особенно на полях с невыровненным рельефом. Кроме того, агрегаты с боль­шой шириной захвата требуют значительных поворотных полос и вызывают определенные трудности при перегоне их с участка на участок и транспортировании к местам работы.

Регулированием давления воздуха в шинах пневматических колес трактора можно добиться некоторого снижения удельного давления на почву, однако оно возможно только в тех случаях, когда оси колес трактора при агрегатировании данной машины являются недогруженными.

Сдваивание пневматических колес трактора, так же как и применение всевозможных уширителен, дает значительный эф­фект, но может использоваться только на общих подготовитель­ных и транспортных работах.

Снижение уплотнения почвы колесами трактора путем ис­пользования активных рабочих органов является эффективным и в настоящее время находит широкое применение. Вращатель­ное движение рабочих органов создает дополнительную движу­щую силу, благодаря чему появляется возможность использова­ния данного трактора на более тяжелых работах, выполнение которых требует тяговых усилий больших, чем он развивает. Эффект в этом случае достигается не прямым снижением массы данного трактора, а заменой его на трактор меньшей массы, который в агрегате с машиной, снабженной активными рабочими органами, способен выполнить более тяжелую работу.

Метод снижения вредных воздействий ходовых систе.ад на почву путем движения машинно-тракторных агрегатов по одному следу обеспечивает соответствующий эффект, но сопряжен с опре­деленными трудностями как организационного, так и технологи­ческого характера. Поэтому в условиях современных технологий этот метод ввиду различий в ширине захвата машин и неувязки се по кратности с колеей трактора практически неосуществим. Вместе с тем опыт внедрения в МССР американских (фирма ФМС) технологий возделывания овощных культур на профили­рованной поверхности показывает, что данный способ снижения вредных воздействий колес на почву, при наличии так называе­мых «направляющих» борозд (колеи), заслуживает внимания и широкого внедрения в отечественном овощеводстве [208, 455, 456, 457].

Описанные выше методы хотя и способствуют некоторому снижению вредного воздействия колес на почву, но не устраняют основной причины его возникновения, т. е. не сокращают число проходов машинно-тракторных агрегатов по полю.

Поэтому на данном этапе наиболее эффективным средством защиты почвы от разрушения ее структуры под воздействием хо­довых систем тракторов и другой сельскохозяйственной техники является совмещение операций, т. е. применение комбинирован­ных агрегатов, выполняющих за один проход несколько техноло­гических операций.

Сокращение числа проходов при использовании комбиниро­ванных агрегатов при прочих равных условиях определяется ко­личеством одновременно выполняемых им операций и шириной захвата.

Так, применение комбинированного агрегата на весенних по­левых работах, включающих предпосевную подготовку почвы, по­сев, внесение и заделку минеральных удобрений и гербицидов при ширине захвата 4,2 м, сокращает число проходов по срав­нению с раздельным выполнением указанных работ более чем в 2 раза. Приведенные расчеты, а также другие данные [5, 62, 183, 244, 298] свидетельствуют о том, что уже в настоящее время ком­бинированные агрегаты позволяют значительно уменьшить от­рицательное влияние ходовых систем сельскохозяйственной тех­ники на структуру и плодородие почв.

Наряду с перечисленными техническими способами снижения вредного воздействия ходовых систем на почву, следует указать на агробиологические мероприятия, выполнение которых, на наш взгляд, может в значительной мере способствовать решению дан­ной проблемы.

К их числу следует, прежде всего, отнести внедрение научно обоснованных севооборотов, выведение и широкое использование высокоурожайных, устойчивых к болезням и вредителям сортов и гибридов, применение комплексных концентрированных «и вы­сококонцентрированных минеральных удобрений, обработку уп­лотненных подпахотных слоев глубокорыхлителями и др.

Внедрение научно обоснованных севооборотов, с одной сторо­ны, позволит упорядочить систему обработки почвы, с другой — даст возможность значительно сократить количество сорняков, а следовательно, и количество химических и механических пропо­лок, т. е. число проходов прополочных агрегатов и опрыскивате­лей.

В целях борьбы с болезнями и вредителями растений совре­менные технологии возделывания сельскохозяйственных культур предусматривают многократные опрыскивания посевов (посадок) различными ядохимикатами. В частности, на овощных культурах число опрыскиваний достигает 6—9. Таким образом, только на операциях химической борьбы с сорняками, болезнями и вредите­лями число проходов агрегатов по полю достигает 8—12 раз. Поэтому создание и широкое применение иммунных сортов и гибридов с комплексной устойчивостью к основным болезням и вредителям позволит, не говоря о других выгодах, резко сократить количество химических обработок, а следовательно, и число про­ходов сельскохозяйственной техники.

Масса современных машинно-тракторных агрегатов для вне­сения удобрений достигает 6000—16000 кг и на перспективу име­ет тенденции к увеличению. При этом в общей структуре удоб­рения составляют примерно 50%. Что же представляют собой минеральные удобрения, применяемые в настоящее время? В большинстве наиболее распространенных удобрений — фосфор­ных, азотных и калийных — содержание действующих веществ не превышает соответственно 20—25, 35—45 и 40—50%, осталь­ное, как правило, является балластом, т. е. лишним грузом при хранении, перевозках и внесении. Аналогичное положение скла­дывается и с пестицидами [467].

Отсюда становится очевидным, что переход на применение комплексных концентрированных и высококонцентрированных удобрений с содержанием действующих веществ в пределах 60- 90% не только повысит производительность труда, обеспечит эко­номию тары и всех видов транспортных средств, но и при прочих равных условиях значительно снизит эффективную массу раз­брасывателей, следовательно, резко сократит вредное воздейст­вие колес машинно-тракторных агрегатов на почву.

Не менее важными вопросами в решении проблемы переуп­лотнения почв является организация широких исследований по установлению максимально допустимых величии давления колес машин на почву с учетом их типа, режима работы и других по­казателей, созданию принципиально новых машин на гусеничном и полугусеничном ходу, машин и транспортных средств с регу­лируемым давлением в шинах и других конструкций движителей, позволяющих снизить давление на почву.

Перечисленные пути снижения воздействия ходовых систем сельскохозяйственной техники на структуру и свойства почвы, безусловно, не охватывают всей полноты возможных решений данной проблемы, однако их реализация позволит в значительной степени устранить противоречие между все возрастающими мощ­ностями тракторов и отрицательным воздействием их колес на почву, обеспечит дальнейший рост производительности труда, сохранит плодородие почв и повысит уровень уролсайности сель­скохозяйственных культур.