Из журнала: №2 2015
Рубрика: Консультации специалиста
Андрей Калинин, доктор технических наук
На современном этапе интенсивное развитие картофелеводческих хозяйств немыслимо без использования богатого зарубежного опыта, накопленного коллегами из Европы. Большинство элементов механизированных технологий, пропагандируемых ведущими странами-производителями картофеля, нашли свое применение на полях практически каждого отечественного картофелевода. В значительной мере переход на такие технологии с использованием последних разработок средств механизации позволил повысить общий уровень производства картофеля, снизить затраты труда и улучшить качество получаемой продукции. Однако, несмотря на заметные положительные сдвиги, наши производители часто оказываются заложниками ряда обстоятельств (неблагоприятные погодные условия, ухудшение состояния почвы и т.п.), которые не позволяют достичь средних европейских показателей в производстве картофеля. В настоящем обзоре представлены результаты исследований динамики почвенного состояния в зоне развития корневой системы картофеля при использовании интенсивных механизированных технологий для понимания причин возникновения проблем, с которыми сталкивается большинство отечественных картофелеводов.
За основу оценки почвенного состояния была принята твердость почвы (аналог ее плотности), то есть сопротивление почвы при внедрении в нее плунжера с коническим наконечником. Измерение значений сопротивления почвы проводилось одновременно с определением глубины внедрения наконечника. Данный показатель отражает возможность проникновения корневой системы картофеля вглубь почвенного пласта (известно, что корневая система картофеля может проникать на глубину до 130 см) для более полного раскрытия потенциала растений и повышения их устойчивости к неблагоприятным погодным условиям.
Беспрепятственное развитие корневой системы картофеля возможно, если твердость почвы не превышает 1,0 МПа, однако распространение корневой системы вглубь почвенного горизонта происходит и при бо́льших значениях данного показателя, но уже с меньшей интенсивностью. Диапазон значений твердости 1,1-2,5 МПа принят за зону среднего уплотнения, когда для проникновения корней между почвенными элементами требуется повышенное усилие и растение затрачивает на эту работу больше энергии. Твердость почвы в диапазоне 2,6-4,5 МПа принята за зону сильного уплотнения, когда развитие корневой системы значительно затруднено, но еще остается возможным. При этом растение тратит еще больше энергии на развитие корней, снижая потенциал развития клубней нового урожая. Степень уплотнения почвы со значениями твердости свыше 4,5 МПа принята за зону переуплотнения, в которой распространение корневой системы становится вовсе невозможным. Условные обозначения зон уплотнения представлены на рис.1 для последующей визуальной оценки их распределения при возделывания картофеля.
Исследования динамики почвенного состояния проводились на дерново-подзолистых почвах легкого механического состава, наиболее благоприятных для производства картофеля. Хозяйство при возделывании картофеля использует общепринятую европейскую технологию, в которой минимизировано число проходов сельскохозяйственных машин для снижения механического воздействия на почву со стороны почвообрабатывающих агрегатов и посадочных машин. Для проведения предпосадочной обработки использовался комбинированный культиватор Thorit 10/6 KUA компании Lemken, посадка картофеля проводилась сажалкой GL 36T компании Grimme, однократная междурядная обработка почвы осуществлялась пассивным культиватором-гребнеобразователем GH 6. Использования других орудий, способных изменить сложение и структуру почвы, применяемая технология возделывания картофеля не предусматривала. Поэтому состояние почвы являлось производной от воздействия вышеперечисленных машин. Замеры проводились: по центру гребня в месте расположения семенных клубней/картофельных гнезд, по следу сажалки и по следу трактора по всей ширине посадочного агрегата. Всего было сделано 100 замеров (через каждый метр пройденного пути), что позволяет говорить о реальной картине изменения параметров почвенного состояния с высокой степенью статистической достоверности. За нулевую отметку был принят уровень дневной поверхности поля до начала проведения весенне-полевых работ. Измерения твердости почвы проводились после проведения предпосевной обработки, после посадки картофеля (обе операции выполнялись в один день), после прохода гребнеобразователя (14 дней спустя после посадки) и перед началом уборки картофеля (90 дней после проведения гребнеобразования). Таким образом, исследования позволяли увидеть динамику изменения почвенного состояния после каждой технологической операции, а также оценить результаты последействия каждой машины, используемой в технологии возделывания картофеля. Результаты измерения твердости почвы представлены на рисунках 2-5.
На рис.2 представлено распределение твердости почвы по ширине захвата почвообрабатывающего агрегата. Из данного рисунка видно, что после проведения предпосадочной обработки зона нормального уплотнения на неуплотненных ходовыми системами участках отмечается на глубине до 25 см, зона среднего уплотнения располагается на глубине от 25 до 35 см, а ниже этой отметки уплотнение принимает значения, свидетельствующие о заметных трудностях для проникновения корневой системы. Повышенные значения твердости почвы по следу ходовых систем почвообрабатывающих агрегатов отмечаются ниже отметки 10 см, то есть глубины предпосадочной обработки. Эти данные показывают важность использования широкозахватных агрегатов для предпосадочной обработки почвы с целью минимизации площади уплотнения ходовыми системами, а также необходимость выполнения качественной подготовки почвы за один проход агрегата.
Для исследования воздействия посадочного агрегата на изменения почвенного состояния измерения твердости почвы проводились непосредственно после прохода сажалки. Распределение зон уплотнения после проведения данной технологической операции представлено на рис. 3. Анализ данных показал, что сошниковая группа посадочного агрегата не способствует ухудшению почвенного состояния в месте контакта с почвой, поэтому в центре гребня, в месте расположения семенных клубней, распределение зон уплотнения по глубине осталось без изменения по сравнению с состоянием почвы после предпосадочной обработки.
По следу колес трактора зона среднего уплотнения отмечается непосредственно с поверхности почвы, однако в более нижних слоях расположение границы зоны высокого уплотнения осталось без значительных изменений по глубине. Значительное уплотнение почвы вызвано воздействием ходовых систем посадочного агрегата. По следу колес сажалки зона высокого уплотнения начинается с глубины 25 см, а на отметке 50 см степень уплотнения достигает критических значений (проникновение корневой системы картофеля при таких показателях невозможно). Такое воздействие на почвы ходовых систем посадочного агрегата вызвано значительной нагрузкой на них, особенно при полной загрузке бункеров для семян и удобрений. Данный рисунок дает понимание необходимости использования на сажалках более широких шин с увеличенным диаметром с целью снижения уплотняющего воздействия на почву.
На рис. 4 представлено распределение зон уплотнения после прохода пассивного культиватора для междурядной обработки посадок картофеля, оснащенного подпружиненной гребнеобразующей плитой. Измерения параметров почвенного состояния показали, что после выполнения данной операции в центральной части гребней, в месте формирования клубней нового урожая и развития основной массы корневой системы картофеля, практически отсутствует зона нормального уплотнения (только верхний слой на макушке гребня толщиной не более 5 см). Клубни нового урожая вынуждены развиваться в условиях среднего уплотнения, на глубине от 15 см до 55 см отмечается зона высокого уплотнения, труднопроходимая для корневой системы картофеля, а свыше 55 см отмечена зона переуплотнения, куда корневая система проникнуть не способна. После дополнительного воздействия на почву колес трактора верхняя граница зоны высокого уплотнения отмечена уже на глубине 25 см, что свидетельствует об ухудшении условий развития корневой системы картофеля по следу трактора. В этом месте слой со средним уровнем уплотнения сократился примерно на 10 см. Положение зон уплотнения почвы, сформированных ходовой системой посадочного агрегата, осталось практически без изменений. Анализ полученных данных показал, что, в основном, ухудшение условий развития картофеля связано с применением гребнеобразующей плиты, которая производит уплотнение почвы путем трехмерного сжатия в продольно-вертикальной плоскости. В этой связи при использовании машин для междурядной обработки почвы со сплошной гребнеобразующей плитой необходимо выполнять такую настройку ее угла наклона, чтобы минимизировать уплотнение почвы верхней полочкой плиты.
Результат воздействия комплекса машин для возделывания картофеля по интенсивной технологии на формирование условий развития корневой системы данной культуры представлен на рис.5. Замеры проводились перед началом уборки. Анализ данных показал, что состояние почвы, сформированное культиватором-гребнеобразователем, значительно ухудшилось в связи с естественной усадкой гребней в течение трех месяцев после прохода данного агрегата. Клубни нового урожая вынуждены были развиваться в условиях высокого и среднего уплотнений, а на глубине свыше 25 см повсеместно отмечается зона переуплотнения. Наличие переуплотнения близко к поверхности почвы не только сдерживает развитие и работу корневой системы картофеля, но и значительно затрудняет проникновение влаги в нижние слои при выпадении осадков или поливе. Все эти факторы ведут к снижению урожайности картофеля и ухудшению условий уборки, особенно в годы с избыточным уровнем осадков в осенний период.
На основании представленных материалов о динамике почвенного состояния, при возделывании картофеля от начала проведения полевых работ до завершения вегетационного периода можно сделать вывод о необходимости более тщательной настройки почвообрабатывающих агрегатов, правильного выбора типов машин и их комплектования с учетом почвенно-климатических и хозяйственных условий производства данной культуры. В состав комплекса машин должны обязательно входить системы рыхления (на глубину не менее 20-25 см) для исключения переуплотнения почвы в зонах размещения основной массы корневой системы картофеля и формирования клубней нового урожая.
