Альтернативные системы обработки почвы в условиях реализации АЛСЗ. Лекция 3

1. Профессор А.И. Беленков

Лекция учебной дисциплины
«АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫЕ СИСТЕМЫ
ЗЕМЛЕДЕЛИЯ»
Лекция 3. Альтернативные системы
обработки почвы в условиях
реализации АЛСЗ
Профессор А.И. Беленков

2. План лекции

1. Совершенствование систем обработки почвы
в адаптивно-ландшафтном земледелии
2. Современные системы основной обработки
почвы в севооборотах.
3. Система предпосевной и послепосевной
обработки почвы под яровые культуры и весенне летнего ухода за парами для озимых культур
4. Особенности обработки почвы и перспективы
ее совершенствования в точном земледелии

3.

Обработка почвы, наряду с севооборотами, является важнейшей
составной частью адаптивно-ландшафтных систем земледелия, так
как определяет ее интенсивность и затратность, уровень
антропогенной нагрузки на агроландшафт и устойчивость почвы к
эрозии, особенности применяемых машин и орудий в агротехнологиях
и в конечном итоге – характер процессов массо - и энергообмена в
агроэкосистемах.
При высоком уровне интенсификации земледелия (внесение
удобрений, гербицидов, мелиорантов) изменяются функции обработки
и доля ее в варьировании урожайности не превышает 8-12%. Это
характерно для почв с высоким потенциальным уровнем плодородия и
благоприятными для растений агрофизическим свойствами. В этих
условиях воздействие на почву можно минимализировать и роль
обработки свести к технологическим функциям заделки удобрений,
мелиорантов, гербицидов, семян и т.д. Главная задача заключается в
поддержании воспроизводства плодородия, регулировании водного и
воздушного режима, защите почв от эрозии.
При
низком
уровне
интенсификации
земледелия,
недостаточном применении удобрений, средств защиты
растений и т.д. роль обработки возрастает и заключается в
мобилизации
потенциального
плодородия,
повышении
доступности
питательных
веществ,
поддержании
благоприятного для растений сложения почвы и хорошего
фитосанитарного состояния

4.

Функции механической обработки почвы
№
Функции
Обоснование
1
Оптимизация плотности
и структурного состояния
придание пахотному слою почвы оптимальной плотности
сложения и структурного состояния, при которых обеспечивается
нормальный рост и развитие растений.
2
Регулирование водного
баланса почвы
создание строения почвы, при котором она лучше впитывает,
накапливает и сохраняет влагу для формирования урожая
3
Предотвращение водной
и ветровой эрозии почвы
проведение такой обработки почвы, которая позволяет надежно
защитить почву от возникновения и проявления эрозии
4
Заделка удобрений и
мелиорантов в почву
тщательная заделка и равномерное распределение удобрений и
мелиорантов по всему почвенному профилю пахотного слоя
5
Регулирование режима
органического вещества
проведение почвообработки, обеспечивающей сохранение и
накопление гумуса в пределах пахотного слоя почвы
6
Регулирование фитосанитарных условий почвы
предотвращение накопления в почве болезней, вредителей,
токсинов, семян сорняков за счет правильной обработки почвы
7
Создание условий для
посева и появления
всходов
оптимизация
Энергосбережение и
экономичность
проведение
8
сложения почвы с целью обеспечения условий для
прорастания
семян,
роста
и
развития
проростков,
своевременного и дружного образования всходов
затратами
эффектом
качественной обработки почвы с наименьшими
и
высоким
энергетическим
и
экономическим

5.

Под системой обработки понимают совокупность научно
обоснованных приемов основной, предпосевной и послепосевной
обработок почвы, последовательно выполняемых при возделывании
культур или в паровом поле севооборота.
Проектирование системы обработки осуществляют в такой
последовательности:
1. Проводят агроэкологическую оценку земель, в частности
геоморфологических условий (крутизна, форма склонов, микрорельеф),
почвенного покрова, физических и физико-химических свойств почв.
2. Определяют место глубоких обработок под культуры в севообороте
и их периодичность с учетом биологических особенностей культур.
Планируют приемы минимализации обработок под культуры севооборота;
3. Определяют последовательность и сроки выполнения приемов
основной, предпосевной обработок с учетом предшественников, способов
и сроков внесения удобрений, мелиорантов, гербицидов. Подбирают
состав почвообрабатывающих агрегатов, не вызывающих переуплотнения
почвы и обеспечивающих качество ее обработки;
4. Рассчитывают потребность хозяйства в почвообрабатывающих и
посевных
агрегатах
с
учетом
продолжительности
выполнения
технологических
операций
и
интенсивности
использования
сельскохозяйственной техники.

6.

Принципы построения системы обработки почвы в
севооборотах
№
п/п
1
Принципы
Характеристика принципов
Комбинированности предусматривает последовательное сочетание
в севооборотах различных способов и приемов
обработки почвы (отвальной, безотвальной,
поверхностной, «нулевой») с использованием
соответствующих машин и орудий
2
Разноглубинности
предусматривает обоснованное чередование
глубокой, средней, мелкой и поверхностной
обработок почвы в соответствии со складываю
щимися условиями
3
Минимализации
подразумевает сокращение количества и
глубины обработки почвы или отказ от нее с
использованием, в т.ч. комбинированных машин
и агрегатов, или прямого посева.
4
Почвозащитной
целесообразности
направлен на предупреждение развития водной
и ветровой эрозии почвы с использованием
почвозащитных агрегатов и орудий
5
Экологической
адаптивности
уменьшение возможного отрицательного влия
ния обработки на почву и окружающую среду.

7.

№
п./п.
Классификация систем обработки почвы
Система
Характеристика системы
обработки почвы
1
Отвальная
обработка почвы отвальными орудиями с полным
или частичным оборачиванием ее слоев
2
Безотвальная
обработки почвы плоскорежущими орудиями с
сохранением большей части
послеуборочных
остатков на ее поверхности.
3
Минимальная
обработка почвы, обеспечивающая уменьшение
энергетических, трудовых или иных затрат путем
уменьшения числа, глубины и площади обработок,
совмещение операций, применения гербицидов.
4
Мульчирующая
сочетание механической обработки почвы
и
оставления на ее поверхности
измельченных
растительных остатков.
сочетание
отвального,
безотвального
поверхностного способов обработки почвы.
и
5
Комбинированная
6
Нулевая
отсутствие механической обработки, с посевом
культуры в необработанный слой почвы
7
Гребне - грядовая
обработка
орудиями
со
специальными
приспособлениями с нарезкой гребней и гряд

8.

№
п./п.
Примерная схема комбинированной основной обработки почвы
в 8-польномом севообороте
Культура
Основная обработка почвы под культуру
севооборота
1
Пар занятой или
сидеральный
В занятом пару – поверхностная обработка на 10-12 см,
в сидеральном – обработка БДМ, АМП-4 или
культурная вспашка на 20-22 см с одновременным
боронованием
2
Озимые
Боронование + разноглубинная культивация от 7-8 до 45 см комбинированными агрегатами
3
Сахарная свекла
Лущение на 6-8 см + вспашка на 28-30 см, боронование
и 1-2 культивации почвы на 5-7 см с боронованием
4
Ячмень
5
Горох, однолетние
травы
Лущение стерни на 6-8 см + безотвальная обработка на
23-25 см
6
Озимые
Поверхностная обработка на глубину 8-10 см комбинированными агрегатами АПУ-6,5, АКП-5С, АМП-4, РВК-5
7
Кукуруза
Лущение на 6-8 см + вспашка на 25-27 см
8
Яровые с
подсевом мн. трав
Поверхностная (10-12 см) обработка и прямой посев
Поверхностная обработка почвы АПУ-5,6, АМП-4, БДМ
6х4 и др. на 16-18 см

9. Примечание: О, П, С, Б, А – основная обработка почвы под культуры севооборота соответственно отвальным плугом, плоскорезом,

Экономическая и энергетическая оценка системы обработки почвы на
примере севооборота клевер 1 .п. – оз. пшеница – картофель– ячмень с
подсевом клевера
клевер
оз.
пшеница
картофель
ячмень
Средняя
урожайность
культур, т к.
ед./га
1
-
О25
О25
О25
50,0
174,6
2.61
2
-
П25
П25
П25
53,5
194,3
2.93
3
-
С25
С25
С25
42,2
133,5
2.33
4
-
Б10
Б10
Б10
20,0
104,0
2.19
5
-
А10
А10
А10
21,3
106,8
2.26
№ Чередование культур, приемов и глубины
п/п
обработки почвы в севообороте
Уровень
рентабель
ности, %
КЭЭ
коэф.
энерг.
эффект
Примечание: О, П, С, Б, А – основная обработка почвы под
культуры севооборота соответственно отвальным плугом, плоскорезом,
сибирскими стойками, бороной дисковой, агрегатом комбинированным на
25-27 и 10-12 см.

10.

Система обработки дерново-подзолистой почвы в ЦР НЧЗ
Культура
севооборота
Система обработки почвы
Орудия
обработки
почвы
Сроки проведения работ
Ячмень с
подсевом
клевера
Чизелевание на 25-27 см
ПЧ-2,5
После уборки предшественника
Ранневесеннее боронование
БЗСС-1
По мере поспевания почвы
Предпосевная культивация
РВК-3,6
Перед посевом
Посев с прикатыванием
СЗТ-3,6
После екльтивация
Клевер 1 г. п.
Боронование в один след
БЗСС-1
Весной, по мере поспевания
почвы
Озимая
пшеница
Дискование на 6-8 см
БДТ-7
Вслед за уборкой
Вспашка на 20-22 см
ПЛН-4-35
За 2-3 недели до посева
Боронование
БЗТС-1
После появления сорняков
Культивация на 5-7 см +
+ выравнивание
КПС-4 +
+ РВК-3.6
Перед посевом
Посев с прикатыванием
СЗП-3,6
После культивации
Лущение на 6-8 см
ЛДГ-10
После уборки
Вспашка на 20-22 см
ПЛН-4-35
Ранневесеннее боронование
БЗСС-1
По мере поспевания почвы
Весеннее фрезерование
КФГ-3.6
Перед посадкой
Посадка
СН-4Б
Через 5 дней
Картофель

11.

По определению Д. Шпаара и др. (2007) под точным земледелием
понимают
«совокупность
технологических
приемов
для
целенаправленной дифференцированной обработки отдельных частей
поля с учетом мелкомасштабных особенностей природных условий
для создания наиболее благоприятных условий роста и развития
культурных растений в связи с неоднородностью поля по плодородию,
распространению вредителей, болезней и сорняков, на основе
концентрации технологических операций в пространстве, в
оптимальные сроки и при рациональной дозировке с целью создать
основу для экономически эффективного и экологически обоснованного
землепользования».
Точное земледелие включает:
-проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия (АЛСЗ) и
агротехнологий на основе электронных геоинформационных систем (ГИС);
-выделение производственных участков с достаточно однородным почвенным
покровом и оптимальными условиями увлажнения, теплообеспеченности и
почвенного плодородия;
-прецизионную
предпосевную
обработку
почвы,
точный
посев,
дифференцированное внесение удобрений и других агрохимических средств в
соответствии с микроструктурой почвенного покрова и состоянием посевов;
-регулирование продукционного процесса специальных сортов растений по
микропериодам органогенеза с использованием самонастраивающихся
автоматизированных средств на основе электронных систем управления;
-идентификацию состояния посевов, прогноз урожайности и качества
продукции на основе автоматизированных дистанционных систем наблюдения,
картирование урожайности в процессе уборки.

12.

Для точных технологий необходимы:
1. Навигационная система – глобальная система позиционирования
(ГСП) с вводом данных в бортовой компьютер.
2. Комбайны для уборки урожая с постоянным измерением его
величины, в соответствии с которой бортовой компьютер задает
скорость движения агрегата, оборотов молотильного барабана и
другие необходимые параметры. Использование таких комбайнов –
первый шаг в переходе к точному земледелию.
3. Аппаратура для исследования изменчивости характеристик почвы в
пределах поля с использованием автоматизированных средств,
размещаемая на самом движителе, или на прицепном устройстве.
4. Рабочие органы сельскохозяйственных машин с компьютерным
управлением технологическими операциями (норма высева, дозы
внесения удобрений и средств защиты растений).
5. Стационарный компьютер с программным обеспечением,
выполняющий следующие функции:
- ведение картотеки полей с использованием геоинформационных
систем (ГИС);
- анализ вариабельности почвенного и растительного покровов;
- формирование программы и ее запись на диск, дискету и др.
6. Бортовой компьютер с программным обеспечением, реализующим
программу управления, осуществляющий:
- прием сигналов от ГСП и других датчиков в процессе движения
агрегата по полю;
- накопление данных с использованием ГИС-технологии;
- управление технологическими операциями

13.

Системы параллельного вождения подразделяются на:
- курсоуказатели
- системы подруливания
- системы автопилотирования.
Курсоуказатели показывают отклонение от требуемой
траектории движения на светодиодной панели или на LEDэкране. С их помощью:
-водитель корректирует направление движения.
-отображается требуемая траектория – водитель управляет
машиной
Точность работ зависит от качества показа траектории и
опыта водителя
Система быстро монтируется и переставляется в другие
машины
Система является практичной при большой ширине захвата
(разбрасывание удобрений по сенокосам и пастбищам)
Низкая стоимость 1500 - 4500 EUR
Определение местоположения производится через сигнал
глобальной системы позиционирования (GPS). Точность
зависит от используемой технологии ДГСП (DGPS дифференцированная глобальная система позиционирования).

14.

15.

16.

Системы подруливания подключаются к рулевому гидроцилиндру машины и
активно включаются в управление. После заезда на заданную направляющую система
самостоятельно ведет машину по траектории.
-автоматическое управление лишь при начале движения по направляющей
-точность в поле 5-30 см
-стоимость от 15 000 EUR (включена стоимость корректирующего сигнала)
-значительная разгрузка тракториста
-зачастую S-образные и извилистые линии в начале пути
-хорошо подходят к длинным, без больших уклонов участкам (от 700 м) и большой
ширине захвата машин
Системы
автопилотирования
являются
частью
трактора
и
выполняют
дополнительные функции. Управление агрегатом происходит, в основном, автоматически.
-точность в поле 2-5 см
-автоматическое управление также при разворотах агрегата
-стоимость до 45 000 EUR
-разгрузка тракториста также при разворотах
-возможно выполнение всех работ, включая посев
-возможна более полная интеграция с трактором
В зависимости от оборудования возможны различные способы работы:
-параллельное движение
-обработка контура (движение по заданным траекториям)
-междурядная обработка (параллельное движение на заданном расстоянии ширины
захвата или междурядий)

17. СОВРЕМЕННЫЕ ОРУДИЯ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

18. Современные сеялки фирмы AMAZONE

19. МАШИНА ДЛЯ ПОСЕВА СИДЕРАТОВ И КУЛИС CATROS

20. Рис. 1 Структурная схема реализации технологических операций в точном земледелии

Мобильные комплексы с навигационным
и геоинформационным обеспечением
Мобильная
информационноизмерительная
техника
Пространственная
база данных
Мобильная техника
Трактор с GPS и бортовым компьютером
., управляющим рабочими органами
Модуль выработки
решений
Программное
обеспечение:
-картограммы поля;
-прогнозирование;
-дифференцированная
технология
-мобильный носитель
информации
Рис.
1
Структурная
схема
реализации
технологических операций в точном земледелии

21. спасибо за внимание.