Лекция 4. «Теоретические основы минимальной обработки почвы»
Минимальная обработка почвы — научно обоснованная обработка, обеспечивающая снижение энергетических затрат путем уменьшения числа и глубины обработок, совмещение операций в одном рабочем процессе или уменьшения обрабатываемой поверхности поля и применения при необходимости гербицидов.
Это агрономическая система, при которой достигается наименьшее число проходов сложных тракторных агрегатов и тракторных средств по полю в течение всего процесса возделывания культуры как важнейшее условие сохранения потенциального плодородия и защиты почвы от эрозии, улучшения баланса гумуса, уменьшения потерь из почвы питательных веществ и влаги. Необходимость перехода на минимальную обработку почвы в интенсивном земледелии диктуется потребностью защиты ее от отрицательных последствий широкого применения тяжелых тракторов и транспортных средств, снижением энергетических затрат и трудовых ресурсов, повышения урожайности сельскохозяйственных культур и снижение себестоимости продукции.
Минимализация обработки почвы на современном этапе обеспечивает экономию времени, повышение производительности труда и сокращение сроков выполнения полевых работ как одного из факторов повышения урожайности сельскохозяйственных культур. В практике земледелия минимализация обработки почвы осуществляется следующими путями:
1. Сокращение числа и глубины основных, предпосевных и междурядных обработок почвы в севообороте в сочетании с применением гербицидов для борьбы с сорняками.
2. Замена глубоких обработок более производительными мелкими или поверхностными, использование широкозахватных орудий с активными рабочими органами, обеспечивающих высококачественную обработку за один проход агрегата.
3. Совмещение нескольких технологических операций и приемов в одном рабочем процессе путем применения комбинированных почвообрабатывающих и посевных агрегатов.
4. Уменьшение обрабатываемой поверхности поля путем обработки лишь части почвы, где располагаются рядки семян, с оставлением необработанной в междурядьях.
5. Посев в необработанную почву специальными сеялками (нулевая обработка).
Нулевая обработка. В последние годы агрономическая наука и практика ряда экономически развитых стран (Великобритания, Канада, США, Германия, Новая Зеландия, Венгрия и др.) уделяют все большее внимание вопросам минимальной обработки почвы, базирующейся на ограничении количества традиционных операций. Наиболее яркий пример такой обработки почвы — прямой посев по стерне или дернине с предварительным внесением гербицидов и формированием мелких бороздок для размещения семян (нулевая обработка). Преимущества нулевой обработки:
- снижение трудозатрат, расхода топлива и износа технических средств благодаря отсутствию необходимости в каких бы то ни было операциях по созданию сплошного посевного слоя;
- обеспечение возможности выполнения полевых работ в сжатые агротехнические сроки;
- улучшение почвенных условий для развития, так как сохраняется структура почвы, сформированная предшествующей культурой;
- повышение устойчивости зерновых к грибковым заболеваниям;
- снижение риска развития водной и особенно ветровой эрозии.
Сегодня в большинстве стран мира нулевая система обработки почвы известна как No-Till, хотя основоположником новой технологии является наш соотечественник, русский ученый И.Е. Овсинский, который ещё в 1899 году опубликовал результаты своих многолетних научных и практических работ («Новая система земледелия», Киев, 1899 год). Над этой тематикой работали также Н.А. Тулайков, Т.С. Мальцев, А.И. Бараев и другие известные русские ученые.
Рис.1. Так выглядит подплужная подошва
Рис.2. Сравните: слева поле не пахалось, справа — пахалось
Оказывается, при поверхностной обработке почвы на глубину 5. 7 см (при так называемой минимальной обработке почвы — Mini-Till) сохраняются естественные дрены, образованные разлагающимися останками корневой системы растений, и канальцы, образованные дождевыми червями. Система естественных дрен и канальцев делают почву как бы рыхлой на большую глубину — гораздо большую чем это происходит при пахоте, способной пропускать внутрь массива почвы воздух и влагу. Наличие одновременно в почве воздуха и влаги ускоряет процессы разложения пожнивных остатков, не допуская повышения кислотности, повышает растворимость (превращение в доступные растениям формы) в избытке имеющихся в почве и необходимых для питания растений фосфора, калия, магния и других жизненно необходимых химических элементов. Всегда имеющаяся в воздухе влага, конденсируется на границе между обработанной и необработанной частями почвы — выпадает дневная почвенная роса (необработанная часть почвы всегда холоднее) — происходит атмосферная ирригация. Вместе с дневной почвенной росой, растениям доставляется достаточное для их развития количество азота в виде растворенных в росе соединений. Поверхностная обработка почвы на глубину 5. 7 см позволяет снизить потребность в минеральных удобрениях, получать всходы после посева даже без дождя и урожаи даже в засуху. . В течение одного — двух лет минимальной обработки исчезает подплужная подошва, почва оживает: начинает лучше сохранять зимнюю влагу и пропускать воздух, перестает закисляться. Своеобразным индикатором начала «оживания» почвы является увеличивается количества дождевых червей на квадратном метре массива почвы глубиной 10. 15 см до 20. 25. Некоторые исследователи этих маленьких трудяг называют инженерами полей.
Если почву вспахать, то система естественных дрен и канальцев разрушается, приток воздуха в массив почвы прекращается. Замедляются процессы разложения пожнивных остатков, повышается кислотность почвы.
Читайте также: Кислотность почвы для фиттонии
Негативные явления применения минимальной обработки почвы:
- Повышается засоренность полей, особенно многолетними сорняками.
- Частые поверхностные обработки без оборота пласта при размещении зерновых по зерновым в узкоспециализированных севооборотах могут увеличить поражение их корневыми гнилями.
- При обработке почвы без оборота пласта затруднена заделка на оптимальную глубину органических удобрений,
- Минимальную обработку нельзя применять после многолетних трав
Для устранения негативных явлений минимальной обработки почвы необходимо в ее системе в севообороте умело сочетать отвальную и безотвальную, глубокую и поверхностную обработки.
Важнейшее условие эффективной минимализации обработки почвы — высокий уровень общей культуры земледелия, строгое соблюдение технологической дисциплины, проведение полевых работ в оптимальные сроки и с отличным качеством, правильное использование эффективных гербицидов, применение достаточных доз удобрений. Непременное условие применения минимальной обработки почвы — чистота полей от сорной растительности, особенно многолетней (корневищных и корнеотпрысковых).
Основные принципы энергосбережения и снижения энергоемкости технологических процессов в АПК.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования «Гомельский государственный
технический университет им. П.О. Сухого»
« Инновационные технологии в отраслях АПК »
«Снижение энергоемкости технологических процессов в растениеводстве »
Выполнила: студентка гр. ЗУА-11с Свириденко Е.М.
Проверил: преподаватель
Гомель 2012
1. Основные принципы энергосбережения и снижения энергоемкости технологических процессов в АПК.
2. Малоэнергоемкие приемы обработки почвы.
3. Малоэнергоемкие технологии при возделывании и уборке сельскохозяйственных культур.
4. Малоэнергоемкие технологии процессов посева, внесения удобрений и применения ядохимикатов.
5. Малоэнергоемкие технологии при уборке, доработке и хранении урожая.
Отрасли агропромышленного комплекса Республики Беларусь являются весьма сложными и своеобразными объектами с точки зрения энергообеспечения, поэтому проблема энергосбережения в них достаточно актуальна.
Современное состояние отечественного сельского хозяйства характеризуется:
· низким уровнем производительности труда в сравнении со странами Запада (странами большой семерки). В настоящее время она составляет лишь около 10% от американского уровня;
· высокой энергоемкостью производимой продукции, в 4-6 раз выше, чем в странах Запада;
· большим набором используемых технологических и энергетических средств при малом коэффициенте полезного использования;
· сложной структурой топливно-энергетического баланса, основными составляющими которого являются следующие виды топливно-энергетических ресурсов (ТЭР): дизельное топливо и автобензин (около 1/3), электроэнергия (12%), твердое топливо (более 1/3), газ, жидкое печное топливо и др.;
· устаревшим оборудованием и коммуникаций — около 90% их работает за пределами сроков амортизации;
· дефицитом работоспособных кадров необходимой квалификации.
Особенности функционирования сельскохозяйственной отрасли связаны с тем, что в качестве объекта воздействия энергетических технологий чаще всего выступают биологические объекты: почва, растение, животное. Это накладывает отпечатки на особенности потребления и распределения энергии, а также возможные энергетические источники.
Для увеличения производства продукции сельское хозяйство должно развиваться интенсивно, используя инновационные энергоресурсосберегающие технологии, а этот процесс неразрывно связан с возрастанием потребления энергии: на сегодняшний день прирост продукции на 1 % влечет за собой увеличение расхода энергоресурсов на 2 — 3 %. В Беларуси на 1 га пашни затрачивается до 250-280 кг условного топлива, тогда как, например, в США -140 кг.
Поэтому в современных условиях вопросы снижения энергоемкости технологических процессов в АПК приобретают особую остроту.
Стратегия технологического развития Республики Беларусь на период до 2015 года предусматривает снижение энергоемкости в сельском хозяйстве на 10–12 %.
Решение этой задачи в перспективе связано с внедрением в сельскохозяйственное производство прорывных инновационных технологий и новейших научных разработок, призванных вывести сельскохозяйственные организации на качественно новый уровень.
Основными направлениями технологического развития сельского хозяйства в растениеводстве будут являться:
→ развитие технологий точного земледелия;
→ создание высокопродуктивных сортов и гибридов, адаптированных к различным зональным особенностям республики, с потенциальной урожайностью зерновых 100–120 ц/га, что позволит свести к минимуму государственные дотации;
→ внедрение технологий по биологизации земледелия и производству органической продукции;
→ разработка технологии драгирования семян злаковых, бобовых и технических культур с нанесением на них удобрений, микро- и макроэлементов на основе гуматов, встроенных в матрицу полифункционального полимера с пролонгированным периодом действия («умные удобрения»);
→ внедрение технологии СВЧ-обработки семян злаковых, бобовых и технических культур;
→ внедрение технологии селективной очистки семян злаковых и бобовых культур с использованием лазерно-оптических систем;
→ развитие информационных систем для обеспечения организации и контроля выполнения технологических процессов в растениеводстве с использованием ГИС-технологий и GPS-навигации;
→ разработка технологических приемов реабилитации техногенно загрязненных сельскохозяйственных земель с применением многофункциональных полимерных сорбентов.
Основные принципы энергосбережения и снижения энергоемкости технологических процессов в АПК.
Снижение энергоемкости становится в настоящее время доминирующим критерием эффективности ведения сельскохозяйственного производства и рационального использования ресурсов, вовлеченных в него: почвенных, водных, энергетических, биологических, финансовых и трудовых.
Читайте также: Как от эрозии почвы защищает лес
Продовольственная безопасность Республики Беларусь во многом определяется показателем устойчивости развития сельского хозяйства и эффективностью использования земельных ресурсов. Научно обоснованное растениеводство позволяет, с одной стороны, наращивать масштабы сельскохозяйственного производства, а с другой – обеспечивать экологическое равновесие окружающей среды, ее сохранение и воспроизводство.
В основе формирования любой технологии лежит понимание системы взаимосвязей между элементами технологии растениеводства и факторами внешней среды.
Задачи энергосберегающего растениеводства:
· улучшение почвенных условий жизни растений путем лучшего накопления и рационального расходования влаги, элементов питания за счет мульчирования поверхности почвы растительными остатками, повышения биологической активности почвы;
· сокращение затрат топливно-энергетических ресурсов и труда на основе использования современной техники и технологий возделывания, основанных на минимальной и нулевой обработке почвы;
· снижение затрат на средства химизации путем подбора севооборотов, а также наиболее продуктивных, экономически выгодных культур и сортов, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессам;
· устранение процессов эрозии и деградации почвы;
· совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур и повышение рентабельности на основе использования геоинформационных систем и глобальной системы позиционирования.
В основе энергосберегающих технологий лежат следующие принципы:
Øотсутствие или минимизация механической обработки почвы;
Øсохранение растительных остатков на поверхности почвы;
Øиспользование севооборотов, включающих рентабельные культуры и культуры, улучшающие плодородие почв;
Øинтегрированный подход в борьбе с вредителями и болезнями.
Для организации энергосбережения в растениеводстве необходимы:
— анализ структуры и объемов энергопотребления; выявления причин потерь энергии и путей их устранения или сокращения;
— внедрение энергосберегающих процессов и оборудования;
— сбор сведений о наличии местных и вторичных энергоресурсов и разработка предложений по их использованию;
— определение перечня энергоемкого оборудования, подлежащего замене;
— изучение и внедрение передового опыта по экономии ресурсов;
— налаживание учета расхода энергоресурсов и разработка мер по поощрению за экономию.
В качестве основного показателя, характеризующего энергоемкость процесса, технологии, сорта растений или породы животных принимается полная энергоемкость, представляющая собой сумму прямых и овеществленных затрат, отнесенных к объему производственной продукции:
(1)
где: Епр, Епо – соответственно прямые и овеществленные энергозатраты;
К прямым относят затраты связанные с выполнением работ расходы энергоносителей.
К овеществленным относятся энергозатраты на изготовление, хранение и транспортировку с/х средств, а также к ней относится энергия расходуемая на добычу, переработку и доставку энергоносителя к энергопотребителям.
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. Вспашка — наиболее энергоемкая операция по обработке почвы, на которую приходится свыше 50 % общего расход топлива. На вспашку 1 га высокоокультуренной почвы в оптимальные сроки расходуется 12–14 кг топлива, а на пахоту 1 га сильно засоренной пыреем почвы требуется не меньше 20–25 кг топлива. Уменьшение глубины вспашки с 20. 22 см до 16. 18 см зачастую не снижает урожайность озимых культур и позволяет сэкономить до 12 % топлива. 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 некачественно, в результате чего увеличиваются энергетические затраты на заделку стыковых борозд, гребней и огрехов пахоты на границе загонов.
Минимизация обработки почвы.Высокая затратность существующих в республике технологий обработки почвы связана, прежде всего, с тем, что в настоящее время в сельскохозяйственных предприятиях основная обработка проводится, главным образом, с помощью отвальной вспашки, а предпосевная – за счет многократного использования однооперационных почвообрабатывающих орудий.
В то же время, по мнению зарубежных специалистов, в наибольшей степени требованиям ресурсосбережения и природоохранности отвечает нулевая и минимальная система обработки почвы, предусматривающая отказ от ряда технологических операций и широкое использование прямого посева.
Минимальная обработка почвывключает одну или ряд мелких обработок почвы культиваторами и/или боронами. Солома и стерня находятся в виде мульчи в верхнем слое почвы (мульчирующий слой). По мелко обработанной почве в мульчирующий слой осуществляется мульчированный посев.Мульчирующий слой уменьшает испарение влаги, устраняет опасность водной и ветровой эрозии. При этом эксплуатационные затраты (расходы на топливо) сокращаются, плодородие почвы повышается, ее структура улучшается. Создаются благоприятные условия для развития почвенной фауны.
Читайте также: Агрохимическая характеристика почв амурской области
Нулевая обработка почвы (No-Till) предусматривает прямой посев,который производится по необработанному полю с отказом от всех видов механической обработки почвы. Растительные остатки (стерня и измельченная солома), которые сохраняются на поверхности поля, способствуют задержанию снега, замедлению эрозионных процессов, улучшению структуры почвы, защите озимых культур от низких температур, накоплению питательных веществ. Значительно увеличивается популяция дождевых червей и почвенных микроорганизмов. Существенно снижаются производственные затраты, в том числе на топливо, сохраняется окружающая среда.
Важнейшее значение минимизация обработки почвы имеет для удержания в почве углерода, который является основой для формирования гумуса и создает основу плодородия. Содержания органического вещества является динамическим показателем и реагирует на изменение методов обработки почв.
Достоинством ресурсосберегающих технологий является минимальное воздействие, а при нулевой обработке вообще отсутствие вмешательства в естественные процессы биологической «пульсации гумуса» и взаимосвязи органического вещества и углерода в почве.
Установлено также, что применение энергосберегающих технологий создает оптимальное структурно-агрегатное состояние почвы: по сравнению постоянной вспашкой увеличивается количество глыбистых фракций (диаметром более 10 мм) и в 2–2,5 раза уменьшается количество пылеватых, эрозионно-опасных частиц (диаметром менее 0,25 мм).
Применение энергосберегающего растениеводства целесообразно вести в комплексе с технологиями точного (прецизионного) земледелия.
Точное земледелие – это стратегия управления, которая использует информационные технологии, извлекая данные из множественных источников для принятия правильных решений по управлению сельскохозяйственным предприятием.
В точном земледелии используются компьютеризированная техника, геоинформационные системы и навигационные приборы, которые позволяют точно управлять развитием растений через спутники и локальные сенсоры.
Технологии точного земледелия позволяют снизить затраты и минимизировать воздействие на окружающую среду. Они базируются на картографических программах, позволяющих обрабатывать пространственные данные и осуществлять картографию границ полей, картирование урожайности, с помощью навигационных приемников глобальной системы позиционирования производить определение плодородия почв и дифференцированное внесение удобрений, а также наблюдение за посевами в процессе развития. Схема системы энергосберегающего растениеводства представлена на рисунке 2.
Применение системы сберегающего земледелия позволяет осуществлять анализ и грамотный менеджмент деятельности предприятия, что дает возможность экономить материальные, трудовые, финансовые ресурсы и повышает рентабельность.
В целом внедрение системы энергосберегающего растениеводства дает очевидные преимущества: повышает эффективность работы всего предприятия, его конкурентоспособность, делает аграрное производство более эффективным и экологичным, что чрезвычайно актуально в настоящее время.
Рисунок 2 – Модель современного менеджмента и технического оснащения сельскохозяйственного предприятия
Еще большего эффекта можно достичь, если применять высокопроизводительные комбинированные почвообрабатывающее – посевные агрегаты, которые позволяют за один проход по полю выполнить все операции предпосевной обработки почвы и посева, что обеспечивает повышение производительности труда до 60 % и снижение расхода топлива на 1,5-2 кг/га по сравнению с применением однооперационных агрегатов.
Кроме того, техника, применяемая в рамках минимальной и нулевой технологии возделывания сельскохозяйственных культур, отвечает требованиям энергоресурсосбережения, сокращает потребность в тракторах, горючих и смазочных материалах, позволяет на 7–10 дней раньше обычных агротехнических сроков проводить посевные работы, а сельскохозяйственным предприятиям в 2 раза снизить нагрузку на использование техники.
Замена вспашки полей, чистых от многолетних сорняком, 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 подъем и оборот пласта.
Расход топлива на дискование на 28-36 % меньше, чем на плужную обработку. Обработка почвы чизельными культиваторами или 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 и 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.
Выполнение операций одним комбинированным агрегатом при подготовке почвы к посеву вместо применения набора однооперационных машин является перспективным направлением, позволяющим уменьшить затраты энергии, топлива, труда и сохранить плодородие почвы. По данным белорусских ученых, применение комбинированных агрегатов позволяет снизить расход дизельного топлива: при совмещении вспашки и прикатывания — на 12-16 %; культивации, боронования и прикатывания — на 15-20 %. При этом существенно повышается и производительность труда.
Важным аспектом энергосбережения при обработке почвы является снижение влияния пространственных факторов на энергетическую эффективность процессов Правильная организация работ, выбор способа движения, разбивка поля на загоны должны свести до минимума затраты топлива на поворотах и переездах почвообрабатывающих агрегатов, которые иногда превышают 20 % от общего расхода.
- Свежие записи
- Как избавиться от мошек в цветах комнатных растений
- Что добавить в воду чтобы цветы дольше стояли
- Какие цветы сочетаются друг с другом на клумбе
- Жмых от кофе как удобрение для комнатных цветов
- Белый липкий налет на комнатных цветах как избавиться