7.6.3. Энергосберегающие технологии в земледелии

В аграрном природопользовании существуют технологии, построенные по типу процессов, характерных для природы, иногда как прямое их продолжение (например, адаптивное контурное земледелие, противоэрозионная обработка и т. п.). Такие технологии называются экологическими. Экологически сбалансированные технологии, как правило, не нарушают природных процессов и связей в экосистемах. Энерго- и ресурсосбережение в земледелии, в первую очередь, предполагает снижение затрат на единицу продукции, окупаемость дополнительных затрат прибавкой урожая, возможность снижения затрат на единицу площади без уменьшения продуктивности пашни.

Одной из главных задач является освоение энергоресурсосберегающих технологий в земледелии – это внедрение данного направления на зерновом поле. Аграрной наукой Алтайского края разработаны и переданы базовым хозяйствам современные технологические карты по основным полевым культурам, инновационные программы освоения технологий энергоресурсосбережения в земледелии конкретного хозяйства. С учетом современного опыта практических работников предложено ряд технологических составляющих:

- минимизация осенней основной обработки почвы;

- снижение нормы высева семян зерновых культур на 10-20%, а подсолнечника – до 5 кг/га;

- предпосевная подготовка почвы осуществляется только на глубину заделки семян;

- широкорядный посев гречихи с уменьшением нормы высева семян до 35-40 кг/га;

- боронование посевов зерновых культур по всходам боронками ЗОР-07;

- расширение посевов суданской травы как универсальной кормовой культуры;

- уборка гороха прямым комбайнированием;

- расширение посевов зернобобовых смесей (овес + горох; овес + вика; ячмень + горох; пшеница + овес + ячмень + горох и др.);

- внедрение на паровом поле почво- ресурсосберегающей технологии;

- применение современных экономичных средств защиты растений, экологически безопасных стимуляторов роста и другие приемы (Иост, 2001).

Выращивание пропашных культур должно предусматривать оптимальное сочетание средств интенсификации и минимизации обработки почвы это – уменьшение числа и глубины обработки почвы, использование высокопроизводительной техники, совмещение операций в одном проходе комбинированных агрегатов, замена отдельных приемов обработки почвы гербицидами. В Алтайском крае, на Кулундинской сельскохозяйственной опытной станции, проведены многолетние научно-исследовательские работы по разработке технологий выращивания подсолнечника, кукурузы на корм и зерно, кормовой свеклы, амаранта и других пропашных культур.

Равнинные условия, большие размеры полей, севооборотов позволяют использовать широкозахватную, высокопроизводительную, современную обрабатывающую, посевную и уборочную технику. При этом наиболее остро стоит проблема в разработке орудий, совмещающих несколько технологических операций. Пока используются только сцепы орудий (плоскорез + каток, опрыскиватель + борона и др.). Хорошо себя зарекомендовал комбинированный агрегат для внесения и заделки гербицидов в почву, разработанный на Кулундинской опытной станции.

Второе направление минимизации – замена части механических обработок гербицидами при выращивании пропашных культур имеющая главенствующее значение. Допосевное внесение трефлана и нитрана под подсолнечник окупается прибавкой урожая и способствует исключению из технологии боронований посевов и междурядных обработок. Окупаемая прибавка урожая получена при выращивании кукурузы на зерно (семена) от использования гербицидов (харнес, титус, базис), но в сочетании с боронованием посевов, исключая междурядные обработки. Под кормовую свеклу лучшим оказался ленточный способ внесения гербицидов при посеве в условиях орошения.

В структуре прямых затрат при выращивании пропашных культур значительная доля принадлежит основной обработке почвы, т.к. глубина обработки обычно больше, чем под зерновые культуры, в отдельных случаях не удается обойтись без более затратной отвальной вспашки. Однако в степной зоне под подсолнечник и кукурузу глубина основной обработки почвы может быть ограничена слоем до 20 см. Этим удается выполнить главную задачу основной обработки почвы – угнетение многолетних сорняков, борьба с которыми в посевах пропашных культур затруднена, а вредоносность их высока. При использовании гербицидов под подсолнечник преимущество имеет осенняя плоскорезная обработка, а под кукурузу – весенняя вспашка. Без применения гербицидов не удается обойтись без вспашки и под кукурузу, и под подсолнечник.

Важное направление минимизации – экономически оправданное применение только азотно-фосфорных удобрений низкими дозами, вносимые в рядок при посеве. Невозможно отказываться от использования протравителей семян. В 2000 г. применение препарата Агат 25К с затратами 80 руб/га для протравливания семян дало прибавку урожая 0,12 т/га подсолнечника (Лихачев, 2001).

Особый интерес представляют разработки схем контурных принципов использования машинно-тракторного парка на полях сложной конфигурации и переменной крутизны (Мусохранов, 1983).

В значительной части центральных и предгорных районов Алтайского края в связи с рельефом местности, заселенностью и другими факторами проведение всех полевых работ имеет особенности и отличия от условий степного земледелия, свои определенные трудности. Кроме правильных прямоугольников полей, к которым хорошо подходят общепринятые схемы разбивки и движения агрегатов на обработке почвы (гоновый, челночный способы и т.п.), остаются участки плодородной почвы на ровной поверхности в форме различных треугольников, трапеций и т. п. При обработке таких участков снижается производительность машин, возрастают затраты труда и средств.

Известно, что если затраты для квадрата пашни принять за единицу, то для прямоугольника такой же площади, например, по обработке почвы и уборке урожая, они принимаются с коэффициентом 0,87, а для треугольника – увеличиваются в 1,33 раза. В последнем случае снижается и качество полевых работ. Например, ведется обработка участка поля треугольной формы, так называемый «клин». Пахота идет, как правило, вразвал. Агрегат делает множество холостых поворотов, при этом трактор затаптывает свежевспаханную почву, создаются нежелательные неровности и неодинаковое уплотнение почвы. Это проявляется при вспашке, когда трактор «привязан» к борозде. При этом, если остается клинышек длиною всего 5-6 м, трактор делает по обработанной пашне 15-20 метровые петли. Когда обрабатывают двойной клин, в этом случае поворотные петли накладываются, и повреждение пашни удваиваются. В борьбе с этими нежелательными явлениями эффективна так называемая продольная поворотная полоса.

Суть ее заключается в следующем (рис. 2). Кроме обыкновенной поворотной полосы (Р) прокладывается продольная поворотная полоса, кратная ширине захвата агрегата. Все холостые повороты выполняются как на обыкновенной (поперечной), так и продольной поворотной полосе. При этом повороты выполняются на уплотненной почве, меньшим радиусом и не оказывают отрицательного воздействия на качество обработки почвы. После окончания работы на основном массиве обрабатывается продольная и в последнюю очередь обыкновенная поворотная полоса. Это позволяет увеличить производительность труда на 3-15%.

Уборка зерновых культур, зеленой массы трав с использованием продольной поворотной полосы, на которой заранее убрана культура комбайном с фронтальной жаткой, будет более производительной и качественной. В этом случае не образуется длинных «языков» неубранной культуры, удобнее осуществлять разворот агрегата и сокращаются потери зеленой массы в сравнении с общепринятыми схемами движения. Использование продольной поворотной полосы на участках трапециевидной формы также повышает производительность труда и снижает потери урожая. Использование операций на участках правильной трапеции аналогично работам на участках клиновидной формы.

Однако подобная обработка почвы возможна лишь при правильной трапеции или равнобедренном треугольнике пашни. В остальных случаях продольная поворотная полоса должна создаваться во время самой обработки (рис. 3).

Рис. 2. Схема обработки участка Рис. 3. Схема обработки участка

пашни треугольной формы: переменной шириной:

Р– поворотная полоса, Р – поворотная полоса,

ВД– высота треугольника пашни, 1 – первый проход агрегата,

Р – деленная на два (половина n₁ – последний сквозной проход,

ширины поворотной полосы), n₂ - n₈ – ходы выравнивания

1, 2, 3 и т.д. – рабочие ходы агрегата

В этом случае поворотная полоса образуется оставлением на глаз необработанной ленты кратной ширине захвата плоскореза или плуга, достаточной для холостого поворота агрегата (например, для ДТ-75 с КПГ- 250 около 8,8-11,0 м). Когда эта ширина в отдельных местах не будет позволять делать сквозные ходы, обработка продолжается на отдельных участках с постепенным выравниванием ширины поворотной полосы.

Когда это будет достигнуто, обработка продолжается сквозными ходами, как при обработке развала. В последнюю очередь обрабатывается обыкновенная (поперечная) поворотная полоса. Этот способ необходим при контурной обработке сложных склонов с переменной крутизной, залесенных полей, участков постоянного залужения и т. д. При уборке урожая на участке подобной формы использование последнего приема встречает определенные трудности. При обработке почв по контурам, особенно при плосковершинной холмистости, также возникают трудности. И чем сложнее конфигурация поля, тем больше получается клиньев. В этих случаях применяются лучевые поворотные полосы. Если при движении агрегата по внутренней дуге возникают трудности для поворота или образуются гряды (при вспашке) – оставляется на глаз лучевая поворотная полоса шириной, достаточной для холостого поворота агрегата (для ДТ-75 с КПГ-250-11 м). Этим способом можно предотвратить образование клиньев со всеми отрицательными последствиями (рис. 4).

Рис. 4. Схема обработки участка сложной

формы: 2 – сквозные ходы агрегата,

П₁ - П₂ – ходы выравнивания,

Р₁ - Р₅ – лучевые поворотные полосы

Поворотные полосы выносятся на плоскую вершину холма и обрабатываются в последнюю очередь. Таким же способом упрощается технология обработки почвы горизонтальных полей, ограниченных выходами твердых материнских пород, лесными участками, оврагами, водными преградами и т. д.

При обработке лучевой поворотной полосы повороты на обработанной почве неизбежны, но их количество в несколько раз меньше, нежели при обработке клина, если бы он образовался на данном участке. В итоге совершенствования и развития принципов контурного подхода обработки почвы Алтайскому НИИ сельского хозяйства удалось найти крупное системное решение проблемы склонового контурного земледелия.

Изучение на полях хозяйств Алтайского, Смоленского, Бийского, Залесовского районов, на полях АНИИСХ, ОПХ им. В.В. Докучаева показали, что при возделывании сельскохозяйственных культур на склоновых землях следует уделять должное внимание проведению других полевых работ. Посев зерновых и других культур сплошного сева поперек склона, в связи со сползанием сельскохозяйственных машин, следует начинать с нижних частей склонов, что позволит избежать огрехов. Это относится и ко всем видам сплошной обработки почвы (боронование, культивация, прикатывание и т.п.)

При посеве кукурузы и других пропашных культур поперек склона следует придерживаться другого правила, т.е. посев начинать с верхней части склона. При этом увеличение стыкового междурядья при сползании машин посевного агрегата вниз по склону не создаст больших трудностей при последующих междурядных обработках. В этом случае агрегат для междурядной обработки должен повторить маршрут посевного агрегата.

Щелевание полей с посевами многолетних трав поздно осенью (особенно при наличии микроложбин и бобовых компонентов трав) в ряде случаев получается невысокого качества. Это связано с тем, что нож не полностью прорезает корни растений, последние набиваются впереди ножа и вызывают образование слишком широкой щели со значительным повреждением растений. Это же явление повышает сопротивление движению орудий и вызывает стягивание тракторов вниз по склону при движении по влажной почве или небольшом снежном покрове, особенно колесных машин. Для удаления налипающих корней, например люцерны, через 100-150 м целесообразно выглублять орудие, что следует также делать и при сильном поражении склона микроложбинами для прерывания стока вдоль щелей.

В целях достижения наибольшей почвозащитной эффективности рекомендуется все работы проводить поперек склона. Если строго придерживаться этого правила, то и раздельную уборку (свал зерновых) следует проводить поперек склона. Но в связи с тем, что на поверхности почвы имеются микронеровности и рядки культур, сориентированы поперек склона, наблюдается проваливание хлебной массы между рядками стерни. Поэтому направление косовицы должно отклоняться на 15-20º от направления посева. Правда, в этом случае на краю поля могут возникнуть клинья, но потери урожая, в целом, сокращаются.

Таким образом, новые производственные отношения, изменения в размерах используемых земельных площадей, средств механизации, наборе сельскохозяйственных культур и т.п. должны обеспечить использование ранее заброшенных, но плодородных земель, участков сложной конфигурации, других неудобных угодий. Возникает необходимость в совершенствовании способов эксплуатации машин и орудий. Этому в значительной мере могут служить и рекомендуемые организационные приемы использования сельскохозяйственных машин и орудий на склонах переменной крутизны, сложной конфигурации и малой контурности, использование которых позволит улучшить качество полевых работ и повысить производительность труда на 5-20%.

Контрольные вопросы и задания

1. Перечислите и охарактеризуйте основные отрасли природопользования (по Н.Ф. Реймерсу).

2. Охарактеризуйте особенности и общие принципы функционирования энергетики, промышленности и строительства.

3. Покажите особенности и виды транспорта в различных регионах России.

4. Охарактеризуйте особенности технологий в промышленности и природоохранные принципы.

5. Покажите специфику энергосберегающих технологий в агропромышленном комплексе.