To the issues of improvement of grain crops sowing technology

Full Text

Введение Повышение эффективности производства продукции растениеводства возможно лишь путем интенсификации, предусматривающей рост урожайности возделываемых культур за счет рационального использования удобрений, внедрения высокоурожайных сортов и улучшения технологий их возделывания. Посев - одна из наиболее значимых технологических операций при возделывании зерновых культур. Основной недостаток большинства посевных машин состоит в неравномерном размещении семян по площади питания и глубине заделки, а также внесении удобрений вместе с семенами. Таким образом, существует необходимость совершенствования посевной техники с целью устранения отмеченных недостатков. Цель исследования Цель исследования заключается в совершенствовании технологии посева и рабочих органов посевных машин, направленном на повышение урожайности зерновых культур. Материалы и методы Повышение урожайности зерновых культур неразрывно связано с сохранением плодородия почвы благодаря применению прогрессивных технологий почвозащитной системы земледелия (рис. 1). Агротехническая система мер повышения плодородия почвы включает проведение технологических операций, направленных на улучшение агрофизических свойств почвы, предотвращение испарения влаги и борьбу с сорняками. Для получения прироста урожая необходима разработка такой технологии, которая обеспечит наилучшие условия произрастания культуры: рациональный режим питания, поддержание необходимого количества влаги в почве путем улучшения ее агрофизических свойств, соблюдение воздушного и теплового режимов [1]. В основе повышения урожайности возделываемых культур лежат использование высокоурожайных сортов, рациональное размещение семян и применение минеральных удобрений. Качественный посев характеризуется двумя составляющими: 1) равномерным распределением посевного материала по площади питания и глубине заделки; 2) внесением минеральных удобрений ниже уровня семян основной культуры. На практике широкое распространение получил разбросной способ внесения удобрений с последующей заделкой. При заделке в ходе основной отвальной обработки почвы удобрения размещаются на глубине 0,2-0,27 м и становятся недоступными для корневой системы, так как основная масса всех корней находится в слое до 0,2 м. При поверхностной обработке удобрения располагаются в верхнем слое, где они не могут быть в полной мере использованы растениями. Данные недостатки разбросного способа внесения удобрений приводят к снижению ожидаемого урожая. Для получения планируемого урожая минеральные удобрения необходимо вносить локально при посеве [1]. Внимание к равномерному распределению семян по площади питания объясняется потенциалом повышения урожайности при снижении нормы высева. От качества заделки семян в почву в значительной мере зависят их всхожесть, развитие и, как следствие, урожайность. Наибольший урожай получают, когда растения размещены по площади так, что каждое из них в достатке обеспечено водой и питательными веществами, и в то же время не остается неиспользованной площади. При одинаковой норме высева семена по площади поля можно разместить по-разному, поэтому одинаковая площадь питания может иметь разные геометрические формы. Таким образом, форма площади питания зависит от нормы высева и способа посева. Результаты и их обсуждение В ходе исследований установлено, что рациональной площадью питания зерновых культур следует считать круг, а рациональным размещением растений по площади поля - триангуляционное размещение (рис. 2), которое характеризуется равноотстоянием растений и рядковой структурой с углом 60° между рядками [2]. Если при посеве соблюдаются данные параметры, то семена в достатке обеспечены питательными веществами и не оказывают друг на друга угнетающего воздействия. Внесение удобрений при посеве совместно с семенами может повлечь солевой эффект и химический ожог. Наиболее благоприятно раздельное внесение удобрений и семян, что позволяет корням растений развиваться в направлении источника питания, образуя мощную, разветвленную корневую систему [3]. При совместном высеве семена ложатся на уплотненное ложе, созданное сошником, и перемешиваются с удобрением. Образованный в небольшом количестве нитрат NО3 в результате внешней диффузии начинает передвижение от места внесения удобрения. В течение 24 ч лента аммиака NH3 и аммония NH4 увеличивается до 75 мм в диаметре. Через две недели лента азота расширяется до 125 мм, при этом концентрация азота снижается, и примерно 50-60% азота выражается полезной формой нитрата NО3. Токсичное воздействие азота и солевой эффект замедляют развитие посеянной культуры, и некоторые проростки при этом погибают. Через четыре недели ширина ленты увеличивается до 200 мм. Около 90% азота принимает форму полезного нитрата NО3. Концентрация азота снижается, и воздействие солевого эффекта на растения ослабевает. В период токсичного воздействия удобрения и солевого эффекта часть растений погибает. Оставшиеся растения начинают восстанавливаться (рис. 3, а). При высеве на разную глубину семена находятся на безопасном расстоянии от азота, когда он пребывает в форме аммиака NH3 и аммония NH4. Внесенные удобрения на данном этапе имеют меньшую концентрацию и представляют меньший риск для проростков, а постепенное восприятие нитрата способствует ускоренному развитию корневой системы. Корни развиваются лучеобразно для получения нитрата, который распространяется от центра ленты азота. После четырех недель корни культуры врастают в ленту внесенного азота, корневая система значительно развивается по направлению к доступному нитрату (рис. 3, б). Обычно за 4-недельный интервал развития растение получает 20% азота от полной нормы, требуемой на всем цикле роста [4]. Технология возделывания зерновых культур неразрывно связана с комплексом машин, предназначенных для создания рациональных условий для роста и развития культурных растений. Машины должны отвечать технологическим, технико-эксплуатационным и экономическим требованиям. Создание новых машин и совершенствование существующих следует рассматривать в совокупности с требуемой технологией. При анализе работы различных типов сошников посевных машин установлено, что общий недостаток большинства из них - повышенный отброс почвы в сторону, приводящий к неравномерной заделке семян по глубине и площади питания. Также следует отметить, что большинство сошников обеспечивает внесение стартовой дозы удобрений совместно с семенами, что не дает возможности вниз идущим корешкам при прорастании получить максимальную порцию удобрений, а нередко приводит и к химическому ожогу семян. Обеспечить разноуровневый высев семян и удобрений с соблюдением равномерного размещения семян по площади питания и глубине заделки можно путем применения комбинированного сошника [5, 6]. Он содержит рабочие элементы 1 и две пустотелые стойки 2 (рис. 4). В верхней части рабочих элементов закреплены туконаправители 3, а в верхней части стоек - семянаправители 4. Каждая стойка установлена под углом атаки α в горизонтальной плоскости и под углом β - в вертикальной. В верхней части стойки соединены кронштейном 5. С тыльной стороны стоек в нижней части выполнены вырезы 6 с углом схождения γ, направленным вперед. Каждая стойка имеет вырез 7, выполненный с наружной стороны прямолинейного профиля нижней кромки. Рабочие элементы и стойки соединены так, что профили нижних кромок рабочих элементов расположены ниже профилей нижних кромок стоек на величину Н. При посеве рабочие элементы благодаря заостренным носкам врезаются в почву, и подрезанная с двух сторон почва перемещается вдоль них. Через туконаправители и рабочие элементы в образовавшиеся бороздки подаются минеральные удобрения. Поскольку стойки и рабочие элементы расположены под углом атаки α, происходит смещение почвы к оси симметрии сошника. В то же время благодаря наличию у стоек угла крена β почва поднимается вверх и в разрыхленном состоянии перемещается по боковым внутренним плоскостям рабочих элементов. При переходе почвы с рабочих элементов на стойки из-за разности высот Н происходит частичное осыпание почвы и засыпание минеральных удобрений. Не осыпавшаяся подрезанная почва проходит в межстоечное пространство. Одновременно с этим нижние внутренние кромки стойки формируют дно борозды, образуя уплотненное ложе, на которое через семянаправители и стойки подаются семена. Почва при выходе из межстоечного пространства осыпается и засыпает засеянные бороздки. Комбинированный сошник обеспечивает двухленточный посев с шириной лент до 40 мм при расстоянии между лентами не менее 80 мм. При посеве семена укладываются на уплотненное ложе равномерно по площади питания и глубине заделки. При этом минеральные удобрения располагаются ниже уровня семян основной культуры не менее чем на 30 мм и засыпаются влажным слоем почвы, что устраняет прямой контакт семян и удобрений, исключая химический ожог семян [5, 7]. Выводы В ходе исследований проанализированы технологии почвозащитной системы земледелия. Выявлены рациональные параметры размещения семян по площади питания. Установлено, что совместное внесение семян и удобрений приводит к токсическому ожогу семян и снижению урожайности. Для разноуровневого высева и равномерного размещения семян по площади питания и глубине заделки предложен комбинировнный сошник, использование которого позволяет повысить всхожесть семян и, как следствие, урожайность возделываемой культуры.

About the authors

E. V Demchuk

P.A. Stolypin Omsk State Agrarian University

Email: demchykev@mail.ru
PhD in Engineering Omsk, Russia

D. A Golovanov

Omsk experimental plant

Email: okb@omskagromash.ru
PhD in Engineering Omsk, Russia

K. A Yankovskiy

Omsk experimental plant

Email: okb@omskagromash.ru
Engineer Omsk, Russia

References

Supplementary files