The influence of the combined coulter operation on the quality and yield of grain

Full Text

Введение Стратегическим фактором конкурентоспособности продукции растениеводства является внедрение ресурсосберегающих агротехнологий, позволяющих получать качественный стабильный урожай при любых погодных условиях. Основные мероприятия направлены на оптимизацию структуры использования пашни, минимизацию обработки почвы, внесение органических и минеральных удобрений, использование средств защиты растений, внедрение почвообрабатывающих и посевных агрегатов нового поколения, адаптивных к почвенноклиматическим условиям региона [1-3]. В производстве продукции растениеводства Сибири преобладают зерновые культуры. В структуре себестоимости производства этих культур затраты на реализацию только технологических процессов обработки почвы и посева составляют 60-70 %. Одним из основных направлений повышения эффективности зернового производства является совершенствование технологии возделывания зерновых культур на основе интенсификации. Удобрения - важнейший фактор повышения урожайности и валовых сборов сельхозпродукции, без них невозможно перейти к почвозащитным технологиям, так же как и получить качественное зерно [4, 5]. Одной из технологий повышения качества и урожайности зерна в практике сельского хозяйства нашей страны является технология локального внесения удобрений при посеве. Внедрение данной технологии осуществляется медленно из-за отсутствия необходимой техники, хотя проведенные широкие научно-исследовательские работы в ВИУА и других научных учреждениях по агротехнике локального внесения удобрений доказывают перспективность данного способа [6]. Эффективность ленточного способа зависит от глубины заделки удобрений, ширины лент, интервалов между ними и ориентации их относительно рядков растений, а эффективность экранного способа зависит, кроме того, от глубины заделки удобрений. Проведенный анализ существующих конструктивных решений для разноглубинного внесения удобрений при посеве зерновых культур и проведенный патентный поиск показали, что существующие конструкции комбинированных сошников, не в полной мере отвечают технологическим требованиям, предъявляемым к локальному припосевному внесению удобрений на стерневых фонах [7-10]. Цель исследований Разработать комбинированный сошник, обеспечивающий высев семян и внесение удобрений в разные почвенные горизонты, и провести сравнительные исследования по определению влияния способа и нормы внесения минеральных удобрений на качество и урожайность зерна. Материалы и методы Для исследования вопроса влияния способов и норм внесения минеральных удобрений на урожайность и качества зерна в 2019-2020 гг. на опытном поле ФГБНУ «Омский АНЦ» были заложены опыты. Сравнивались два посевных агрегата: серийная сеялка СКП-2.1 и переоборудованная комбинированными сошниками для разноуровневого внесения минеральных удобрений сеялка СКП-2.1М. Рассматривались разные варианты внесения удобрений с различной нормой. Каждый из вариантов закладывался в трехкратной повторности. Опыт был двухфакторный. Предшественник - яровая пшеница. Основная обработка почвы осенью не проводилась. Удобрение - аммиачная селитра - вносилась одновременно с посевом на контрольном варианте сеялкой с серийным сошником в один почвенный горизонт с семенами, а на опытных делянках - сеялкой СКП-2,1М, переоборудованной экспериментальными комбинированными сошниками; внесение удобрений осуществлялось ниже высева семян яровой пшеницы. Норма внесения удобрений на обоих вариантах составила 100, 150 и 200 кг/га. При закладке полевых опытов испытывалась пшеница яровая Омская 36. Качественные показатели семян: масса 1000 зерен - 40,4 г, полевая всхожесть 95 %, энергия прорастания 85,3 %, влажность 14 %. Норма высева - 4,5 млн всхожих зерен на гектар - была одна по всем повторностям. Опыты были заложены по общепринятым методикам. В ходе полевого опыта определялись следующие показатели: урожайность и качество зерна по вариантам [11-13]. Метеорологические показатели в период вегетации (май - август) в 2019 г. были следующие: средняя температура воздуха 16,5 °С (среднее многолетнее 16,7 °С); количество осадков было ниже на 13 мм и составило 193 мм (при среднем многолетнем 206 мм) при ГТК = 0,99. В вегетационный период 2020 г. средняя температура воздуха находилась в пределах 18,5 °С, что выше нормы на 1,8 °С, при этом осадков выпало 131 мм, а ГТК = 0,6, что значительно ниже нормы. Результаты и обсуждение Проведенный литературный и патентный поиск показали, что конструкция существующих сошников не в полной мере отвечает требованиям для осуществления локального припосевного разноуровневого посева с внесением удобрений. Учеными инженерами ФГБНУ «Омский АНЦ» запатентована конструкция нового комбинированного сошника [14]. Преимуществом сошника (рис. 1) является сочетание за один рабочий проход следующих операций: предпосевная обработка, уничтожение и подрезание сорняков, выравнивание и мульчирование поверхностного слоя почвы, посев и внесение минеральных удобрений ниже высева семян зерновых культур. Рис. 1. Общий вид комбинированного сошника, установленного на сеялке СКП-2.1М Fig. 1. Combined coulter mounted on SKP-2.1M seeder Технологический процесс высева семян и внесения удобрений комбинированным сошником осуществляется следующим образом. При движении долото стойки сошника разрезает почву, образуя щель для прохода стойки. Стойка, перемещаясь по ней, раздвигает почву и образует бороздку. Одновременно стрелы, расположенные с двух сторон стойки, подрезают сорняки и рыхлят верхний слой почвы. По переднему каналу, расположенному за стойкой, в почву на дно борозды, проделанной долотом, поступают удобрения. При дальнейшем движении сошник засыпает удобрения слоем влажной почвы, на которую через семяпровод поступают семена. Таким образом, удобрения оказываются заделанными в почву глубже, чем семена зерновых культур. Комбинированный сошник изготовлен из стальной цельнометаллической пластины, толщиной 20 мм, имеет на входе в почву заостренный носок. Для уменьшения износа носка сошника на его переднюю часть нанесен твердометаллический сплав. Стреловидные лапы съемные крепятся к корпусу стойки. Для определения работоспособности комбинированного сошника, а также влияния стартовой нормы удобрений при совместном и раздельном (глубже семян) внесении, закладывался полевой опыт в 2019-2020 гг. Оценочными показателями работы являлись качество и урожайность зерна [15]. На рис. 2 представлена диаграмма, которая показывает урожайность мягкой яровой пшеницы Омская 36 в период 2019-2020 гг. в зависимости от нормы внесения удобрений сеялкой СКП-2.1 с серийными стрельчатыми сошниками и сеялкой СКП-2.1М с комбинированными сошниками для разноуровневого посева и внесения минеральных удобрений. Рис. 2. Урожайность зерна (т/га) в зависимости от способа и нормы внесения минеральных удобрений за 2019-2020 гг. Fig. 2. Grain yield (t/ha) depending on the method and rate of application of mineral fertilizers for 2019-2020 Как видно из рис. 2, урожайность зерна по всем делянкам в 2019 г. при посеве сеялкой СКП-2.1М выше в среднем на 14 %. Максимальная урожайность наблюдалась на делянке, где посев производился сеялкой СКП-2.1М с нормой внесения удобрения 150 кг/га, и составила 3,28 т/га, что в сравнении с посевом сеялкой СКП-2.1 (контроль) при той же норме внесения удобрения выше на 13 %. Разница между самой минимальной и максимальной урожайностью в 2019 г. составила 0,89 т/га, или 37 %. Опыт 2020 г. показал, что на делянках, где посев производился сеялкой СКП-2.1М, оборудованной комбинированными сошниками, урожайность зерна в среднем выше на 12,5 %. Наибольшая урожайность 3,65 т/га находилась на делянке, где посев производился сеялкой СКП-2.1М с нормой внесения удобрений 200 кг/га, а разница с самой наименьшей урожайностью по опыту составила 26 %. К одним из важнейших качественных показателей зерна относятся клейковина и содержание белка в зерне. Содержание белка в зерне - прямой показатель мукомольных и хлебопекарных свойств пшеницы, напрямую связанный с количеством и качеством клейковины. На рис. 3 и 4 представлены графики, показывающие процентное изменение содержания белка и клейковины в зависимости от нормы и способа внесения минеральных удобрений в период 2019-2020 гг. Как видно из рис. 3, максимальное увеличение содержание белка в 2019 г., составившее 13,62 %, наблюдалось на опытных делянках, где посев производился сеялкой СКП-2.1М с нормой внесения минерального удобрения 100 кг/га. Серийный сошник сеялки СКП-2.1 показал постепенное увеличение белка, но даже при норме внесения минерального удобрения в 200 кг/га не превысил значение в 12,27 %. В 2020 г. обе посевные машины показали наибольший процент увеличения белка при внесении стартовой нормы удобрения 150 кг/га, численные значения составили: у СКП-2.1М - 14,91 %, и 13,74 % на СКП-2.1, соответственно. Изменение содержания клейковины в зависимости от нормы и способа внесения минеральных удобрений представлено на рис. 4. Минимальное содержание сырой клейковины, составившее 24,0 %, было получено на посеве серийной сеялкой СКП-2,1 без внесения удобрений. На посеве модернизированной сеялкой с сошниками для разноуровневого внесения азотных удобрений по всем вариантам содержание сырой клейковины увеличивалось. Максимальные значения клейковины по двум годам наблюдались на варианте разноглубинного посева при внесении аммиачной селитры в физическом весе на один гектар 150 кг и составила у СКП-2.1М - 28,5 %. Выводы В заключение можно сделать следующие выводы. При посеве переоборудованной комбинированными сошниками сеялкой СКП-2.1М, где минеральные удобрения вносились ниже семян яровой пшеницы, прибавка урожая в опытах, проведенных в 2019 г., в среднем составила 14 % в сравнении с контрольным посевом сеялкой СКП-2.1 с серийными стрельчатыми сошниками, где минеральные удобрения вносились в один почвенный горизонт с семенами. Проведенный полевой опыт 2020 г. подтвердил полученные ранее результаты работоспособности сошника: прибавка зерна при использовании комбинированных сошников на сеялке СПК-2.1М составила 12,5 %. Разница в урожае зерна объясняется различными погодными условиями 2019 и 2020 гг. Качественные показатели яровой мягкой пшеницы при посеве комбинированными сошниками с сравнении с серийной сеялкой дали в среднем увеличение белка на 7,9 и 4,7 %. Наибольшие значения клейковины на контрольной сеялке находилась в пределах 25,8-27,1 %, а на экспериментальной СКП-2.1М составили 26,1-28,5 % в 2019-2020 гг., соответственно. Максимальные значения клейковины по двум годам наблюдались на варианте разноглубинного посева при внесении аммиачной селитры в физическом весе на один гектар 150 кг. Таким образом, по результатам проведенных лабораторно-полевых исследований в течении двух лет установлено, что предложенная конструкция комбинированного сошника для посева и внесения минеральных удобрений ниже высева семян работоспособна, способствует увеличению урожайности и качеству зерна мягкой яровой пшеницы. Рис. 3. График зависимости содержания белка от нормы и способа внесения минеральных удобрений за 2019-2020 гг. Fig. 3. The graph of the dependence of the protein content on the norm and the method of applying mineral fertilizers for 2019-2020 Рис. 4. График зависимости содержания клейковины от нормы и способа внесения минеральных удобрений за 2019-2020 гг. Fig. 4. The graph of the dependence of the gluten content on the norm and the method of applying mineral fertilizers for 2019-2020

About the authors

A. A Kem

Federal State Budgetary Scientific Institution «Omsk Agrarian Scientific Center»

Email: 55asc@bk.ru
PhD in Engineering Omsk, Russia

M. S Chekusov

Federal State Budgetary Scientific Institution «Omsk Agrarian Scientific Center»

Email: 55asc@bk.ru
PhD in Engineering Omsk, Russia

A. N Shmidt

Federal State Budgetary Scientific Institution «Omsk Agrarian Scientific Center»

Email: 55asc@bk.ru
Omsk, Russia

References

Supplementary files