УДК 631.316.22

Процессы обработки почвы и внесения удобрений

Горовой Сергей Алексеевич – кандидат технических наук, доцент Кубанского государственного аграрного университета имени И. Т. Трубилина.

Аннотация: Важнейшим условием нормального развития растений является научно обоснованная система удобрений, которая предполагает своевременное поступление питательных веществ к корневой системе сельскохозяйственных культур. Наряду с этим условием необходимо обеспечить высокую степень крошения почвы для обеспечения оптимального водно-воздушного режима. Совмещение технологических операций позволяет снизить переуплотнение почвы, эксплуатационные расходы, повысить эффективность применения удобрений.

Ключевые слова: система удобрения, рыхление почвы, дисковые рабочие органы, внутрипочвенное внесение, дозированное внесение.

Вопрос о том, как системы обработки почвы влияют на практику внесения удобрений, является достаточно сложным даже в век технологий. Системы обработки почвы – это последовательность операций, выполняемых на почве с целью получения урожая. К таким операциям относятся обработка почвы, посадка, внесение удобрений, применение пестицидов, уборка урожая, измельчение остатков. Способы выполнения этих операций влияют на физические и химические свойства почвы, которые, в свою очередь, влияют на рост растений. Первым шагом в принятии решений по использованию удобрений является понимание методов, связанных с каждой системой обработки почвы.

Приемы ресурсосберегающей обработки почвы направлены на управление растительными остатками. По определению Информационного центра по ресурсосберегающей обработке почвы (CTIC), управление пожнивными остатками – это круглогодичная система, начинающаяся с выбора культур, дающих достаточное количество пожнивных остатков, и может включать использование покровных культур после культур с низким содержанием последних. Управление растительными остатками включает все полевые операции, которые влияют на количество, направление и распределение остатков в течение периода, требующего защиты. Необходимое количество растительных остатков для конкретного участка обычно выражается в процентах, но может быть и в килограммах. К системам обработки почвы, включаемым в систему управления растительными остатками, относятся гребневая обработка, мульчирование и сокращенная обработка.

При длительном применении ресурсосберегающих методов обработки почвы изменяются многие ее свойства. Изменение свойств почвы влияет на реакцию сельскохозяйственных культур на внесение удобрений. Системы обработки почвы влияют на такие свойства почвы, как температура, влажность, насыпная плотность, агрегатное состояние, содержание органического вещества, а также на свойства растений, такие как плотность корней.

Например, весенняя температура почвы в системах почвозащитной обработки обычно ниже, чем в других системах обработки. Это объясняется изолирующим эффектом почвенного покрова. Остатки отражают часть солнечной энергии, которая в противном случае достигла бы поверхности почвы.

Кроме того, остатки задерживают высыхание почвы. Повышенная влажность почвы приводит к более низкая температура почвы весной, так как более влажная почва требует больше энергии для прогрева, чем более сухая.

Системы почвозащитной обработки увеличивают количество воды, хранящейся в почвенном профиле. Поверхностные остатки уменьшают испарение и увеличивают инфильтрацию воды. Сохранение влаги в почве может быть очень важным в регионах с пониженным количеством осадков, на почвах с низкой водоудерживающей способностью и в годы с количеством осадков ниже среднего.

Благоприятные условия для хорошего роста культурных растений зависят от множества факторов, одним из которых является внесение удобрений и механический состав почвы. Для достижения максимальной эффективности минеральных удобрений необходимо выполнение следующих требований к их внесению: 1) равномерное распределение удобрений; 2) оптимальная глубина заделки удобрений в почву; 3) оптимальное расположение удобрений относительно корневой системы растений; 4) сокращение срока от внесения удобрений до начала их использования растениями [1]. Результаты научных исследований, мировой опыт показывают, что внесение научно обоснованных доз удобрений обеспечивает не только высокую продуктивность пашни, но и отличное качество растениеводческой продукции при снижении её себестоимости.

Современные технологии предполагают обоснованное и точное выполнение технологических операций, дающих возможность получения продукции с высокой урожайностью и качеством, что, в свою очередь, достигается научной обоснованностью внедряемых технологий.

Внесение удобрений обычно предшествует любой обработке почвы. Вносить можно как жидкие, так и сухие удобрения. Этот способ внесения удобрений обычно обеспечивает наиболее равномерное распределение питательных веществ в заданном объеме почвы. Этот метод особенно хорошо подходит для внесения высоких норм удобрений.

При широкозахватном внесении удобрений питательные вещества вносятся на поверхность почвы. При правильном применении удобрения вносятся достаточно равномерно.

При ленточном внесении удобрений питательные вещества концентрируются в определенном объеме почвы. Цель ленточного внесения – ограничить контакт вносимых удобрений с почвой. Такой способ внесения удобрений целесообразен в тех случаях, когда удобрения вступают в реакцию с почвой, образуя соединения, снижающие их доступность для сельскохозяйственных культур. При поверхностном ленточном внесении твердые или жидкие формы питательных веществ концентрируются в полосе на поверхности почвы. Ширина полос варьируется, но обычно они покрывают 25-30% поверхности почвы.

При глубоком ленточном внесении твердые или жидкие удобрения концентрируются в рядах под поверхностью почвы. Глубина заделки удобрений колеблется в пределах 5-38 см. Питательные вещества заделываются под поверхность почвы такими орудиями, как ножи, долота и культиваторы.

Внесение под высоким давлением – при этом методе для внесения жидких удобрений в почву используется давление 140-420 кг см². Потоки могут быть непрерывными или импульсными. Зона концентрации удобрений при этой системе распространяется от поверхности почвы до глубины проникновения.

Точечный инжектор – при этом методе спицы от центральной ступицы образуют колесо, которое вносит удобрения в точки глубиной 10-12 см и на расстоянии около 20 см друг от друга. Поворотный клапан в ступице колеса подает удобрения только на те спицы, которые проникают в почву. Этот способ внесения удобрений обеспечивает минимальное нарушение почвы и требует меньших затрат энергии, чем многие другие способы внесения удобрений.

Стартовое внесение удобрений представляет собой полосы удобрений, вносимых при посадке. Точное расположение полос может быть различным. Удобрения могут вноситься примерно на 5 см ниже и на 5 см рядом с посевным рядом или просто сбоку, ниже или непосредственно вместе с посевным материалом. Внесение удобрений непосредственно на семена часто называют «всплытием». Повреждение всходов от воздействия солей снижает внесение удобрений «вразброс» до низких норм.

Системы обработки почвы влияют на внесение мочевиносодержащих удобрений (азота), так как от них зависит количество остаточного покрова. Поверхностное внесение мочевины может быть более подвержено потерям при применении систем почвозащитной обработки.

При поверхностном внесении мочевина меньше контактирует с почвой и больше – с поверхностными остатками, содержащими уреазу. Повышенный контакт с уреазой может привести к увеличению потерь. Поэтому для минимизации потерь мочевину необходимо вносить под поверхность почвы. Это можно сделать путем внесения мочевины под поверхность почвы или путем ее разбрасывания и последующего заделывания при обработке почвы. Поскольку мочевина растворима в воде, дожди также растворяют мочевину и перемещают ее под поверхность почвы. Для перемещения мочевины под поверхность почвы обычно достаточно осадков размером от четверти до половины дюйма. Если для заделки мочевины в почву будут использоваться дожди, то ее следует вносить не более чем за два дня до соответствующего дождя.

В большинстве рекомендаций по внесению извести предполагается, что она будет тщательно перемешана на глубину примерно 15-20 см. Однако в системах консервационной обработки почвы известь можно не вносить или заделывать на небольшую глубину. При использовании рекомендуемой нормы извести в таких системах может произойти перерасход извести. Если рН на поверхности становится слишком высоким, фосфаты и другие питательные вещества могут стать менее доступными для растений. Кроме того, возможно неблагоприятное взаимодействие с пестицидами. Ключевым моментом в правильном применении извести является соответствие нормы внесения извести объему почвы, с которой она будет реагировать. Как правило, в системах почвозащитной обработки известь вступает в реакцию лишь с половиной объема почвы, чем в системах традиционной обработки. Следовательно, рекомендации по применению извести должны быть уменьшены примерно наполовину. При более глубокой или мелкой заделке необходимо увеличить или уменьшить норму внесения извести соответственно. При снижении нормы внесения извести может потребоваться более частое тестирование почвы и внесение извести.

В системах ресурсосберегающей обработки почвы сокращение обработки приводит к распределению питательных веществ, отличающемуся от такового в других системах. При сокращении обработки почвы менее выраженное перемешивание почвы приводит к распределению фосфора и калия, отражающему способ их внесения. При широкорядном внесении фосфор и калий обычно концентрируются у поверхности почвы.

Внесение удобрений может происходить совместно с операциями по обработке почвы с применением на почвообрабатывающих орудиях сошников для удобрений [2].

Преимуществом внутрипочвенного внесения удобрений является возможность более равномерно распределить удобрения, заделать их перед посевом или непосредственно во время посева и выдержать оптимальную глубину заделки.

Одним из наиболее рациональных решений при внутрипочвенном внесении удобрений является применение вращающихся рабочих органов с вертикальной, горизонтальной или наклоненной осью вращения, оснащенных тукопроводами и специальными сошниками, позволяющими равномерно распределять гранулы удобрений по всей ширине обработки [3, 4]. Такие рабочие органы достаточно хорошо отвечают требованиям агротехники – осуществляют тщательное рыхление почвы на глубину заделки семян и выравнивание поверхности поля. Они хорошо подходят при обработке почвы после уборки грубостебельных сельскохозяйственных культур (кукурузы, подсолнечника и др.). Ротационные рабочие органы позволят выдержать основные требования агротехники на любых типах почв с различной засоренностью и влажностью [5, 6]. Дисковые почвообрабатывающие рабочие органы находят широкое применение как в сельском, так и в лесном хозяйствах. Это объясняется тем, что диски обеспечивают интенсивное резание растительных остатков, находящихся в верхнем слое почвы и на ее поверхности, практически не забиваются, обеспечивают высокую степень крошения почвенного пласта.

Список литературы

1. Gorovoy S. A. Research of the process of soil cultivation by use of the zero tillage tool with a bent stand/S. A. Gorovoy/British journal of innovation in science and technology. -2017.-V. -№ 1. – С. 5-12.
2. Патент РФ № 2404560, МПК А01В35/26, А01В39/20. Устройство для безотвальной обработки почвы/Б. Ф. Тарасенко, А. Н. Медовник, С. А. Горовой и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО Кубанский ГАУ; опубл. 27.11.2010.
3. Горовой С.А. Харченко С.Н. Обработка почвы в междурядьях садах с одновременным внесением удобрений / С.А. Горовой, Харченко С.Н. // British Journal of Innovation in Science and Technology. 2018. Т. 3. № 3. С. 43-48.
4. Патент РФ № 2343657, А01В 35/00, А01В49/02. Агрегат комбинированный почвообрабатывающий / Б. Ф. Тарасенко, А. Н. Медовник, Л. И. Сидоренко и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО Кубанский ГАУ; опубл. 20.01.2009.
5. Патент РФ № 2370929, А01В35/16, 49/04. Устройство для обработки почвы и внесения удобрений (варианты)/ Б. Ф. Тарасенко, А. Н. Медовник, Л. И. Сидоренко и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО Кубанский ГАУ; опубл. 27.10.2009.
6. Патент РФ № 2338360, А01С 15/00, А01В49/04. Устройство для внесения минеральных удобрений при сплошной обработке почвы / А.Н. Медовник, Б.Ф. Тарасенко, Г.Г. Маслов и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО КубГАУ; опубл. 20.11.2008.
7. Патент РФ № 2349063, А01В 3/36, А01В35/26. Устройство для обработки почвы / Б. Ф. Тарасенко, А. Н. Медовник, С. А. Твердохлебов и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО Кубанский ГАУ; опубл. 20.03.2009.
8. Патент РФ № 2404558, А01В 35/00. Устройство для обработки почвы / Б.Ф. Тарасенко, А.Н. Медовник, В.А. Дробот и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО КубГАУ; опубл. 27.11.2010.
9. Орудие для обработки почвы в междурядьях сада / А. Н. Медовник // Сельский механизатор. -2008. -№ 10. -С. 10-11.
10. Патент РФ № 2436270, А01В63/112, 5/13. Полевая установка для испытаний почвообрабатывающих рабочих органов/Б. Ф. Тарасенко, Н. И. Богатырёв, А. Н. Медовник и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО КубГАУ; опубл. 12.2011, БИ № 35. -5 с.
11. Belousova M. Development of equipment management system with monitoring of working characteristics of technological processes / M. Belousova, R. Aleshko, R. Zakieva [et al.] // Journal of Applied Engineering Science. – 2021. – Vol. 19. – No 1. – P. 186-192.
12. Горовой, С.А. Обоснование параметров рабочего органа плуга чизельного для обработки почвы в междурядьях садов предгорной зоны Северного Кавказа: Дисс…канд. техн. наук: 05.20.01/Горовой Сергей Алексеевич. -Краснодар, 2011.
13. Патент РФ № 2449521, МПК А01В35/28, А01В35/26. Устройство для безотвальной обработки почвы/Б.Ф. Тарасенко, А. Н. Медовник, С. А. Горовой и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО КубГАУ; опубл. 10.05.2012, БИ № 13. -9 с.
14. Патент РФ № 2463766, A01D41/12. Устройство для разбрасывания соломы к зерноуборочному комбайну / В. Д. Карпенко, Л. В. Коваленко, С. А. Горовой и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО Кубанский ГАУ; опубл. 10.2012.
15. Voronkova O., Sycheva I., Kovaleva I., Khasanova A., Gorovoy S., Vorozheykina T. Assessing the environmental impact of the intensification of agricultural production // Journal of Environmental Management and Tourism. Vol. 10. Is. 3. P. 697-705.
16. Патент РФ № 2407257, A01B35/00, A01B35/20. Устройство для безотвальной обработки почвы/Б. Ф. Тарасенко, А. Н. Медовник, М. И. Чеборатев и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО КубГАУ; опубл. 27.12.2010. -6с.
17. Горовой, С.А. Обоснование параметров рабочего органа плуга чизельного для обработки почвы в междурядьях садов предгорной зоны Северного Кавказа: автореф. дисс. канд. техн. наук: 05.20.01 / Горовой Сергей Алексеевич. – Краснодар, 2011 – 23 с.
18. Устройство для безотвальной обработки почвы / Б. Ф. Тарасенко, В. Д. Карпенко, С. А. Горовой, С. Н. Харченко // Сельский механизатор. – 2022. – № 1. – С. 14-15.
19. Медовник, А.Н. Экспериментальные и теоретические исследования работы рабочих органов универсального безотвального плуга /А.Н. Медовник, Б. Ф. Тарасенко, С. А. Горовой // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2010. – №61(07). -С. 100-107.
20. Горовой С.А. Исследование процесса обработки почвы с дополнительными элементами / Горовой С.А. / British journal of innovation in science and technology. -2017. – Т. 2. № 4. С. 33-40.
21. Патент РФ №2384985, А01В21/08, F16C31/04. Борона дисковая / Б.Ф. Тарасенко, А.Н. Медовник, С.А. Твердохлебов и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО КубГАУ; 27.03.2010, БИ №9. – 6 с.
22. Патент РФ №2457645, МПК А01В 13/06. Устройство для щелевания почвы/Б.Ф. Тарасенко, М.И. Чеботарёв, В.В. Цыбулевский и др.; патентообладатель ФГОУ ВПО КубГАУ; опубл. 08.2012, БИ №22. – 7 с.
23. Development of bioproductive soil mixtures using subway construction waste for the purpose of improving the territory of the city / A. G. Koshchaev, R. A. Shichiyakh, M. V. Sidorenko [et al.] // International Journal of Engineering and Advanced Technology. – 2019 – Vol. 8 – No 6 – P. 5318-5327. – DOI 10.35940/ijitee.F9160.0981119.
24. Установка для сушки пчелиной перги / С. В. Оськин, С. Н. Харченко, Д. С. Цокур, Д. М. Таранов // Сельский механизатор. – 2021 – № 6 – С. 20-21.
25. Эффективный процесс сушки пчелиной перги / С. В. Оськин, Д. С. Цокур, А. П. Волошин [и др.] // Сельский механизатор. – 2020 – № 5-6. – С. 28-29.
26. Государственное регулирование ценовой политики агроэкономики в современных условиях (на примере плодово-ягодного подкомплекса Краснодарского края) / Р. А. Шичиях, Ж. А. Шадрина, Н. В. Рыбалко, С. Н. Харченко // Бизнес. Образование. Право. – 2018 – № 4(45). – С. 80-87.
27. Kharchenko, S. Modeling of bee-bread drying process / S. Kharchenko, S. Oskin, D. Tsokur // Engineering for Rural Development : 19, Jelgava, 20–22 мая 2020 года. – Jelgava, 2020 – P. 445-449. – DOI 10.22616/ERDev.2020.19.TF100. – EDN FRJMKD.
28. Харченко, С. Н. Моделирование технологического процесса сушки перги / С. Н. Харченко // Год науки и технологий 2021 : Сборник тезисов по материалам Всероссийской научно-практической конференции, Краснодар, 09–12 февраля 2021 года / Отв. за выпуск А.Г. Кощаев. – Краснодар: Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина, 2021 – С. 166
29. Хатит, Р. А. Приоритетные направления развития интеграционных и кооперационных связей в агроэкономике / Р. А. Хатит, С. Н. Харченко // Экономика и управление в условиях современной России : Материалы всероссийской научно-практической конференции, Краснодар, 11 мая 2018 года. – Краснодар: ФГБУ "Российское энергетическое агентство" Минэнерго России Краснодарский ЦНТИ–филиал ФГБУ "РЭА" Минэнерго России, 2018 – С. 308-310.
30. Харченко, С. Н. Анализ и оценка состояния электрооборудования по производству овсяных хлопьев / С. Н. Харченко. – Краснодар : Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина, 2020 – 86 с. – ISBN 978-5-907402-48-5.
31. Оськин, С. В. Моделирование технологического процесса сушки перги / С. В. Оськин, С. Н. Харченко // Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе : Материалы XIV Международной научно-практической конференции, Ставрополь, 28–29 мая 2021 года / Под редакцией М.А. Мастепаненко, Г.П. Стародубцевой [и др.]. – Ставрополь: Общество с ограниченной ответственностью "СЕКВОЙЯ", 2021 – С. 33-37.
32. Харченко, С. Н. Определение пористости и проницаемости засыпки из гранул перги для моделирования процессов ее сушки / С. Н. Харченко // Сельский механизатор. – 2021 – № 12 – С. 20-21.
33. Харченко С. Н., Горовой С. А. Проблемы перевода студентов из одних образовательных организаций в другие // Высшее образование в аграрном вузе: проблемы и перспективы. Сборник статей по материалам учебно-методической конференции / Отв. за вып. Д. С. Лилякова. – 2018. – С. 196-197.
34. Патент № 2756395 C1 Российская Федерация, МПК F26B 9/06, F26B 5/02, F26B 7/00. Установка для комбинированной сушки перги : № 2021100928 : заявл. 18.01.2021 : опубл. 30.09.2021 / Н. И. Богатырев, С. В. Оськин, С. Н. Харченко [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина".