Анализ научных исследований и пути совершенствования технологии возделывания картофеля

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Технология возделывания картофеля - это комплекс организационно- технологических мероприятий, выполняемых в строго определенной последовательности с целью получения максимального урожая высококачественных клубней и обеспечивающих сохранение плодородия почв и рациональное использование энергоресурсов. В более узком смысле под технологией понимают схемы и принципы обработки почвы, выполнение технологических приемов.

Непрерывное совершенствование техники и технологии, систематическое обобщение передового опыта и научных достижений способствует повышению уровня механизации возделывания и уборки картофеля. Механизации возделывания и уборки картофеля посвящены А.А.Герасимова [44,45], Е.А.Глухих [46,47], В.П.Горячкина [48], М.И.Кана [106], Н.М.Постникова [199,200,201], К.А.Пшеченкова [203,204,205,206], А.П.Дорохова [78,82,84], В.С.Кожемякина [101], В.А.Завора [92,93] и других.

Значительный вклад в проектирование рабочих органов и совершенствование различных технологических схем в картофелеводстве внесли М.Е.Мацепуро [160], Г.Д.Петров [186,187,188], Е.А.Глухих [46], А.П.Иофинов [104], С.А.Герасимов [46], А.И.Замотаев [95,96], Б.А.Писарев [183,184], В.И.Виноградов [29,30,31], Г.Д.Петрягин [189], Н.А.Печерцев [190,191], К.А.Пшеченков [203-206] и многие другие.

Разнообразие почвенно-климатических условий привело к разработке и применению большого числа технологий, базирующихся на использовании различной ширины междурядий (70; 90; 140; 60+80; 110+30; 90+50 см), различных способах привода рабочих органов, конструктивных решений и последовательности их использования [127,178,206] (рис.1.5). Традиционная технология возделывания картофеля предусматривает проведение вспашки в осенний период, внесение и заделку органо-минеральных удобрений до посадки весной, перепашку или дискование, нарезку гребней, посадку с междурядьями 70 см, проведение 1-2 обработок почвы до всходов, внесение гербицидов и окучивание перед смыканием ботвы,

В 80-е годы прошлого столетия во ВНИИКХ была разработана «заворовская» технология, основанная на локальном внесении удобрений, использовании ротационных рыхлителей, подпружиненных боронок, 2-х- и 3-х ярусных стрельчатых лап при уходах за посадками картофеля. Использование пассивных рабочих органов позволяло на бедных почвах поддерживать оптимальную плотность и комковатость почвы, сдерживать сорную растительность на период вегетации посредством 5-6 обработок. Технически это наиболее оснащённая технология, но имеет недостатки: уплотнение почвы колёсами тракторов, повреждение растений при уходах, позеленение клубней. Изменившийся видовой состав сорных растений уже невозможно подавить только механическим способом. Применение гербицидов становится обязательным, что, в свою очередь, обеспечивает возможность сокращения количества междурядных обработок.

Посадка

в борозды

одинако-вые междурядья

разные междурядья

колея 1400

колея 1500

колея 1800

глад-кая

гребневая

Рисунок 1.5.- Технологические схемы подготовки почвы, посадки картофеля, внесения удобрений и ухода за посадками.[ 5 ]

Технология с междурядьями 90 см обеспечивает снижение затрат труда и себестоимости на 30% (табл.1.8) по сравнению с технологией с междурядьями 70-75 см в условиях повышенного и недостаточного увлажнения. При уборке комбайнами на сепаратор поступает почвы на 30-40% меньше (табл.1.8). Повреждения картофеля колеблются в зависимости от применяемой в конкретных условиях технологии в 6,8 раза, потери - в 3, засоренность вороха - в 8,8 раза. Внедрение широкорядных и ленточно-грядовых технологий ограничивается тем, что промышленностью стран СНГ не налажено серийное производство соответствующих машин.

Таблица 1.8 Влияние технологии возделывания на урожайность и качество комбайновой уборки на почвах разных типов (В. И. Старовойтов, д-р техн. наук, зав. лабораторией ГНУ ")

*С использованием на уходе активных (пассивных) рабочих органов.

В настоящее время картофель выращивают во всех основных почвенно-климатических зонах. Министерством сельского хозяйства РФ разработаны рекомендации по видам и способам обработки почвы под картофель для зоны Южного Урала (табл. 1.9).

Таблица 1.9 Виды обработки почвы под картофель [32-34]

В широко распространенной «голландской» технологии (система Евротехника) основой являются высококачественные семена, фрезерные рабочие органы, обязательная обработка полей гербицидами, сжатые сроки выполнения работ. Проводится фрезерование перед посадкой на глубину 15-18 см и довсходовое формирование гребней за один проход гребнеобразователя. Технология может обеспечить хорошие результаты всего при одной обработке почвы после посадки в сочетании с применением гербицидов, что значительно снижает энергозатраты на возделывание картофеля.

Система обработки почвы под картофель состоит из трех взаимосвязанных приемов: основной, предпосадочной и уход за посадками; каждый вид обработки имеет свои задачи и специфику. Совмещение операций по нарезке гряд и внесению удобрений снижает затраты на производство картофеля. Посадка картофеля в предварительно нарезанные гребни обеспечивает групповое использование картофелепосадочных машин, а при уборке комбайнами количество примесей почвы снижается в 1,5-2 раза по сравнению с гладкой посадкой. В работах Г.Д.Петрова, В.И.Виноградова, А.П.Дорохова, Д.Шпаар, П.Шуманн и др. показано, что качество работы картофелеуборочных машин значительно зависит от почвенных условий (механического состава почвы, влажности и др.). При этом потери клубней доходят до 4,7-9,7%, а травмирование – 6,2-26%.

Рисунок 1.6 – Влияние глубины подкапывания на количество просеиваемой земли при уборке картофеля. (Zanker J, Kumpel H): 1 – количество земли просеиваемой при выкапывании; 2 – процент почвенных комков в картофельном ворохе.

Исследованиями [38,39] установлено, что при уборке чистота клубней в бункере комбайна колеблется в пределах 54,5-98,4%, и зависит от физико-механических свойств почвы и технологии возделывания картофеля. Засоренность картофельного вороха почвенными комками снижает качество разделения их на сортировальных пунктах, приводит к травмированию клубней и увеличению затрат труда.

Таблица 1.10 - Количество просеиваемой земли при уборке картофеля и наличие примесей в картофельном ворохе [232,236]

Огромный вред наносится плодородному слою почвы: тысячи тонн земли вывозится с поля и не возвращается обратно. Происходит снижение гумусного слоя. Если пересчитать на площади занятые под картофель по Челябинской области (рис.1.7, табл.1.10), при уборке 50% посевных площадей комбайнами, количество вывозимой земли будет составлять около 8700 тонн ежегодно.

Рисунок 1.7 – Количество земли, вывозимое с поля при уборке вместе с картофелем: Северная и Западная Европа; 2 - Восточная и Южная Европа;3 – Российская Федерация; 4 - Челябинская область.

Исследованиями В.И.Виноградова [18, 19], Г.Д.Петрова [186…188], Е.А.Глухих [46,47], С.А.Герасимов [45], В.П.Горячкина [50], М.И.Кана [106,199], Н.М.Постникова [200,201], К.А.Пшеченкова [203…206], А.П.Дорохова [83,84,148] и других установлено, что основным фактором влияющим на качество работы картофелепосадочных, а в дальнейшем и картофелеуборочных машин является качество выполнения предыдущих операций: подготовки почвы и ухода за посадками картофеля, которые определяют качество раскладки клубней при посадке и чистоту сепарации картофельного вороха при уборке картофеля. Рассматривая весомость влияния различных технологических процессов на состояние почвы и урожайность картофеля (рис1.8) необходимо отметить, что наибольшие потери урожайности картофеля приходятся на чрезмерное уплотнение почвы за период ухода за посадками, низкое качество предпосадочной подготовки почвы и нарушение технологического процесса посадки картофеля [71…73]. Очевидно, что исходя из энергетических критериев, предпочтение должно быть отдано той технологии, которая позволяет получать продукцию с более высоким коэффициентом энергетической эффективности и меньшими удельными энергозатратами.

Рисунок 1.8 – Факторы определяющие значимость технологический операций

на урожайность картофеля

1 - Низкое качество подготовки почвы; 2-Нарушение технологического процесса посадки картофеля; 3-Нарушение технологического процесса междурядных обработок посадок картофеля; 4-Чрезмерное уплотнение почвы за период вегетации картофеля движителями тракторов; 5-Несовершенство технологии и техники для уборки, транспортировки и сортирования картофеля; 6- Несовершенство технологии хранения картофеля.

Анализируя недостатки традиционных технологий и систем машин, можно отметить, что они не создают благоприятных почвенных условий для роста, развития растений и повышения урожайности. Так, в междурядьях с шириной 70 см на колею трактора приходится 40-45 см. Вследствие этого особенно на суглинистых почвах ограничивается пространство для формирования гнезда клубней, сами клубни из-за наличия почвенных комков в грядках деформируются. Полезная площадь для развития и накопления урожая в гнездах не превышает 40-45%, остальная подвержена интенсивному воздействию ходовых аппаратов тракторов, разрушающих структуру почвы.

Анализ причин уплотнения почвы позволяет выделить две группы методов снижения уплотнения почвы в процессе функционирования мобильных агрегатов, выполняющих определённые технологические операции:

первая группа - совершенствование технологических операций за счет оптимальной обработки почвы с меньшей интенсивностью и совмещением операций, приведение традиционных технологий к системе минимальных обработок почвы адаптированных к системе «Евротехника».

вторая группа - совершенствование технических средств: применение ротационных рабочих органов активного и пассивного типа на обработке почвы под картофель, что на тяжелосуглинистых почвах снижает твердость в грядках на 2-3 кг/см², способствует увеличению урожайности – на 10-12% и повышает чистоту клубней в бункере комбайна на 13-18% [75, 77, 92, 115,126,138];

Территория Челябинской области неоднородна по почвенно-климатическим условиям и делится на четыре основные агроклиматические зоны: горно-лесная влажная; северная лесостепная достаточно влажная; южная лесостепная незначительно засушливая; степная засушливая. Картофелеводство сосредоточено в основном в северной лесостепной и южной лесостепной зонах. Эти зоны по своим почвенно-климатическим условиям, наличию инфраструктуры являются наиболее подходящими для выращивания картофеля. Для каждого типа почв существует степень уплотнения, при превышении которой способность почв к самовосстановлению ослабевает или утрачивается. Это связано с тем, что при уплотнении почв выше определенной плотности происходит разрушение и изменение структурных связей (табл.1.11).

Исследованиями [22, 30, 32, 45, 46, 82, 86, 93, 95, 99, 108, 115, 149, 200] установлено, что на дерново-подзолистых средних и тяжелых суглинках создаются лучшие условия для выращивания картофеля при плотности почвы 1,0-1,2 г/см³ (табл 1.10). Клубни картофеля при плотности 1,4 г/см³ деформируются, что сказывается на снижении урожая и содержании крахмала. Вследствие высокой плотности корневая система растений (до 80% и более) находится в верхних (7-15 см) слоях почвы, что отрицательно сказывается на протекании биологических процессов.

Таблица 1.11 - Предельные значения плотности сухой почвы и максимально допустимое давление на грунт при обработке поля [233]

Традиционные технологии возделывания картофеля сопровождаются многократным проходом агрегатов по полю, что вызывает повышение механического воздействия ходовых систем на почву (рис.1.9). Суммарная площадь следов движителей при возделывании картофеля превышает площадь участка в 2 раза, 10-12% площади поля подвергается воздействию от 6 до 20 раз, 65-80% от 1 до 6 раз, не подвергается воздействию 10-15% площади. Исследованиями [15,19,20,42,154,156,208,236] установлено, что уплотнение почвы различными марками тракторов приводит к снижению густоты всходов ячменя по сравнению с контролем на 7-8%, пшеницы – на 9-12%, картофеля – на 5-10%.

Рисунок-1.9 -Факторы ведущие к уплотнению почвы и к образованию почвенных комков [69,236,127,148].

Если не учитывать процесс уплотнения почвы на поворотной полосе то степень уплотнения поля от воздействия ходового аппарата трактора за один проход агрегата определяется по выражению:

(1.1)

где К_у - степень уплотнения поля, %; в- ширина обода колеса (гусеницы) трактора,м; В_р - ширина захвата агрегата,м; Р_кр^н -номинальное тяговое усилие трактора кН; h_исп. - коэффициент использования тягового усилия трактора; åК_о=К_осц.+К₀₁…К_0i - удельное сопротивление, сцепки и различных по технологическому назначению машин (в комбинированном агрегате), кН/м.

Исследования по влиянию уплотняющего воздействия тракторов [40,42, 72,77, 172, 184, 213] на почву указывают на чрезмерное уплотнение почвы движителями колесных тракторов. Отмечается, что плотность почвы увеличивается в результате воздействия движителей до 37,5% по сравнению с контрольной и значительно превосходит оптимальную плотность почвы, для картофеля. Урожайность картофеля снижается на 14,1-20%.

В Российской Федерации на пашни занятые под картофель приходится 13% пашни слабой степени уплотнения, 51% - средней и 36% сильной степени уплотнения [189,200,203]. В Челябинской области значительная площадь, на которой возделывается картофель, имеет средне- и сильно уплот­ненные почвы.

В настоящее время широкое применение находят системы возделывания картофеля по европейским технологиям (табл.1.12) Они характеризуется минимальным количеством операций при уходе за посадками картофеля.

Основу представленных технологий составляют следующие принципы:

- сокращение проходов агрегатов в период ухода за посадками картофеля;

- создание плодородного слоя почвы, предохраняющего почву от перегрева, излишнего испарения влаги и эрозионных процессов;

- применение гербицидов от вредителей и сорняков.

Несмотря, на первый взгляд, на простоту данной технологии, это вовсе не означает упрощение земледелия, поскольку она требует тщательного и своевременного выполнения всех немногочисленных операций, особенно применения гербицидов. Однако, ситуация с обеспечением картофелеводческих хозяйств необходимой техникой остается довольно сложной. Из-за ограниченности финансовых средств и высоких цен на импортную технику новые машины и оборудование приобретаются хозяйствами в незначительных количествах от потребности. Даже с учетом применения тракторов российского производства стоимость комплексов импортного производства в два с лишним раза выше предлагаемых российских аналогов (табл.1.12., табл.1.13).

Главной проблемой применения известных схем и принципов возделывания картофеля, основной причиной низкой технологической культуры и дисциплины является несовершенство технической оснащённости производителей картофеля.

Таблица 1.12 Примерный комплекс машин фирмы Grimme для возделывания картофеля по западно-европейской технологии (Евротехника) на площади 50 га

Таблица 1.13 Общий комплекс машин российского производства для возделывания картофеля адаптированной к западно-европейской технологии на площади 50 га

По данным Челябинскстат за 2007 год на 1000 гектар посадок картофеля приходилось порядка всего 6 картофелеуборочных комбайнов. Причем списание техники идет с опережением по сравнению с приобретаемой техникой. Если в 2001 году картофелеуборочных комбайнов насчитывалось 46 единиц по области, то к 2008 году осталось 43 единицы.

Любая технология возделывания картофеля подчиняется биологической системе, которая базируется на двух основных объектах: почва и растение (рисунок 1.10) [1, 3, 15, 18, 113]. Входящие в биологическую систему объекты характеризуются наличием прямых и обратных связей. Основной задачей системы является реализация возможностей возделываемых культур путем получения максимального урожая Y(t).

Рисунок 1.10 – Схема функционирования биологической системы с техническими средствами

Обратная связь определяется агротехническими требованиями (АТТ) к средствам механизации, с помощью которых формируется вектор управляющих воздействий U(t).

Вектор U(t) определяет технические средства для воздействия на состояние почвы Q(t) и растения D(t). Кроме того, на эффективность применения любой технологии возделывания культур существенное влияние оказывают векторы внешних воздействий биологической системы F_БС(t) и технических средств F_ТС(t). Они включают факторы, учитывающие почвенно-климатические условия, водный режим и степень окультуренности почвы, биологические особенности картофеля, требуемые уровни агротехники, сроков, способов обработки почвы, норм посадки клубней и доз внесения удобрений и т.д.

Вектор внешних воздействий F_ТС(t) является определяющим при разработке технологических схем и рабочих органов средств механизации. Получаемое в результате механической обработки состояние почвы становится неравновесным, хотя после прекращения воздействия на почву (через определенный промежуток времени) протекающие в обрабатываемом слое физические, химические, биологические и другие процессы стремятся привести ее в близкое к исходному состоянию. Необходимость поддержания неравновесного состояния почвы объясняется потребностью создания условий для развития несуществующих в естественном состоянии таких форм растений, которые считаются культурными. Кроме поддержания неравновесного состояния почвы для реализации потенциальных возможностей возделываемых культур необходимо, чтобы применяемые технические средства обеспечивали предъявляемые к ним агротехнические требования и обеспечивали содержание в почве достаточного количества питательных элементов.

Применительно к существующим технологиям возделывания картофеля для эффективной реализации биологической системы «почва-растение» (рис.1.10) важнейшими этапами являются обработка почвы, посадка и возможность внесения удобрений. Поэтому способы совершенствования технических средств для выполнения этих технологических операций являются объектами научных и практических исследований.

Совершенствование технологии возделывания и уборки картофеля должно основываться на следующих факторах:

- систематическое поддержание плодородия почвы;

- учет биологических особенностей и потенциальных возможностей картофеля и сортов интенсивного типа;

- комплексное использование биологических, агротехнических и агрохимических средств управления урожаем и защиты растений от болезней, вредителей, сорняков;

- формирование рационального МТП и обеспечение высокопроизводительными машинами при снижении уровня энерго-и трудозатрат.

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии