Разработка и внедрение комплекса технологий и технических средств возделывания сельскохозяйственных культур в системе органического земледелия с использованием инновационных биологических средств защиты, методов мелиорации и экологизации

Титульный лист и исполнители

РЕФЕРАТ

Отчет 229 с., 1 кн., 92 рис., 25 табл., 116 источн., 11 прил.

МЕХАНИЗАЦИЯ, МЕЛИОРАЦИЯ, ПЛОДОРОДИЕ, ЭКОЛОГИЯ, ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ, ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, ОРГАНИЧЕСКОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ

Объектом исследования технологические процессы и технические средства возделывания сельскохозяйственных культур в системе органического земледелия.

Цель работы –разработка технологических решений и технических средств возделывания сельскохозяйственных культур в системе органического земледелия с использованием инновационных биологических средств защиты, методов мелиорации и экологизации.

В процессе работы проводились экспериментальные исследования предложенных технических средств.

В результате исследования впервые были разработаны новые технологические решения (создание гумусового слоя в приствольных полосах плодовых насаждений; мульчирование растительности в приштамбовой зоне; плющение растительности на полотне террасы; внесение гербицида и удобрений в приствольные полосы плодовых насаждений; уход за кроной плодовых деревьев; защита плодовых насаждений на склоновых землях от болезней и вредителей) и новые технические средства (агрегат для ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовыми насаждениями; косилка для скашивания растительности в приштамбовой зоне плодовых насаждений; противоэрозионный агрегат).

Степень внедрения — результаты исследований приняты к использованию в ФГБНУ СЕВКАВНИИГПС, ООО «Племсовхоз Кенже», АНО «Агроном» (Кабардино-Балкарская Республика) и используются в учебном процессе ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ.

Эффективность предложенных технологических и технических решений состоит в повышении плодородия почвы и получении экологически чистой продукции в сельскохозяйственном производстве.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы.Органическое производство является одним из приоритетных направлений развития сельского хозяйства в мире, поскольку среди широкого спектра методов хозяйствования является едва ли не единственным, не наносит негативного влияния окружающей среде и здоровью человека.

Производство органической продукции помогает решать сразу три экологические и социальные проблемы:

— охрана окружающей среды от загрязнения химическими веществами, которые применяются в процессе сельскохозяйственной деятельности человека;

— предупреждение деградационных процессов в почвах;

— улучшение состояния здоровья населения в результате употребления органической продукции.

Формирование органического сельского хозяйства в России является одним из приоритетных стратегических направлений аграрного сектора экономики, предпосылки для которого заложены в ряде нормативно-правовых актов. В стратегии развития аграрного сектора экономики на период до 2020 года отмечено, что одним из путей достижения стратегических целей содействия развитию органического земледелия, прежде всего в личных крестьянских и средних хозяйствах.

Решению этой проблемы и посвящены научные исследования по данной работе, выполнявшиеся в соответствии с Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынка сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 гг. согласно заказа МСХ РФ по теме «Разработка и внедрение комплекса технологий и технических средств возделывания сельскохозяйственных культур в системе органического земледелия с использованием инновационных биологических средств защиты, методов мелиорации и экологизации» (государственная регистрация ФГАНУ ЦИТиС № АААА-А20-120032790059-8 от 27.03.2020 г.) и тематического плана научных исследований ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ.

Цель исследования – разработка технологических решений и технических средств возделывания сельскохозяйственных культур в системе органического земледелия с использованием инновационных биологических средств защиты, методов мелиорации и экологизации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

— проанализировать современное состояние вопроса возделывания сельскохозяйственных культур в системе органического земледелия с использованием инновационных биологических средств защиты, методов мелиорации и экологизации;

— разработать основные принципы научно обоснованного подбора сельскохозяйственных культур и рациональных структур посевных площадей, обеспечивающие экономический и почвозащитный эффект;

— разработать основные способы внесения удобрений в условиях эрозионных ландшафтов и изучить их влияние на восстановление плодородия эродированных черноземных почв и повышение урожайности сельскохозяйственных культур;

— разработать основные методы возделывания сельскохозяйственных культур и плодовых насаждений в системе органического земледелия с использованием биологических средств защиты и изучить их влияние на повышение урожайности и получение экологически чистой продукции;

— разработать агромелиоративные мероприятия по снижению эрозионных процессов, повышению плодородия почвы на склоновых землях с разработкой и исследованием противоэрозионного агрегата;

— разработать технологические решения по повышению плодородия почвы в садах на склоновых землях и получению экологически чистой продукции с разработкой и исследованием агрегата для ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовых насаждений и косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев;

— оптимизировать параметры и режимы работы предлагаемых технических средств и провести их производственные испытания;

— оценить экономическую эффективностьрезультатов исследования.

Объекты исследований – сельскохозяйственные культуры, плодовые насаждения, склоновые земли, технологические процессы, технические средства для возделывания сельскохозяйственных культур в системе органического земледелия.

Предметы исследований – биологические средства защиты сельскохозяйственных культур и плодовых насаждений, эрозия почв и методы их защиты.закономерности функционирования рабочих органов технических средств для возделывания сельскохозяйственных культур в системе органического земледелия.

Методы исследования. При проведении теоретических исследованийиспользованы методы теоретической механики, математического моделирования технологических процессов. Экспериментальные исследования проведены с использованием дисперсионного анализа и теориипланирования экспериментов, серийных и специальных приборов, аппаратуры и стендов. Обработку результатов экспериментов осуществляли с использованием методов регрессионного анализа.

Научная новизна работы:

— разработаны основные принципы научно обоснованного подбора сельскохозяйственных культур и рациональных структур посевных площадей, обеспечивающие экономический и почвозащитный эффект;

-разработана система внесения удобрений на эродированных почвах, предусматривающая оптимальное сочетание органических и минеральных форм, позволяющая эффективно и оперативно влиять как на состояние почвы и ее плодородие, так и на рост, развитие, продуктивность и качество урожая сельскохозяйственных культур;

— разработан метод предпосевной обработки семян зерновых культур водным раствором гумат «Здоровый урожай», способствующая дезинфекции семян и позволяющаяповысить их полевую всхожести исократить дозу протравителей;

— разработана экологически безопасная технология защиты плодовых садов от болезней и вредителей с применениемдиспенсеров Шин-Етсу;инсектицидов Мовенто энерджи, Конфидор экстра, Эфория,Актара; препаратов Оберон рапид и Вертимек, позволяющиесократить пестицидный пресс и получить экологически чистую продукцию;

-разработаны: агромелиоративные мероприятия по снижению эрозионных процессов на склоновых землях;математическая модель и методика расчета параметров и режимов работы противоэрозионного агрегата и его конструктивно-технологическая схема;

-разработана технология мульчирования приствольных полос плодовых деревьев и устройство для ее осуществления, состоящее из косилки-измельчителя и рыхлителя активного действия, позволяющие качественно выполнять несколько взаимосвязанных технологических операций: мульчирование травяной растительности, транспортировку, укладку и смешивание мульчматериала с почвой в приствольных полосах молодых деревьев;

— разработана математическая модель процесса взаимодействия рабочих органов агрегата для ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовых насаждений и установлена взаимосвязь между конструктивными параметрами и показателями работы агрегата, а также пределы изменения этих параметров, оказывающие наибольшее влияние на качество работы агрегата;

— разработаны: математическая модель и методика расчета параметров и режимов работы косилки для окашивания штамбов плодовых насаждений и ее конструктивно-технологическая схема косилки;

— предложены математические модели в виде уравнений регрессии, позволяющие установить оптимальные параметры и режимы работы предлагаемых технических средств.

Практическую значимость имеют:

— технологические решения по возделыванию сельскохозяйственных культур в системе органического земледелия с использованием инновационных биологических средств защиты, методов мелиорации и экологизации;

— комплекс технических средств, позволяющие снизить эрозионные процессы на склоновых землях и повысить плодородие почвы, за счет создания дерново-перегнойной системы содержания почвы в садах.

Реализация результатов исследований. Предлагаемые технологические решения и технические средства прошли производственные испытания в ФГБНУ «Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного садоводства» (ФГБНУ СевКавНИИГиПС) (г. Нальчик, КБР). Результаты исследований приняты к использованию в ФГБНУ СевКавНИИГиПС, ООО «Племсовхоз Кенже» и АНО «Агроном» (КБР). Результаты исследований используются в учебном процессе ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ.

Апробация результатов исследований. Основные положения данной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на международных, всероссийских и региональных научно-практических конференциях:Национальной научно-практической конференции «Экология и природопользование: тенденции, модели, прогнозы, прикладные аспекты», 27 марта 2020 г. (г. Рязань); Международной (заочной) научно-практической конференции «Современные проблемы науки и образования»,18 августа 2020 г. (г. Нефтекамск); Международной научно-практической конференции «Национальные приоритеты и безопасность», 14-15 мая 2020 г.(г. Нальчик).

Публикации. По теме данной работы опубликованы 18 научных работ, в том числе 4 – в изданиях, входящих в Международную базу данных Scopus, WebofSince, 3 – в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, монография и учебное пособие. Получен 1 Патент РФ на полезную модель.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и 11 приложений, содержит 229 страниц машинописного текста, в том числе 92 рисунка и 25 таблиц. Список использованных источников включает 116 наименований.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В СИСТЕМЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИННОВАЦИОННЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ, МЕТОДОВ МЕЛИОРАЦИИ И ЭКОЛОГИЗАЦИИ

1.1 Научно-теоретические основы органического земледелия

Вначале 60-х годов за рубежом получило развитие так называемое «альтернативное земледелие», которое называют биологическим, биодинамическим или органическим. Движение за альтернативное земледелие широко развивается в промышленно развитых странах с высоким уровнем химизации земледелия, где с наибольшей силой проявились негативные последствия интенсификации производства.

Практически система органического земледелия полностью или в основном исключает использование: синтетических удобрений, пестицидов, регуляторов роста, кормовых добавок в рацион животных и других потенциально опасных веществ [1-6].

Поступление питательных элементов происходит за счет расширения выращивания бобовых, растительных остатков, навоза, зеленых удобрений, других органических отходов и сырых минеральных удобрений.

Целью такой системы является воссоздание природных экосистем.

Органическую систему земледелия нельзя считать интенсивной технологией сельскохозяйственного производства. Органическое земледелие – это система уменьшения поступления энергетических ресурсов извне для получения продукции, где используются синтетические химические соединения. Главной целью является производство продуктов питания без использования потенциально опасных веществ, а значит, относительно безопасных для употребления. Использование коммерческих удобрений и пестицидов запрещено. Синтетические удобрения заменяются навозом и компостом, а сохранение органического вещества и запасов азота обеспечивается расширением выращивания бобовых на зеленые удобрения. Специально выведенные сорта, севооборот и посевы буферных растений используются для защиты растений от вредителей и болезней. Согласно данным отечественных и зарубежных ученых, производительность органического земледелия по отношению к конвенционному колеблется от 56% до 107%. Конвенционной считается система земледелия, где все агромероприятия проводятся на основе общих научно обоснованных рекомендаций без учета конкретных условий хозяйства.

Необходимость создания системы сельскохозяйственного производства, которое является и экономически выгодным, и экологически устойчивым, является причиной многих исследований влияния альтернативных систем обработки почвы на его свойства. Различные агротехнические подходы могут испытываться в полевых исследованиях и сравниваться между собой с использованием общепринятого статистического анализа. Другая возможность – это сравнение определенных типов хозяйствования за определенный период времени. При использовании такого подхода мы можем оценить состояние почв при органической и обычной системе земледелия, учитывая влияние этих систем на показатели качества почвы. Таким образом, определяют устойчивость каждой системы земледелия.

Органическое земледелие – это система, основной целью которой является оптимизация здоровья и производительности взаимосвязанных звеньев «цепи жизни» – почвы, растения, животного, человека. Это система хозяйствования, которая конструирует и управляет технологиями с целью создания экосистем с устойчивой производительностью. Борьба с сорняками и вредителями происходит благодаря управлению различными взаимосвязанными формами жизни, использованию органических остатков и отходов животноводства, подбору культур и севооборотов, управлению водным режимом почвы, использованию определенных технологий обработки почвы.

Плодородие почв сохраняется и улучшается с помощью системы действий, повышающих их биологическую активность, обеспечивает баланс питательных элементов, необходимый для нормального роста и развития растений и животных, а также направленную на сохранение ресурсов почв. Защита растений от болезней и вредителей осуществляется посредством:

— поддержания баланса между различными видами насекомых;

— увеличения популяций полезных видов насекомых;

— биологических;

— агротехнических;

— механических методов защиты.

Интенсивные технологии органического земледелия тщательно изучаются и отбираются с целью использования их для восстановления, а затем – для поддержания экологического равновесия в хозяйстве и вокруг него. Использование технологий органического земледелия еще не является гарантией того, что продукция будет полностью свободна от токсичных веществ. Они могут поступать из воздуха, почвы, воды, других источников, фермер не всегда может контролировать.

Продукция органического сельского хозяйства – это такая, которая получена в результате использования этой системы с соблюдением соответствующих стандартов, предназначенных обеспечить защиту продукции от загрязнения.

Основные цели органических технологий производства и переработки:

— производство продуктов питания высокого качества в достаточном количестве;

— конструктивное взаимодействие с природными системами и круговоротом веществ и энергии с сохранением и улучшением многообразие форм жизни;

— учет растущего социального и экологического значения технологий производства и переработки продукции органического земледелия;

— интенсификация биологических циклов в пределах хозяйства с привлечением в них микроорганизмов, почвенной флоры и фауны, растений и животных;

— создание ценных и устойчивых водных экосистем;

— сохранение и повышение плодородия почв;

— сохранение природного разнообразия продукционной системы и ее природного окружения, включая защиту дикорастущих растений и других организмов;

— обеспечение бережного отношения к водным ресурсам и водных экосистем и бережного их использования;

— использование, насколько возможно, возобновляемых ресурсов собственных (внутренних) производительных систем;

— создание гармоничного баланса между растениеводством и животноводством;

— создание для всего скота условий, соответствующих основным аспектам их естественного поведения;

— минимизация всех форм загрязнения;

— переработка продукции с использованием возобновляемых ресурсов;

— производство только такой продукции, которая полностью биологически разлагается;

— производство текстильной продукции длительного использования высокого качества;

— обеспечить возможность любому, кто занимается органическим земле-делием, жить качественной жизнью с удовлетворением основных потребностей человека, создание условий для безопасной и продуктивной работы;

— социально и экологически обоснованное развитие производства, переработки и реализации продукции.

Реализация всех этих пунктов возможна при обязательном соблюдении следующих правил: защита окружающей среды, уменьшение загрязнения, поддержание здоровья и оптимизация биологической продуктивности систем.

Сохранение целостности понятия «органические продукты» на каждом этапе их производства от посева до реализации. Продукты органического земледелия могут считаться таковыми, когда выполнены принципы данной системы для каждого этапа их производства – выращивание продукции, ее транспортировки, переработки, реализации. Ингредиенты, добавки и технологии переработки должны соответствовать общим принципам органического земледелия. Потребители должны быть уверены, что продукты с маркой «органические», полученные при соблюдении всех стандартов и имеют все сертификаты удостоверения качества от семян до права продажи продукции.

Органическое земледелие – это земледелие, которое объединяет все сельскохозяйственные системы, которые поддерживают экологически-, социально и экономически целесообразным производство сельскохозяйственной продукции. В основе таких систем лежит использование локально-специфического плодородия почв как ключевого элемента успешного производства. Такие системы используют природный потенциал растений, животных и ландшафтов и направлены на гармонизацию сельскохозяйственной практики и окружающей среды. Органическое земледелие существенно уменьшает использование внешних факторов производства (ресурсов) путем ограничения применения синтезированных химическим путем удобрений, пестицидов и фармпрепаратов. Вместо этого для повышения урожаев и защиты растений используются другие агротехнологические мероприятия и различные природные факторы. Органическое земледелие придерживается принципов, которые обусловлены местными социально-экономическими, климатическими и историко-культурными особенностями.

Традиционное земледелие характеризуется высокими показателями, но, во-первых, оно достигается снижением плодородия почвы и загрязнением окружающей среды синтетическими удобрениями и пестицидами и, во-вторых, в традиционном земледелии не придается достаточного значения такому важному показателю, как биологическое качество продукции, оцениваемое не только по привлекательному внешнему виду, вкусу и размеру, но и по способности поддерживать здоровье человека.

В альтернативном земледелии большое внимание уделяется борьбе с уплотнением почвы. Поэтому применяется минимизация обработки почвы широкозахватными агрегатами.

К альтернативным методам ведения сельского хозяйства можно отнести: биоинтенсивное мини-земледелие; биодинамическое земледелие; малозатратное устойчивое земледелие.

Они основываются на объединении процессов, происходящих в природе, и направлены на улучшение структуры почв, воспроизведение естественного плодородия, образования экологически устойчивых ландшафтов. Поэтому к таким системам, в первую очередь относится органическое земледелие.

Система органического производства сельскохозяйственной продукции запрещает или ограничивает использование синтетических комбинированных удобрений, пестицидов, регуляторов роста и добавок к кормам при откорме животных. Такая система базируется на введении устойчивых севооборотов, использовании растительных остатков, навоза и компостов, многолетних бобовых растений, использовании механических и биологических средств борьбы с сорняками, вредителями и болезнями.

Ключевым моментом органического земледелия является сохранение и повышение плодородия почв.

К мерам, обеспечивающим достижение этой цели, относятся:

— оптимизация соотношения сельскохозяйственных культур в пределах каждого хозяйства;

— эффективное использование местных органических удобрений (навоза, торфа, компостов, сапропеля, органических отходов переработки сельскохозяйственной продукции);

— широкое использование посевов многолетних трав и увеличение площадей сидеральных посевов

— химическая мелиорация, основанная на использовании местных залежей известняков, мела;

— использование местных сырьевых ресурсов для повышения плодородия почв (фосфориты, цеолиты, глаукониты);

— дальнейшее прекращение необоснованного расширения посевных площадей под подсолнечник, что приводит к ухудшению фитосанитарного состояния почвы, за счет расширения площадей под сою, рапс, горчицу, лен масличный;

— введение минимальной обработки почвы, внедрение широкозахватных агрегатов, применение прямых посевов

— применение контурной организации территории, предотвращающей разрушение почв;

— всесторонняя реставрация и поддержка полезащитных полос как важнейшего агроландшафта и закрепление границы полей.

Для альтернативных хозяйств, в которых содержатся животные, вместо применения сложных кормовых смесей, содержащих многочисленные синтетические кормовые добавки, характерно возвращение к натуральным кормам.

Основным вопросом является не только получение экологически без-опасной, но и биологически полноценной продукции питания. Поэтому основным вопросом производства продукции для детского, лечебного и профилактического питания является расширенное воспроизводство плодородия почв. Без решения этого вопроса отказ от химизации, во-первых, может привести к резкому снижению урожайности сельскохозяйственных культур и, во-вторых, к получению экологически чистой, но биологически неполноценной продукции (мало белка, клетчатки, витаминов и др.).

1.2 Особенности органического земледелия

Философия системы органического земледелия базируется на создании агроэкосистем, максимально приближенных к естественным формациям.

Система учитывает базовый принцип развития планеты, поскольку возникновение жизни на Земле было обеспечено двумя глобальными процессами, которые и сейчас, и в будущем будут поддерживать развитие биосферы. К ним относятся фотосинтез и азотфиксация во всех ее проявлениях. Именно регулированию этих процессов в наибольшей степени и подчинено органическое земледелие, поскольку его технологические приемы обеспечивают эффективное использование положительных факторов окружающей среды, прежде всего, путем увеличения их удельного веса в процессе выработки основных биотических компонентов.

Технологические мероприятия системы базируются на:

— научно обоснованной структуре посевных площадей и специализированных севооборотах с насыщением многолетними бобовыми травами до 25…27%;

— мелкой обработке почвы, которая сохраняет естественную структуру пахотного слоя, не разрушая в нем вертикальную ориентацию пор аэрации;

— использовании многолетних бобовых трав, сидератов и внесении научно обоснованных норм органических удобрений, обеспечивает растения питательными веществами и положительный баланс гумуса;

— применении экологически безопасных агротехнических и биоценотических мероприятий в технологиях выращивания сельскохозяйственных культур.

На первый взгляд это давно известные истины земледелия, но в органической системе каждый из этих направлений наполнен новыми приемами, направленными на создание экологической ситуации, которая способствует получению потенциальной производительности культурных растений, без использования агрохимикатов.

Схематично модель системы органического земледелия приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Модель системы органического земледелия

Структура посевных площадей. Общая площадь посевов кормовых культур формируется за счет многолетних бобовых трав, однолетних трав, занятых паров, кукурузы на силос и достигает 60%.

Такая структура посевных площадей на основе поликультуры обеспечивает биоразнообразие в системе агробиоценоза. Агрономы определяют такой подход как эффект агрофитоценологии. В основу данной идеи и практики положено желание и возможность включения в севооборот максимально целесообразного количества культур, формирующих оптимальные условия режима питания растений и оптимизации фитосанитарного состояния посевов.

Эффективны также агрофитоценозы на основе гетерогенных композиций различных культур, или сортов одной и той же культуры способствует повышению коэффициента фотосинтетической радиации на 1,5…2,0%.

Важным фактором гетерогенных агробиоценозов является также подавление сорняков листовой поверхностью культурных растений и эффект алелопатии, биологическое действие которого способствует оптимизации фитосанитарного состояния посевов.

Мелкая обработка почвы. Главным требованием мелкой обработки является подрезание корневой системы на уровне 4…5 см без ее удаления из почвы. При этом поверхность покрывается перегнойным слоем органики различного происхождения, благодаря которому растения и биота получают питательные вещества, уменьшается риск образования корки.

Мелкая обработка обеспечивает значительный противоэрозийный эффект. Она дает возможность максимально использовать почвозащитные свой-ства многолетних трав, которые создают вертикальную ориентацию пор аэрации, что улучшает структуру почвы и предотвращает водную эрозию во время выпадения интенсивных дождей. Когда сток почти отсутствует, вода по ходам корневой системы растений проникает на глубину 45…55 см и уже там расходится по капиллярам. При системной поверхностной обработке и выращивании многолетних трав уменьшаются плотность и улучшаются водно-физические свойства почвы, исчезает грунтовая подошва, которая неизбежна при традиционной вспашке и препятствует движению влаги в почве.

Современная система почвообрабатывающих машин и агрегатов обеспечивает качественное поверхностное возделывание почвы, включая дисковые бороны фирмы Gregoire Вesson – DXRV, DXRV-HD, лущильники Vänderstadt Carrier — CR 820, культиваторы Horsch-Агросоюз, Скорпион, КВАНТ-12 и др.

Особенно широко используются культиваторы Horsch-Агросоюз и дисковая борона французского производства Gregoire Вesson, которая позволяет осуществлять поверхностное возделывание точно на определенную глубину независимо от микрорельефа поля. Гладкие диски в ней сочетаются с ромашковыми, что дает возможность одновременно измельчать растения, бороться с сорняками и рыхлить землю. Борона также оснащена катками, которые уплотняют почву и измельченную массу растений, выравнивают поверхность поля.

Таким образом, мелкая обработка почвы:

— сохраняет влагу почвы – как главного лимитирующего фактора земледелия;

— создает оптимальную плотность почвы за счет его биологического рыхления корневой системой многолетних трав и биотой;

— сохраняет клубеньковые бактерии, в которых накапливается ассимилирующий азот, что способствует формированию питательного режима культурных растений;

— уменьшает засоренность поля, особенно однолетними сорняками, которые прорастают с верхнего (0…5 см) слоя почвы;

— повышает эрозионную устойчивость и способствует сохранению почвы;

— создает оптимальные условия для жизнедеятельности фауны и флоры почвы;

— сокращает материальные затраты.

Использование навоза и сидеральных культур. С внедрением системы органического земледелия и отказа от минеральных удобрений актуальным становится поиск эффективных и надежных источников компенсации элементов питания и создания в почве положительного баланса гумуса. Стоит задача привлечь в почвообразовательный процесс как можно больше органического вещества.

Эту проблему можно решить путем максимально полного использования природных органических удобрений: навоза, сидератов, нетоварной доли урожая – пожнивных остатков, что соответствует требованиям органического земледелия [7-16].

Использование навоза. Обычно вместе с сидератами и пожнивными остатками вносится от 24…26 до 100…120 т/га органических удобрений. С целью получения навоза ежедневно на подстилку животным раздают до 5 кг соломы на голову. При таком количестве подстилка хорошо вбирает в себя жидкие фракции, способствует увеличению в навозе количества азота во время его хранения, из него медленнее вымываются питательные вещества; быстрее развиваются бактерии, необходимые для его переработки.

Навоз складируется и хранится в полевых буртах не менее года вблизи полей, где планируется его внесение. Разгружается навоз ровной лентой, образуя два длинных бурты, между которыми ширина 15 м. Последние бурты формируются из более твердого соломистого навоза, а между ними размещают навоз более жидкой фракции. Через 10 м формируют очередную ленту из двух параллельных буртов, между которыми размещают навоз жидкой фракции.

Через несколько месяцев ленту с буртами соломистого и жидкого навоза сворачивают, а через несколько месяцев с помощью бульдозеров сворачивают два соседних бурта на свободное место. Благодаря перемешиванию происходит перемещение массы, она обогащается кислородом, что стимулирует новую мощную волну развития бактерий. Сверху готовые бурты укрывают соломой, которая защищает будущее удобрение от высыхания, впитывает в себя испарения, содержащие ценный азот.

При этом невозможно переоценить в повышении плодородия почвы роль дождевого червя. Именно его считают «великим творцом» почвенного плодородия, который создает легкоусвояемые питательные соединения с органикой.

Прокладывая многокилометровые ходы в почве, черви рыхлят его, обогащают своими выделениями (до 100 и более т/га), улучшают структуру почвы. В экологически целостной почве их ходы остаются не разрушенными в течение трех лет. Прорытые ходы и микроканалы обеспечивают циркуляцию в зоне корневой системы влаги и воздуха, создавая оптимальные условия для жизнедеятельности культурных растений.

Оптимальные сроки внесения навоза – апрель, май, июнь. Процесс внесения рекомендуется осуществлять по технологии, которая напоминает «намазывание». В поле работает комплекс техники. Сначала идут навозоразбрасыватели. За ними пускают шлейф-трубу, которая выравнивает поверхность поля, равномерно разглаживая по ней отдельные кучки навоза. После этого его заделывают в почву дисковой бороной.

Все это происходит в течение одного дня. Благодаря этому удается достичь полного сохранения питательных веществ: навоз остается на поверхности считанные часы, поэтому не подсыхает, азот из него не испаряется и не вымывается.

Необходимо отметить, что наилучший эффект от использования навоза достигается в результате внесения органического удобрения весной после первого укоса люцерны. При этом, после разбрасывания органики, достаточно сначала пройтись по такому полю легкими дисковыми боронами, чтобы смешать навоз с почвой. По мере достаточного увлажнения почвы через 7…10 дней там интенсивно развиваются многолетние травы. Под их защитным покровом активизируются все процессы повышения плодородия почвы. При этом питательные вещества навоза усваиваются растениями, и часть из них становится пищей растений, сказывается на урожайности зеленой массы следующих укосов люцерны.

Навоз вносится по занятым и сидеральным парам. Так, занятый пар получают после скашивания травосмеси на зеленый корм.

Почва, обогащенная азотом за счет деятельности клубеньковых бактерий, получает также органику от оставленной стерни и корней растений, и ко всему этому добавляются питательные вещества навоза.

Внесение навоза по сидератам имеет несколько преимуществ. Во-первых, сидераты обогащают почву макроэлементами, благодаря чему удобрение становится сбалансированным. Во-вторых, грибки и микроорганизмы свою «работу» начинают с разложения зеленой массы сидератов, которые здесь выступают своеобразным катализатором, а уже из них переходят в навоз. Но главное – такое двойное удобрение быстро повышает плодородие почвы.

Это вполне справедливо и для тех случаев, когда навоз вносят не по сидератам, а, наоборот, гречиху по сидератам высевают сразу после внесения навоза. Гречиха фиксирует питательные вещества навоза и защищает удобрение от вымывания из почвы. Кроме того, она образует мощную зеленую массу, благодаря чему количество органики на поле увеличивается. За период вегетации, в зависимости от погодных условий, отрастает зеленая масса гречихи, которая образуется из падалицы ее семян. Ее скашивают еще дважды, а то и трижды. Эту технологию используют, прежде всего, там, где поле нуждается в «реабилитации», то есть восстановлении утраченного плодородия.

Внесение навоза подпредшественник озимой пшеницы с применением сидератов улучшает использование растениями азота, способствует повышению качества продукции и стабилизации содержания гумуса в почве. Поэтому внесение навоза является постоянным, обязательным и целенаправленным элементом ведения земледелия.

Производство компоста. Компост получается за счет биотермического процесса минерализации и гумификации органических веществ, проходит в аэробных условиях под действием микроорганизмов, в основном, теплолюбивых.

История компостирования идет вглубь веков. Первые письменные упоминания об использовании компоста в земледелии появились 4500 лет назад в Месопотамии, в междуречье Тигра и Евфрата (нынешний Ирак). Искусством компостирования владели все цивилизации Земли. Римляне, египтяне, греки активно практиковали компостирование, что нашло свое отражение в Талмуде, Библии и Коране. Две тысячи лет назад римский ученый и писатель Колумелла в учебнике по сельскому хозяйству сообщал, как из отходов, перемешанных между собой и собранных в кучу, получать удобрения.

Несмотря на то, что искусство компостирования было известно в земледелии с незапамятных времен, в XIX столетии, когда большое распространение получили искусственные минеральные удобрения, оно было в значительной степени забыто.

В связи с ростом внимания населения к экологическим проблемам в последние годы, интерес к получению компоста с целью увеличения урожая и повышение его качества растет, появляются технологии его ускоренного производства.

Так, постоянно совершенствуется технология ускоренного естественного разложения органических веществ в контролируемых условиях. Для этого используется специальный аэратор, который с рассчитанной периодичностью перемешивает навоз, способствуя поступлению воздуха внутрь бурта, что повышает температуру субстрата и стимулирует ускорение распада белков, жиров и сложных углеводов, основных структурных элементов растений, из которых состоит навоз.

Навоз компостируют на полевых площадках. Для удобства работы технических средств площадка имеет ширину не менее 18 м, а длину определяют, исходя из расчетного количества компоста во время загрузки – 1,5…2,0 т/м2. Площадку размещают на участке, не подтопляемой водой.

Загружают площадку через один конец, выгружают – через противоположный.

Компостный бурт должен иметь достаточный размер для предотвращения быстрой потери тепла и влаги и обеспечения эффективной аэрации во всем объеме. Размеры бурта должны быть 1,5 м в высоту и 2,5 м в ширину, иначе диффузия кислорода в центр бурта будет замедлена.

Большое значение имеет высота бурта. Если бурт положен слишком высоко, то материал будет сжат собственной массой, смесь не будет рыхлой, и начнется анаэробный процесс. Низкий компостный бурт слишком быстро теряет тепло, и в нем невозможно поддерживать температуру, оптимальную для термофильных организмов.

Кроме того, из-за большой потери влаги замедляется процесс образования компоста.

Принцип работы аэратора довольно прост: во время его движения вдоль бурта, крыло со шнеком переворачивает массу, насыщая ее воздухом. Через форсунки проводится увлажнение массы, есть также возможность использовать бактериальные препараты с разной концентрацией микроорганизмов.

Поток воздуха удаляет углекислый газ и воду, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, а также отводит теплоту благодаря испарительному теплопереносу. Перемешивание способствует также диспергированию больших фрагментов сырья, увеличивает удельную поверхность, необходимую для биоразложения.

В начале компостирования концентрация кислорода в порах субстрата составляет 15…20% (идеальной считается концентрация кислорода – 16,0…18,5%), что соответствует его содержанию в атмосферном воздухе, концентрация углекислого газа варьирует в диапазоне 0,5…5,0%. В процессе компостирования концентрация кислорода снижается, а углекислого газа – растет.

Контроль содержания кислорода в исходном воздухе необходим для регулирования режима компостирования. Самый простой способ такого контроля – обоняние, поскольку запахи указывают на начало разложения органического вещества.

После первого перемешивания и увлажнения начинается процесс ферментации и перепревания. Численность бактериальных популяций увеличивается. Эти организмы быстро разлагают простые сахара и углеводы, а затем более сложные молекулы – целлюлозу и белки. В дальнейшем микроорганизмы выделяют комплекс органических кислот. Через три недели первая фаза завершается.

Вторая фаза также начинается с перемешивания, с добавлением воды, с внесением микроорганизмов. В результате микробного роста и метаболизма в буртах увеличивается температура. Когда она достигает + 40°С и более, мезофильные микроорганизмы заменяются термофильными, более устойчивыми к высоким температурам. При достижении температуры +55°…65°С, большинство патогенов погибает. Ускоряется расстройство белков, жиров и сложных углеводов. Когда питательные вещества исчерпаны, обменные процессы стихают и температура снижается.

Третья фаза – конечная. Она начинается на 42-й день с момента закладки буртов – проводят последнее перемешивание и одновременно увлажнение, при необходимости внесение биопрепаратов или микроэлементов. На этой стадии в компостных буртах снова начинают доминировать мезофильные микроорганизмы. Снижение температуры до +40°C – лучший индикатор начала стадии созревания.

Таким образом, в результате компостирования за 60…65 дней получается ценное удобрение, в котором содержание органических веществ – не менее 75% и не менее 50% питательных веществ в легкодоступной для растений форме. Также в нем отсутствует патогенная микрофлора в опасных концентрациях, жизнеспособные семена сорняков, удобрение имеет слабощелочную или нейтральную реакцию.

В результате высокотемпературной биоферментации компостной массы в аэробных условиях увеличивается питательная ценность готовой продукции, обеспечивается ее экологичность.

Параметры готового продукта: температура – 30…35⁰С, влажность – 32…38%, содержание углекислого газа – до 8%, содержание кислорода – до 12%, действующего вещества в 1 т компоста – не менее 50…70 кг, в том числе азота – 15…20 кг, фосфора – 10…15 кг, калия – 15…20 кг. В зависимости от субстрата содержание NPK в компосте может быть в пределах 1,35; 0,57; 0,97, он имеет темный цвет. Заслуживает внимания изменение запаха компостного материала.

При внесении компоста, одновременно с улучшением питательного режима, почва обогащается органическими веществами, улучшаются ее физические и химические свойства. Под влиянием компоста до 35% увеличивается урожай пшеницы озимой, в зерне растет содержание белка и клейковины.

«Зеленые» органические удобрения – сидераты. Специальные посевы растений, надземная масса которых частично или полностью заделывается в почву, называют сидерацией, а саму культуру – сидератом. Термин «сидера-ция» впервые предложил в XIX веке французский ученый Ж. Виль. Под «сидерацией» нужно понимать заделку не только надземной массы, но и корневой системы, то есть всей растительной массы.

Растительную массу на зеленое удобрение широко используют почти во всех странах Европы. Сидеральные культуры, а их – более 60 видов, обогащают почву питательными веществами, улучшают структуру ее верхнего слоя, водный, воздушный, тепловой, фитосанитарный режима и способствуют защите почвы от эрозии.

Зеленое удобрение является неисчерпаемым, постоянно возобновляемым источником органического вещества. Известно, что за свою жизнь на формирование биомассы растение берет из почвы только 10% «материала», а 90% получает из воздуха, энергии солнечных лучей. По своей эффективности сидераты приравниваются к полуперепревшему навозу с коэффициентом 1,5. Сидераты способствуют естественному воспроизводству плодородия почвы. На полях, занятых ими, не пересушивается верхний слой, не погибает биота.

Выбирая ту или иную сидеральную культуру, нужно учитывать климатические, почвенные и организационно-экономические условия хозяйства. Особое внимание надо обращать на семеноводство, поскольку стоимость семян составляет основную статью расходов при выращивании культур на зеленое удобрение.

В качестве сидеральных культур используют многолетние бобовые травы (эспарцет, люцерну посевную), однолетние бобовые (вика яровая), которые более полезны для обогащения почвы питательными веществами. Используют также гречку, редьку масличную, горчицу, а также смеси «вика яровая и овес посевной», «редька масличная и овес посевной».

Сразу после всходов сидераты начинают «работать» на плодородие почвы. Солнце на полях, занятых ими, не пересушивает верхний слой, не убивает микрофлору, а лишь способствует фотосинтезу. Бобовые культуры обогащают почву азотом, который фиксируют из воздуха клубеньковые бактерии, размещенные на их корнях. Накопленного азота хватает как самой сидеральной культуре, так и следующей после нее культуре в севообороте. Положительное влияние сидерации на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур сохраняется в течение трех лет. Так же, как и навоз, сидераты являются важным источником для синтеза органического вещества почвы.

Под влиянием бобовых сидератов в 4…7 раз увеличивается количество клубеньковых бактерий, значительно повышается ферментативная активность почвы, улучшаются ее фитосанитарные и водно-физические свойства, создаются условия для интенсивного развития микроорганизмов и микрофауны. Положительное действие сидератов продолжается в течение 3…4 лет.

Широкое внедрение сидератов способствует включению в малый круговорот с более глубоких генетических горизонтов почвы неиспользованных резервов фосфора, калия, кальция, магния и других элементов питания растений.

Агрохимическими исследованиями установлено, что после эспарцета при его урожайности 275 ц/га после минерализации зеленой массы в почве накапливается N₁₄₅P₂₅K₇₅. После вики озимой и яровой при урожайности 250 ц/га в почве остается N₁₆₀P₇₅K₂₀₀. После вико-овсяной смеси — N₁₂₀P₃₅K₈₀. После гречки, зеленая масса которой заделывается дважды, содержание макроэлементов в почве достигает N₂₀₀P₁₃₅K₃₀₅. После горчицы белой при урожайности 250 ц/га содержание макроэлементов составляет N₆₀P₄₀K₉₀. После редьки масличной при урожайности 450 ц/га содержание макроэлементов равно N₈₅P₆₅K₂₄5.

Рекомендуемые нормы внесения минеральных удобрений: для пшеницы озимой N_90-120P₆₀K₉₀, пшеницы яровой и сои – N₆₀P₆₀K₆₀, кукурузы – N_90-120P_60-90K_90-120, подсолнечника – N₆₀P_60-90K_40-60, свеклы сахарной (по неустойчивого увлажнения) – N_85-100P_120-130K_115-125.

Сидеральные культуры выращивают с подсевом к покровным культурам, поукосно и пожнивно. В первом случае, в год выращивания, сидераты подсевают под покровную культуру (ячмень) или высевают непосредственно после уборки основной культуры (поукосно, пожнивно). В процессе выращивание сидеральных культур с подсевом под покровную культуру поле обрабатывают по технологии подготовки почвы для покровной культуры. С целью выращивания сидератов послеукосных или пожнивных почву готовят рекомендованными агрегатами на глубину 6…8 см. Главное – не допустить разрыва между уборкой предшественника и посевом сидерата, потому что это приводит к значительной потере влаги и, как следствие, худшему развитию сидеральной культуры.

Важно также обеспечить заделку семян во влажную почву. Сев проводят сразу за обработкой почвы или одновременно с ней. Основной способ посева – обычный строчный; нормы высева для послеукосных или пожнивных посевов увеличивают на 20…25% по сравнению с оптимальными условиями (при посеве весной) и запахивают его на 1…2 см глубже. После посева проводят прикатывание, при необходимости довсходовое и послевсходовое боронование легкими посевными боронами.

Наилучшие результаты для получения дружных всходов и последующего роста сидератов дает именно поверхностное возделывание почвы: сохраняется влага, уменьшается засоренность, не уплотняется почва. В сочетании с сидератами поверхностное возделывание обеспечивает эффективное сохранение и повышение плодородия почвы.

В результате выращивания сидеральных культур воспроизводство плодородия почвы обеспечивают сами растения. Это их свойство подсчитано даже математически. На каждую тонну урожая сухого вещества (основной и побочной продукции) многолетние бобовые травы (люцерна, эспарцет) фиксируют из воздуха примерно 30…38 кг, люпин и кормовые бобы – 20…27 кг, горох – 10…15 кг азота.

Система заделки сидератов используется достаточно простая. Зависит она от массы и роста разнотравья. Если травостой невысок – 30…40 см и уже начинается бутонизации, запускают в загон трактор с дисковыми боронами. Хорошо отрегулированный механизм с четко настроенными под нужным углом атаки рабочими органами легко заделывает травостой. Как правило, проводят дискование в два следа, когда при обратном проходе половина бороны обрабатывает уже задискованную полосу.

Для заделки сидератов используют дисковые бороны. Как правило, бороны имеют рамы, которые позволяют всем рабочим органам осуществлять поверхностное возделывание независимо от конфигурации ландшафта на точно определенную глубину. Классические диски в них сочетаются с «ромашковыми». Это дает хорошую возможность одновременно и измельчать сидераты, противодействовать сорнякам, и рыхлить землю. В дополнение дисковые бороны оснащаются катками, предназначенными для утрамбовывания зеленой измельченной массы.

1.3 Переход от традиционного использования земельных ресурсов к органическому: основные проблемы

В условиях чрезмерной антропогенной нагрузки внимание привлекают экологически чистые почвы. Основные пути развития производства экологически чистой продукции [17-20]:

— крупнотоварное с высоким инвестиционным привлечением органическое производство (модель действует в США);

— мелкотоварное органическое производство с низким инвестиционным привлечением, экспортоориентированное с высоким социальным значением (модель действует в странах Африки);

— мелко- и среднетоварное органическое производство со значительной финансовой поддержкой со стороны государства (модель действует в странах ЕС);

— органическое животноводство в условиях выпасного способа содержания (модель действует в странах Океании и Австралии);

— смешанные формы, которые определяются уровнем и благоприятностью государственной поддержки, внутренним и туристическим спросом и экспортными возможностями страны.

Современное использование сельскохозяйственных угодий не соответствует требованиям рационального землепользования. В большинстве хозяйств земледелие ведется с полным игнорированием законов возвращения в почву питательных веществ, вынесенных с урожаем. Как следствие, происходит снижение плодородия почв, особенно опасных масштабов приобрела их деградация.

Однако антропогенное загрязнение территорий в России имеет не сплошной, а локальный характер. Уровень загрязнения на некоторых земельных площадях значительно ниже по сравнению со странами Западной Европы. Кроме того, Россия имеет хорошие перспективы в выращивании органического сельскохозяйственного сырья, поскольку в течение последних лет резко сократилось внесение минеральных удобрений, применение химических средств защиты растений в результате дефицита оборотных средств у сельскохозяйственных товаропроизводителей.

Поэтапный подход. Применение органических методов и технологий в сельском хозяйстве одновременно решает проблемы деградации окружающей среды и обеднения общества, и, тем самым, расширяет возможности для международного экспорта. Органическое сельское хозяйство предоставляет странам возможность доступа к растущим международным рынкам, создание новых и более прибыльных рабочих мест, развития нового бизнеса и агротуризма, приспособлений к изменению климата, возрождения сельской местности и роста природного капитала, от которых зависят перспективы устойчивого экономического роста и увеличения благосостояния.

Экономическое обоснование целесообразности внедрения органического способа производства предполагает анализ нескольких этапов.

На первом этапе следует провести полный аудит земельного участка по содержанию гумуса, минеральных и органических веществ, рН, остатков агрохимикатов, соединений фосфора и калия. Большое значение имеет анализ влияния промышленных предприятий как источника загрязнения сельскохозяйственных угодий вредными веществами, автомобильных дорог с интенсивным движением транспорта, свалок и складских помещений, на которых хранятся ядохимикаты и непригодные, запрещенные для использования пестициды и оценить риски от такого соседства для участка и культур, которые планируется выращивать с применением требований к органическому землепользованию. На этом же этапе определяется целесообразность второго этапа – стабилизационный период и проведение ряда агротехнических мероприятий для возможности применения переходного периода.

Для того, чтобы минимизировать потери урожая, был предложен этап внедрения органического землепользования – стабилизационный период – период времени, необходимый для проведения комплекса агрохимических и мелиоративных мероприятий, направленных на ликвидацию негативных последствий предыдущего землепользования и улучшения или стабилизации качественного состояния почв с целью уменьшения экономических убытков из-за снижения урожайности культур во время переходного периода.

Такой вариант требует дополнительных затрат времени и средств, однако это необходимо для выращивания органической сельскохозяйственной продукции на землях, пострадавших от неконтролируемой деятельности аграриев, и позволит избежать или хотя бы минимизировать убытки хозяйства в переходный период. Было рассчитано, что на выполнение работ во время стабилизационного периода для повышения качественного состояния почв 1 га сельскохозяйственных угодий необходимо до 200 тыс. руб./га. Размер таких расходов, как правило, является определяющим при принятии решения перехода к органическому производству.

Если же хозяйство ежегодно обеспечивало положительный или хотя бы бездефицитный баланс питательных веществ, в достаточном количестве вносились органические и минеральные удобрения, придерживались севооборота и всех правил земледелия, то земли, скорее всего, не будут нуждаться в проведении стабилизационных мероприятий. Вариант перехода хозяйства к органическому землепользованию не потребует прохождения второго этапа, а третий этап будет ограничен сроком переходного периода в 3 года.

Переходный период начинается с момента подачи фермером или представителями предприятия сертификационному органу заявки на сертификацию земель.

Сроки переходного периода для растений следующие:

Однолетние культуры – для земельных участков, где выращиваются культуры, которые не использовались в течение не менее двух лет до посева.

Многолетние культуры, кроме фуражных, – земли не должны использоваться в течение не менее трех лет до первого сбора урожая органических продуктов.

Для лугов и пастбищ или многолетних фуражных культур – в течение не менее двух лет до начала использования как органические корма.

Наиболее экономически выгодным по средствам и времени является вариант перехода к органическому землепользованию на землях, которые длительное время не обрабатывались. В результате такого естественного восстановления агрохимическое состояние земель стабилизируется или улучшается естественным путем без вмешательства человека. К тому же, переходный период в таком случае может быть сокращен до 2 лет.

На третьем этапе следует учесть, что весь урожай, полученный в течение года с официального начала переходного периода, считается традиционным, урожай, полученный после 12 месяцев соблюдения правил ведения органического производства, маркируется как продукт переходного периода, и только урожай растительных культур, выращенный через 2 года с начала переходного периода, маркируется и реализуется, как органический.

Четвертым этапом является непосредственная сертификация определенного участка для ведения органического земледелия с предоставлением права маркировать выращенную продукцию как органическую. Ориентировочная стоимость сертификации земель, пригодных для выращивания органической продукции с посевной площадью до 1000 га, составляет 1,5…2 тыс. Евро.

Эффективность ведения органического землепользования на пятом этапе определяется затратами на сертифицированные семена, удобрения и средства защиты растений, а также уровень урожайности культур, которые выращиваются на сертифицированных землях. Существует устойчивая уверенность в том, что урожайность культур, выращиваемых в соответствии с правилами ведения органического земледелия, ниже, чем культур, которые выращиваются с применением интенсивных методов. Но исследования швейцарского проекта «ЕкоФинЛан» свидетельствуют о том, что при сравнении урожайности озимой пшеницы и ярового ячменя, выращенных традиционным и органическим способами, затраты на выращивание 1 ц органических озимой пшеницы и ярового ячменя составляет соответственно 76,9% и 55, 6% от затрат на выращивание традиционным способом (табл. 1.1).

По результатам проведенных исследований можно сделать выводы, что, несмотря на то, что урожайность озимой пшеницы, выращенной органическим способом, ниже, полученную от реализации как органической, выше, а затраты на обработку 1 га – меньше. Урожайность ярового ячменя, выращенного органическим способом, оказалась даже больше, чем традиционным, а прибыль от реализации органического ярового ячменя увеличилась почти вдвое.

Исследования, проведенные в Швейцарии, свидетельствуют о снижении урожайности культур, но прибыль хозяйства повышается за счет экономии на химических удобрениях, снижении затрат на энергоносители и повышенной цене реализации органической продукции по сравнению с продукцией, выращенной традиционным способом.

По формированию цены на органическую продукцию, ее стоимость по сравнению с продукцией, выращенной традиционным способом, зависит от насыщенности такой продукцией рынка и покупательной способности населения. Но, как правило, органическая продукция имеет стоимость выше от традиционной на 30 … 60%, в некоторых регионах определенные виды органической продукции имеют цену на 70…100% больше, чем традиционная продукция.

Таблица 1.1. Сравнение экономической эффективности выращивания озимой пшеницы и ярового ячменя органическим и традиционным способами

Показатели	Отклонение, %
	озимая пшеница		Яровой ячмень
	традицион-ный способ	органический способ	традицион-ный способ	органический способ
Урожайность, ц/га	100	64,3	100	111,2
Затраты на 1 га	100	77,8	100	63,3
Прибыль на 1 га/руб	100	109,4	100	186,3

На последнем, шестом этапе, при расчете экономической эффективности производства органической продукции следует учесть, что согласно требованиям к органической продукции хозяйство, которое ее выращивает/производит, должно проходить процедуру сертификации ежегодно.

Как вывод, можно отметить, что при разработке бизнес-плана и обосновании экономической эффективности перехода хозяйств на органический способ землепользования следует учитывать расходы на проведение аудита земельного участка и лабораторных исследований по определению качественных показателей почв.

Кроме того, при принятии решения о внедрении органического способа землепользования следует руководствоваться не только экономическим эффектом, а учитывать еще социальный и экологический эффекты, которые будут иметь место.

К социальным эффектам следует отнести: повышение социальной ответственности бизнеса; повышение экологичности, качества и безопасности продукции, выращенной/произведенной органическим способом; повышение сознания потребителей и формирование основ здорового образа жизни; создание новых рабочих мест и возрождение села.

К экологическим эффектам следует отнести следующие: воспроизводство плодородия почв; улучшение состояния окружающей среды; обеспечение сохранения присущей биоты и биоразнообразия в регионе ведения органического землепользования.

Указанные эффекты обладают способностью усиливать друг друга, в сочетании иметь более существенный общий эффект для территорий, региона и страны.

1 января 2020 года вступил в силу Федеральный закон №280-ФЗ «Об органической продукции и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», что означает новую страницу в истории отрасли [21].

Потенциал органической продукции на внутреннем рынке оценивается в 2…10% от рынка продовольствия, уровень внедрения биологизации земледелия потенциально может достичь 50…80%. Внедрение органического сельского хозяйства и биологизации земледелия обеспечит до 70% здорового образа жизни россиян через качественное здоровое питание и безопасную окружающую среду [29-32].

1.4 Основные направления использования биотехнологических препаратов в растениеводстве

По направленности действия биопрепараты для растениеводства разделяют на те, которые: улучшают питание растений (азотное, фосфорное, калийное); стимулируют их рост и развитие биологически активными соединениями (ауксины, гиббереллины, витамины); повышают устойчивость растений к фитопатогенам; защищают растения от фитопатогенов и фитофагов; подавляют рост сорняков; улучшают структуру и плодородие почвы.

Все вещества, которые используют в растениеводстве, принято делить на агрохимикаты и пестициды [33, 34].

История использования биотехнологических методов для защиты растений насчитывает сотни лет. Попытки использования одних организмов для борьбы с другими осуществлялись с древних времен. Более тысячи лет назад начали применять муравьев для уничтожения вредных насекомых на цитрусовых растениях. Первым упоминанием об использовании препарата биологического происхождения можно считать использование измельченных хризантем для защиты от насекомых-вредителей со 100 лет до н.э. в Китае. Была одомашнена дикая кошка для борьбы с мышами и другими грызунами, которые вредят запасам.

В начале прошлого века в результате исследований многих ученых (Ф. Кеппен, И.А. Порчинский, Н.А. Холодковский и др.) был накоплен большой материал по паразитизму и хищничеству среди насекомых и определены пути использования энтомофагов в биологической защите растений.

Использование микроорганизмов в защите растений связано, прежде всего, с именем И.И. Мечникова и его научными исследованиями в 70-е годы XIX века. Именно в этот период в южных регионах России наблюдались вспышки размножения хлебного жука. Изучая вредителя, И.И. Мечников наблюдал гибель их личинок от микроскопического гриба, который он назвал в 1878 году Metaerhizium anisopline. Вскоре он совместно с другими учеными разрабатал методы наработки указанного микроорганизма для практического использования в качестве средства борьбы.

Широкую известность получили многолетние опыты борьбы с майским хрущом, которые осуществлял во Франции ле-Муль. Он исследовал гриб Botrytis tenella. В 1923 году ле-Муль сообщил об удачном применения против личинок майского жука этого возбудителя. Культуру Botrytis tenella ле-Муль рекомендовал для борьбы с виноградными листовертками.

В 1928 году начались испытания биоинсектицидов на основе Bacillus thuringiensis для борьбы с кукурузным мотыльком. Промышленный выпуск препаратов на основе B. thuringiensis был начат в 1938 году во Франции. В 1961 году первый биопестицид Bacillus thuringiensis получил официальную регистрацию.

Необходимо отметить, что препараты, содержащие B.thuringiensis и сегодня успешно используются для защиты от насекомых-вредителей.

Bacillus thuringiensis нашел применение в защите растений не только для создания биоинсектицидов, но и успешно используется в биотехнологии растений для создания новых трансгенных растений, устойчивых к насекомым.

В разных странах мира проводилось много исследований по применению грибов для борьбы с насекомыми-вредителями.

Первые описания вирусных болезней насекомых (гусениц тутового шелкопряда) появились в литературе в середине XIX века. Однако еще в течение многих последующих десятилетий вирусные заболевания не отличали от бактериальных, протозойных и других инфекционных заболеваний, так как в то время ничего не было известно даже о самом существовании вирусов.

Вирусы были открыты русским ученым Д. И. Ивановским в 1892 году при изучении мозаичной болезни табака. Сейчас известно много вирусов, вызывающих заболевания различных растений, животных и человека.

Наибольшее число вирусных болезней насекомых (более 200) известно у чешуекрылых. Заболевания, вызываемые этими мелкими возбудителями, обнаружены также у некоторых видов перепончатокрылых, двукрылых и одного вида жесткокрылых.

Опыты, проведенные в разных странах, показали, что искусственное заражение насекомых вирусами в естественных условиях может быть очень эффективным методом борьбы.

В арсенале защитников урожая имеются вирусные препараты, применяемые для борьбы с вредными насекомыми. Все вирусные препараты производятся путем культивирования вирусов в живых насекомых тех видов, в отношении которых они применяются.

Паразитических и хищных насекомых обычно называют энтомофагами. Основными способами использования энтомофагов в биологической борьбе с вредными насекомыми являются интродукция и акклиматизация, внутриареальное переселение, массовое искусственное разведение.

В последние годы уделяется большое внимание разработке и применению новых средств защиты растений, основанных на использовании биологически активных веществ, обеспечивающих рост и развитие насекомых и передачу информации между организмами (химическую коммуникацию). Основными группами биологически активных веществ являются гормоны и феромоны.

Наиболее распространенными в растениеводстве являются препараты азотфиксирующих бактерий.

Широкое применение получили препараты клубеньковых бактерий. Самым простым примером использования этих микроорганизмов в растениеводстве стало применение почвы, отобранной с полей, где выращивали соответствующую бобовую культуру.

Использование микробных препаратов началось в 1896 году. Было начато применение микроорганизмов с этой целью по использованию чистых культур клубеньковых бактерий для инокуляции семян бобовых растений. Предложенный препарат был назван «Нитрагин». Культуру бактерий получали в стеклянных флаконах, содержащих небольшой объем питательной среды. Такая форма препарата не всегда была эффективной из-за быстрой инактивации бактерий. В дальнейшем инокулянты для бобовых растений нарабатывали с использованием агаризованных сред, гумуса или песка. В 60-е годы XX в. стали использовать сухой нитрагин, в котором наполнителем служил каолин. Этот препарат был назван Ризобином.

Таким образом, биотехнология нашла свое применение в области защиты растений в виде препаратов биотехнологического происхождения, защищающих растения от болезней и вредителей и биотехнологических методов, позволяющих получать безвирусный посадочный материал растений и модифицированные растения, отличающиеся устойчивостью к возбудителям болезней и насекомым-вредителям.

С болезнями растений человечество встретилось еще во времена перехода к оседлому образу жизни и началу земледелия. Распространению заболеваний и возникновению эпифитотий способствовало выращивание большого количества одинаковых по чувствительности растений на небольших площадях [35-42].

Научная основа для изучения болезней растений заложена в 40-х годах 19 века работами братьев Луи и Шарля Тюлан во Франции, Антона де Бари в Германии и М.С. Воронина в России.

В 1892 году впервые была установлена вирусная природа возбудителя мозаики табака. Фитопатогенные бактерии впервые изучены французским фитопатологом Е. Прилье в 1879 году (бактериоз пшеницы) и Дж. Ваккер в 1883-1889 гг. (бактериоз гиацинтов). Ведущая роль в изучении фитопатогенных бактерий принадлежит фитопатологам-микологам Т. Берриллу, который в 1879-1881 гг. доказал, что ожог плодовых деревьев вызывает бактерия, и его ученику Э. Смиту (1854-1927 г.), который полностью посвятил свою деятельность их изучению.

Необходимо отметить, что влияние болезней растений на экономику стран значительно. Иногда они имели огромное значение в исторических судьбах целых народов. Так, в середине 19 века эпифитотия фитофтороза картофеля в Ирландии привела к массовой миграции населения после двух голодных лет. После уничтожения грибной болезни плантаций кофейного дерева в конце 19 века в Юго-Восточной Азии прекратилось выращивание кофе и на сегодня основными производителями этой продукции являются страны Западного полушария. В 1953-1954 годах от новой расы стеблевой ржавчины погибла вся твердая пшеница в США и Канаде.

Известны также болезни растений, воздействующих на человека и сельскохозяйственных животных. Такие болезни вызываются бактериями и грибами, которые продуцируют специфические токсины. Например, при попадании пораженных зерен в хлеб, возникает отравление человека. При скармливании пораженного Aspergillus арахиса животным происходит их массовый падеж.

Количество организмов, паразитирующих на растениях, очень велико. На сегодня известно около 200 тыс. видов растений, из них около тысячи – сельскохозяйственных. При этом основной объем растительной продукции приходится на 15 видов (рис, пшеница, рожь, кукуруза, ячмень, сорго, тростник, картофель, фасоль, арахис, соя, кокосовая пальма и банан). Среди возбудителей болезней и вредителей растений более 600 видов вирусов, 250 видов микоплазм, бактерий, актиномицетов, 20 тыс. видов грибов, 7,5 тыс. видов насекомых, 1000 видов нематод.

Под болезнью растения понимают нарушение нормального обмена веществ в растении под влиянием фитопатогенов (вирусы, бактерии, грибы) или неблагоприятных условий среды. Исходя из причин возникновения, болезни принято разделять на: инфекционные, вызванные живыми патогенными организмами, и неинфекционные, вызванные абиотическими факторами.

Неинфекционные болезни разнообразны. К этой группе относятся болезни, вызванные нарушением питания (азотного, фосфорного, калийного), наличием вредных веществ в воздухе, воде, почве, нарушением температурного, водного, светового режима. Неинфекционные болезни ослабляют растения и снижают их устойчивость к возбудителям инфекций.

В зависимости от степени поражения растения различают местные (или локальные) поражения и общие (или диффузные) болезни, которые поражают все растение.

Неинфекционные болезни бывают общими, инфекционные – как общими, так и локальными.

Происхождение паразитарных форм, к которым относятся и фитопатогены, рассматривают как результат изменения сапротрофного типа питания. На поверхности пораженных органов растений развиваются экзопаразиты, внутри живут эндопаразиты.

Фитопатогенные организмы характеризуются патогенностью (способность вызвать повреждения взараженных растений) и вирулентностью (способность генетически однородного штамма паразита развиваться за счет генетически однородного образца растения-хозяина). По степени паразитизма их разделяют на облигатные и факультативные. Облигатные паразиты живут только в растениях-хозяевах и погибают в случае гибели растения. Факультативные паразиты способны жить как в живых растениях, так и вести сапрофитный образ жизни.

Описано несколько типов болезней, которые вызывают фитопатогенные организмы.

Увядание – поражение ведущей и корневой системы. Возбудитель локализуется в сосудах и вызывает их механическую закупорку, а также выделяет токсины и ферменты, подавляющие растение.

Гнили – размягчение и разрушение тканей растения под влиянием ферментов патогена.

Пятнистости, или некрозы – отмирание чаще листовой пластинки в местах проникновения патогена. Пораженные участки четко отделены от непораженной ткани.

Пустулы – выпуклые спороношения патогена, покрытые эпидермисом или перидермой.

Мумификации – затвердевания и почернение пораженного органа.

К перечисленным типам болезней можно добавить чрезмерное разрастание органов растения (кустистость) и образование наростов и деформации (скручивание, курчавость, морщинистость листьев).

Фитопатогенные организмы могут распространяться с током воздуха, водой, пылью, семенами, растительными остатками, насекомыми, животными, транспортными средствами.

Пути проникновения фитопатогенов в растения разные. В большинстве случаев они проникают через поврежденную поверхность, структурные отверстия. Раны возникают под влиянием физических (колебания температуры), механических, биологических (животные, насекомые) факторов. Способность фитопатогенов проникать в растение через поврежденную поверхность зависит не только от их биологических свойств, но и от степени устойчивости растения, скорости образования коркового слоя, состава его активных компонентов, активности ряда окислительных ферментов. Проникновение через раневую поверхность – типичное для бактериальных и вирусных фитопатогенов. Поражение через естественные отверстия – типичное для грибных патогенов.

Инфекционные болезни являются результатом сложного взаимодействия возбудителя с растением-хозяином. Характер этого взаимодействия зависит от наличия следующих условий: чувствительной к определенному патогену растения-хозяина; патогенного организма и достаточного количества инфекционного материала; контакта растения-хозяина и патогена при соответствующих условиях внешней среды. Если хотя бы одно из этих условий не соблюдается, развитие болезни не происходит.

Методы защиты растений от вредителей и возбудителей болезней можно разделить на [35-42]:

— агротехнические (севооборот, сроки и нормы высева семян, внесение удобрений, способы обработки почвы);

— химические (использование пестицидов);

— биологические (увеличение эффективности природных энтомофагов, интродукция устойчивых сортов);

— биотехнологические (использование биотехнологических препаратов, получение безвирусного посадочного материала; повышение устойчивости растений к вредителям и возбудителям).

Защита от болезней состоит из комплекса агротехнических и организационных мер, необходимых для проведения их перед посевом, во время вегетации, сбора и хранения урожая:

1. Соблюдение чередования культур. На площадях, где было сильное поражение, повторный посев проводится не ранее, чем через 3…4 года.

2. Применение сбалансированного комплекса удобрений.

3 Протравливание семян перед посевом.

4. Удаление пораженных растений.

5. Постоянная борьба с сорняками и насекомыми, которые могут быть резерваторами патогена.

6. Сожжение всех остатков после уборки урожая и вспашки участков.

Во многих случаях без использования химических препаратов невозможно предотвратить вред от вредителей, болезней, сорняков. Использование химических препаратов дает быстрый эффект с наименьшими затратами времени и средств, но использовать такие препараты необходимо только при условии, что степень развития вредных организмов значительно превышает экономический порог и другие мероприятия оказались не эффективными. Необходимо строго придерживаться существующих правил и норм использования пестицидов, для предотвращения ущерба от их использования для окружающей среды и предотвращения загрязнения пестицидами сельскохозяйственной продукции.

Классификация пестицидов. Химические вещества, используемые для борьбы с вредителями и возбудителями заболеваний, имеют общее название – пестициды. Пестициды классифицируют по объектам, в отношении которых они применяются, по способу поступления в организм, характеру воздействия на вредные организмы, химическому составу. В зависимости от объекта и направления использования пестициды подразделяют на:

— акарициды – для борьбы с клещами;

— инсектициды – для борьбы с насекомыми;

— молюскоциды – для борьбы с моллюсками;

— нематициды – для борьбы с нематодами;

— родентициды – для борьбы с грызунами;

— фунгициды – для борьбы с возбудителями грибных болезней растений;

— бактерициды – для защиты от бактериальных болезней;

— гербициды – для борьбы с сорняками;

— альгициды – для борьбы с водорослями;

— дефолианты – препараты для удаления листьев;

— десиканты – препараты для подсушивания растений.

Препараты первых трех групп подразделяют в зависимости от фазы развития вредного организма, на которой применяют препарат: овициды – для уничтожения яиц, ларвициды – для уничтожения личинок, имагоциды – для уничтожения взрослых насекомых.

По способу проникновения в организм вредителя различают препараты контактного действия (проникающие через покровы тела), препараты кишечного действия (которые проявляют токсическое действие при проглатывании), фумигаты (которые попадают через органы дыхания).

Известны 4 вида пестицидов: сильнодействующие ядовитые вещества со среднелетальной дозой (ЛД 50) до 1 мг/кг массы тела, высокотоксичные (ЛД 50 от 50 до 200 мг/кг), среднетоксичные (ЛД 50 от 200 до 1000 мг/кг), малотоксичные (ЛД 50 более 1000 мг/кг).

Для охраны здоровья населения и предупреждения циркуляции пестицидов в природе установлены гигиенические нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) пестицидов в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе, в воде открытых водоемов и в почве, а также предельно допустимое остаточное количество пестицидов в различных пищевых и кормовых продуктах и допустимые сроки обработок культур к уборке урожая (время ожидания) – период, в течение которого примененный пестицид разрушается полностью или остается в допустимых количествах.

При применении пестицидов возникают следующие экологические проблемы: появление новых вредителей; развитие резистентности; появление в пищевых продуктах остатков пестицидов; уничтожение дикой фауны и флоры.

Таким образом, применение химических средств приводит к целому ряду негативных последствий, но отказаться от их использования в настоящее время просто невозможно, поскольку они являются составной частью современных технологий выращивания сельскохозяйственных культур.

1.5 Биоконтроль патогенных микроорганизмов и насекомых-вредителей

Биологическая защита растений, являясь прикладной отраслью знаний, бурно развивается. Предмет определяется понятием «биометод», или «биологический метод защиты растений», охватывает представителей практически всех систематических групп живых организмов [35-42].

Биологический метод защиты растений от вредителей, болезней и сорняков базируется на использовании живых организмов. Энтомопатогенные организмы принадлежат к разным группам вирусов, бактерий, грибов, простейших, нематод. На их основе созданы препараты, которые широко применяют в защите растений, способствуют получению экологически чистой продукции.

С позиций сегодняшних потребностей общества биологический метод защиты растений ставит перед собой следующие задачи:

— изучение природных ресурсов полезных организмов и продуктов их жизнедеятельности для использования в защите растений;

— установление закономерности во взаимоотношениях популяции фитофагов с регулирующими их численность паразитическими и хищными организмами с целью прогноза уровня вредоносности возбудителей болезней, вредителей и сорняков;

— на основе глубоких биоценологических и экологических исследований разработать приемы, активизирующие природные комплексы полезных организмов;

— создать широкий ассортимент активных биологических препаратов, регулирующих рост, развитие и поведение фитофагов, а также разработать технологии массового получения и расселения паразитических и хищных беспозвоночных.

Основные приемы и методы биологической защиты:

— использование паразитических и хищных насекомых (энтомофагов);

— микробиологический метод (использование патогенных микроорганизмов, поражающих вредные для сельского хозяйства организмы);

— селекционно-генетический метод (культивирование созданных генетиками-селекционерами устойчивых к повреждению вредителями сортов сельскохозяйственных культур);

— биотехнический метод (регуляция поведения насекомых и нарушение процессов их роста и развития);

— генетические методы защиты растений (введение в популяцию вредителя нежизнеспособных или бесплодных особей и др.);

— методы молекулярной биологии и генной инженерии (получение генетически модифицированных (трансгенных) растений, устойчивых к вредным организмам, гербицидам);

— биологическая борьба с сорняками (использование насекомых-фитофагов для борьбы с сорняками).

Необходимо отметить, что в нынешних условиях применение только биологического метода не позволяет в полной мере защитить сельскохозяйственные культуры от вредителей и возбудителей болезней. Здесь играют определенную роль материально-технические трудности в реализации биометода. Сегодня только интегрированная защита растений, которая является идеальной комбинацией биологических, агротехнических, селекционно-генетических, химических и других методов, направленных против комплекса вредителей и болезней в конкретной эколого-географической зоне на определенной культуре, и при котором осуществляется регулирование численности вредных видов к экономическому порогу вредоносности и сохранения действия природных полезных организмов, ставит надежный заслон перед вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур.

Поскольку пестициды, используемые для защиты растений, имеют значительное негативное влияние на окружающую среду, возникает необходимость уменьшения их применения. Решением этой проблемы может быть применение в системе интегрированной защиты растений биотехнологических препаратов на основе микроорганизмов – антагонистов возбудителей болезней растений или возбудителей болезней вредителей растений.

Применение биотехнологических препаратов для защиты растений основывается на использовании природных закономерных взаимоотношений между патогенными организмами и восприимчивыми к ним макроорганизмами, что обеспечивает специфическую избирательность метода. Биопрепараты могут иметь инсектицидную, акарицидную, фунгицидную активность или вызвать гибель мышевидных грызунов. Биологические агенты, являющиеся основой таких препаратов, вызывают эпизоотии в популяциях вредителей, уменьшая их численность до экономически безопасного уровня, и при этом не наносят вреда другим видам животных и растений.

Получение биотехнологических препаратов предполагает не только получение в достаточном объеме биологически активного вещества или микроорганизмов, но и создание форм препаратов, которые позволяют длительное время поддерживать исходные свойства биотехнологических объектов и обеспечивают оптимальный контакт с вредным организмом. Для этого используют наполнители, консерванты, активаторы, эмульгаторы, прицепщики, пенообразующие вещества.

В качестве наполнителей в составе биотехнологических препаратов могут быть использованы жидкие (вода, глицерин, масла) и твердые (глина, обезжиренная мука сои, семена хлопчатника) вещества. Все эти вещества являются биологически инертными.

Биотехнологические препараты для защиты растений выпускают в различных формах: дусты, гранулы, капсулы, смачиваемые порошки, пасты, концентраты масляных эмульсий.

Смачиваемые порошки – механическая смесь действующего вещества нейтрального наполнителя с добавлением поверхностно-активных веществ. При смешивании с водой они образуют суспензии. Выпускаются также заводские водные концентраты суспензии.

Концентрат эмульсии – это смесь раствора технического продукта действующего вещества в органическом растворителе с эмульгатором. Для изготовления рабочей жидкости заводской препарат разводят водой до получения водной эмульсии нужной концентрации.

Водные растворы – технические продукты некоторых пестицидов хорошо растворяются в воде, поэтому выпускаются в форме концентрированного раствора, разводят водой подобно концентрату эмульсий.

Гранулированные пестициды – препараты в форме гранул размером 1…4 мм, что состоят из смеси пестицида и наполнителей (суперфосфата, комплексных минеральных удобрений) и предназначены для поверхностного рассеивания или внесения в почву. Гранулированные пестициды являются одной из перспективных форм пестицидов. Эта форма позволяет наиболее эффективно регулировать выход действующего вещества в окружающую среду и ограничить его действие.

Дусты – порошкообразные препараты для опилки. Они состоят из действующего вещества и нейтрального наполнителя. Действующего вещества в дусте не более 15%.

Пасты – по консистенции напоминают замазку, содержащую действующее вещество и воду. Используются для обмазки ран плодовых культур, а также для изготовления суспензии.

В форме дустов можно изготавливать вирусные, грибные и протозойные препараты.

Смачиваемые порошки широко применяют в защите растений. В их состав, как обязательные компоненты, входящие смачиватели и стабилизаторы, обеспечивающие быстрое образование суспензии и медленное осаждение твердых частиц. Пасты или концентраты стабилизированных суспензий практикуют при производстве тех биологических препаратов, в состав которых входят микроорганизмы. Особое значение при производстве паст имеет введение в их состав консервантов, предотвращающих развитие посторонней микрофлоры. Например, глицерина. В форме концентратов масляных эмульсий могут быть изготовлены вирусные и бактериальные препараты.

1.6 Методы мелиорации и минимизация экологических рисков всклоновых агроландшафтах

Актуальной проблеме разработки технологий, машин, устройств, необходимых для обеспечения эффективного и экологически безопасного регулирования ресурсовоспроизводящих процессов в склоновых агроландшафтах посвящены работы Н.Е. Жуковского, Б.Б. Шумакова, А.Л. Иванова, В.И. Кирюшина, В.И. Ольгаренко, В.П. Коваленко, О.П. Кисарова, Е.В. Кузнецова, А.У. Бугова, Э.Н. Молчанова, С.В. Оськина, Ю.А. Царева, В.С. Курасова, В.В. Репина, Н.Ф. Реймерс, В.В. Шабанова, Н.И. Балакай, Н.П. Буниной, Ю.М. Семенова, М.М. Федорова, Л.А. Шомахова, И.В. Ольгаренко, Ю.А. Шекихачева, и др.

Вопросами защиты ландшафтных образований от негативных воздействий занимались: В.С. Алтунин, П.Ф. Андрюшенко, Б.В. Виноградов, К.Ф. Артамонов, Н.П. Розанов, Г.В. Железняков, И.С. Румянцев, В.А. Лихачев, Е.В. Кузнецов, С.В. Яковлев, Ю.П. Поляков, В.С. Лапшенков, К.Н. Анахаев, З.Г. Ламердонов, Т.Ю. Хаширова и др.

Проведенные исследования показали, что в настоящее время необходимо продолжить дальнейший поиск более эффективных вариантов технологических и технических решений определения их адаптивного потенциала.

Таким образом, главной основополагающей целью реализации адаптивной технологии является восстановление истощенных земель, площади которых составляют в России свыше 60% площадей сельскохозяйственных угодий, формирование высокопродуктивных и устойчивых склоновых агроландшафтов, обеспечение перехода от стратегии ресурсного подхода и основанного на ней экономического роста к стратегии решения проблем ресурсов и экономического роста с позиции экологического подхода.

Существующая система ведения сельскохозяйственного производства в склоновых агроландшафтах приводит к истощению и деградации земель сельскохозяйственного назначения.Практически не осталось земель под горными и предгорными агроландшафтами, которые бы не нуждались в улучшении, применении приемов мелиорации, их защиты от негативных явлений. В условиях постоянного увеличения доли техногенной энергии для поддержания потенциала продуктивности склоновых агроландшафтов главное и первостепенное значение приобретает разработка и внедрение технологий, машин, устройств, составляющих основу управления процессами в склоновых агроландшафтах.

Обеспечение эффективного регулирования и интенсификации технологических процессов может создать необходимые условия для восстановления почвенного плодородия, повышения их устойчивости и стабилизации саморегулирующих способностей, восстановления и развития основных функций склоновых агроландшафтов.

1.7 Выводы по главе

Органическая система отдает предпочтение использованию энергетических ресурсов, которые имеют биологическое происхождение, а не являются продуктами переработки нефти. Питательные элементы почвы, которые выносятся с урожаем и теряются с промывкой или другими путями, возвращают с помощью веществ, которые получают в хозяйстве или в окружающих хозяйствах. Затраты энергии на транспортировку, переработку и хранение этих материалов и продукции по мере возможности минимизируют.

Традиционное земледелие характеризуется высокими показателями, но, во-первых, оно достигается снижением плодородия почвы и загрязнением окружающей среды синтетическими удобрениями и пестицидами и, во-вторых, в традиционном земледелии не уделяется достаточного внимания такому важному показателю, как биологическое качество продукции, оцениваемое не только по привлекательному внешнему виду, вкусу и размеру, но и по способности поддерживать здоровье человека.

Система органического производства сельскохозяйственной продукции запрещает или ограничивает использование синтетических комбинированных удобрений, пестицидов, регуляторов роста и добавок к кормам при откорме животных. Такая система базируется на введении устойчивых севооборотов, использовании растительных остатков, навоза и компостов, многолетних бобовых растений, использовании механических и биологических средств борьбы с сорняками, вредителями и болезнями.

Внесение навоза подпредшественник озимой пшеницы с применением сидератов улучшает использование растениями азота, способствует повышению качества продукции и стабилизации содержания гумуса в почве. Поэтому внесение навоза является постоянным, обязательным и целенаправленным элементом ведения земледелия.

При внесении компоста, одновременно с улучшением питательного режима, почва обогащается органическими веществами, улучшаются ее физические и химические свойства. Под влиянием компоста до 35% увеличивается урожай пшеницы озимой, в зерне растет содержание белка и клейковины.

Наилучшие результаты для получения дружных всходов и последующего роста сидератов дает поверхностное возделывание почвы: сохраняется влага, уменьшается засоренность, не уплотняется почва. В сочетании с сидератами поверхностное возделывание обеспечивает эффективное сохранение и повышение плодородия почвы.

Применение химических средств приводит к целому ряду негативных последствий, но отказаться от их использования в настоящее время просто невозможно, поскольку оно является составной частью современных технологий выращивания сельскохозяйственных культур.

В нынешних условиях применение только биологического метода не позволяет в полной мере защитить сельскохозяйственные культуры от вредителей и возбудителей болезней. Здесь играют определенную роль материально-технические трудности в реализации биометода.

Существующая система ведения сельскохозяйственного производства в склоновых агроландшафтах приводит к истощению и деградации земель сельскохозяйственного назначения.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В СИСТЕМЕ ОРГАНИЧЕСКОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

2.1 Основные принципы научно обоснованного подбора сельскохозяйственных культур в системе органического земледелия

Одним из важнейших условий для разработки эффективных севооборотов и рационального ведения сельскохозяйственного производства является правильный и научно обоснованный набор возделываемых культур, а также рациональная структура посевных площадей. Подбор культур для севооборотов должен обеспечить наибольший экономический и почвозащитный эффект; он производится на основе соблюдения ряда нижеследующих принципов.

1. Соответствие климатических условий местности биологическим потребностям культуры. Этот принцип является основополагающим при подборе культур. Главным условием возможности возделывания любой культуры (сорта) в конкретном районе является достаточная для ее возделывания сумма эффективных температур. Под суммой эффективных температур понимают сумму среднесуточных температур воздуха, отсчитанных от биологического минимума конкретной культуры. Например, при подсчете суммы эффективных температур выше 10°С (t>10°C) от среднесуточной температуры за каждый день вычитается 10°С, а остатки суммируются.

Биологическим минимумом температуры для культуры является такая, при которой начинается ее вегетация.

Сумма эффективных температур является показателем достаточно стабильным и очень точно характеризует суммарную потребность в тепле различных сортов и гибридов, различающихся по своей скороспелости.

Другим важным климатическим фактором, который нужно учитывать при подборе культур, является влагообеспеченность территории и ее соответствие потребности конкретных культур. Динамика запасов влаги, т.е. ее расход, пополнение и перераспределение в корнеобитаемом слое определяется водным балансом, т.е. разностью между приходом и расходом влаги.

Основными составляющими приходной части водного баланса территории являются осадки, достигающие поверхности почвы, приток влаги из грунтовых вод, поверхностный и внутрипочвенный приток влаги при наличии уклона и пар, конденсируемый почвой из атмосферы. Расходная часть баланса состоит из испарения влаги с поверхности почвы, транспирации растений, фильтрации влаги в грунтовые воды, поверхностный и внутрипочвенный сток при выраженном склоне.

Многочисленные исследования доказывают прямую связь между влагообеспеченностью растений, их состоянием и продуктивностью. Установлено, что оптимальные условия для основных полевых культур достигаются при содержании продуктивной влаги в корнеобитаемом слое на уровне не ниже 60…70% наименьшей влагоемкости или запасов в полуметровом слое почвы на уровне 50…60 мм. Снижение запасов влаги в зоне размещения основной массы корней (слой 0…20 см) ниже 20 мм отрицательно сказывается на росте растений и формировании урожая.

При частой повторяемости и продолжительности таких периодов следует подбирать для структуры посевных площадей засухоустойчивые культуры или культуры с мощной корневой системой, способные усваивать влагу из более глубоких горизонтов почвы.

Немаловажное значение имеет подбор культур с учетом их фотопериодизма и соответствия его длине светового дня конкретной местности.

2. Почвозащитная способность культур. Все растения в течение вегетации в той или иной степени защищают почву от эрозионных процессов. Различие противоэрозионной способности культур обусловлено рядом причин и зависит от сроков и продолжительности периода вегетации, мощности развития корневой системы и надземной массы растений, особенно в период снеготаяния и максимального выпадения осадков, т.е. в наиболее эрозионно-опасные периоды.

3. Особенности технологии возделывания. При подборе культур, особенно для противоэрозионных почвозащитных севооборотов, очень важно учитывать количество проходов машинно-тракторных почвообрабатывающих агрегатов при их возделывании.

Интенсивное механическое воздействие на почву способствует разрушению структуры, ухудшению ряда агро- и воднофизических свойств, а в конечном итоге активизации эрозионных процессов. Кроме того, при частых обработках почвы возникает необходимость дополнительных затрат труда и средств на их проведение, что ведет к росту себестоимости растениеводческой продукции и снижению рентабельности производства.

На склоновых землях возрастают трудности для работы сельскохозяйственных машин, ухудшается качество полевых работ, снижается производительность, увеличивается расход горючего. В связи с этим при работе машин на склонах пользуются поправочными коэффициентами к нормам выработки и расходу горючего.

Наиболее трудоемкими для возделывания являются пропашные культуры. Определенные сложности возникают также и при возделывании на склонах культур сплошного сева, особенно при посеве и уборке урожая. Наименее трудоемка технология возделывания многолетних трав.

4. Соответствие почвенных условий биологическим потребностям культур. Основными почвенными характеристиками, которые необходимо учитывать при подборе культур являются реакция почвенной среды, физические свойства, обеспеченность доступными формами элементов питания и т.д.

Растения полевой культуры предъявляют определенные требования к агрофизическим свойствам, среди которых важнейшими являются гранулометрический состав, структурность, общая, капиллярная и некапиллярная пористость, мощность гумусового горизонта и т.д. Одни растения являются очень требовательными к окультуренности почв, другие способны переносить временные, иногда достаточно продолжительный период, неблагоприятные условия внешней среды.

Конечно, почвенные условия можно и нужно регулировать, приспосабливая их к непосредственным потребностям конкретной культуры. Однако применение дополнительных агротехнических и мелиоративных мероприятий ведет к увеличению затрат, росту себестоимости продукции и снижению рентабельности производства.

5. Реакция культур на эродированность почвенного покрова.Этот принцип подбора культур является логическим следствием предыдущего, но выделяется в отдельный в связи с большой значимостью, особенно при ведении сельскохозяйственного производства на землях, подверженных воздействию процессов водной и ветровой эрозии.

На эродированных почвах снижается урожай всех без исключения растений, однако уровень снижения варьирует в широких пределах. В таких условиях необходимо подбирать культуры, которые относительно меньше других реагируют на эродированность почвенного покрова. Правильный подбор культур для возделывания является важным резервом повышения продуктивности эродированных земель.

6. Принцип экономической эффективности. В интенсивном земледелии, наряду с всесторонним учетом почвозащитной способности и адаптивных свойств, при подборе культур необходима детальная оценка хозяйственной необходимости и экономической эффективности их возделывания.

Себестоимость одних и тех же культур, выращиваемых на склонах, всегда выше, чем при возделывании на равнине. Повышение себестоимости обусловлено снижением урожайности на эродированных почвах, увеличением затрат на возделывание культур на склонах, а также дополнительными затратами на осуществление комплекса противоэрозионных мероприятий. В этой связи необходимо установление экономической целесообразности возделывания отдельных культур.

Рассмотренные принципы подбора культур неравнозначны между собой, однако их обязательно нужно учитывать при составлении структуры посевных площадей. Научно обоснованный набор возделываемых культур должен обеспечивать получение высоких и стабильных урожаев.

Подбор культур должен быть дополнен выбором наиболее адаптированных к конкретным условиям и высокопродуктивных сортов. Разные сорта в пределах одного вида растения могут существенно различаться по целому комплексу биологических и физиологических особенностей, среди которых наиболее важными являются следующие:

– скороспелость и продолжительность периода вегетации (скороспелые, среднеспелые, позднеспелые и другие градации);

– устойчивость к неблагоприятным термическим условиям внешней среды (морозостойкость, холодоустойчивость, реакция на заморозки, жароустойчивость и т.д.);

– отношение к водному режиму (влаголюбивость, засухоустойчивость и т.д.);

– мощность развития вегетативной массы и корневой системы (оптимальная густота стеблестоя, площадь листового аппарата, высота растений, проективное покрытие и т.д.);

– противоэрозионная способность и почвоулучшающая роль;

– реакция на вредные биологические организмы (конкурентная способность по отношению к сорнякам, устойчивость против вредителей и возбудителей болезней);

– отзывчивость на агротехнические мероприятия (глубина и интенсивность обработок почвы, внесение удобрений и химических мелиорантов, орошение и т.д.);

– потенциальная продуктивность;

– качество продукции (содержание белка, клейковины, крахмала, сахара, витаминов, отдельных аминокислот и т.д.).

На основе подбора культур и сортов, а также планирования экономических параметров развития разрабатывают структуру посевных площадей.

2.2 Промежуточные культуры

Включение в севообороты промежуточных культур оказывает существенное влияние на плодородие почвенного покрова, урожай основных сельскохозяйственных культур, общую продуктивность пашни и экономические показатели производства, а также способствует более полному использованию агроклиматических ресурсов территории. Возделывание промежуточных культур имеет следующее хозяйственное и агротехническое значение:

1. Промежуточные посевы являются важным дополнительным источником кормов и других видов сельскохозяйственной продукции. В благоприятных агроклиматических условиях и при соблюдении агротехнических норм технологии возделывания промежуточные культуры способны формировать на 1 га урожай 250…400 ц зеленой массы, 150…300 ц силоса, 300…350 ц кормовых корнеплодов или другой продукции растениеводства.

При возделывании промежуточных культур в отдельных случаях имеет место некоторое уменьшение продуктивности основных посевов. Это может происходить из-за смещения сроков посева основной культуры, сокращения периода времени на подготовку почвы под посев и, соответственно, частичное ухудшение качества работ, а также других причин. Однако недобор урожая основной культуры с избыт­ком возмещается продукцией промежуточных посевов.

Возможность получения 2…3 урожаев в год придает промежуточным культурам особое значение в условиях интенсификации и специализа­ции земледелия.

2. Промежуточные культуры оказывают положительное влияние на структуру почвы и ее противоэрозионную устойчивость, способствуя увеличе­нию содержания водопрочных агрегатов в верхнем (0…10 см) слое черноземных почв, в среднем, на 12…13% .

3. Введение промежуточных посевов позволяет более эффективно использовать влагу атмосферных осадков ранней весной, во второй по­ловине лета или осенью.

4. Посевы промежуточных культур предохраняют почву от перегре­ва, снижают скорость ветра и создают более благоприятный водный режим.

5. Улучшение микроклимата в промежуточных посевах способству­ет созданию благоприятных условий для микробиологических процес­сов в почве, повышению активности нитрифицирующих микроорга­низмов.

6. Промежуточные культуры являются важным источником органического вещества для почвы. При насыщении севооборотов про­межуточными посевами поступление в почву органического веще­ства в виде корневых и пожнивных остатков увеличивается в сред­нем на 40…50 ц/га. Вместе с тем масса пожнивных сидератов отли­чается хорошим качественным составом. В их надземной массе отношение углерода к азоту не превышает 8…10, а во всей синтези­рованной массе – не более 15…17, в то время как в навозе оно со­ставляет 25…30, в корневых и пожнивных остатках зерновых культур – 35…45 и больше.

7. При возделывании промежуточных культур в севообороте вслед­ствие дополнительных обработок почвы уничтожаются сорные расте­ния.

8. Особенно возрастает роль промежуточных культур при концент­рации производства.

9. Благоприятное влияние, оказываемое промежуточными посева­ми на плодородие и мелиоративное состояние почв, способствует росту продуктивности и улучшению качества урожая последующих за ними культур.

10. Введение в севообороты промежуточных посевов дает возможность более рационально использовать имеющиеся материально-технические и трудовые ресурсы хозяйства. Планомерное и эффективное использование ресурсов способствует росту производительности труда и снижению энергоемкости производства.

11. Использование промежуточных посевов, за счет получения дополнительного урожая, позволяет существенно уменьшить себестои­мость продукции в среднем по хозяйству. Расчеты показывают, что при сочетании озимых промежуточных, пожнивных и поукосных посе­вов с основными, по сравнению с аналогичными посевами основных культур по зяби значительно снижались общие затраты на производство продукции, увеличивался выход кормовых единиц и переваримого белка на единицу затрат.

Наряду с важным хозяйственным и агротехническим значением, промежуточные культуры играют большую роль в деле сокращения интенсивности и полного предотвращения процессов водной и ветровой эрозии. Как любой другой вид растительности промежуточные культуры сокращают проявление процессов эрозии за счет защиты почв от прямого попадания дождевых капель и разрушения структуры верхнего горизонта, скрепления почвенных агрегатов развивающейся корневой системой, распыления концентрированного поверхностного стока и снижения скорости ветра в приземном слое, задержании и аккумуляции смываемых или сдуваемых частиц почвы.

Использование промежуточных посевов позволяет существенно уве­личить период времени, в течение которого почва покрыта раститель­ным покровом. Это способствует сокращению размеров эрозии, а вме­сте с тем позволяет значительно повысить продуктивность пашни.

Промежуточные культуры в зависимости от периода произрастания, сроков посева и уборки делятся на 5 групп: пожнивные, озимые, ранневесенние, поукосные и подсевные.

Пожнивные культуры высеваются летом, сразу после уборки ос­новной культуры, и дают урожай осенью того же года.

В районах, где после уборки озимых, ранних яровых и зернобобо­вых культур до наступления осенних холодов остается продолжитель­ный безморозный период (90…105 дней), целесообразно использовать его для выращивания второго урожая, высевая пожнивные культуры. Пожнивные промежуточные культуры занимают поля в летне-осенний период и формируют урожай продукции поздней осенью, когда в хо­зяйствах ощущается недостаток в сочных кормах. Они позволяют при сравнительно небольших затратах труда и средств получать второй уро­жай зеленой массы или зерна, а следовательно, более интенсивно ис­пользовать пашню.

Положительная роль пожнивных посевов заключается еще в том, что при соблюдении правильной технологии они могут давать высокие урожаи высококачественного зеленого корма, что даст возможность сократить весенние посевы кукурузы на силос и других кормовых и расширить посевы зерновых культур. Широко используют пожнивные посевы в качестве зеленого удобрения при запашке всего урожая на сидерат.

Успех возделывания пожнивных посевов зависит от суммы положительных температур, количества осадков и правильного подбора куль­тур в каждой конкретной зоне.

Все культуры, возделываемые на Юге России в пожнивных посевах, делятся на 3 группы:

1 группа – культуры и их смеси, растения которых погибают при кратковремен­ных осенних заморозках в 1…2°С (кукуруза и ее смеси, суданка, соя, сорго). Ис­пользовать их надо в первой половине сентября;

2 группа – культуры и их смеси, растения которых повреждаются осенними заморозками 2…3°С (овес, ячмень, горох, вика, чина). Их следует убирать в третьей декаде сентября и первой половине октября;

3 группа – культуры из семейства крестоцветных (озимый и яровой рапс, ози­мая сурепица, кормовая капуста), тритикале, озимая рожь, свекла. Всходы этих культур могут переносить заморозки до 3…5°С, а взрослые растения – до 8…12°С. Поэтому поступление массы урожая возможно, начиная с октября, весь ноябрь, а в отдельные годы и в декабре.

2.3 Нормирование внесения органических удобрений

Органические удобрения — это удобрения, которые содержат питательные элементы, главным образом в составе органических соединений и в основном являются продуктами естественного происхождения. Им в системе удобрения сельскохозяйственных культур принадлежит ведущее место. Это полные удобрения, поскольку их органические соединения содержат макро- и микроэлементы, участвующие в формировании урожая.

К органическим удобрениям относятся подстилочный и жидкий навоз, птичий помет, торф, компосты, солома, зеленые удобрения и тому подобное.

Органические удобрения еще называют местными удобрениями, так как они содержат невысокое содержание питательных веществ и значительное количество влаги, и с экономической точки зрения их целесообразно перевозить на большие расстояния и рекомендуется применять в местах их получения.

Навоз является наиболее распространенным органическим удобрением. Внесение 1 т навоза обеспечивает накопление в почве 50…60 кг / га гумуса. Кроме, того его внесение улучшает условия азотного питания растений, уменьшает кислотность почвы, улучшает его свойства, обогащает надпочвенный воздух углекислым газом, улучшает микробиологическую активность почвы.

Органические удобрения при правильном использовании являются мощным резервом повышения плодородия почвы, а, следовательно, и урожайности сельскохозяйственных культур. Так, за последние 20 лет потери гумуса в почвах России составляли более 10% общего его содержания. Для достижения бездефицитного его баланса надо ежегодно вносить на 1га пахотных земель в зависимости от типа почв, в нашей зоне рекомендованы следующие нормы, как 11…12т.

Навоз лошадей и овец содержит больше сухих веществ, а также азота и калия и при хранении он быстро разлагается, выделяя много тепла. Отсюда его называют горячим и используют в парниках и теплицах как биологическое топливо.

Навоз крупного рогатого скота и свиней содержит больше воды и поэтому медленнее разлагается и температура его при хранении повышается медленно. Поэтому его называют холодным.

Свежий навоз мало пригоден для внесения в почву, он требует времени для созревания. В практике хозяйств используют плотный (холодный), рыхлый (горячий) и рыхлый с последующим уплотнением (горяче-холодный) способы хранения подстилочного навоза. При этом образуется навоз высокого качества, почти без потерь аммиака.

Рыхлый (горячий) способ хранения навоза заключается в том, что навоз складывают в штабеля без уплотнения, в которых достаточно быстро повышается температура до 60….70⁰С. При этом происходят большие потери азота и органических веществ. Его используют иногда для быстрого изготовления с достаточно соломистым навозом.

Рыхлый с последующим уплотнением (горяче-холодный) способ хранения навоза используют в хозяйствах для обезвреживания глистов, а также уничтожения семян сорняков.

В зависимости от продолжительности и способов хранения выделяют четыре степени разложения навоза:

— свежий навоз не рекомендуется вносить, поскольку он может вызвать денитрификацию и потери азота из почвы, а также содержит семена сорняков, не потерявших своей всхожести;

— полуперепревший навоз образуется после 3…5 месячного хранения. При этом навоз теряет 10…30% первоначальной массы;

— перепревший навоз образуется после длительного хранения и имеет однородную массу, в которой трудно найти отдельные соломинки. Такой навоз теряет около 50% массы;

— перегной – это рыхлая темная масса продукт глубокого разложения органических веществ навоза. Потери достигают 75% массы.

Целесообразно использовать полуперепревший навоз. В среднем в нем содержится 0,5% N, 0,25% P₂O₅, 0,6% K₂O, 0,4% CaO, 0,1% MgO и большой набор микроэлементов.

В среднем выход навоза в год от одной головы животных составляет от крупного рогатого скота 8…10 т, лошадей 6…7 т, свиней 1,5…2,0 т, овец 0,8…0,9т.

Для поддержания бездефицитного баланса в почве внесение навоза можно довести до 10…12т на каждый гектар.

К мерам, улучшающим качество подстилочного навоза, относятся: увеличение норм подстилки, использование соломы, плотное хранение навоза, компостирование его с фосфоритной мукой, пеплом.

Нормы подстилочного навоза под пропашные культуры 30…60 т/га, под зерновые – 20…30 т/га. С внесенного в почву навоза в первый год используют растения 20…30% азота, 30…40% фосфора, 60…70% калия общего их содержания. Использование азота, фосфора и калия на второй год соответственно составляют 15…20, 10…15,10…15%, на третий год 10…15, 15…10, 0…10%.

Получающийся подстилочный навоз отправляется на хранение в навозохранилища. Потери при хранении составляют 18%.

Выход бесподстилочного навоза. На животноводческих фермах, где скот содержат без подстилки, получают жидкий навоз — смесь кала, мочи и технологической воды. Жидкий навоз, то есть бесподстилочный навоз имеет влажность 83…97%.

В зависимости от содержания воды различают полужидкий бесподстилочный навоз (влажность менее 93%), жидкий (влажность 93…97%) и навозные стоки (содержание воды более 97%).

Выход жидкого навоза зависит от вида животного, его возраста, типа кормления, продолжительности откорма, количества воды, расходуемой на уборку навоза, сероводород, аммиак, меркаптан и другие вещества, которые вызывают резкий неприятный запах.

В жидком навозе от 50 до 70% азота содержится в аммиачной форме и хорошо усваивается растением.

Жидкий навоз при хранении расслаивается на жидкую и твердую фракции. В жидкую фракцию неразбавленного водой навоза попадает 75…80% питательных веществ, а в осадок – 20…25%. Разбавления навоза водой увеличивает его объем. Так, разбавление навоза водой до 95% увеличивает его объем в 2 раза, а при разбавлении до 98% – в 5 раз по сравнению с объемом экскрементов животных. Потери азота в этом случае незначительны. При этом изменяются и химические свойства жидкого навоза. Разбавление жидкого навоза целесообразно проводить непосредственно перед внесением его на поля.

Жидкий навоз хранят в специальных навозохранилищах. Срок хранения от 2 до 6 месяцев. Навозохранилища бывают прифермскими и полевыми. Вместимость прифермских навозохранилищ закрытого типа должно быть 25…40% объема навоза за 2…3 месяца накопления. В полевых навозохранилищах сохраняется 60…75% жидкого навоза. Потери азота при различных способах хранения почти одинаковы.

Для перевозки и внесения жидкого навоза используют цистерны-разбрасыватели.

При переработке навозных стоков ежесуточно получают твердую фракцию средней влажностью 73,8% и жидкую, содержащую 99,3% воды.

Жидкий навоз перед использованием обеззараживают, поскольку в нем патогенные микроорганизмы сохраняются очень долго.

Для обеззараживания используют несколько систем:

1) систему хлорирования навоза в сборном резервуаре насосной станции;

2) систему, рассчитанную на приготовление компостов с биотермическим прогревом

Использовать твердую фракцию для удобрения культур можно не только после биотермической обработки в буртах в течение одного месяца летом и в течение двух — зимой. Когда температура жидкости в буртах достигнет 60…70°С, считают, что биотермическая обработка началась.

В закрытых навозохранилищах образуется значительное количество метана, сероводорода, аммиака, углекислого газа, индол, скатол и других вредных веществ. Поэтому при работе в таких навозохранилищах надо соблюдать правила техники безопасности. Категорически запрещается использовать открытый огонь для освещения, так как это может привести к взрыву. Нельзя работать без противогаза, иначе вдыхание вредных веществ может привести к отравлению.

При использовании бесподстилочного навоза большое значение имеет установление его оптимальных норм. Слишком низкие нормы (до 20 т/га) приводят к снижению прироста урожая по сравнению с оптимальными, а высокие, кроме того, могут вызвать загрязнение окружающей среды.Приросты урожая от внесения умеренных норм остаются выше при применении жидкого навоза по сравнению с подстилочным, что связано с неодинаковым усвоением растениями азота из удобрений. Оптимальные нормы внесения бесподстилочного навоза колеблются в пределах 150…300 кг/га при эквивалентном содержании общего азота.

Определение оптимальных норм удобрений под сельскохозяйственные культуры. Чтобы установить потребность растений в оптимальных нормах удобрений и обеспечить более высокое плодородие почвы, урожайность и качество урожая, необходимо учитывать почвенно-климатические, организационные и технико-экономические условия хозяйства, знать, как и при каких условиях происходит питание растений, какое физиологическое значение имеют макро- и микроэлементы, свойства удобрений, биологические особенности отдельных культур, особенности распределения удобрений в севообороте, элементы программирования урожая и ряд других важных вопросов.

Одним из основных условий рационального использования удобрений является внедрение севооборотов. Эффективность органических и минеральных удобрений в севообороте значительно выше, чем при бесплановом чередовании культур. В севообороте создаются лучшие условия для использования растениями удобрений. При этом, как правило, наблюдается меньше засоренность поля сорняками, ослабляются повреждения растений специфическими вредителями и болезнями.

Потребность в удобрениях, их количество, формы и т.д. устанавливают либо на основании показателей средней эффективности их, выведенной на основе опытных данных, или непосредственно определяя доступные для растений запасы питательных веществ в почве и учитывая коэффициент усвоения питательных веществ из почвы и внесенных удобрений.

Основным методом установления доз удобрений на планируемый урожай является метод полевого опыта, который широко используется как в нашей стране, так и во многих странах мира для выявления оптимальных доз удобрений с оценкой их влияния не только на величину урожая, но и на его качество. Этот метод наиболее соответствует Тимирязевскому правилу: «спрашивать мнение самого растения», потому что он является биологическим методом и основывается на изучении реакции растения на изменения тех или иных условий его роста и развития.

Есть много исследований и рекомендаций научных учреждений по использованию под отдельные культуры и в севооборотах отдельных видов, доз и форм удобрений, способов применения их на разных почвах и в различных климатических условиях.

Эффективность действия удобрений зависит от системы их применения. Система удобрения культур – это комплекс научно обоснованных организационных и хозяйственных мероприятий, направленных на повышение плодородия почвы и выращивание высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур хорошего качества.

Все хозяйства России имеют агрохимические картограммы, на которых зафиксирована обеспеченность почв подвижными формами фосфора и калия, а на многих и азотом.

Наиболее распространены 3 метода расчетов норм удобрений:

— норму удобрения определяют на основе рекомендаций местных научно-исследовательских учреждений с поправкой на агрохимические показатели почвы;

— норму удобрения определяют по балльной оценке почвы и окупаемостью удобрений;

— расчетный или балансовый, когда норму удобрения определяют на запланированную урожайность или прибавку урожая. Он основан на учете уровня прибавки урожая за счет удобрений, выноса питательных веществ, коэффициентов использования питательных веществ из почвы и удобрений.

Особое значение в системе удобрения имеет план распределения удобрений между полями и культурами в каждом севообороте. В плане указывают нормы, дозы, сроки и способы внесения удобрений под различные культуры, связывая их с почвенно-климатическими условиями, а также биологическими и сорто-генетическими особенностями культур в севообороте.

2.4 Технологическая схема приготовления и внесения биоудобрений

Высокий энергетический потенциал навоза дает возможность использовать его как пищевой субстрат для других организмов, которые затем можно использовать на корм животным, для получения топлива, а также для обогрева помещений.

Эксперименты по созданию на основе биотехнологии моделей нового типа хозяйств широко проводят в Китае. Отрабатываются различные модели, которые наиболее соответствуют местным условиям. Одним из наиболее известных является эксперимент, проведенный в провинции Сычуань. Крестьяне этого села, основное занятие которых – рисоводство, с помощью специалистов начали выращивать грибы на обработанной ферментами соломе. После их уборки солому используют на корм свиньям. Навоз подается на биогазовые установки, после чего его остатки используют для разведения червей и рыбы.

Червями откармливают цыплят, а воду из прудов после ловли рыбы подают обратно на биогазовые установки.

По мнению китайских ученых и специалистов, те эксперименты представляют собой прообраз аграрной экономики нового типа, при котором достигается максимальный экологический, экономический и социальный эффект. Рассмотрим возможные пути использования энергетических запасов навоза на современном уровне научно-технического прогресса.

Одним из путей утилизации навоза и возврата части его питательных веществ животноводству является получение из него белковых продуктов. В экскрементах животных содержится большое количество органических удобрений, способных служить питательным субстратом для различных микроорганизмов: бактерий, дрожжей, плесневых грибов, микроскопических, водорослей, а также личинок мух и дождевых червей. Кормовые продукты, получают в результате биотехнологической переработки навоза, существенно отличаются от него. Так, полученная из жидкой фракции навоза в ферментах разного типа сухая биомасса термофильных бактерий содержит около 55% протеина.

Метод биологической переработки дает возможность трансформировать сложные органические соединения, содержащиеся в навозе и помете, а также развитую сопутствующую микрофлору, богатую протеином, жиром, аминокислотами и микроэлементами в кормовую зообиомассу, которую после обеззараживания используют на корм животным.

Использование биогумуса для удобрения полей резко сокращает расходы на перевозку навоза. Если на 1 га пашни в настоящее время вносят 40 … 50 т навоза, то при использовании биогумуса достаточно для получения того же эффекта 3 т биогумуса, а для многих культур – 1,5 т/га.

Таким образом, биотехнология переработки отходов животноводства — важная и перспективная отрасль сельскохозяйственного производства, зарождается. Ее появление обусловлено расширением спектра воздействия человека на природную среду, обострением в связи с этим проблемы охраны природы и угрозой экологического кризиса на планете.

Составной актуальности новой отрасли является и возможность дополнительного получения белков животного происхождения, дефицит которых в стране и в мире наиболее острый, сдерживает рост производительности животноводства и птицеводства. В конце концов, получения биогумуса является, по сути, решением проблемы использования экологического механизма обновления плодородия почв. Решается вопрос биотехнологии гумуса, который является альтернативой химизации почвы и создает предпосылки для биологизации земледелия.

Подавляющее большинство отходов сельскохозяйственного производства – органические остатки, которые, как показывает опыт развитых стран, могут эффективно использоваться в качестве биогаза.

Одним из возможных способов получения энергии из биомассы животного и частично растительного происхождения является ее анаэробное брожение под действием микрофлоры. Биогазовые установки выполняют также роль очистных сооружений, снижают химическое и бактериальное загрязнение почвы, воды, воздуха и отходов, перерабатываемых в нейтральные минеральные продукты. По сравнению с энергетическими установками малых ГЭС, а также энергетических установок, работающих на ветровой и солнечной энергии и используют экологически чистые источники энергии (пассивно чистые установки), биогазовые установки являются активно чистыми, поскольку ликвидируют экологическую опасность продуктов, которые для них служат источником первичной энергии .Технология метанового брожения позволяет получить биогаз, высококачественные удобрения и белково-витаминные кормовые добавки и является по сути безотходной.

При анаэробном метановом брожении (биометаногенезе) можно получить так называемый биогаз — смесь метана (60…70%) и углекислого газа (30…40%), который рассматривается как дополнительный источник энергии. Для этого процесса можно использовать навоз КРС, силос, навоз свиней, куриный помет, другие виды навоза, отходы боен (кровь, жир, кости, остатки мяса и кожи), отходы пищевой промышленности, осадки городских канализационных стоков, растительные остатки, солодовый осадок, выжимку, жом после производства сахара, барда зерновую после производства спирта и др.

Теплотворная способность биогаза – 20…25 МДж/м³ в зависимости от содержания метана. Известно, что одна корова при нормальном питание и использовании для подстилки не менее 4 кг соломы в сутки производит около 30 кг отходов, влажность которых составляет примерно 85%. Этого количества отходов достаточно, чтобы образовалось в сутки около 2 м³ газа. Для установки с производства биогаза требуется около 0,5 м³ топлива. Итак, одна корова способна обеспечить выход газа 1,5 м³, что достаточно для удовлетворения потребности в энергии семьи из четырех человек.

В зависимости от состава органического вещества навоза можно получить разное количество биогаза.

Биогаз имеет все преимущества, присущие природному газу. Он легко транспортируется по газопроводам, сгорает без дыма, копоти и остатка (золы, шлака). Приборы, работающие на газе, простые, безопасные, быстро вводятся в действие, легко регулируются и переводятся в автоматический режим работы. Также важна роль биогазовых установок для поддержания чистоты окружающей среды.

Этому способствуют основные образующиеся продукты — биогаз и биогумус.

Метановое брожение осуществляется в три этапа. На первом этапе под действием гидролитических бактерий происходит расщепление высокомолекулярных соединений (полисахаридов, жиров, белков) к низкомолекулярных органических веществ (сахаров, глицерина, жирных аминокислот). На втором этапе с участием кислотообразующих бактерий они превращаются в органические кислоты (масляную, пропионовую, молочную) и их соли. При этом образуются также спирты, углекислый газ, водород, а затем сероводород и аммиак. Собственно метановое брожение осуществляется на третьем этапе, во время которого метанообразующие бактерии образуют углекислый газ и метан.

Скорость и масштабы анаэробного брожения этих бактерий зависят от их метанообразующие активности.

Для анаэробного брожения необходимы следующие условия:

— отсутствие свободного кислорода;

— высокая влажность (75…92%);

— малая освещенность;

— достаточное количество азота

— кислотность pH = 6,5…8,5;

— соответствующая температура: для мезофильного процесса 30…37^oC, для термофильного – 50…60^oC.

При этом происходит образование биогаза (за трое суток с 1 л метантенка можно получить 4,5 л метана), уничтожается патогенная микрофлора, исчезает неприятный запах. Уменьшение содержания органических соединений невелико. Для брожения необходимо предусмотреть такие устройства: бродильный резервуар (метантенк), газгольдер (для создания давления газа), устройство управления и безопасности.

Бродильный резервуар должен быть газо- и водонепроницаемым, противостоять агрессивному воздействию ила, изготавливаться из бетона, стали, пластмасс. Также необходимо массу перемешивать для ускорения выделения газа. Это можно проводить механическим, гидравлическим способом или подачей образованного газа. Для дополнительного подогрева навоза чаще всего используют энергию биогаза или подогрев происходит за счет свежего навоза.

Газгольдер нужен для сбора газа, он задает определенное давление (0,05…200 бар).

Устройство управления и безопасности представлен компьютерным обеспечением и соответствующими программами, благодаря чему осуществляется автоматизированное управление этими процессами и контроль за безопасностью их протекания.

Дальнейшая переработка предусматривает разделение биогаза методом абсорбции с помощью воды на метан (для производства энергии) и углекислый газ (для выращивания растений). Сброженный осадок остается в котле, является прекрасным органическим удобрением. В таком органическом удобрении, обогащенном азотом, фосфором, калием и микроэлементами, концентрация питательных элементов в 10 раз выше, чем в навозе. И транспортировать на поля такое удобрение гораздо удобнее, чем навоз. Биоудобрение товары в биогазовых установках, повышает урожайность пшеницы, ржи, сахарной свеклы, картофеля и других культур на 35…40% по сравнению с урожаями тех же культур, полученных на полях, удобренных необработанным жидким навозом.

Как правило, реальные установки имеют два метантенка. Метановое брожение происходит в первичном автоклаве (ферментер), температура в котором поддерживается на уровне 35…40^oC. Поступающая смесь перемешивается до однородного состояния. Окончательное дображивание и последующее хранение происходят во вторичном реакторе, который также подключен к газовой сети установки.

Очистка биогаза от сернистых соединений происходит путем надувание небольшого количества воздуха в метантенк. Это приводит к тому, что микроорганизмы окисляют газообразный сероводород (H₂S) в элементарную серу, которая, в свою очередь, является ценным минеральным удобрением. После прекращения брожения воду сливают, осадок высушивают и гранулируют.

Во многих странах мира биогаз уже стал равноправным участником энергорынка. В Европе сосредоточено 44% мировой количества биогазовых установок анаэробного брожения, еще 14% – в Северной Америке, безоговорочным лидером по количеству биогазовых установок является Китай. В США, в Южной Каролине, действует биогазовая установка объемом реактора 1000 м³, которая перерабатывает навоз и помет от 10 тыс. гол. скота и 1200000000 кур; ее производительность – 1 млн м³ биогаза в год. В Великобритании действует электростанция мощностью 1 мВт, где в качестве источника энергии используют также навоз сельскохозяйственных животных. Активно это направление развивается не только в богатых странах, но и в Индии, Таиланде и даже Кении.

Рекомендуемая технологическая схема переработки органических отходов показана на рисунке 2.1.

Твердая фракция складируется на открытых площадках для продолжительного хранения или внесения в почву. Жидкая фракция перекачивается в пленочные, металлические или бетонные хранилища для дальнейшего внесения в почву.

Для повышения плодородия почвы с учетом требований экологической безопасности предлагается способ [10-16], который заключается во внесении в почву смеси биоудобрения и органических заполнителей (опилки, подсолнечная шелуха, измельченная солома в соотношении 1:10…1:20).

Рисунок 2.1 – Технологическая схема переработки органических отходов

2.5 Обоснование экологически безопасной системы содержания почвы в садах

В садоводстве России в зависимости от почвенно-климатических условий, рельефа участка, обеспеченности влагой, конструкции и возраста насаждений, организационно-экономических возможностей хозяйства применяют такие системы содержания почвы: черный пар, сидеральный пар, задернение, мульчирование.

По системе черного пара почву в междурядьях и приштамбовых полосах обрабатывают почвообрабатывающими орудиями и содержат ее в разрыхленном, чистом от сорняков состоянии в течение вегетационного периода.

Преимущества: при применении паровой системы облегчается борьба с вредителями и болезнями, механизация возделывания почвы в приштамбовых полосах.

Недостаток: бессменное применение черного пара разрушает структуру пахотного слоя почвы, уплотняет подпахотный слой, уменьшает содержание гумуса и снижает плодородие почвы, усиливаются эрозионные процессы. Частая обработка почвы способствует увеличению затрат на выращивание плодовых культур, повышается их себестоимость.

При содержании почвы по системе «сидеральный пар» улучшается структура и плодородие почвы, ослабляются процессы эрозии, уменьшаются заболевания деревьев хлорозом на карбонатных почвах. Запахивание в почву 25…30 т/га зеленой массы по эффективности не уступает внесению 10…12 т/га навоза. Интенсивное усвоение сидеральными растениями во второй половине лета воды и питательных элементов из почвы способствует своевременному окончанию вегетации плодовых растений и подготовке их к зимовке. При этом уменьшается количество обработок почвы. При применении паро-сидеральной системы междурядья в первой половине вегетации содержат под черным паром, а во второй – высевают однолетние травы (сидераты), которые закладывают на удобрение. Иногда травы высевают осенью (озимые сидераты).

Следует отметить, что применение сидератов целесообразно лишь в условиях достаточного увлажнения или орошения.

Лучшими сидеральными культурами на песчаных и глинисто-песчаных грунтах является люпин (200…220 кг/га), на супесчаных – горчица (20 кг/га) и фацелия (15 кг/ га), в орошаемых садах лучше растут озимые сидераты-горох-пеленка (200 кг/га), озимая вика с рожью (по 50 кг/га). Можно выращивать и другие быстрорастущие культуры, которые образуют много зеленой массы.их высевают в междурядьях на расстоянии 1…1,5 м от штамбов деревьев, а во взрослых садах ими занимают по возможности более широкие полосы. Перед посевом вносят фосфорно-калийные удобрения из расчета по 30…45 кг/га действующего вещества.

Сроки сева зависят от зоны садоводства и особенностей сидеральной культуры. Люпин и фацелию высевают в первой декаде, а горчицу – во второй половине июля. В орошаемых садах южной лесостепи и степи фацелию высевают во второй декаде июля, гирчицу — в первой половине августа, а горох, вику, рожь — в сентябре.

Бобовые сидераты запахивают в фазе образования первых бобов, а небобовые – в конце цветения, чтобы пчелы успели собрать мед. Летние сидераты запахивают осенью, озимые – весной. Перед запашкой растения скашивают, измельчают, разбрасывают косилками-измельчителями ИКС-3 или КРН-2,1 или дискуют в направлении запахивания.

Заслуживает внимания опыт использования как сидератов некоторых сорняков, кроме корневищных, которые вырастают в саду. При надлежащем контроле за их развитием во второй половине лета можно вырастить их до фазы цветения и запахать в почву так же, как и сеяные травы.

При содержании почвы по дерново-перегнойной системе в междурядьях сада постоянно или в течение определенного периода выращивают многолетние травы, которые систематически скашивают, измельчают и оставляют в саду как мульчу. При условии достаточного естественного увлажнения (более 700 мм осадков) и в орошаемых садах эта система наиболее эффективна, ее широко используют в других странах.

В насаждениях, где почву содержат по дерново-перегнойной системе, увеличивается содержание органического вещества, улучшаются его агрофизические свойства и плодородие. Выращивание трав предотвращает эрозию почвы на склонах, перегрев почвы, ослабляет хлороз, снижает уровень грунтовых вод, где они залегают близко к поверхности, уменьшает затраты на уход за садом.

Травянистая поверхность почвы имеет вид, удобный для проведения различных работ (обрезка, опрыскивание, сбор урожая и т.п.). Плоды, выращенные в садах с задернением, имеют высокие товарные и вкусовые качества, хорошо сохраняются.

Однако следует помнить, что травы забирают из почвы много воды и питательных элементов, в частности нитратов, поэтому при таком содержании почвы необходимо обязательное регулярное внесение удобрений, а в условиях недостаточного увлажнения – проведение поливов.

На равнинных площадях почву в саду задерняют через 4…5 лет после посадки деревьев, когда в них сформируется достаточно глубокая корневая система.

Междурядья засевают многолетними злаковыми травами. Целесообразно для этого использовать низкорослые травы с высокой кустистостью. В некоторых странах ведется селекция трав в этом направлении. В нашей стране в междурядьях высевают ежу сборную (15…20 кг/га), райграс пастбищный (13…15 кг/га), овсяница луговая или красная (12…16 кг/га), тимофеевку (12…14 кг/га), полевицу белую (9…10 кг/га) и др. Заслуживает внимания опыт с посева смеси нескольких трав. Иногда в молодых садах в условиях достаточного увлажнения для улучшения плодородия почвы высевают смеси бобовых и злаковых трав (клевер 15кг / га + тимофеевка 8 кг/га) или только клевер (22…24 кг/га). Травы сеют рано весной или летом, а скашивают роторными косилками ИКС-3 и КРН-1,5 и другими по мере отрастания до 15…20 см высотой (5…6 раз в течение вегетации). После скашивания травы ее оставляют на месте как мульчу.

С целью сохранения влаги и улучшения теплового и питательного режимов поверхность почвы частично или полностью покрывают слоем (5…6 см) перегноя, соломы, листьев, торфа, опилок или специальной бумагой, синтетическими пленками и другими материалами. Это мероприятие называется мульчированием. При применении мульчирования уменьшается также засоренность почвы. На севере республики мульчирование лучше проводить осенью (для утепления на зиму корней), а на юге – весной (для хранения влаги).

Мульчирование наиболее эффективно в садах на карликовых подвоях.

В молодых садах с широкими (6…8 м) междурядьями свободную между рядами площадь целесообразно временно (через 2…3 года после посадки деревьев и до 6…8-летнего возраста) использовать для выращивания других культур. Междурядные культуры в таком возрасте не вредят плодовым деревьям, а рациональное использование земли дает дополнительную продукцию. Лучшими междурядными культурами являются овощные (помидоры, ранняя капуста, баклажаны, овощной горох, лук, столовые корнеплоды) и однолетние травы на зеленый корм и сено (в основном смеси гороха и вики с овсом). Выращивание междурядных культур не подавляет рост плодовых деревьев, но в определенной степени затрудняет проведение химической борьбы с болезнями и вредителями сада.

2.6 Технология формирования гумусового слоя в приствольных полосах плодовых насаждений на склонах и устройство для ее осуществления

Для ускоренного создания гумусового слоя в приствольных полосах молодых деревьев в садах на склоновых землях предлагается использовать установку, состоящую из косилки-измельчителя и рыхлителя активного действия, позволяющие качественно выполнять несколько взаимосвязанных технологических операций: мульчирование травяной растительности, транспортировку, укладку и смешивание мульчматериала с почвой в приствольных полосах молодых деревьев[60-70].Перемешивание мульчматериалас почвой осуществляетсяв разрыхленных приствольных полосах глубиной до 10…15 см и шириной 20…25 см.Перемешанный с почвой мелкоизмельченный мульчматериал подвергается гумуфикации ускоренно, поскольку она осуществляется в анаэробных условиях с одновременным возобновлением мульчматериала в приствольные полосы. Кроме этого, разрыхленные участки приствольных полос деревьев лучше впитывают и аккумулируют выпадающие атмосферные осадки, а покрытый мульчматериал угнетает прорастание сорняков и предохраняет поверхность разрыхленной приствольной полосы от испарения влаги.

Таким образом, осуществляется конвейерно-технологический процесс, с одной стороны – мульчирование, с другой – ускоренная гумуфикация приствольных полос молодых деревьев, при этом улучшается водный и пищевой режимы деревьев, создаются благоприятные условия для развития микробиологических процессов в почве, повышающих их плодородие.

Предлагаемыйагрегат для создания гумусового слоя в приствольных полосах деревьев в садах на склоновых землях (рис. 2.2) в сравнении с известными техническими решениями имеет следующие преимущества: способность мульчирования травяной растительности в междурядьях, транспортирования, укладки и смешивания мульчматериала с почвой в приствольных полосах молодых деревьев; способность ускоренного создания гумусового слоя в приствольных полосах плодовых деревьев; способность улучшения водного и пищевого режима плодовых деревьев и повышения плодородия почв; способность снизить энергозатраты за счет совмещения нескольких операций.

Эффективность рыхления почвы главным образом определяется геометрической формой рабочих органов [33, 82, 93, 99, 112, 127].

В процессе прямолинейного и равномерного движения машины со скоростью и равномерного вра­щения фрезы с угловой скоростью (рис. 2.3) точки ножа описывают траекто­рию в виде циклоиды [33, 82, 105, 112].

Наи­более удаленные от оси вра­щения фрезы точки ножа совершают движение в соответствии с уравнением (в параметрической форме):

(2.1)

где – время, с; – радиус ножа фрезы, м; – угловая скорость вращения рабочего органа, с^-1.

Исключив из этих уравнений время, получим уравнение движения ножа:

(2.2)

После некоторых преобразований из выражения (2.2) получим:

(2.3)

Подставив значение времени из выражения (2.3) в уравнение (2.1) для, получим:

(2.4)

а.
б.	в.
1 – продольная несущая балка; 2, 3, 4 и 5 – поперечные балки; 6 – стояки; 7 – лыжи; 8, 9. 10 и 11 – перемычки; 12 – навесное устройство; 13 – редуктор; 14 – ведущий шкив; 15 – ведущая звездочка; 16 – клиноременная передача; 17 – цепная передача; 18 – ведомые шкивы; 19, 20 и 21 – измельчительные рабочие органы; 22 – ведомая звездочка; 23 – входной вал редуктора; 24, 25 – механизмы натяжения ремней и цепи; 26 – металлический цилиндр; 27 – подшипники качения; 28, 31 – вертикальные валы; 29 – измельчитель; 30 – гибкие ножи; 32 – фреза; 33 – опорные подшипники скольжения; 34 – кронштейн; 35 – крепежные детали Рисунок 2.2 – Конструктивно-технологическая схема установки для создания гумусового слоя в приствольных полосах плодовых деревьев (а), измельчительный рабочий орган (б), рыхлитель активного действия (в)

Рисунок 2.3 – Технологический процесс работы фрезы

Вид кривой (циклоиды) зависит от соотношения окружной и поступательной скоростей – кинематического показателя:

(2.5)

Ротационные почвообрабатывающие машины характеризуются и траектория движения их рабочих органов – удлиненная циклоида или трахоида (рис. 2.4) [33, 82].

Рисунок 2.4 – Схема к определению кинематических показателей фрезерного рабочего органа

Дифференцируем уравнения (2.4) по времени с целью определить скорость резания и абсолютную скорость передвижения фрезерного рабочего органа:

(2.6)

Тогда величина абсолютной скорости ножа с учетом выражения (2.6) составит:

(2.7)

Анализируя зависимость (2.7), можно заключить, что величина скорости резания и ее направление определяются углом поворота фрезерного рабочего органа и показателем кинематического режима .

Для обеспечения качественного рыхления почвы значение наименьшей окружной скорости ножа должно превышать критическую скорость (скорость разрушения почвенных комков):

(2.8)

где – предел прочности почвенной частицы, Па; – момент инерции ротора, кг·м²; – масса почвенной частицы, кг; – модуль упругости почвенной частицы, Па; – коэффициент восстановления почвенной частицы; – плотность почвенной частицы, кг/м³.

В результате расчетов с использованием выражения (2.8) установлено, что качественное рыхление почвы возможно при следующих параметрах: окружная скорость фрезы 4,77 м/с;число оборотов фрезы 387 об/мин.

Согласно рисунку 2.4, направление скорости резания зависит от углов и :

(2.9)

Из рисунка 2.4 видно (треугольники АВС и АСD):

	(2.10)
	(2.11)

Анализ выражений (2.10), (2.11) и построенных по ним зависимостей, (рис. 2.5) свидетельствует о том, что при изменении угла поворота от 0 до 180º угол изменяется в таких же пределах.

Рисунок 2.5 – Зависимость углов и от изменения угла поворота при различных значениях

Причем величина угла=90º при строго определенных граничных значениях угла поворота = (когда проекция скорости резания на ось равна нулю), определяемых показателем .

При <10 зависимость близка к линейной.

Угол максимален при= и при любых значениях угла поворота всегда меньше 90º. Увеличение показателя ведет к уменьшению значения до нуля.

Для определения величины граничного угла воспользуемся выражением (2.5), учитывая, что = при =90º:

(2.12)

Принимая во внимание, что , и с учетом выражения (2.12) из выражения (2.10) имеем:

(2.13)

т.е. =90⁰.

С учетом выражения (2.12) из выражения (2.9) имеем:

(2.14)

Зависимость (рис. 2.6) свидетельствует о том, что при изменении от 2 до 8 (диапазон, который представляет наибольший интерес для практики) значение изменяется от 120 до 92º.

Рисунок 2.6 – Зависимость величин граничного угла от показателя .

Одними из основных параметров ротационных рабочих органов являются качество крошения почвы и подача на нож. Подача на нож определяется по выражению:

(2.15)

где – количество ножей, шт.

Анализ выражения (2.15) показывает, что подача на нож зависит от радиуса фрезы, числа ножей и кинематического режима.

Анализируя влияние на величину подачи на нож количества ножей и кинематического режима (рис. 2.7) (при радиусе фрезы 0,1175 м) можно заключить, что увеличение кинематического режима и количества ножей ведет к уменьшению подачи на нож, и наоборот.

1 – =2; 2 – =3; 3 – =4; 4 – =5 Рисунок 2.7 – Зависимость подачи на нож от количества ножей и кинематического режима

Угол установки ножа может быть рассчитан по выражению:

(2.16)

где – ширина ножа, м.

При = 2 шт, = 2,96, = 0,04 м, = 0,1175 м, по выражению (2.9) получим, что =60⁰.

Таким образом, в результате проведенных исследований установлены рациональные значения основных конструктивных параметров и режимов работы фрезы, оказывающих наибольшее влияние на качество работы фрезерного рабочего органа.

Исследование сил, действующих на вертикальный нож фрезы (рис. 2.9), проведено при следующих допущениях: нож фрезы представляет собой двухгранный клин, установленный под углом по отношению к радиусу ; точка приложения сил расположена на середине лезвия.

Сила сопротивления резанию  действует в горизонтальной плоскости и отклонена от нормали к поверхности ножа на угол трения почвы о сталь . Она раскладывается на составляющие (тяговое сопротивление) и (боковое усилие от силы сопротивления резанию) [93].

Согласно рисунку 2.8 устанавливаем плечо приложения силы  (фактический радиус резания ):

(2.17)

Рисунок 2.8 – Схема сил, действующих на вертикальный нож фрезы

Значение крутящего момента за полный оборот фрезы с  ножами можно установить по зависимости:

(2.18)

Суммарные затраты мощности () на привод фрезерного рабочего органа будут равны:

(2.19)

где  – мощность фрезерования почвы, Вт;  – мощность на преодоление тягового сопротивления фрезерного рабочего органа, Вт;  – мощность, затрачиваемая на скольжение опорных лыж, Вт;  – мощность, затрачиваемая в передаточных механизмах, Вт.

Используя выражения (2.17) и (2.18), определим:

(2.20)

где – количество фрезерных рабочих органов.

Мощность на преодоление тягового сопротивления рассчитывается по выражению:

(2.21)

где – скорость передвижения фрезерного рабочего органа, м/с; – тяговое усилие, Н.

Мощность, необходимая для преодоления сопротивления скольжения опорных лыж, будет равна:

(2.22)

где  – вес, приходящийся на опорную лыжу, Н;  – коэффициент скольжения.

(2.23)

где – к.п.д. передачи.

Для установления оптимальных параметров фрезерного рабочего органа следует определить удельную мощность (суммарные затраты мощности, отнесенные к площади поперечного сечения  обработанной зоны междурядий) и удельную работу  (работа на фрезерование единицы объема почвы):

	(2.24)
	(2.25)

Уравнения наружных и внутренних точек лезвия (рис. 2.9) в параметрической форме имеют вид:

,	(2.26)
,	(2.27)

где – расстояние от центра ротора до крайних точек режущих элементов, м; – угловая скорость вращения роторов, с^-1; – время, с; – угол поворота ротора, рад; – скорость движения агрегата, м/с; – длина лезвия ножа, рассчитываемая по выражению:

.

(2.28)

Принимаем, что срезанная частица перемещается по планке, установленной на ноже, как некоторая материальная точка с массой под действием следующих сил (рис. 2.10):

— центробежной, действующей вдоль планки:

(2.29)

где – масса срезанной частицы, кг;– угловая скорость вращения ротора, с^-1;– расстояние от центра ротора до крайних точек режущих элементов, м;

— Кориолисовой:

(2.30)

где – относительная скорость частицы, м/с;

— тяжести:

(2.31)

где – ускорение свободного падения, м/с²;

— трения почвы о материал планки:

(2.32)

где – коэффициент трения.

Дифференциальное уравнение движения частицы составим с использованием принципа Д’Аламбера, т.е. сумма проекций всех сил на направление движения (вдоль планки) приравниваем силе инерции движущейся массы:

(2.33)

Произведя некоторые преобразования, получим линейное неоднородное дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами:

(2.34)

Решение уравнения (2.34) представляет собой сумму общей части и частного интеграла:

(2.35)

Рисунок 2.9 – Схема к исследованию кинематики ротационного режущего аппарата

Рисунок 2.10 – Схема сил, действующих на частицу при ее движении по планке

Общая часть определяется значениями корней характеристического уравнения . Для его составления неизвестная величина заменяется единицей, ее производные – соответствующими степенями корней , с сохранением всех коэффициентов и отбрасыванием правой части:

(2.36)

Решение уравнения (2.36) следующее:

	(2.37)
	(2.38)
	(2.39)

Так как корни (2.37) и (2.38) – действительные числа и отличны друг от друга, то общее решение таково:

(2.40)

где и – постоянные, определяемые согласно начальным условиям.

Частный интеграл определяется видом правой части. Если правая часть представляет собой постоянное число, частный – также постоянное число ():

(2.41)

Это число определяется путем подстановки в уравнение (2.34):

(2.42)

откуда

(2.43)

В соответствии с (2.37), (2.40) и (2.43) решением уравнения (2.34) будет:

(2.44)

Значения постоянных и определяются в соответствии с начальными условиями (= 0):

(2.45)

В соответствии с первым условием из уравнения (2.34) имеем:

(2.46)

откуда

(2.47)

Для того, чтобы использовать второе условие (при , ), следует получить уравнение скорости перемещения частицы мульчи вдоль планки. Продифференцировав (2.34), находим:

(2.48)

После подстановки второго начального условия получим:

(2.49)

Решением системы уравнений (2.48) и (2.49) находим и :

	(2.50)
	(2.51)
	(2.52)

или

(2.53)

Первая постоянная равна:

(2.54)

Таким образом:

(2.55)

или

(2.56)

Скорость частиц вдоль планки будет равна:

(2.57)

При сходе частиц с ножа координат . После подстановки этого значения в уравнение (2.56) получим:

(2.58)

или

(2.59)

Решив уравнение (2.59) относительно времени , то можно найти время пребывания частицы на ноже (от момента попадания на нож до схода с него) и после подстановки этого значения в уравнение (2.57) найти скорость перемещения частицы вдоль планки:

(2.60)

Начальная скорость полета частиц после их схода с ножа находится сложением векторов и :

(2.61)

При работе предлагаемого ротационного рабочего органа необходимо, чтобы траектории режущих элементов соседних роторов несколько перекрывали одна другую с тем, чтобы обеспечить отсутствие необработанных участков междурядья.

Величину перекрытия можно определить по выражению:

,

(2.62)

где – показатель; – число ножей на роторе, шт.

Показатель можно определить по выражению:

.

(2.63)

В процессе резания вектор абсолютной скорости точек лезвия меняет свое направление и значение от минимального до максимального. Для бесподпорного среза растений ротационным режущим аппаратом необходимо, чтобы значение превосходило значение .

Выражение для определения минимальной окружной скорости следующее:

,

(2.64)

где– угол между соседними ножами, рад; – угол, при котором скорость резания минимальна, рад; – радиус ротора, м.

Угол между соседними ножами рассчитывается по выражению:

.

(2.65)

Суммарная рабочая длина лезвия рассчитывается по формуле:

.

(2.66)

где – количество роторов, шт.

Коэффициент максимального использования лезвия может быть рассчитан по формуле:

.

(2.67)

Площадь, скашиваемая лезвием за один оборот, равна:

.

(2.68)

Конструктивный радиус ротора рассчитывается по выражению:

.

(2.69)

Для определения коэффициента использования зоны среза используется зависимость:

.

(2.70)

Суммарный момент, приведенный к ВОМ трактора:

,

(2.71)

где n – число оборотов ротора, об/мин;n_ВОМ – число оборотов ВОМ трактора, об/мин.

Мощность привода одного ротора, кВт, рассчитывается по формуле:

.

(2.72)

С учетом выражения (2.72), суммарная мощность привода определится таким образом:

.

(2.73)

На частицу мульчи в момент схода с ножа будут действовать сила тяжести и сопротивления воздуха (рис. 2.11).

Рисунок 2.11 – Схема для определения дальности полета мульчи травяной растительности

Величину силы сопротивления воздуха можно установить с использованием формулы Ньютона:

(2.74)

где – коэффициент сопротивления, определяемый свойствами поверхности частиц; – удельный вес воздуха, кг/м³;– Миделево сечение, м²;– скорость частицы относительно воздуха, м/с.

Составим дифференциальное уравнение полета частицы мульчи в направлении оси , которая совпадает с направлением начальной скорости :

.

(2.75)

Учитывая значение по первому выражению уравнения (2.75), получим:

(2.76)

Если обозначить

(2.77)

то выражение (2.76) примет вид:

(2.78)

где – коэффициент парусности частиц мульчи.

Уравнение (2.78) решаем с использованием метода понижения порядка:

, .

(2.79)

Отсюда:

,

(2.80)

или

(2.81)

Но

.

(2.82)

Тогда

.

(2.83)

Интегрируя уравнение (2.83), получим:

,

(2.84)

или

.

(2.85)

Потенцируя выражение (2.85), получим:

.

(2.86)

Значение устанавливается, учитывая начальные условия: при , т.е.:

.

(2.87)

Таким образом, уравнение полета частицы мульчи представляется выражением:

.

(2.88)

С целью установления дальности полета частицы мульчи выражение (2.88) интегрируем по времени (предварительно разделяем переменные):

,

(2.89)

или

.

(2.90)

Находим интегралы обеих частей выражения (2.90):

(2.91)

Постоянная интегрирования определится, учитывая начальные условия:

при; ;

Учитывая значение выражение (2.91) примет вид:

(2.92)

Умножив обе части выражения (2.92) на, получим:

(2.93)

После логарифмирования обеих частей выражения (2.93), получим:

(2.94)

Таким образом, уравнение для расчета дальности полета частицы мульчи в функции времени таково:

(2.95)

Данное выражение позволяет определить дальность полета мульчи травяной растительности при заданном значении начальной скорости или при заданной дальности полета определить необходимую начальную скорость .

Реализация выражения (2.95) при =0,05 м и =0,31 м показана на рисунке 2.12.

Определим траекторию движения частицы мульчи после ее схода с ножа. Для этого рассмотрим движение частицы мульчи по вертикали.

Рисунок 2.12 – Зависимость дальности полета частицы мульчи от числа оборотов ротора

С учетом выражений (2.74) и (2.77) из второго выражения системы уравнений (2.75) имеем:

(2.96)

Решение уравнения (2.96) можно осуществить методом понижения порядка:

, .

(2.97)

Тогда

.

(2.98)

После разделения переменных и интегрирования, уравнение (2.98) примет вид:

.

(2.99)

В результате интегрирования уравнения (2.99) получим:

(2.100)

Разделив переменные и проинтегрировав, получим:

(2.101)

Отсюда, проведя некоторые преобразования, имеем:

(2.102)

Постоянную интегрирования определим из уравнения (2.99) при начальных условияхи :

.

(2.103)

Постоянную интегрирования определим из уравнения (2.102) при начальных условиях и :

(2.104)

С учетом полученных зависимостей, уравнение движения частицы мульчи в вертикальной плоскости запишется в виде:

(2.105)

Из (2.95) имеем:

(2.106)

Учитывая зависимость (2.106), уравнение траектории движения частицы мульчи в окончательном виде запишется так:

(2.107)

Реализация выражения (2.107) при числе оборотов ротора 2000 об/мин, =0,05 м и =0,31 м показана на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13 – Траектория полета частицы мульчи после схода с планки

Таким образом, на дальность полета частиц мульчи оказывают влияние: частота вращения и размеры роторов; параметры планки; физико-механические характеристики мульчируемой растительности (коэффициент парусности и коэффициент трения о материал ножа и планки).

2.7. Обоснование конструктивно-режимных параметров косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев

Принцип работы предлагаемой косилки (рис. 2.14) основан на том, что поступательное перемещение транспортного средства, при контакте со штамбом дерева, вызывает изменение положения основных элементов конструкции выносной поворотной секции, что вынуждает отбойные колеса совместно с режущими рабочими органами, имеющими общую ось вращения, перекатываться по поверхности штамба дерева, тем самым копируя его рельеф. Обязательным условием функционирования косилки является безотрывный контакт отбойных колес со штамбом дерева, обеспечиваемый возвратными пружинами[71-86].

Основные показатели, характеризующие качество работы косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев — полнота площади скашиваемой вокруг штамба дерева и степень повреждения коры штамба дерева — зависят от многих факторов как биологического характера (размещение плодовых насаждений в ряду, размерные характеристики плодовых деревьев и др.), так и от конструктивных и кинематических параметров конструкции косилки (покрытие рабочей поверхности, контактирующей со штамбом дерева, давление передаваемое на кору дерева со стороны отбойных колес, маневренность машины, микрорельеф местности и др.).

При выполнении технологического процесса, по скашиванию расти-тельности в межствольной полосе и в зоне вокруг штамбов плодовых деревьев, выносная поворотная секция располагается в линии ряда, контактируя со штамбами деревьев, несущая ее конструкция – в непосредственной близости от штамбов, а энергетическое средство – в свободной части междурядья.

В связи с этим условия работы косилки будут определяться:

— размещением плодовых насаждений в ряду (расстояние между деревьями);

— размерными характеристиками плодовых деревьев (диаметр штамба);

— шириной приствольной полосы.

Для обоснования величины выноса поворотной секции относительно продольной оси трактора рассмотрим процесс выхода из зацепления и вход в зацепление со штамбом дерева (рис. 2.15).

Требуемая величина выноса поворотной секции (длина рычага АВ):

,

(2.108)

где – расстояние между линией ряда и линией движения транспортного средства, определяемое эксплуатационными требованиями; – диаметр штамба дерева; – диаметр отбойного колеса; – угол, составляемый ОВ с горизонталью.

Диаметр отбойных колес будет определяться необходимостью обеспечения среза растительности с приствольного круга с учетом перекрытия рабочими органами линии ряда.

Требуемый диаметр отбойных колес выносной поворотной секции, обеспечивающий полную обработку пространства вокруг штамба плодового дерева за один проход агрегата, может быть определен из системы уравнений.

,

(2.109)

где а – ширина защитной зоны; b – перекрытие линии ряда; – диаметр штамба дерева; – диаметр отбойного колеса выносной поворотной секции.

а) при входе в зацепление со штамбом дерева, б) при выходе из зацепления со штамбом дерева Рисунок 2.14 – Схема косилки для окашивания штамбов плодовых насаждений: 1 – рычаг; 2 – поворотная секция; 3 и 4 – отбойные колеса; 5 – ножи; 6 и 7 – пружины растяжения; 8 рама

Рисунок 2.15 – Схема к обоснованию требуемой величины выноса поворотной секции

Угол установки выносной поворотной секции α (линии проходящей через центры отбойных колес) к линии перпендикулярной направлению движения будет определяться необходимостью обеспечения условия, при котором до момента начала проворачивания выносной поворотной секции вокруг штамба дерева, будет обработана максимально большая площадь, расположенная за штамбом дерева. Данное условие будет соблюдаться, если центры ротораА (точка ) и штамба дерева (точка К) будут располагаться на одной линии, перпендикулярной направлению движения агрегата (рис. 2.16).

Рассмотрим выносную поворотную секцию в момент контакта со штамбом дерева. При этом штамб дерева будет являться окружностью, вписанной между отбойными колесами 1 и 2.

Из равнобедренного треугольника, используя теорему косинусов:

где – расстояние между роторами, определяемое из конструктивных соображений.

Учитывая, что в момент проворачивания вокруг штамба дерева

, получаем:

,

Рисунок 2.16 – Схема к обоснованию конструктивных параметров выносной поворотной секции

Тогда угол атаки:

.

На основе полученных зависимостей построен график изменения угла атаки в зависимости от диаметра штамба дерева при различных диаметрах отбойных колес (рис. 2.17).

Рис. 2.17 – Кривая изменения угла атаки

Как видно из графика, кривая изменения угла атаки носит нелинейный характер, при увеличении диаметра штамба дерева происходит увеличение угла атаки во всех случаях.

Полный цикл работы выносной поворотной секции при скашивании растительности вокруг штамба плодового дерева можно разделить на два основных этапа, отличающихся друг от друга системой приложенных сил, определяющих движение выносной поворотной секции.

На первом этапе при скашивании растительности выносная поворотная секция вращается вокруг оси штаба дерева.

На втором этапе скашивания растительности, при выходе из зацепления со штамбом дерева и до возвращения в исходное положение, выносная поворотная секция вращается вокруг оси крепления поворотной планки.

Первый этап скашивания растительности в зоне приствольного круга, при котором перемещение транспортного средства вызывает вращение выносной поворотной секции вокруг штамба дерева, можно разбить на два подэтапа, отличающихся друг от друга системой приложенных сил.

На первом подэтапе первого этапа поступательное перемещение транспортного средства, при контакте со штамбом дерева, вызывает изменение положения основных элементов конструкции выносной поворотной секции, вызывая тем самым вращение последней вокруг штамба дерева;

На втором подэтапе первого этапа, при дальнейшем поступательном перемещении транспортного средства и изменении направления вращения поворотного рычага, вращение выносной поворотной секции относительно штамба дерева происходит под действием восстанавливающей силы упругого элемента последнего.

На втором этапе скашивания, с момента начала потери контакта одного из отбойных колес со штамбом дерева и до возвращения системы в исходное положение, вращение поворотной секции осуществляется под действием упругих восстанавливающих сил.

Проведем исследование работы выносной поворотной секции на каждом этапе выполнения технологического процесса скашивания растительности вокруг штамба дерева.

Рассмотрим работу выносной поворотной секции на первом этапе выполнения технологического процесса скашивания растительности вокруг штамба дерева.

Представим процесс вращения выносной поворотной секции вокруг штамба дерева как плоский механизм (рис. 2.18), в котором колесо 3 (штамб дерева) неподвижно, точка А (транспортное средство) движется поступательно и прямолинейно с постоянной скоростью V_A, шатун АВ (выносной рычаг) совершает плоское движение, отбойные колеса 1 и 2 с режущими рабочими органами, перемещаются совместно с точкой В, перекатываясь по поверхности колеса 3. При этом режущие сегменты, перемещаясь совместно с поворотной секцией, совершают сложное движение.

Рисунок 2.18 – Схема к исследованию работы выносной поворотной секции на первом этапе

Одним из условий работы выносной поворотной секции является безотрывный контакт отбойных колес со штамбом дерева, при котором будет обеспечиваться качение отбойных колес по штамбу дерева без скольжения. Наличие возвратных пружин, прижимающих выносную поворотную секцию к штамбу дерева, обеспечивает выполнение данного условия. Следовательно, траекториями движения точек B, и будут окружности радиуса:

,

где – длина рычага АВ;r– радиус штамба дерева, м;b – расстояние между линией ряда и линией движения транспортного средства. Принимаем ;е – величина технологического зазора между поворотным рычагом и штамбом дерева, необходимого для исключения повреждения последнего.

,

где – радиус отбойного колеса, м;

Для механизмавходной координатой является линейное перемещение точки А, уравнения движения которой имеют вид:

,

где – поступательная скорость транспортного средства, м/с;t – время, с; – начальная координата, м;

Выходными координатами, определяющими положение поворотной секции относительно штамба дерева, будут являться углы поворота шатуна АВ и кривошипа ОВ.

Проецируя ломанную ОВА на оси 0xи 0y получим систему уравнений:

,

где – линейное перемещение точкиА относительно начала системы координат (центра штамба дерева), м;– угол поворота шатуна АВ, отсчитываемый от оси абсцисс;γ – угол поворота кривошипа ОВ, отсчитываемый от оси абсцисс.

Определим основные кинематические параметры выносной поворотной секции в период вращения вокруг штамба дерева, при этом скорости и перемещения выразим соответственно через скорости и перемещения транспортного средства (точка А).

Скорость точки В принадлежащей звену АВ и совершающей вращательное движение вокруг точки О направлена перпендикулярно кривошипу ОВ и будет определяется:

,

где – радиус окружности по которой перемещается точкаВ;– угловая скорость вращения звена 3 относительно точки О.

Скорость точки В, принадлежащей также кривошипу АВ, совершающему плоское движение, можно также определить как:

,

где и – расстояния от точекВ и А до мгновенного центра скоростей, соответственно.

Мгновенный центр скоростей шатуна АВ находится в точке пересечения перпендикуляров, проведенных из точек А и В к их скоростям.

Угловая скорость вращения звена 3 относительно точкиО:

.

Скорости движения центров роторов и будут равны:

.

Связав начало системы координат с центром штамба дерева (точка О), определим начальные координаты точкиВ оси поворота, центров роторов и (рис. 2.19):

.

Рисунок 2.19 – Схема к исследованию работы окашивающей косилки

Максимальное значение угла

.

При достижении данного значения направление вращения рычага АВ меняет направление вращения.

Назначение выносной поворотной секции – обеспечить полный оборот режущих элементов вокруг штамба дерева с поддержанием оптимальных параметров, обеспечивающих качественное выполнение технологического процесса. Стабильность выполнения технологического процесса обеспечивается при условии минимума реакции R на штамб дерева и его неотрывности от поверхности последнего (рис. 2.20).

Рисунок 2.20 – Схема к определению сил, действующих со стороны выносной поворотной секции на штамб дерева

В конструкции выносной поворотной секции основными элементами являются возвратные пружины, жесткость которых оказывает существенное влияние на упругую характеристику механизма в целом, и как следствие, на силы давления передаваемых со стороны каждого из отбойных колес на штамб дерева в процессе выполнения технологического процесса.

В процессе перемещения отбойных колес по штамбу дерева сила давления каждого из них на штамб дерева изменяется в зависимости от положения механизма и будет определяться как:

,

где P – сила, действующая со стороны упругого элемента поворотного рычага, Н;- сила, действующая со стороны упругого элемента поворотной планки, Н.

Сила давления Р, действующаясо стороны упругого элемента поворотного рычага ВЕ может быть определена из уравнения равновесия моментов сил относительно точки А.

,

где – длина звена АЕ, отрезка ограниченного шарниром крепления поворотного рычага на раме и точкой приложения силы , м;β – угол между осями рычага АЕ и пружины, град; – длина звена АВ, отрезка ограниченного шарниром крепления поворотного рычага на раме и точкой приложения силы P, м.

Сила упругости пружины будет определяться по формуле:

,

где –жесткость пружины, Н/м;– удельное растяжение пружины, м.

,

где , – длина пружины в деформированном и свободном состоянии, соответственно, м.

Из схемы (рис. 2.20 ) следует:

,

где c – длина отрезка АС, ограниченного шарниром крепления поворотного рычага на раме и точкой крепления пружины к раме, м;– угол, характеризующий текущее положение поворотного рычага относительно рамы косилки, рад.

Механизм возврата поворотной планки представляет собой упругий элемент, один конец которого прикреплен к корпусу, а второй к тросу, наматываемому на барабан, установленный на оси вращения последней. При наматывании троса на барабан сила упругости создает вращающий момент , который пытается вернуть поворотную планку в исходное положение.

,

где d – диаметр барабана, м;

Сила упругости пружины 2 определяется по формуле:

,

где – коэффициент жесткости пружины, Н/м;– удельное растяжение пружины, м.

.

где – расстояние между точками крепления растянутой пружины, м; – расстояние между точками крепления пружины, находящейся в покое, м.

Cилы, вызванные силой упругости пружины , определятся из условия подобия:

,

,

где и – длина звеньев и , отрезков ограниченных шарниром крепления поворотной планки и точками приложения сил и , соответственно,м.

Тогда результирующая сила, действующая со стороны каждого из отбойных колес выносной поворотной секции на штамб дерева (рис. 2.21):

.

.

На штамб дерева действуют следующие силы: силы давления , , нормальная реакция , , сила сцепления , (рис. 2.22).

Рисунок 2.21 – Схема сил, действующих на штамб дерева

Рисунок 2.22 – Схема к исследованию кинематики выносной поворотной секции при выходе из зацепления со штамбом окашиваемого дерева

На данном этапе, при поступательном прямолинейном движении ползунаА с постоянной скоростью , начинается отрыв отбойного колеса 1 от штамба дерева, шатун АВ совершает плоское движение, перемещаясь в направлении движения транспортного средства и вращаясь под действием упругой восстанавливающей силы пружины в направлении обратном вращению часовой стрелки, отбойные колеса 2 с режущими рабочими органами вращаются вокруг точки В.

Траекториями движения точек и является окружность радиуса , траекторией движения точкиВ является окружность радиуса (рис. 2.23).

Рисунок 2.23 – Схема к исследованию кинематики выносной поворотной секции

На систему действуют следующие силы и моменты сил:- сила резания ножей поворотной секции, которую можно разложить на нормальную к кромке лезвия ножа составляющую N и касательную силу , направленную по касательной к траектории движения лезвий ножей. Действие нормальной силы Nобуславливает возникновение силы трения ножей о срезаемую растительность и момент сил трения , препятствующий повороту поворотной секции относительно мгновенного центра вращения.

Для обеспечения безотрывного контакта отбойных колес выносной поворотной секции со штамбом дерева система снабжена пружинами растяжения, следовательно на систему действует момент сил , обусловленный усилием растяжения пружины.

2.8 Модель водной эрозии

Проблеме развития эрозионных процессов на склонах посвящено довольно большие количество исследований [87-93]. Однако они не в полной мере раскрывают возможности их проявления, практически отсутствуют исследования по моделированию процесса.

Математическое моделирование позволяет проникнуть в сущность изучаемых явлений.

Моделирование позволяет «проиграть» некоторые чрезвычайные ситуации, например, связанные с выходом из строя очистных сооружений и массовым выбросом загрязняющих веществ, нарушением технологий, разрывом продуктопроводов, военными действиями и т. п.

Величину ливневого смыва W_ло рассчитывают по формуле:

,

(2.110)

где j_г – показатель относительной смываемости; – параметр функции влияния растительности на смыв почвы (изменяется от 1 для оголенной почвы до 5 для целины и леса); – рельефная функция; – гидрометеорологический фактор ливневого поверхностного смыва.

Для весеннего периода величину смыва определяют по формуле:

,

(2.111)

где – частная характеристика относительной смываемости почвы; – коэффициент, характеризующий влияние экспозиции; – параметр, учитывающий состояние подстилающей поверхности; – мутность потока; – средний коэффициент стока; – среднегодовые запасы воды в снегу.

Будем считать, что почвенный агрегат имеет форму шара диам. . Известно, что агрегат, летящий на дне потока, подвергается лобовому воздействию потока () и воздействию подъемной силы () (рис. 2.24). Силы, действующие на агрегат, уравновешиваются при предельном состоянии силами сцепления между агрегатом и дном, а также весом агрегата. В этом случае:

,

где и – коэффициенты условий деформации агрегатов, соответственно, на растяжение и изгиб; – коэффициент перегрузки; – площадь опорной части агрегата почвы, м²; – плечо лобового сопротивления, м; – наименьшее возможное сопротивление почвогрунтов на растяжение (принимаем сопротивляемость почвы на растяжение и изгиб равными), Н/м²; – момент сопротивления опорной части, м³; – вес агрегата частицы почвы, Н.

Рисунок 2.24 – Схема для расчета сопротивления почвы смыву

Величинаявляется произведением нормативного (среднего) сопротивления и коэффициента однородности :

К примеру, для Северо-Кавказского региона:

.

Значение лобового результирующего усилия определяется по зависимости:

.

Равнодействующее подъемное усилие можно рассчитать по выражению:

.

Вес почвенного агрегата равен:

.

Площадь его опорной части:

.

Момент сопротивления опорной части:

.

В этих выражениях: – скорость потока на высоте выступов шероховатости, м/с; – соответственно, удельный вес агрегата и воды, Н/м³; – диаметр опорной части агрегата, м; , – площадь миделевого сечения, соответственно, для лобового и подъемного усилия, м²; – коэффициенты равномерности почвенного агрегата.

Значение водопрочности можно выразить размером отрываемых частиц почвы:

,

где – средняя арифметическая крупность агрегатов данного размера, м; – процентное содержание агрегатов этих размеров по объему.

После преобразований имеем

.

(2.112)

Решая уравнение (2.112) относительно , получим

.

(2.113)

Отсюда:

,

где – глубина потока воды, м; – высота выступа шероховатости, м.

Приимеем:

.

(2.114)

При,выражение для установления значения предельных (неразмывающих) донных и средних скоростей, предшествующих отрыву частиц почвогрунта водным потоком, будут:

,	(2.115)
,	(2.116)

где – допускаемая (неразмывающая) донная скорость (т.е. скорость на уровне выступов шероховатости русла), м/с; – средняя по глубине потока допускаемая (неразмывающая) скорость, м/с; Н – глубина потока, м; – средний размер отрывающихся отдельностей, м; – ускорение свободного падения, м/с²; – коэффициент, учитывающий условия размыва, который рассчитывается по выражению ; – коэффициент, зависящий от состояния растительности и почвы, при котором протекает процесс; – коэффициент, зависящий от присутствия в потоке наносов (наносы в коллоидном состоянии , чистый поток , донные коррозионные наносы ); – коэффициент, зависящий от исходной влажности грунта и изменяющийся от 1 (водонасыщенное состояние) до 0,04 (пересохшие грунты, содержащие гидрофильные материалы); – коэффициент, учитывающий влияние пульсационного характера скоростей на размывающую способность потока, равный квадрату отношения пульсационной мгновенной донной скорости к осредненной донной скорости (); – нормативная усталостная прочность на разрыв, т/м³.

Коэффициент однородности , характеризует оклонение показателей сцепления почвогрунтов:

,

где – коэффициент, характеризующий вероятность сопротивления почвогрунтов (принимается равным 2…3); – среднее сцепление грунта; – среднеквадратическое отклонение сцепления .

Среднее сцепление грунта равно:

,

где – нагрузка на штамп, Н; D – диаметр штампа, см; – глубина вдавливания штампа под нагрузкой Р, см; – коэффициент, учитывающий значение сцепления за счет учета сил трения (изменяется от 1 до 1,22 при изменении угла внутреннего трения φ от 0 до 30^о).

Коэффициентперегрузки характеризует влияние пульсации на размывающую способность потока:

,

где – пульсационная мгновенная максимальная скорость на высоте выступов шероховатости, м/с; – осредненная по времени донная скорость в той же точке.

В случае монодисперсного дождя, т.е. когда все капли имеют одинаковые диаметр и скорость падения ,интенсивность дождя можно принять постоянной во времени . Любой такой дождь описывается следующими четырьмя независимыми параметрами: , , и . Величина определяет количество капель в единице воздушного пространства.

Все остальные параметры дождя являются производными этих четырех. Например, объем капли , масса капли ( -плотность воды), импульс капли , ее кинетическая энергия m, интенсивность дождя (средняя скорость движения массы воды), слой осадков .

При ударе о твердую поверхность происходит торможение капли, сила торможения согласно закону Ньютона:

где – время торможения (которое происходит в слое толщиной у поверхности почвы).

Количество капель в слое торможения, нормированное на единицу площади, равно. Тогда капли создают давление (Н/м²), равное:

При этом учтено, что.

Работа сил торможения (Дж/м²) при выпадении слоя воды равна:

(2.117)

Правую часть (2.117) можно представить в следующем виде:

(2.118)

где – кинетическая энергия капель дождя в единице воздушного пространства; – слой осадков.

Из (2.118) следует,что величина А определяется слоем осадков и удельной энергией дождевых капель. Тогда:

(2.119)

гдепредставляет собой удельную мощность (Вт/м²) сил торможения.

Таким образом, кинетическая энергия капель дождя, выпавших за время t на единицу площади, равна:

Тогда отношение .В этом и заключается принципиальное различие между энергией дождевых капель и работой сил торможения, совершаемой ими при ударе о твердую поверхность.

Для упрощения рассмотрим гипотетический естественный дождь, выпадающий с постоянной интенсивностью в течение 30 минут. Для естественных дождей между средним диаметром капель d (мм) и интенсивностью дождя I (мм/час) справедливо соотношение:

(2.120)

При установившемся падении капли ее скорость в зависимости от диаметра равна:

.

Тогда:

Следовательно, величины и практически одинаково характеризуют эрозионную способность дождя.

Для произвольного естественного дождя выражение для (2.119) с помощью (2.120) запишется:

(2.121)

Здесь – интервал времени; – средние значения скорости падения капель и интенсивности дождя для этого интервала времени.

В правой части (2.121) величины имеют следующие размерности: = мм/мин, = мин. Величина имеет размерность Дж/м².

На рис. 2.25 сопоставлены значения и для дождей, зарегистрированных в КБР (метеостанция «Нальчик»).

Рисунок 2.25 – Зависимость междуи

 

Аналогичная картина наблюдается и для дождей практически на всем юге России. В табл.2.1 представлены некоторые характеристики дождей для разных зон. Полученные данные позволяют сделать вывод, что между величинами и существует высокая корреляция. А это, в свою очередь, дает основание для утверждения, что и величина (также как и ) хорошо коррелирует со смывом почвы.

Таблица 2.1 – Среднемноголетние значения и

Метеостанции	г. Прохладный	г. Нальчик	с. Каменно-мостское
Период наблюдений, год	32	26	21
х103, Дж/м2	3,4	5,9	10,1
х103,Дж/м2 х м/с	8,8	15,9	28,3
Коэффициент корреляции	0,95	0,94	0,95
	2,6	2,7	2,8

Важно отметить, что отношение (табл.2.1) практически одинаково для дождей, зарегистрированных на разных метеостанциях. Это означает, что в универсальном уравнении потерь почвы вместо можно использовать эрозионную характеристику с соответствующим поправочным коэффициентом.

Зависимость (2.121) можно представить в следующем виде:

где – слой осадков за.

При использовании эрозионной характеристики для выбора параметров искусственного дождя необходимо, чтобы выполнялось равенство:

(2.122)

Нижние индексы “н” и “м” относят величины соответственно к натурным и моделируемым условиям. Равенство (2.122) является необходимым, но не достаточным. Например, из этого условия можно выбрать такую низкую интенсивность (и большую продолжительность ), что будет происходить полное впитывание осадков. Следовательно, необходимы дополнительные критерии выбора параметров дождя.

Анализ многолетних данных по дождевым осадкам, вызвавшим смыв почвы, показал, что такие дожди имеют «ядро», как правило, с одним (реже с двумя) максимумами. Это «ядро» в основном и вызывает смыв почвы. Следовательно, параметры искусственного дождя должны определяться этим «ядром». Исходя из этого, искомые параметры можно оценить из равенства:

или

где – максимальная (или близкая к ней) интенсивность естественного дождя и соответствующая ей скорость падения капель.

Отсюда:

. (123)

Так как при дождевании, как правило, , то должно быть .

Диаметр капли в явном виде не входит в выражение для A. Однако, как отмечалось выше, существует слабая зависимость диаметра капель от интенсивности дождя. Например, при = 2 мм/мин = 2,8 мм. Увеличение интенсивности в 2 раза приводит к увеличению диаметра капель всего лишь на 15 %.

Таким образом, если для искусственного дождя принять =3 мм, то это будет соответствовать естественным дождям высокой интенсивности и в большом диапазоне значений.

С другой стороны, ударный эффект капель о почву зависит от импульса . Отсюда следует, что если ,то для искусственного дождя диаметр капель может быть несколько больше, чтобы значения импульса для обоих случаев было примерно одинаковым.

Таким образом, главным критерием выбора параметров искусственного дождя является условие (2.123). Полученные соотношения дают некоторую свободу выбора значений для параметров .

2.9 Обоснование конструктивно-режимных параметров противоэрозионного агрегата

Щелевание и кротование применяются для увеличения водопроникающей и водозадерживающей способности почв, что, в свою очередь, способствует переводу талых и дождевых вод в почву. Щелевание и кротование почвы осуществляют на зяби, пара, многолетних травах, сенокосах, пастбищах, перед посевом сельскохозяйственных культур, на посевах озимых и яровых культур.

Щелевание и кротование почвы выполняется щелерезом-кротователем ЩН-2-140, глубина хода ножей которого достигает 43 см. Щелевание осу-ществляется также щелерезами (ЩП-3-70, ЩРП-3-70), плоскорезами-щелерезами (ПЩН-2,5) , чизельными плугами (АЧП-3, ПЧ-4,5) и другими орудиями.

В результате щелевания запасы полезной влаги увеличиваются, а урожайность сельскохозяйственных культур повышается (зерновых – на 2…3 ц/га). При нормальном щелевании рыхлят почву в виде треугольной призмы, уменьшая плотность почти на 20…30% вследствие увеличения некапиллярной скважности. Правильно обработанная почва даже в мерзлом состоянии может дополнительно содержать 280…350 м3.

Применение кротования тоже приводит к увеличению запаса влаги на 300 м3/га (поглощается до 50% весеннего стока) и к значительному повышению урожайности зерновых (в среднем на 2,5 ц/га). Перехват части поверхностного стока и перевод его во внутрипочвенный приводит к уменьшению смыва почвы. Однако величина этого уменьшения зависит от многих факторов, в том числе от расстояния между щелями, их глубины, агрофона, почвенного покрова, уклонов и тому подобное.

Особенно полезное действие щелевания проявляется на сельскохозяйственных угодьях с повышенным уплотнением грунтов.

Щелевание зяби проводится также для увеличения инфильтрационной способности почвы в зоне верхних прудов валов-террас или в пределах всей полосы перед валом, если поле планируется засеять зерновыми колосовыми или многолетними травами. Применение глубокого рыхления в сочетании с щелеванием или кротованием способствует увеличению поглощаемости почвой осадков в 2…3 раза по сравнению с участками, где проводили поверхностное возделывание.

Особое значение щелевание и кротование имеют в случае слива боль-шой интенсивности, так как во время таких ливней во многих случаях формируется плотная водонепроницаемая корка, а дальнейшее всасывание осадков осуществляется только через щели в почве.

На вспаханной под яровые культуры зяби рекомендуется выполнять глубокое щелевание. Выполняют эту работу поздней осенью перед замерзанием почвы на глубину 50…60 см поперек основного склона и размещая щели друг от друга в зависимости от крутизны склона на расстоянии от 5 до 10 м. Для глубокого щелевания используют специально оборудованные одним щелерезным ножом плоскорез-глубокорыхлитель КПГ-2 -150 и КПГ-250 (ГР-2,5-45, ГР-3,4-45), а также щелерезы АЩ-2-140 или плуги ПН-4-35. Этот агроприем, улучшая впитывание почвой осадков, способствует повышению урожая сельскохозяйственных культур на 10…15 и более процентов, почти полностью прекращает сток воды и смыв почвы с полей. Расходы средств на проведение щелевания окупаются приростом урожая.

Хороший эффект дает позднее осеннее щелевание черных паров или весеннее щелевание чистых. Размещают щели на расстоянии 5…7 м друг от друга и нарезают на глубину 50…60 см. Благодаря этому, резко уменьшается сток воды и смыв почвы с пара, а накопление продуктивной влаги в метровом слое почвы увеличивается на 25…30 мм, благодаря чему урожайность озимой пшеницы на таком пару на 2,5…3,0 ц/га выше, чем без выполнения щелевания.

Благодаря щелеванию озимых, почва под ними резко увеличивает впитывание талых и ливневых вод и повышаются запасы продуктивной влаги в его метровом слое, а урожай возрастает на 2,5…3,0 ц/га. Следует подчеркнуть, что щелевание допустимо проводить только на хорошо развитых посевах пшеницы (фаза полного кущения). На склоновых эродированных землях (крутизной более 2°) высокий эффект дает щелевание посевов многолетних трав, где почва наиболее уплотненная и растения часто испытывают недостаток влаги и кислорода. Щелевание трав проводят поперек склона одним щелерезным ножом на глубину 50…60 см (расстояние между щелями 5…10 м). Агроприем целесообразно проводить на полях, занятых травами второго и последующих лет жизни, перед замерзанием почвы. На хорошо развитых травах второго-третьего годов пользования щелевание проводят на глубину 50…60 см ленточно, двумя щелерезными ножами при расстоянии между лентами 5 м, а между щелями в ленте – 1 м. Благодаря лучшему впитыванию влаги, влагообеспеченность многолетних трав при щелевании существенно улучшается, в то время как потери воды на сток и смыв почвы с поля практически прекращаются. Повышается урожайность зеленой массы на 20…25%.

На крутых склонах существенную почвозащитную роль играет щелевание зяби, посевов озимых зерновых культур и многолетних трав. Щелевание осуществляется перед уходом поля в зиму, когда почва промерзает на глубину 5…7 см. Расстояние между щелями на зяби 4…6 м, на посевах озимых зерновых культур 6…8, на многолетних травах 8…12 м. Щелевание рекомендуется проводить на глубину 50…70 см, щелерезами ЩН-2-140, ЩП-000, ЩП-3-70, а также щелерезами, изготовленными на базе плоскорезов КПГ-250 (ГР-2,5-45, ГР-3,4-45) или плугов ПЧ-2,5.

Рабочие органы в щелерезах устанавливают таким образом, чтобы они нарезали щели по следу гусениц трактора и не оставляли уплотненных путей, усиливают эрозию.

Основное требование к технологии щелевания посевов – контурность и минимальное повреждение растений щелерезом, колесами и гусеницами трактора. Оптимальные параметры – это ленточная схема 2×140 см через 4 метра, глубина щели 40…45 см с шириной у поверхности почвы 25…30 мм.

Лучший срок щелевания посевов озимых культур – после ухода растений в зиму (перед замерзанием почвы).

Хорошие результаты, особенно в степной зоне, обеспечивает также щелевание после сева озимых (до начала прорастания семян). Озимые, посеянные поперек склона, лучше щелевать до появления всходов с таким расчетом, чтобы трасса обязательно пересекалась со строками культуры под минимально возможным углом. В этом случае вода, накапливающаяся в междурядьях, будет гарантированно перехватываться щелями. Щелевание зяби также проводят поздней осенью, после некоторой усадки и уплотнения почвы, перед ее замерзанием или при промерзании ее на глубину 4…6 см. Наиболее целесообразно щелевание зяби проводить по мерзлой корке, потому, в противном случае, благодаря рыхлости пахотного слоя происходит засыпка щелей, а дополнительный проход трактора уплотняет почву, поэтому сток сокращается незначительно.

При выращивании озимых культур для проведения ухода за посевами иногда оставляют незасеянные технологические пути, где при определенных условиях возможен смыв почвы. Для предотвращения этого рекомендуется вместо двух лент шириной 45 см использовать одну узкую маркерную линию шириной 30 см. Для усиления почвозащитного действия в ней проводят неглубокое щелевание.

Контурное щелевание в системе раннего пара приоритетное после подсолнечника и кукурузы, которые выращивались с окучиванием посевов. Здесь оно обеспечивает дополнительное накопление 250…300 м³/га талой воды, большую глубину промачивания почвы и, как следствие, повышение урожайности озимой пшеницы в зоне действия щелей.

Щелевание зяби, обработанного глубже 12…14 см, на склонах, в некоторых случаях нецелесообразно. На вспаханных, так и на глубоко разрыхленных фонах без оборота пласта это приводит к заметному уплотнения почвы по пути трактора. Концентрация талой воды в образованных углублениях обусловливает усиленный поверхностный сток и внутрипочвенный размыв дна щели. Негативное воздействие такого щелевания возрастает с увеличением крутизны склонов, влажности и глубины промерзания грунта, расстояния между проходами щелереза.

В степных районах, для предупреждения стока воды и ее накопление на плоскорезной зяби нарезают щели щелерезами ЩН-2-140 в направлении горизонталей местности на глубину 50…60 см через 4…6 м перед замерзанием почвы.

Для лучшего накопления влаги на посевах озимых по поверхностной обработке осуществляют щелевание поля на склонах перед посевом. Щели нарезают на глубину 40…50 см через 6…8 м с одновременным боронованием.

Расстояние между щелями на посевах озимых культур должно быть равно 5…8 м и на зяби – 7…10 м в зависимости от крутизны склона. Нарезку щелей следует проводить по линиям, близким к горизонталям. Отклонение щелей от горизонталей приводит к продольным уклонам, что резко снижает эффективность щелевания. При продольном уклоне 2…3о в период интенсивного снеготаяния почвозащитная эффективность этого приема резко снижается, а иногда, даже по трассе щелей, образуются промоины, особенно при уменьшенной плотности размещения щелей (через 10…13 м и более), часто практикуется в хозяйствах.

Щелевание сложных, с большим уклоном склонов осуществлять нецелесообразно, потому нарезать щели по линиям, близких к горизонталей, очень сложно в техническом аспекте. Для осуществления щелевания по линиям, близким к горизонталям, необходимо на обрабатываемых полях иметь ориентира (валы-террасы, границы полей при контурно-мелиоративной организации территории и т.п.).

Щелевание является наиболее простым и доступным приемом борьбы с ливневой эрозией при междурядной обработке пропашных культур на склонах 1,5…20. Его выполняют на глубину 18…20 см культиватором КРН-4,2, на котором вместо стрельчатых лап устанавливают долотообразные рабочие органы (ножи).

На равнинных полях проводят щелевание только при наличии блюдец, где возможен застой воды. Осуществляют его на глубину до 50 см после посева с расстоянием между щелями 2,5…3,0 м.

При плоскорезной обработке на полях накапливается больше снега, в результате чего в отдельные годы может сформироваться значительный сток и для его задержания необходимо такую обработку дополнять щелеванием. Это повышает почвозащитную и влагонакопительную роль плоскорезной обработки.

В последнее время на значительных площадях применяют поверхностное возделывание почвы дисковыми или плоскорезными орудиями под озимые после кукурузы на силос. При поверхностной обработке почвы под озимые культуры дисковыми орудиями в результате определенного уменьшения водопроницаемости почв в годы с большим стоком талых вод эрозионные процессы могут усиливаться. Поэтому при такой обработке под озимую пшеницу на склонах щелевание дает особенно высокий почвозащитный эффект. Для лучшего задержания и накопления в почве влаги в осенне-зимний период, а также для получения более дружных всходов, поверхностную обычную (дискованием) или мелкую плоскорезную обработку почвы рекомендуется сочетать с применением дальнейшего щелевания на глубину 40…50 см с прикатыванием.

Щелевание зяби особенно важно при возделывании сильноэродированных почв и солонцов. Расстояние между щелями 4…8 м в зависимости от крутизны склона. Нарезают их щелером ЩН-2-140 на глубину 50…60 см в направлении горизонталей местности. В степной зоне щелевание посевов озимой пшеницы осуществляют перед посевом, а в лесостепной части – по посевам перед замерзанием почвы на глубину 40…50 см через 6…8 м одним щелерезным ножом в направлении горизонталей.

Следует отметить, что приемы задержания стока щелевание и кротование не создают концентрированных объемов воды, которые могли бы при прорыве приводить к размыву. Этим они положительно отличаются от приемов, которые задерживают влагу на поверхности склона. Однако полного регулирования не будет, если при щелевании и кротовании не создать страховочной (аварийной) водоотводной системы.

Следует помнить, что щелевание является наиболее эффективным в годы с нормальным и повышенным увлажнением, а в сухие годы это мероприятие может приводить к снижению урожая.

С целью совмещения процессов щелевания и кротования предлагается противоэрозионный агрегат [94-97] (рис. 26).

1 – щелерез; 2 – направляющая; 3 – ось; 4 – фиксатор; 5 – дренер; 6 – криволинейная выемка

Рисунок 2.26 – Конструктивно-технологическая схема противоэрозионного агрегата

Кротодренажный рабочий орган показан на рис.2.27.

Горизонтальная составляющая суммарного усилия резания ножом в (рис. 2.27) определится по формуле:

где – коэффициент, учитывающий влияние угла заострения дренера ; – сила сцепления почвы, Н/м²; – глубина щели, м; – толщина ножа, м; – угол резания, град.; – скорость перемещения рабочего органа, м/с.

Из рис. 2.27 видно, что глубина щели примерно равна глубине закладки дрена , поэтому можно считать эти величины равными.

1 – нож; 2 – трос; 3 – дренер

Рисунок 2.27 – Основные размеры рабочего органа.

Вертикальная составляющая суммарного усилия резания ножом при углах резания >90° и <90° равна:

или

При прокладывании дрен на щелеватель и дренер воздействует почва, увеличивая сопротивление от налипания [60, 83]. Реакция от налипания грунта на боковую поверхность ножа:

где – удельное сопротивление от налипания, Н/м²; – площадь боковой поверхности части ножа, погруженной в грунт, м².

Суммарное усилие резания:

Криволинейная выемка оставляет пористую полосу вдоль оси, куда может впитываться вода для дополнительной подачи отфильтрованной воды в корнеобитаемую часть почвы. Давление на поверхности конической и цилиндрической частей дренера:

— цилиндрическая часть:

где – сила сопротивления почвы, Н; – диаметр дренера, м; – длина, м; – коэффициент трения почвы о поверхность дренера.

— коническая часть:

где – сила сопротивления почвы, Н; – длина, м; – угол конуса.

Проектируемая площадь сечения торпеды:

где – площадь сечения дренера по окружности цилиндра, м²; – площадь выбранной лыски, м².

Несущее сопротивление :

где и– безразмерные коэффициенты; – вес единицы почвы, Н/м³.

Дренер можно рассматривать как клин (рис. 2.28), состоящий из конуса АВС и цилиндра ACDE. При этом суммарное давление почвы на дренер:

Сопротивление протягиванию дренера:

где – эффективное напряжение, Н/м²; – угол внутреннего трения почвы.

Эффективное напряжение:

где – общее напряжение сдвига почвы, Н/м²; – нейтральное напряжение (плотность почвы), Н/м².

Рисунок 2.28 – Схема для расчета давления почвы на дренер

Если внешняя нагрузка увеличивается до величины общей нагрузки, действующей на почву, что обычно имеет место в глинистых почвах, можно записать, что:

Фактическая площадь поверхности, проходящей через почву:

где – общая площадь трения дренера, м²; – коэффициент фактической площади трения; – фактическая площадь трения ножа, м²; – фактическая площадь трения дренера, м².

Проектируемая площадь трения дренера в поперечном сечении:

где – полезная площадь сечения, м², равная:

где – площадь цилиндрической поверхности, м²; – площадь лыски дренера, м² .

2.10 Выводы по главе

Одним из важнейших условий для разработки эффективных севооборотов и рационального ведения сельскохозяйственного производства является правильный и научно обоснованный набор возделываемых культур, а также рациональная структура посевных площадей. Подбор культур для севооборотов должен обеспечить наибольший экономический и почвозащитный эффект.

Включение в севообороты промежуточных культур оказывает существенное влияние на плодородие почвенного покрова, урожай основных сельскохозяйственных культур, общую продуктивность пашни и экономические показатели производства, а также способствует более полному использованию агроклиматических ресурсов территории.

Разработана технологическая схема переработки органических отходов с разделением биоудобрения на твердую и жидкую фракции.

При содержании почвы по дерново-перегнойной системе в междурядьях сада постоянно или в течение определенного периода выращивают многолетние травы, которые систематически скашивают, измельчают и оставляют в саду как мульчу. При условии достаточного естественного увлажнения (более 700 мм осадков) и в орошаемых садах эта система наиболее эффективна, ее широко используют в других странах.

В насаждениях, где почву содержат по дерново-перегнойной системе, увеличивается содержание органического вещества, улучшаются ее агрофизические свойства и плодородие. Выращивание трав предотвращает эрозию почвы на склонах, перегрева почвы, ослабляет хлороз, снижает уровень грунтовых вод, где они залегают близко к поверхности, уменьшает затраты на уход за садом. Для реализации указанной системы содержания почвы предлагается косилка для окашивания штамбов плодовых деревьев.

Для ускоренного создания гумусового слоя в приствольных полосах молодых деревьев в садах на склоновых землях предлагается использовать агрегат, состоящий из косилки-измельчителя и рыхлителя активного действия.

Для щелевания почвы предлагается противоэрозионный агрегат, совмещающий процессы щелевания и кротования.

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Методика экспериментальных исследований и измерительные средства

В ходе экспериментов предусмотрено решение следующих задач:

— изучить влияние гумата «Здоровый урожай» и биопрепарата Псевдобактерин-2 Ж в комбинации с химическими протравителями на урожайность сельскохозяйственных культур;

— разработать рекомендации по подбору культур к почвозащитным севооборотам и структуре посевных площадей;

— изучить влияние промежуточных культур и удобрений на повышение плодородия почвы;

— изучить влияние биологических средств защиты плодовых насаждений на эффективное уничтожение вредителей и болезней;

— исследовать в лабораторных условиях влияние интенсивности дождя, исходной влажности почвы, видов обработки почвы на сток и смыв почвы;

— исследовать в полевых условиях влияния щелевания и дренажирования на объемную массу верхнего корнеобитаемого слоя почвы, твердость почвы и влажность верхнего горизонта почвы;

— разработать опытные образцы предлагаемых агрегатов;

— исследовать процессы работы предлагаемых агрегатов;

— разработать алгоритм решения задачи установления оптимальных параметров и режимов работы опытных образцовпредлагаемых агрегатов.

Программа экспериментальных исследований:

1. Подготовка опытныхобразцов предлагаемых агрегатов для исследования.
2. Определение зависимости качественных показателей технологического процесса от конструктивных параметров и режимов работ предлагаемых агрегатов.
3. Исследование основных конструктивно-технологических параметров предлагаемых агрегатов.

Экспериментальные исследования проведены в соответствии с ОСТ 70.4.4-80 [98], СТО АИСТ 10 4.6-2003 [99], СТО АИСТ 4.2-2004 [100], разработанными методиками с учетом известных методик [101-103].

Лабораторные исследования проводились в научно-исследовательской лаборатории «Пилотные технологии и технические средства в АПК» ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ, а производственные испытания – в ФГБНУ СевКавНИИГиПС.

Улавливание скошенной массы осуществлено с использованием улавливающей плоскости размерами 2000×1500 мм, которая была разделена на зоны. Для взвешивания массы, которая собиралась с каждой зоны, использованы весы ВЛТК 500 (цена деления 0,1 г) (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Весы лабораторные ВЛКТ 500

Полевые опыты проводились в междурядьях молодого сада. Почва на участке – средневыщелоченный чернозем, характерный для предгорий Кабардино-Балкарской Республики. Проведение экспериментов предваряло определение влажности и твердости почвы в слое 0…15 см.

Для установления влажность почвы использовали нейтронный влагомер «Электроника ВНП-1» (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 –Нейтронный влагомер «Электроника ВНП-1»

Зависимость влажности и числа импульсов счетчика имеет вид:

,

(3.1)

где – частота импульсов, которые поступили от счетчика, имп./с; – коэффициент наклона градуировочной линии; – влажность, г/см³; – фоновый отсчет (при нулевой влажности), имп./с.

Для нахождения истинных значений влажности вводилась поправка согласно номограммы (рис. 3.3, 3.4).

Рисунок 3.3 – Градуировочный график нейтронного влагомера	Рисунок 3.4 – Номограмма поправок

Критериями оценки эффективности работы агрегата для ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовых насаждений приняты качество крошения почвы и равномерность распределения мульчи травяной растительности на поверхности разрыхленного участка приствольной полосы.

Полевые экспериментальные исследования проведены в Терском и Баксанском районах КБР на участках со следующими видами обработок почвы: вспашка, чизелевание + поверхностная обработка, безотвальная, нулевая. Почва (чернозем типичный тяжелосуглинистый) в период проведения эксперимента находилась в режиме черного пара.

Дождевание проводилось с помощью опрыскивателя ОПУ-2000 на площадках длиной 5 м и шириной 1 м. Для исключения влияния микрорельефа на сток и смыв почвы осуществлялось легкое рыхление граблями площадок, при этом характер естественного уклона сохранялся. Дождевые капли диаметром 4,2 мм падали с высоты 2 м.

Агротехнические показатели определяли по существующей методи­ке оптимизации опытного дела. Для определения строения пахотного и подпахотного слоев ис­пользован цилиндр-бур с указателем глубины погружения для отбора почвенных проб. Для определения водопроницаемости структуры почвы использован прибор И.М. Бакшеева.

Параметры водно-физического состояния почв определяли по горизонтам через 10 см до глубины 40 см.При этом объемную массу почвы определяли с помощью цилиндрических колец с внутренним объемом полости, равном 100 см³. Твердость измеряли плотномером Ревякина, а влажность – методом высушивания образцов до постоянного веса в сушильных шкафах при температуре 105^оС.Повторность всех опытов – трехкратная.

3.2 Описание экспериментальных установок

Исследование процесса рыхления приствольных полос и скашивания травяной растительности в междурядьях плодовых насаждений проводилось на экспериментальной установке, общий вид которой приведен на рисунке 3.5.Экспериментальная установка была изготовлена в соответствии с ранее обоснованной конструктивно-технологической схемой (рис. 3.6).

Контроль качества выполнения технологического процесса ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовых насаждений агрегатом осуществляли согласно рисунку 3.7.

Стационарная дождевальная установка (СДУ) показана на рисунке 3.8.

Экспериментальные исследования в полевых условиях проводили с использования опрыскивателя ОПУ-2000 (рис. 3.9).

Для улавливания смываемых частиц почвы использовали полиэтиленовую пленку (рис. 3.10).

При исследовании ударного воздействия дождевых капель на поверхностный слой почвы площадь орошения может быть существенно меньшей, поскольку нет необходимости в формировании смыва почвы. Для решения таких задач использовалась дождевальная установка с площадью орошения 0,5 х 0,5 м² (рис. 3.11).

1 – рама с ходовыми колесами; 2 – вертикальные стойки; 3 – гидроцилиндр; 4 – шток гидроцилиндра; 5 – цепь; 6 – каретка; 7 – ролики; 8 – электродвигатель; 9 – горизонтальный брус; 10 – вертикальный вал; 11, 12 – звездочки; 13 – цепная передача; 14 – фреза; 15 – рычаг Рисунок 3.6 – Общий вид экспериментальной установки

Рисунок 3.7 – Методика контроля качества выполнения технологического процесса ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовых насаждений агрегатом

Рисунок 3.8 – Общий вид стационарной дождевальной установки

Рисунок 3.9 – Общий вид опрыскивателя ОПУ-200

Рисунок 3.10 – Порядок улавливания смываемых частиц почвы полиэтиленовой пленкой

Рисунок 3.11 – Общий вид устройства для каплеобразования

При дождевании весьма важным является подготовка стоковой площадки и ее размеры (рис. 3.12 и 3.13).В натурных условиях выбор участка определялся решаемой задачей: разные виды обработки почвы (рис. 3.14, 3.15, 3.16), наличие или отсутствие растительных остатков (рис. 3.17).

Рисунок 3.12 – Общий вид большого лотка

Рисунок 3.13 – Общий вид малого лотка

Рисунок 3.14 – Полевые исследования на пахоте

Рисунок 3.15 – Полевые исследования на чизелевании

Рисунок 3.16 – Полевые исследования на стерне

Рисунок 3.17 – Полевых исследования на поле с растительными остатками

Сила давления выносной поворотной секции на штамб дерева измерялась с помощью приспособления, схематически изображенного на рисунке 3.18. Щуп 1, выполненный в форме дуги радиуса R, закреплен на пластине 2 посредством пружин 3. На пластине 2, укрепленной на выносной поворотной секции, одним концом жестко закреплена гибкая пластина 4, на которой прикреплены тензометрические датчики. При проворачивании выносной поворотной секции вокруг штамба дерева щуп 1, перемещаясь по направляющим под давлением последнего, сжимает пружины, изгибая при этом гибкую пластину 4. Зная усилие сжатия пружины и проведя таррирование тензодатчиков, определяется сила давления выносной поворотной секции на штамб дерева.

Рисунок 3.18 – Схема приспособления для измерения силы давлениявыносной поворотной секции на штамб дерева.

Повреждение штамбов деревьев определялось в соответствии с ГОСТ 54778-2011. Степень повреждения коры деревьев определялась визуально, при этом отмечалось число случаев обдира коры, трещин и вмятин коры штамбов не менее чем на 30 типовых деревьях.

Количественную долю деревьев с повреждениями вычисляли по формуле, %:

, (3.6)

где – число поврежденных деревьев, шт;n – число деревьев в выборке, шт.

Количественную долю повреждений каждого вида вычисляли по формуле, %:

(3.7)

где – число случаев повреждения – го вида, шт; – число повреждений всех видов, шт.

Для тарирования динамометра использованы стенд (ГОСНИТИ), динамометр (ДС-5), динамограф (РТТК-AФИ) (рис. 3.19).

Рисунок 3.19 – Установка для тарирования динамографа.

Тензометрирование рабочего органа комбинированного агрегата осуществлено с использованием потенциометра (КСП-4) и фольгового тензопреобразователя (2 ФКПА -20-200ГВ), которые были установлены на мини-трактор (рис 3.20).

Для исследования энергоемкости срезания растительности ротационным режущим аппаратом создана экспериментально-лабораторная установка (рис. 3.21).

На роторе 1 с вмонтированными подшипниками, опирающимися на вал 2, закреплен режущий элемент 3, а с противоположной стороны установлен противовес 4. Под ротором 1 на валу 5 электродвигателя 6 закреплена втулка 7 с прижимной муфтой 8. Электродвигатель 6 имеет возможность свободного вертикального перемещения в пазах стойки 9.

На валу 2 ротора 1 закреплен тахогенератор 14, подающий электрический сигнал на тахометр 15. Варьирование частотой вращения вала электродвигателя 6 осуществляли изменением питающего напряжения при помощи автотрансформатора 16.

Рисунок 3.20 – Тензометрическая установка.

Рисунок 3.21 – Принципиальная схема лабораторно-экспериментальной установки (обозначения в тексте).

Исследуемые растения закреплялись в каретке 17. Каретка представляет собой две пластины толщиной 20 мм и размерами 100 х 100мм. В пластинах выполнены сквозные отверстия диаметром 3 мм через каждые 10 мм. Всего отверстий 100. Растения вставлялись в указанные отверстия и затем пластины сдвигались друг относительно друга в горизонтальной плоскости, чем достигался зажим исследуемого материала. Перемещение каретки осуществлялось при помощи ленточного транспортера 18, приводимого в движение червячным редуктором 19 через ременную передачу. Редуктор приводился во вращение электродвигателем 20.

После подсоединения тензометрического звена к рабочему органу по выбранной схеме (рис. 3.22) определяли нулевую линию осциллографа.

Рисунок 3.22 – Нож с наклеенными тензодатчиками.

Динамометрирование противоэрозионной машины проводилось с целью определения тягового сопротивления агрегата при щелевании и дренажировании ( рис. 3.23…3.24).

Тензометрирование противоэрозионной машины проводилось на почвенном канале ФГБОУ ВОКабардино-Балкарский ГАУ с использованием методики И.И. Мера с целью определения тягового сопротивления агрегата на разных глубинах прокладки дрен (рис. 3.25).Опыты проводились в три этапа: щелевание и дренажирование на глубину 25 см, 30 см и 35 см. Каждый этап повторялся три раза.

Рисунок 3.23 – Общий вид экспериментальной установки.

Рисунок 3.24 – Динамометрирование противоэрозионной машины.

Рисунок 3.25 – Тензометрирование рабочего органа щелереза-дренера.

3.3 Методика планирования эксперимента и обработка экспериментальных данных

Обработка результатов экспериментальных исследований проводилась в соответствии с существующими методиками [104-111].

Теоретическое исследование фрезерного рабочего органа агрегата показало, что его эффективная работа определяется: скоростью передвижения ; угловой скоростью вращения фрезы ; углом установки ножей . Интервалы варьирования их значений сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Факторы и уровни их варьирования

Шаг и уровни варьирования факторов	Кодированное (безразмерное) значение факторов	Натуральное значение факторов
		, (, км/ч)	, (, с-1)	, (, град)
Шаг	—	0,5	15	10
Верхний	+1	2,5	55	70
Нулевой	0	2	40	60
Нижний	-1	1,5	25	50

Теоретическое исследование косилкипоказало, что ее эффективная работа определяется: скоростью передвижения ; угловой скоростью вращения ротора ; высотой планки на роторе . Интервалы варьирования их значений сведены в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Факторы и уровни их варьирования

Шаг и уровни варьирования факторов	Кодированное (безразмерное) значение факторов	Натуральное значение факторов
		, (, км/ч)	, (, с-1)	, (, мм)
Шаг	—	0,5	50	10
Верхний	+1	2,5	250	50
Нулевой	0	2	200	40
Нижний	-1	1,5	150	30

Равномерность сформированного мульчирующего слоя оценивали путем расчета коэффициент равномерности распределения скошенной массы по выражению:

где  – коэффициент неравномерности.

Коэффициент неравномерности рассчитывали по выражению:

где – среднеквадратическое отклонение; – среднее количество срезанных стеблей, кг.

Критическое значение  считается равным 77%, а оптимальное значение должно превышать 95%.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Рекомендации по применению гумата «Здоровый урожай» и биопрепарата Псевдобактерин-2 Ж в комбинации с химическими протравителями при протравливании семян сельскохозяйственных культур

Гумата «Здоровый урожай» предназначен для предпосевной обработки семян, корневой и внекорневой подкормок сельскохозяйственных культур. Массовая доля питательных веществ: смесь калиевых и/или натриевых солей гуминовых кислот – 3,7%, К- 0,5%, Мо – 0,0018%, В – 0,02%, Fe – 0,02%, Mn – 0,01%, Zn – 0,02%, Cu – 0,02%, Co – 0,002%.

Преимущества применения гумата: ускорение всхожести семян; развитие мощной корневой системы растений; стимулирование роста и развития наземной биомассы; повышение устойчивости растений к неблагоприятным факторам окружающей среды (жара-заморозки, засуха-переувлажнение); повышение эффективности усвоения растениями минеральных веществ и микроэлементов; уменьшение заболеваемости растений за счет повышения общего иммунитета; снижение угнетающего действия пестицидов на культуру; стимулирование развития всех почвенных микроорганизмов (это способствует интенсивному восстановлению / образованию гумуса); обеспечивает получение стабильной прибавки урожая [1-3].

Псевдобактерин — 2Ж – экологически чистый биопрепарат фунгицидного и стимулирующего действия. Действующим началом являются живые бактерии. Продуцирующие антибиотики, регуляторы роста. Сочетание фунгицидного и стимулирующего эффекта препарата выражается в повышении урожайности с/х культур на 20…25%. Псевдобактерин по эффективности не уступает химическим фунгицидам и в 2…3 раза превосходит Агат-25.

Псевдобактерин-2 Ж предназначен для защиты растений от следующих заболеваний: зерновые: корневые гнили, мучнистая роса, септориоз, полосатый и точеный гельминтоспориоз, фузариоз, снежная плесень, пиренофороз; зернобобовые: корневые гнили, мучнистая роса, септориоз, аскохитоз; картофель и томаты: фитофтороз, ризоктониоз, мучнистая роса, макроспороз, септориоз, парша, бактериозы, фузариозная гниль, альтернариоз; огурцы: корневые гнили, аскохитоз, настоящая и ложная мучнистая роса; капуста: черная ножка, бактериозы, корневые гнили; лук: аскохитоз, пероноспороз; перец: черная ножка, мучнистая роса, корневые гнили.

Для обеспечения качественного протравливания семена должны быть чистыми, без механических повреждений, микротрещин; полностью отвечать требованиям ГОСТов; иметь высокую энергию прорастания, полевую всхожесть и массу 1000 семян. Семена калибруются по размерам и форме. В процессе протравливания на каждое зерно необходимо нанести определенное количество препарата, поэтому, чем выше объемная масса и масса тысячи семян, тем больше препарата попадает на каждую зерновку при строго определенной норме расхода фунгицида. Особое значение для качественного протравливания имеет засоренность посевного материала пылью и зерновыми отходами. При обработке неочищенного, щуплого и битого зерна теряется до 20% препарата, что существенно снижает экономическую эффективность этого агроприёма.

Результаты фитоэкспертизы позволяют целенаправленно подобрать протравитель, что способствует эффективной и рентабельной защите семян от комплекса семенной и почвенной инфекций.

При слабой заспоренности семян головневыми и высокой пораженности зерна фузариозами, альтернариозом, гельминтоспориозом и плесневыми грибами эффективны препараты из группы тебуконазолов, беномилов и карбендазимов.

При заспорении семян твердой головней на среднем и сильном уровнях, поражении фузариозами, альтернариозом, гельминтоспориозом, плесневыми грибами и др. рекомендуются препараты нового поколения системные 2 и 3 –компонентные из различных групп соединений.

Фунгициды системного действия проникают в зародыш семени и снижают вредоносность заболевания. Препараты хорошо контролируют и защищают всходы от семенной и почвенной инфекций, головневых, фузариозов, альтернариоза, гельминтоспориоза, плесневения и др. патогенов. Это позволяет добиться оптимальной густоты стояния, что способствует созданию благоприятных условий во время перезимовки, стимулирует развитие мощной корневой системы, увеличивает коэффициент кущения – основного фактора роста урожайности, морозостойкости посевов и их устойчивости к комплексу патогенов.

Предпосевная обработка семян полусухим методом водным раствором гумата «Здоровый урожай» в дозе от 50…180 гр. на 10 литров раствора на I т семян совместно с протравителем типа Дивиденд, Оплот, ВСК. При использовании маленьких доз гумата (до 80 грамм на тонну семенного материала) доза протравителя остается без изменений. При использовании гуматов в дозе 80…110 гр. на тонну семян протравитель применяется по нижней границе, при использовании высоких доз гумата дозу протравителя рекомендуется снизить на 20…30%.

Обработка семян указанными препаратами в указанных дозах способствует дезинфекции семян, позволяя сократить дозу протравителя, повышению их полевой всхожести на 5…7%, всходы появляются на 3…4 дня раньше, растения интенсивнее вегетируют и раньше вступают в фазу кущения. При этом стеблестой растений более сильный с преобладанием продуктивных стеблей, растения значительно менее болеют. Стабильная прибавка урожая зерна по сравнению с обычной агротехникой составляет 15…20%. Кроме того, экономятся средства на приобретение пестицидов.

При низкой жизнеспособности семян, обусловленной неблагоприятными условиями в период созревания, для стимуляции прорастания и получения дружных всходов в рабочие растворы протравителей рекомендуется добавлять препараты, обладающие выраженными стимулирующими свойствами: гумат «Здоровый урожай» + Ризоплан-Ж.

Во всех проанализированных партиях семенного материала озимых из коллективных и крестьянско-фермерских хозяйств различных зон Кабардино-Балкарской республики отмечено поражение семян альтернариозом 0,8…4.2%, черным зародышем 3…8%, фузариозом 1,2…2,5%.

При отсутствии головни и слабом заспорении семян фузариозными, альтернариозными, плесневыми и др. грибами рекомендуется применять биопрепараты: Псевдобактерин-2 Ж в дозе 1 л/т, Ризоплан-Ж в дозе 1 л/т и др. с добавлением гумата «Здоровый урожай» в дозе 0,5 л/т. Эффективны смесевые комбинации протравителей и биопрепаратов.

Предложенные рекомендации по применению гумата «Здоровый урожай» и биопрепарата Псевдобактерин-2 Ж в комбинации с химическими протравителями при протравливании семян озимых культур обеспечат качественную закладку урожая будущего года.

4.2 Рекомендации по подбору культур к почвозащитным севооборотам и структуре посевных площадей

Календарные графики выпадения эрозионно-опасных осадков и измененные проективного покрытия возделываемых культур приведены на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Количество осадков, мм

Из рисунка видно, что наибольшей почвозащитной способностью обладают многолетние травы. Травы 2-го и последующих лет жизни защищают почву в течение всего года и характеризуются наибольшим показателем проективного покрытия, достигающим 75….80%.

Проективное покрытие в посевах озимых и яровых колосовых и зернобобовых несколько меньше: в период максимального накопления биологической массы оно составляет 60…70%. Среди этих культур почвозащитная функция выше у озимых за счет более продолжительного периода вегетации (рис. 4.2).

Установлено, что наименьшая почвозащитная способность у пропашных культур. У них относительно непродолжительный вегетационный период, а величина проективного покрытия не превышает 50-60%.

При подборе культур очень важно учитывать распределение осадков в течение года. Так, соотношение почвозащитной способности озимой пшеницы и кукурузы во многом зависит от периода выпадения эрозионно-опасных осадков и состояния проективного покрытия в отдельные периоды. В районах, где максимальный эрозионный индекс осадков приходится на май-июнь, наибольшую почвозащитную роль выполняет пшеница, а в районах, где максимальный индекс осадков смещен на август-сентябрь, более почвозащитной является кукуруза. Для районов с проявлением эрозии от стока талых вод, почвозащитные севообороты целесообразно насыщать культурами сплошного посева и, конечно, многолетними травами.

Рисунок 4.2 – Период вегетации некоторых сельскохозяйственных культур

После многолетних бобово-злаковых смесей повышается содержание водопрочных агрегатов, улучшается структура почвы, водопронинаемость и влагоемкость, что способствует уменьшению стока осадков и улучшению водного режима.

Зернобобовые значительно уступают многолетним травам по почвозащитной и почвоулучшающей способности, однако и они существенно улучшают баланс азота в эродированных почвах. Меньшим мелиорирующим влиянием обладают посевы однолетних бобово-злаковых смесей. Затем следуют колосовые культуры сплошного способа посева. Совершенно не защищает почву чистый пар. В количественном выражении роль полевых культур можно охарактеризовать данными таблицы 4.1.

Таблица 4.1 – Коэффициенты эрозионной опасности различных культур

Наибольшей почвозащитной способностью обладают многолетние травы. Они покрывают почву в течение всего года, хотя плотность укрытия почвы в осенний, зимний и весенний периоды снижается. Озимые зерновые культуры несколько уступают многолетним травам, но они покрывают почву от 9 до 11 мес. в году с максимумом в мае-июле. Яровые зерновые куль-
туры укрывают почву в течение трех летних месяцев, пропашные – лишь 1…1,5 мес.

Большое значение для защиты почвы от эрозии имеют масса корней сельскохозяйственных культур и их распределение по профилю почвы. При наличии мощной корневой системы такие растения, как многолетние травы, связывают верхние слои почвы и удерживают ее от смыва и выдувания.

Масса корневой системы у многолетних трав достигает 60% массы надземной их части. Среди однолетних культур значительную корневую массу (до 40% от надземной массы) имеют озимые зерновые культуры, однолетние травы, кукуруза, несколько меньше (28…30%) – яровые зерновые культуры и еще меньше (18…20%) картофель, корнеплоды.

Для защиты почвы от водной эрозии на землях с укло­ном более 5° рекомендуется травопольные и травяно-зерновые севообороты.

На черноземах лесостепной зоны (оподзоленные, выщелоченные, типичные), первый вариант севооборота:1…3 – многолетние травы,4 – озимая пшеница, 5 – кукуруза (полосами),6 – зернобобовые, 7 – озимые с подсевом многолетних трав; второй вариант севооборота: 1, 2 – многолетние травы, 3 – озимая пшеница, 5 – ячмень с подсевом многолетних трав (люцерна, житняк, эс­парцет, кострец).

На черноземах степной зоны (обыкновенные, южные), первый вариант севооборота:1…4 – люцерна, эспарцет, 5 – озимые + пожнивные, 6 – кукуруза (по­лосами), 7 – яровые зерновые с подсевом люцерны и эспарцета; второй вариант севооборота: 1 – многолет­ние травы (люцерна, житняк), 2 – озимая пшеница, 3 – просо, 4 – яровые зерновые с подсевом многолетних трав.

Для защиты почвы от водной эрозии на землях с уклоном более 5°рекомендуются травопольные и травя­но-зерновые севообороты.

Следует также отметить высокую противоэрозионную способность многолетних плодово-ягодных насаждений при обязательном задернении междурядий многолетними травами.

В качестве следующего варианта повышения эффективности противоэрозионной агротехники могут быть дифференцированные севообороты. На склоне конструируется агротехнический противоэрозионный ком­плекс, который включает в верхней части склона зернопропашной, в средней – зернотравяной и в нижней части – травянозерновой севооборот (табл. 4.2).

Зернопропашной севооборот: занятой пар (горохо-овсяная смесь на зеленое удобрение)-озимая пшеница-кукуруза-овес. Обработка почвы: в занятом пару – дисковое лущение + безотвальная обработка (18…20 см) с внесением 10 т/га органических удобрений; под озимую пшеницу – отвальная вспашка (18…20 см); под кукурузу – дисковое лущение + отвальная вспашка (25…27 см); под овес – безотвальная обработка (18…20 см).

Таблица 4.2 – Противоэрозионная эффективность севооборотов

Расстояние от водо­раздела, м	Степень смытости почвы	смыв почвы, т/га		Доза органических удобрений (т/га), компенсирующая		Компенси­рованный смыв почвы, т/га
		весен­ний	лив­невой	минера­лизацию гумуса	смыв почвы
Зернопропашной
21,6	несмытая	0,4	0,1	4,1	2,5	-7,4
129,6	«	2,9	0,5	4,1	2,5	-4,5
151,2	слабосм.	4,3	0,7	3,1	2,5	-5,9
259,2	«	9,0	1,4	3,1	2,5	-0,4
280,8	«	10,3	1,7	3,1	2,5	1,1
Зернотравяной
302,4	среднесм.	7,1	0,6	-0,6	2,5	-6,2
388,8	«	12,6	1,1	-0,6	2,5	-0,2
Травянозерновой
410,4	«	3	0,1	-1,7	0	-6,3
432	«	3,2	0,1	-1,7	0	-6,1
453,6	«	3,4	0,1	-1,7	0	-6,0
475,2	сильносм.	4	0,1	-1,6	0	-10,8
496,8	«	4,2	0,1	-1,5	0	-10,7
518,4	«	4,4	0,2	-1,5	0	-10,5
540	«	5,1	0,2	-1,5	0	-9,8
550	«	5,6	0,2	-1,5	0	-9,2
Среднее		5,3	0,6	1,2	1,7	-5,5

С увеличением крутизны склонов предпочтение следует отдавать севооборотам с культурами, менее трудоемкими при возделывании. Это важно как с точки зрения охраны природных экосистем и предотвращения процессов эрозии, так и с позиций хозяйственной выгоды.

Подбор культур с учетом почвенных условий конкретной местности позволяет существенно повысить экономическую эффективность сельскохозяйственного производства.

Пшеница обладает большой экологической пластичностью, но при этом нейтральная реакция среды и слабая щелочность способствуют повышению качества ее белковости. По требованиям к гранулометрическому составу пшеница тяготеет к тяжелосуглинистым и среднесуглинистым. Озимая пшеница предъявляет повышенные требования предшественникам. Из предшественников можно использовать кукурузу на силос, зерновые бобовые культуры и однолетние травы (кроме сорго и суданской травы).

Ячмень. Среди хлебов первой группы ячмень считается одним из наиболее засухоустойчивых. Для ячменя лучшим по гранулометрическому составу являются суглинистые почвы.

Для возделывания пшеницы приемлемы северные, а для ячменя южные склоны. Высевают после кукурузы, подсолнечника и зерновых бобовых культур. Ячмень, будучи скороспелой культурой, сам служит хорошим предшественником для яровых и озимых культур.

Овес лучше всего развивается на суглинистых и легкосуглинистых почвах. Он более устойчив на легких, чем на тяжелых почвах. Овес дает хороший урожай на черноземах оподзоленных, выщелоченных и типичных. В более сухих условиях – на черноземах южных главным ограничивающим фактором является недостаток влаги. Овес лучше размещать после пропашных и зерновых бобовых культур. Он требует много азота, поэтому хорошим предшественником для него служат бобовые растения, особенно горох.

Главная экологическая особенность кукурузы – высокая требовательность к влажности почвы в течение всего периода вегетации. Ее урожайность во многом определяется не свойствами почвы, а уровнем увлажнения. Кукуруза требовательна к богатству почвы органическим веществам и элементам питания. Кукуруза отличается широким диапазоном оптимальных условий реакции среды – от 6,0 до 8,5. В полевых севооборотах кукурузу размещают после озимых колосовых, зерновых бобовых, а также после картофеля. Лучшие предшественник кукурузы – зерновые бобовые и озимая пшеница, почвы после которых обрабатывают по системе полупара. Кукурузу можно возделывать пожнивно и получать два урожая в год, убирая ее в молочно-восковой спелости.

Просо – засухоустойчивое растение. Культура нейтральных и слабощелочных почв с оптимумом от 7,0 до 8,5. Наилучшие условия для проса наблюдаются на черноземах всех подтипов. Просо относится к культуре, предпочитающей легкие суглинистые почвы, однако оструктуренные тяжелые почвы также дают хорошие урожаи. Просо очень плохо переносит бессменные посевы и требовательна к предшественникам. Наивысший урожай проса получают при посеве ее по пласту многолетних трав.

Сорго – засухоустойчивая культура, переносит воздушную и почвенную засуху. Может использовать влагу в почве, близкую к максимальной гигроскопичности. Большую роль в экологическомприспособлении сорго к почвам играет очень мощная корневая система, проникающая вглубь около 250 см. Масса корней у сорго намного превышает надземную биомассу и больше, чем у других однолетних растений. Это позволяет считать сорго культурой, повышающей гумусное состояние почвы и, следовательно, плодородие.

Гречиха – влаголюбивое растение. Оптимум увлажнения находится в пределах 70…80% от полевой влагоемкости. При недостатке влаги начинает превалировать рост корней над надземной массой. Гречиху можно широко использовать для пожнивных посевов. Размещают ее после культур рано освобождающих поле (озимый рапс, ячмень, ранние сорта картофеля). В случае гибели озимых или ранних яровых культур гречиху можно использовать для их пересева.

Горох посевной отличается холодостойкостью, высокими требованиями к влаге, скороспелостью. Горох можно сеять после яровых зерновых, хорошо удобряемых пропашных культур (картофель, кукуруза) и является ценным предшественником для многих сельскохозяйственных культур.

Соя отличается требовательностью к влажности, слабокислой реакции почвенной среды и среднегумусному содержанию. Нормальный рост и развитие сои протекает при реакции почвенной среды в интервале рН 5,5…6,5. Соя малотребовательна к гранулометрическому составу и приспосабливается как к супесчаным, так и глинистым почвам. Лучшие предшественники для сои – клевер, озимые, кукуруза.

Подсолнечник предъявляет повышенные требования к плодородию почвы. Экологически по отношению к почвам его можно поставить в один ряд с пшеницей. Подсолнечник –культура нейтральных и слабощелочных почв. Большую приспособленность он имеет в щелочном интервале. Хорошо растет на карбонатных черноземах с рН 8,4…8,6. Оптимум содержания гумуса находится в пределах от 2 до 8%. Подсолнечник высевают после озимого ярового ячменя, зерновых бобовых. Подсолнечник не следует высевать после суданской травы, люцерны и других полевых культур с мощной корневой системой. Сам подсолнечник –хороший предшественник для яровой пшеницы, овса, ячменя и других яровых зерновых культур.

Картофель требует почвы легкого гранулометрического состава. Это обусловлено особенностями корневой системы. Оптимум плотности составляет 1,1…1,2 г/см³, содержание гумуса 2…4%. Картофель –влаголюбивое растение. Наиболее благоприятная влажность почвы – 80% от полевой влагоемкости. Лучшие условия для картофеля создаются в почвах слабокислых и нейтральных с рН 5…7. Лучшие предшественники для картофеля – озимые хлеба и однолетние бобовые (горох, вика). Картофель является хорошим предшественником для ранних яровых, зерновых, бобовых.

Люцерна – культура почв среднего и тяжелого гранулометрического состава. На легких почвах она не дает удовлетворительных урожаев. Люцерна может участвовать в освоении малопродуктивных эродированных земель входя в состав травосмеси.

Люцерна после трех лет оставляет на одном гектаре такое количество органического вещества и азота какое содержится примерно в 60 т навоза. Люцерна устойчива к почвенной засухе. Оптимум содержания гумуса находится в пределах 2-4%, рН 7,0…8,6.

Клевер также, как и люцерна способствует повышению плодородия почв.

Клевер –влаголюбивое растение. Для получения высоких урожаев желательно иметь влажность почвы 80% наименьшей влагоемкости до фазы цветения. Клевер –культура слабокислых почв. Оптимальное рН 5,5…7,0. Клевер подсевают под покров вико-овсяной, горохо-овсяной смеси,используемых на зеленое удобрение.

Эспарцет – растение сухих условий, не переносит кислых почв, растет только на нейтральных и щелочных почвах с рН 7,0…8,6. Эспарцет глубокой корневой системой способствует повышению плодородия почв, использует труднодоступные фосфаты и противостоит почвенной засухе.

На маломощных почвах склонов, имеющих разную степень щебенчатости эспарцет более продуктивен, чем люцерна. Он раньше отрастает весной и дает более высокий урожай. Эспарцет является ценной культурой для восстановления плодородия земель.

Вика – самое распространенное из числа однолетних кормовых бобовых растений. Вика –хладостойкое и достаточно влаголюбивое растение. В полевых севооборотах вику высевают в занятом пару. Малотребовательна к предшественникам, хорошо удается после озимых, пропашных культур. Оптимум содержания гумуса 2…5%, рН 5,5…7,5.

На основе обобщения данных исследований проведена группировка культур по уровню снижения урожайности на смытых почвах (табл. 4.3).

Из приведенных данных видно, что наиболее устойчивыми к эродированности почвы являются многолетние травы, несколько уступают им зернобобовые, затем следуют однолетние травы и зерновые колосовые, а наименее устойчивы – пропашные культуры.

Таблица 4.3 – Влияние степени эродированности почв на снижение урожайности сельскохозяйственных культур (обобщенные данные), в % от урожайности на несмытых почвах

Культуры	Степень эродированности почв
	слабая	средняя	сильная
Озимая пшеница	85-90	50-60	30-35
Озимая рожь	85-90	55-65	35-40
Яровой ячмень	80-85	45-55	30-40
Овес	80-85	55-60	35-45
Кукуруза (зерно)	80-85	60-70	15-25
Горох, вика	85-95	60-70	50-60
Сахарная свекла, картофель	80-90	30-40	10-15
Подсолнечник	70-80	40-50	20-30
Вико-овсяная смесь	85-90	65-70	35-45
Суданская трава	80-90	55-60	30-40
Многолетние травы	90-95	85-90	65-75

Предполагаемая группировка достаточно точно характеризует соотношение между культурами по реакции на степень эродированности почвы. Однако пользоваться приведенными данными как универсальными для регионов с различными почвенно-климатическими условиями нельзя. Урожайность культур определяется сочетанием многочисленных факторов. Поэтому в каждом конкретном случае, в пределах небольших регионов, очень важно определить уровень снижения урожайности возделываемых культур на смытых почвах. Это должно стать основой для определения оптимальной структуры севооборотов и обеспечения максимальных урожаев.

4.3 Влияние промежуточных культур на плодородие почвы

Культуры озимого промежуточного посева высевают в летне-осенний период на тех полях, где затем будут возделываться основные куль­туры позднего ярового посева. Это требует более раннего посева осе­нью и уборки весной. Следовательно, культуры должны получить оп­тимальное развитие осенью, хорошо перезимовать, а весной интен­сивно накапливать зеленую массу, сбалансированную по сахаропротеиновому соотношению. Из озимых злаковых культур в про­межуточных посевах возделывают рожь, пшеницу, ячмень, тритика­ле, из бобовых – озимую вику и зимующий горох, из крестоцветных – озимый рапс, озимую сурепицу.

При подборе культур для промежуточного посева следует учиты­вать, что скороспелые культуры быстро грубеют, в результате чего снижается процент поедаемости зеленой массы скотом.

Смесь бобовых и злаковых культур обеспечивает не только более высокий урожай зеленой массы, чем злаки в чистом посеве, но и бо­лее полноценный корм. Бобовые компоненты обогащают зеленую массу переваримым протеином, повышают содержание в ней кальция, фос­фора и каротина.

Ранневесенние промежуточные культуры высевают ранней вес­ной и убирают до посева поздних яровых культур.

Весенние промежуточные посевы меньше распространены, чем ози­мые. Их в основном возделывают для создания зеленого конвейера, когда нет возможности иметь озимые промежуточные посевы. Их при­меняют в зонах достаточного увлажнения на черноземах оподзоленных, выщелоченных, типичных. Они формируют урожай зеленой массы позже озимых промежуточных, по­этому такие посевы защищают почвенный покров в период:июль-сентябрь. Лучшими для таких посевов являются культуры, обладающие быст­рым ростом в начале вегетации и переносящие утренние заморозки: горохо-подсолнечниковые, горохо-овсяные, вико-овсяные смеси, а также посевы их в чистом виде.

Яровые культуры достигают укосной спелости в конце мая — начале июня, причем первым яровой рапс, затем горчица и горох. Несколь­ко позднее поспевают горохо-овсяная, вико- и чино-овсяная смеси (в первой декаде июня), подсолнечник и горохо-подсолнечниковая смесь (во второй декаде июня). Сроки уборки зависят от особенностей роста и развития каждой культуры. Однако главное условие – быстрое освобождение полей из-под весенних промежуточных культур для посева поукосных.

Поукосныепосевы наиболее устойчивы и более урожайны по срав­нению с другими промежуточными посевами. Они хорошо обеспече­ны теплом и светом, в их распоряжении длительный безморозный пе­риод. При соблюдении правильной агротехники в условиях орошения и достаточного увлажнения они дают высокий урожай хорошего каче­ства. К таким культурам относятся кукуруза, сорго, подсолнечник, просо, соя, суданка и другие культуры, а также их смеси. Для южных районов подбирают теплолюбивые засухоустойчивые культуры.

Подсевные промежуточные культуры высевают весной под покров основных культур и собирают урожай осенью того же года после уборки покровных культур.

Поскольку значительную часть вегетационного периода подсевные культуры развиваются под покровом основных, успех их выращивания во многом зависит от удачного подбора как самих подсевных, так и покровных культур. В качестве покровной должна быть культура, не затеняющая сильно поверхность почвы и быстро убираемая (овес, горох, озимая рожь и их смеси с викой). В качестве подсевных надо использовать культуры, которые в начальный период растут медленно, но хорошо укореняются, выдерживают затенение, не оказывают отрицательного влияния на основные посевы, а во второй половине лета быстро достигают кормовой спелости (люцерна, сераделла, эспарцет, суданская трава, донник однолетний и др.).

При возделывании подсевных промежуточных культур, вегетационный период используется на 89…93%, а сумма активных температур (выше 5°С) – на 94…95%. Эти культуры не требуют специальных приемов обработки почвы, так как они совмещаются с подготовкой почвы к посеву покровной культуры. Поэтому затраты на возделывание подсевных культур незначительны и их себестоимость самая низкая по сравнению с другими промежуточными культурами.

Совмещенные посевы сельскохозяйственных культур имеют большое значение с точки зрения охраны окружающей среды, так как позволяют эффективно защищать почву от процессов эрозии.

4.4 Результаты применения удобрений

Расчет суммарного расхода влаги на единицу полученного урожая показал, что на участках с применением удобрений эффективность использования влаги растениями увеличилась в 1,2…1,5 раза. Кроме того, на удобренных участках, под хорошо развитым стеблестоем физическое испарение с поверхности почвы снизилось в 1,3 раза. Вместе с тем применение удобрений до определенной степени нивелирует действие почвенной засухи: так, многолетние данные свидетельствуют, что в острозасушливые годы сбор зерна озимой пшеницы без удобрений снижался в среднем в 5…6 раз, а при внесении удобрений – лишь в 2 раза. Вообще применение удобрений в условиях эрозионных ландшафтов имеет ряд отличительных особенностей и требует специфического подхода. В первую очередь это касается вопроса установления оптимальных норм внесения удобрений.

На смытых почвах склонов наиболее эффективны азотные удобрения, затем фосфорные. Положительное действие калийных удобрений проявляется при применении высоких доз азотных и фосфорных удобрений. Зерновые культуры, в зависимости от перераспределения влаги и питательных веществ по рельефу, дополнительно используют на выщелоченных черноземах до 35 кг/га почвенного азота. В связи с этим для повышения эффективности удобрений необходимо дифференцировать по элементам склонов дозы удобрений. За счет правильного использования особенностей агроэкологических условий склоновых земель валовой сбор зерна можно увеличить на 10%.

Наряду со сроками и способами внесения удобрений немалое значение имеет экспозиция склонов. На черноземах смытых, залегающих по рельефу на северном склоне, урожайность зерна пшеницы выше на 4,0 ц/га, чем на черноземах смытых, залегающих на южном склоне, а на водораздельном участке, прилегающем к северному склону, урожайность выше на 4,5 ц/га, чем на водоразделе, прилегающем к южному склону. Прибавка урожайности зерна озимой пшеницы при внесении минеральных удобрений (N₆₀P₆₀K₃₀) на склоне северной экспозиции составляет около 10,5 ц/га. Разница в урожайности объясняется значительно большими запасами влаги на северном склоне, чем на водораздельном участке и склоне южной экспозиции.

На северных склонах при средних дозах азотных удобрений в условиях избыточного увлажнения сроки внесения приемлемы только весенние. При повышении доз с N₅₀ до N_100-150 преимущество весенних сроков внесения перед осенними на северных склонах исчезает, так как несмотря на некоторые потери азота от водной эрозии, в почве сохраняется достаточный запас азота удобрений для оптимального питания растений.

На северном склоне и на контроле, и на удобренном варианте с внесением мочевины (NH₂)₂CO процесс нитрификации замедляется, о чем можно судить по количеству нитратов, накопленных в почве за период от первого отбора до второго. В то же время, на склоне южной экспозиции и водоразделе в вариантах с внесением мочевины процесс нитрификации продолжается (табл. 4.4).

В склоновом земледелии температурные различия в рельефе очень существенны, а повышение температуры с +10С до +35С увеличивает накопление нитратного азота в 4…5 раз. При наличии доступных для микроорганизмов источников азота в склоновом агроландшафте в полевых условиях чернозем типичный обладает неодинаковой способностью к минерализации азотных соединений.Наибольшей способностью и к нитрификации, и к аммонификации обладают почвы водораздельного плато, в то время как на склоне северной экспозиции преобладают процессы аммонификации, а на южном склоне – нитрификации.

Таблица 4.4 – Влияние расположения почвы в рельефе на ее способность к нитрификации и аммонификации

Внесение удобрений приводит к достоверному (Р0,001) увеличению содержания нитратного (N-NO₃^–) и аммонийного (N‑NН₄⁺) азота в почве по сравнению с контролем с преобладанием содержания нитратного азота над аммонийным в среднем в 9 раз.

В черноземе типичном содержание N-NН₄⁺ варьирует в среднем от 12 до 15 мг/кг. Динамика нитратного азота зависит от количества доступного азота во внесенных удобрениях. Высокая обеспеченность нитратным азотом свидетельствует о доминировании микробиологического процесса нитрификации (биологическое окисление аммония до нитратов) в почвах.Этому способствуют аэробные условия, обеспеченные почвенно-физическими характеристиками черноземных почв. На южных склонах, в условиях, благоприятных для накопления нитратов в черноземах, азотные удобрения применять нецелесообразно. Достаточно применять фосфорные и калийные удобрения, обеспечивающие дополнительный сбор зерна в среднем 5 ц/га. Прирост зерна от 1 кг NPK на фоне противоэрозионных приемов на смытых видах черноземов оподзоленных, выщелоченных и типичных составляет 14,19 и 26%, соответственно.

Дифференцированная обработка (чередование отвальной, плоскорезной и поверхностной обработки почвы) создает оптимальные условия для действия органических и минеральных удобрений. В черноземах смытых разовое внесение всей дозы фосфорных и калийных удобрений при дифференцированной обработке почвы в севообороте с короткой ротацией обеспечивает такую же продуктивность сельскохозяйственных культур, как и ежегодное их применение.

Разовое применение фосфорных и калийных удобрений (Р₂₈₀K₁₄₀) на всю ротацию севооборота по сравнению с их ежегодным внесением не снижает продуктивность севооборота. В севооборотах с короткой ротацией и безотвальной обработке, когда глубокая заделка удобрений в почву невозможна, такой прием внесения фосфорных и калийных удобрений на черноземах склонов оправдан и с агроэкологической точки зрения.

Урожайность сельскохозяйственных культур на смытых почвах как правило ниже, чем на несмытых, и при одинаковых дозах внесения удобрений затраты на получение 1 т урожайности зерна всегда выше на склоновых землях. В среднем для получения 1 т урожая зерна на почвах склонов NPK требуется примерно на 10 кг/га, или на 16% больше, чем на равнинных полях. И в связи с более высокой эффективностью удобрений на смытых почвах затраты NPK на 1 т прибавки урожайности ниже, чем на несмытых почвах.

Затраты NPK на несмытых почвах колеблются от 187 до 330 кг д.в., а на смытых от 162 до 227 кг д.в. на 1 т прибавки урожайности. Отсюда коэффициенты пересчета норматива затрат удобрений на смытых почвах для урожайности больше единицы – 1,13…1,21, а для прибавки урожайности меньше единицы: 0,71-0,89.

Зная нормативы затрат удобрений на единицу основной продукции и планируемую прибавку зерна от NPK, можно рассчитать дополнительную дозу удобрений на смытой почве по сравнению с принятой на равнинном участке (табл. 4.5).

Пользуясь этой формулой и основываясь на опытных фактических данных урожайности сельскохозяйственных культур на несмытых и смытых почвах при одинаковых дозах внесения удобрений, можно рассчитать дополнительную потребность в минеральных удобрениях сельскохозяйственных культур, возделываемых на почвах разной степени эродированности. Общепринятые дозы полного удобрения в зависимости от типа почвы должны быть увеличены на склонах примерно на 14…21%.

Таблица 4.5 – Нормативы минеральных удобрений для получения основной продукции зерновых культур на почвах склонов

Почва	Доза NPK, кг/га д.в.	Урожайность при NPK, ц/га зерн. ед.	Прибавка при NPK, ц/га зерн. ед.	Затраты NPK на 1 т продукции, кг д.в.		Коэффициенты пересчета NPK на смытых почвах
				урожайность	прибавка урожайности	для урожайности	для прибавки урожайности
Чернозем выщелоченный:
несмытый	136	25,2	6,0	54,0	226,7	1,00	1,00
смытый	136	22,1	8,4	61,5	161,9	1,14	0,71
типичный:
несмытый	165	36,3	8,8	45,5	187,5	1,00	1,00
смытый	165	31,0	9,9	53,2	166,7	1,16	0,89
обыкновенный:
несмытый	133	29,1	5,9	45,7	225,4	1,00	1,00
смытый	133	24,0	4,9	55,4	271,4	1,21	1,20

Дозы удобрений под планируемый урожай необходимо также корректировать в зависимости от приуроченности к элементам рельефа.

В таблице 4.6 приведены дозы минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры на смытых почвах эрозионного агроландшафта.

Максимальная эффективность и окупаемость удобрений наблюдается на плоских вершинах холмов и верхних частей склонов, где господствуют элювиальные процессы, и наблюдается лучшая тепло- обеспеченность в период вегетации. Вниз по склону на транзитно-аккумулятивных категориях энергетическая эффективность и окупаемость минеральных удобрений снижается в 2…5 раз.

Корректировка доз удобрений на различных агроландшафтах является одним из основных способов повышения адаптационной способности культур к агромикроландшафтным условиям, дающим возможность получить высокие урожаи на слабо- и среднеобеспеченных элементами питания сильно и среднесмытых черноземах, на которых удобрения имеют самую высокую окупаемость урожаем. На аккумулятивных категориях (намытые почвы), хорошо обеспеченных элементами питания, наиболее эффективна система питания с низкими и средними дозами удобрений, позволяющая обеспечить растения элементами питания в критические периоды их роста и развития.

Таблица 4.6 – Ориентировочные дозы удобрений на склоновых агроландшафтах в зависимости от приуроченности почвенного покрова к элементам рельефа

Культура	Доза	Дозы органических удобрений, т/га	Доза удобрения в кг/га д.в.
			N			Р2О5			K2O
			по элементам рельефа
			водораздел	склон	ложбина	водораздел	склон	ложбина	водораздел	склон	ложбина
Яровые зерновые (овёс, ячмень)	20	—	80	50	20	60	40	20	50	20	—
	30	—	100	80	60	90	60	40	90	60	40
	40	—	120	100	80	120	70	60	100	70	50
Многолетние травы (сено)	20	—	20	—	—	60	40	20	60	40	—
	40	—	20	20	—	80	60	20	80	60	30
	60	—	40	40	—	100	80	60	100	80	60
Картофель (клубни)	150	30	90	90	60	70	50	10	90	60	30
	200	40	120	120	90	80	60	40	120	90	60
	250	50	140	140	90	90	70	50	150	120	90
Озимые зерновые	20	30	80	50	20	120	80	20	60	30	—
	30	40	120	100	80	100	70	20	70	40	20
	40	50	160	120	90	100	60	20	100	60	40

Таким образом, основная роль в восстановлении плодородия эродированных черноземных почв и повышении продуктивности сельскохозяйственных культур в севообороте принадлежит удобрениям.

Максимальный эффект и наибольшая окупаемость удобрений достигаются при дробном, т.е. порционном их применении. Особое значение этот способ имеет для эрозионно-опасных земель, где разовое внесение высоких доз удобрений не только ведет к непроизводительным потерям части питательных элементов, но и опасно с экологической точки зрения.

Дробное внесение, т.е. сочетание основного, припосевного и послепосевного (подкормок) удобрения позволяет:

1) лучше обеспечить культивируемые растения питательными веществами на протяжении всей вегетации и особенно в периоды максимальной в них потребности, т.е. в критические периоды;

2) направленно изменять концентрацию почвенного раствора и соотношение содержащихся в нем элементов минерального питания применительно к потребностям культуры в отдельные фазы роста и развития;

3) уменьшить дозу единовременно вносимых удобрений, что очень важно с экономических и экологических позиций, так как способствует сокращению миграции минеральных веществ за пределы удобряемой территории.

Сроки применения удобрений, в первую очередь подкормок, приурочивают к фазам развития растений. Эти сроки, а также дозы вносимых удобрений, ежегодно уточняют в соответствии с метеорологическими условиями конкретного года, изменениями содержания доступных форм элементов питания в почве, смещением календарных дат наступления фаз развития растений, особенностями сортовой агротехники и другими факторами.

В этой связи перспективным приемом определения оптимальных сроков внесения удобрений является использование периодических данных растительной (листовой) и почвенной диагностики.

Важное значение для эффективного применения удобрений имеет правильный выбор способа их внесения.

В условиях эрозионных ландшафтов замена поверхностного внесения удобрений заделкой в почву на глубину 10…30 см предотвращает их снос со склоновым стоком или ветром и способствует значительному росту урожайности возделываемых культур.

Перспективными способами внесения удобрений в условиях эрозионных ландшафтов в настоящее время являются ленточное и двухслойное ленточное внесение удобрений в противовес сплошному.

Общее количество органического вещества, ежегодно поступающего в почву, зависит от структуры севооборота, урожайности возделываемых культур, применяемой системы удобрений.

В севообороте, где пропашные культуры (картофель, сахарная свекла, кукуруза на зерно, кукуруза на силос, соя) и чистый пар занимают большую площадь (около 53%), масса ежегодно поступающего в почву свежего органического вещества является наименьшим значением: 7,4 т/га – при органической системе удобрения и 8,2 т/га – при органо-минеральной.

При замене в этом севообороте черного пара на занятый (вико+овес), а гороха и озимой пшеницы на два поля люцерны масса свежего органического вещества, поступающего в почву, увеличивается на 14%, при органо-минеральной системе удобрения и на 17% – при органической, что объясняется большим количеством послеуборочных остатков в двух полях люцерны и в занятом пару.

Определенный интерес представляет знание структуры поступающего в почву органического вещества в различных севооборотах. Исследованиями установлено, что основная его масса приходилась на пожнивно-корневые остатки – 40…57%.

В севообороте без многолетних трав доля послеуборочных остатков в общей массе органического вещества составляет 40-45%, а в севообороте с многолетними травами – 55…57%. Для нетоварной части урожая (соломы озимой пшеницы) в общей массе поступающего в почву органического вещества зависит как от урожайности озимой пшеницы, так и от их доли площади в севообороте. В севообороте с одним полем пшеницы доля составляет 6…12%, а с двумя полями озимой пшеницы 12…24%.

При возделывании в пару сидеральной культуры в почву поступает около 0,47 т/га надземной биомассы при органической и 0,7 т/га – при органо-минеральной системе удобрения, что составляет 8…10% от общего количества органического вещества. Чем больше поступает в почву свежего органического вещества и чем выше его коэффициент гумификации, тем больше почвообразование гумуса. На потери гумуса в результате его минерализации большое влияние оказывает структура севооборотов. Чем больше в севообороте доля пропашных культур и чистого пара, тем больше потери гумуса почвы.

Эти выводы подтверждаются расчетами баланса гумуса в черноземе разной степени смытости (табл. 4.7).

Самые высокие потери гумуса от эрозии на полях севооборота, занятых кукурузой на зерно, и приход гумуса от пожнивно-корневых остатков под этой культурой самый низкий – 0,15 т/га на несмытой части поля и 0,09 т/га на сильносмытой части поля.

При возделывании озимой пшеницы приход органического вещества увеличивается в 9 раз на несмытой части поля и в 7 раз на сильносмытомполе. Расчетная потребность в органических удобрениях для поддержания бездефицитного баланса гумуса в зернопаропропашном севообороте составляет: при использовании бесподстилочного навоза – 2,6 т/га; соломы – 2,6 т/га; сидеральных культур – 65 т/га; люцерны – 10,4 т/га.

Таким образом, система удобрений на эродированных почвах должна обязательно предусматривать оптимальное сочетание органических и минеральных форм, что дает возможность положительно, эффективно и оперативно влиять как на состояние почвы и ее плодородие, так и на рост, развитие, продуктивность и качество урожая сельскохозяйственных растений.

Таблица 4.7 – Расчет баланса гумуса в черноземе разной степени смытости и определение потребностив органическом удобрении в зернопропашном севообороте

Агрофон, кульутры севооборота, площадь F, га	Смытость почвы	Урожайность Уп, т/га	Ку	Пожнивно-корневые остатки		Приход гумуса от пожнивно-корневых остатков		Расход гумуса						Потери гумуса от минерализации и эрозии, т/га	Накопление гумуса, т/га
								запасы гумуса	минерализация гумуса			минерализация гумуса с учетом Y	потери гумуса от эрозии, т/га
				Ко	т/га	Кг	т/га		Км	т/га
Пар	Несмытые	–	–	–	–	–	–	126,5	0,016	2,02	1	2,02	0,042	2,06	-2,06
	Слабосмытые	–	–	–	–	–	–	89,6	0,016	1,43	1	1,43	0,122	1,55	-1,55
	Среднесмытые	–	–	–	–	–	–	76,9	0,016	1,23	1	1,23	0,283	1,51	-1,51
	Сильносмытые	–	–	–	–	–	–	56,0	0,016	0,89	1	0,89	0,317	1,21	-1,21
Озимая пшеница	Несмытые	5,6	1	1,2	6,7	0,2	1,34	126,5	0,007	0,88	1	0,88	0,020	0,90	0,44
	Слабосмытые	4,76	0,85	1,2	5,7	0,2	1,14	89,6	0,007	0,63	1	0,63	0,048	0,68	0,46
	Среднесмытые	3,36	0,6	1,4	4,7	0,2	0,94	76,9	0,007	0,54	1	0,54	0,240	0,78	0,16
	Сильносмытые	1,96	0,35	1,6	3,1	0,2	0,62	56,0	0,007	0,39	1	0,39	0,253	0,64	-0,02
Кукуруза на зерно	Несмытые	6,8	1	0,15	1,02	0,15	0,15	126,5	0,014	1,77	0,77	1,36	0,036	1,39	-1,24
	Слабосмытые	5,7	0,84	0,15	0,86	0,15	0,13	89,6	0,014	1,25	0,77	0,96	0,083	1,04	-0,91
	Среднесмытые	4,5	0,66	0,16	0,72	0,15	0,11	76,9	0,014	1,08	0,77	0,83	0,266	1,09	-0,98
	Сильносмытые	3,4	0,5	0,18	0,61	0,15	0,09	56,0	0,014	0,78	0,77	0,60	0,475	1,07	-0,98
Ячмень	Несмытые	2,7	1	1,1	2,9	0,2	0,58	126,5	0,007	0,88	1	0,88	0,041	0,92	-0,34
	Слабосмытые	2,2	0,83	1,3	2,8	0,2	0,56	89,6	0,007	0,63	1	0,63	0,112	0,74	-0,18
	Среднесмытые	2,8	0,7	1,3	2,3	0,2	0,46	76,9	0,007	0,54	1	0,54	0,265	0,81	-0,35
	Сильносмытые	1,4	0,5	1,3	1,8	0,2	0,36	56,0	0,007	0,39	1	0,39	0,390	0,78	-0,42

4.5 Результаты лабораторных и полевых исследований агрегата для ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовых насаждений

В результате проведения экспериментов по оптимизации параметров и режимов работы агрегата для ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовых деревьев и обработки экспериментальных данных получены регрессионные модели:

— критерий оптимизации – качество крошения почвы :

— в кодированном виде

(4.1)

— в натуральном виде

(4.2)

— критерий оптимизации – равномерность распределения мульчи травяной растительности :

— в кодированном виде

(4.3)

— в натуральном виде

(4.4)

Значения факторов, соответствующих экстремуму функций (4.1) и (4.3), устанавливаются путем нахождения частных производных по (табл. 4.8).

Решения составленных систем уравнений следующие:

— критерий оптимизации качества крошения почвы

— критерий оптимизации равномерности распределения мульчи травяной растительности

При этих значениях качество крошения почвы составляет92,3 %, а равномерность распределения мульчи травяной растительности 97,6%.

Таким образом, в результате проведенных многофакторных экспериментов установлено, что максимальное качество крошения почвы (92,3%) и максимальная равномерность распределения мульчи растительности (97,6%) имеют место при: скорости передвижения агрегата1,92 км/ч; угловой скорости вращения фрезы 40,4 с^-1; угле установки ножей 63⁰; угловой скорости вращения ротора 202 с^-1; высоте планки 43 мм.

Таблица 4.8 – Уравнения в частных производных

Критерий оптимизации
Качество крошения почвы	Равномерность распределения мульчи травяной растительности

С использованием приложения Mathcad 2000 Professional и полученных данных построили поверхности отклика и двумерные сечения зависимости критерий оптимизации от исследуемых параметров агрегата для ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовых насаждений (рисунки 4.3 … 4.8).

а)	б)
Рисунок 4.3 – Поверхность отклика (а) и двумерное сечение (б) зависимости качества крошения почвы от скорости передвижения агрегата и угловой скорости вращения фрезы при установке режущей кромки ножа фрезы, равной
а)		б)
Рисунок 4.3 – Поверхность отклика (а) и двумерное сечение (б) зависимости качества крошения почвы от скорости передвижения агрегата и угла установки режущей кромки ножа фрезы при с-1
а)	б)
Рисунок 4.5 – Поверхность отклика (а) и двумерное сечение (б) зависимости качества крошения почвы от угловой скорости вращения фрезы и угла установки ножей фрезы при =2 м/с

а)	б)
Рисунок 4.6 – Поверхность отклика (а) и двумерное сечение (б) зависимости равномерности распределения мульчи травяной растительности от скорости передвижения агрегата и угловой скорости вращения ротора при мм
а)	б)
Рисунок 4.7– Поверхность отклика (а) и двумерное сечение (б) зависимости равномерности распределения мульчи травяной растительности от скорости передвижения агрегата и высоты планки при с-1
а)	б)
Рисунок 4.8– Поверхность отклика (а) и двумерное сечение (б) зависимости равномерности распределения мульчи травяной растительности от угловой скорости вращения ротораи высоты планки на роторе при =2 м/с

Производственные испытания агрегата для ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовых насаждений (рис. 4.9) проводили на опытно-производственном участке ФГБНУ СевКавНИИГиПС (КБР) [100].

Рисунок 4.9 – Уход за междурядьями и приствольными полосами молодых плодовых насаждений

По механическому составу опытный участок представлен среднесуглинистыми почвами. В слое почвы до 30 см содержится в среднем до 2,7% гумуса, с увеличением глубины содержание гумуса в слое 35…100 см, резко падает.

Исследованиями установлено, что в варианте с рыхлением почвы в зоне приствольных полос с мульчирующим слоем из травяной растительности продуктивная влага в слое 0…90 см в среднем за период с 2017 по 2019 годы равнялась 174,8 мм. Это превышает контроль (без рыхления и мульчи) на 30,5 мм. В слое 0…50 см продуктивная влага в предлагаемом варианте также превысила контроль на 46,0 мм (табл. 4.9).

Таблица 4.9 – Содержание продуктивной влаги и влагооборот в почве при рыхлении и мульчировании почвы в зоне приствольных полос молодых плодовых насаждений

Вариант	Слой почвы (см)	Содержание продуктивной влаги в почве, (мм)
		весна	лето	осень	зима	среднее
1.Контроль (без рыхления приствольных полос и мульчи)	0…50	98	55	46	90	72,3
	0…90	176	116	105	180	144,3
2. Рыхление почвы в зоне приствольных полос с мульчирующим слоем из травяной растительности	0…50	152	98	82	141	118,3
	0…90	210	154	143	192	174,8
Разница, %	0…50	55,1	78,2	78,3	56,7	67,1
	0…90	19,3	32,7	36,2	6,7	23,7

В результате исследований установлено, что мульча из растительности эффективно препятствует испарению влаги и мульчирование является одним из важных и полезных агротехнических приемов в технологии ухода за почвой в плодовых насаждениях.

Рыхление почвы в зоне приствольных полос молодых плодовых насаждений и покрытие поверхности почвы мульчирующим слоем из травяной растительности оказывают положительное влияние на биометрические показатели и урожайность плодовых насаждений. Результаты исследований приведены в таблице 4.10 и 4.11.

Как видно из приведенных данных в таблице 4.13, в предлагаемом способе содержания почвы в молодых садах урожай яблок существенно выше. Средняя урожайность на контроле 14,3 т/га, что на 32,0 % ниже, чем в предлагаемом варианте. Повышение урожайности в варианте с рыхлением почвы в зоне приствольных полос с мульчирующим слоем из травяной растительности объясняется тем, что мульча предохраняет почву от испарения и обогащает ее элементами минерального питания в процессе разложения растительной массы в почве и снижает засоренность междурядий сада.

Таблица 4.10 – Биометрические показатели молодых плодовых насаждений в интенсивном саду в зависимости от способов содержания почвы (сорт яблони «Айдаред», подвой М9)

Вариант	Длина окружности штамба, см	Длина годичного прироста побегов, см	Высота дерева, м
1.Без рыхления и применения мульчи в зоне приствольных полос (контроль)	13,5	38,5	2,3
2. Рыхление почвы в зоне приствольных полос с мульчирующим слоем из травяной растительности	14,4	46,5	2,4

Таблица 4.11 – Урожайность яблони сорта Айдаред при различных способах содержания почвы в зоне приствольных полос

Вариант	Урожайность, т/га	(%) к контролю
	средняя
1.Без рыхления и применения мульчи в зоне приствольных полос (контроль)	14,3	100
2.Рыхление почвы в зоне приствольных полос с мульчирующим слоем из травяной растительности	18,9	132

Рыхление приствольных полос молодых плодовых насаждений с покрытием поверхности почвы мульчирующим слоем из травяной растительности эффективно сочетается с дерново-перегнойной системой содержания почвы в молодом саду, при этом не требуется междурядная обработка почвы, что защищает почву от эрозии.

Рисунок 4.8– Урожайность молодых плодовых насаждений яблони сорта Айдаред

4.6 Результаты лабораторных исследований и производственных косилки для окрашивания штамбов плодовых деревьев

На основании результатов теоретических исследований косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев, анализа научно-технических источников по данному направлению исследований были выбраны факторы и уровни их варьирования (табл. 4.12).

Таблица 4.12 — Факторы и уровни их варьирования

Факторы	Окружная скорость ротора, м/с			Скорость передвижения, м/с			Диаметр ротора, м
Обозначение	Х1			Х2			Х3
Кодированное значение	+1	0	-1	+1	0	-1	+1	0	-1
Реальное значение	70	60	50	0,20	0,15	0,10	0,645	0,445	0,245

После проведения всех опытов по рандомизированной схеме и обработки экспериментальных данных полученаматематическая модель поверхности отклика в виде полинома второго порядка:

Y_т = 1086,495 — 244,031X₁ + 113,78X₂ — 205,097Х₃ — 146,875X₁X₂ +

+ 386,875X₁X₃ — 49,375X₂X₃ — 48,848X₁² — 73,786X₂² — 48,661X₃² . (4.5)

Для определения значений точек поверхности отклика в промежуточных точках факторного пространства следует перейти к реальным координатам этого пространства. Для этого используем формулы перехода от кодированных координат к реальным:

Х₁ = (V_р — 60)/10 , (4.6)

Х₂ = (V_м — 0,15)/0,05 , (4.7)

Х₃ = (D_р — 0,445)/0,2 . (4.8)

Подставив в уравнение (4.5) значения Х₁, Х₂, Х₃, определяемые формулами (4.6)…(4.8), после несложных преобразований получим энергоемкость скашивания растительности А (Дж), выраженную через параметры V_р, V_м и D_р:

А = 2651,276 — 7,86V_р + 22540,503V_м — 11674,539D_р — 293,75V_рV_м +

+ 193,437V_рD_р — 4937,5V_мD_р — 0,448V_р² — 1475,72V_м² — 243,305D_р² . (4.9)

С использованием ЭВМ и полученных данных построили линии уровня изменения энергоемкости скашивания растительности от исследуемых факторов (рис. 4.10…4.12).

На плоскостях линий уровня показаны точки оптимальных параметров, в которых энергоемкость скашивания растительности минимальна и составляет 915,94 Дж.

Рисунок 4.10 – Линии уровня изменения энергоемкости скашивания растительности от окружной скорости ротора (Х1) искорости передвижения (Х2)	Рисунок 4.11 – Линии уровня изменения энергоемкости скашивания растительности от окружной скорости ротора (Х1) и диаметра ротора (Х3)
Рисунок 4.12 – Линии уровня изменения энергоемкости скашивания растительности от скорости передвижения (Х2) и диаметра ротора (Х3).

С целью проверки в производственных условиях результатов теоретических и экспериментальных исследований в лабораторных условиях, правильности выбора оптимальных значений основных параметров опытного образца косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев и совершенствования ее конструктивных, кинематических и технологических параметров (рис. 4.13, 4.14) она была испытаны в условиях садовых участках ФГБНУ СевКавНИИГПС.

Рисунок 4.13 – Опытный образец косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев (общий вид)

Рисунок 4.14 – Опытный образец косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев в работе

По результатам теоретических и экспериментальных исследований основными параметрами опытного образца окашивающей косилки были выбраны следующие:

— энергетическое средство – трактор МТЗ-80;

— навеска – боковая;

— скорость энергетического средства – I передача с ходоуменьшителем — 0,14 м/с;

— привод рабочих органов – гидравлический;

— величина выноса вертикальной оси крестообразной рамы относительно продольной оси транспортного средства, м– 2,0;

— количество роторов на крестообразной раме, шт– 3;

— величина выноса центров роторов относительно вертикальной оси крестообразной рамы, м– 0,9;

— диаметр ротора, м– 0,593;

— тип режущего элемента – сегмент;

— количество режущих элементов, шт– 4;

— диаметр защитного ограждения, м– 0,7;

— тип рабочего органа – ротационный;

— частота вращения роторов, об/мин – 2200;

— рабочая ширина захвата – 1,2 м;

— габаритные размеры, мм – 1600х1200х400;

— масса сухая конструктивная с полным комплектом рабочих органов – 220 кг;

— коэффициент использования эксплуатационного времени – 0,7;

— коэффициент надежности выполнения технологического процесса – 0,98.

Испытания также показали, что можно уменьшить повреждение стволов деревьев путем совершенствования конструктивных параметров защитного ограждения.

Результаты исследований и производственные испытания показали, что количественные и качественные показатели работы косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев зависят от диаметров роторов, частоты вращения роторов, скорости транспортного средства, с которым агрегатируется окашивающая косилка, конструктивных параметров защитного ограждения.

Испытания подтвердили результаты кинематических исследований процесса окашивания штамбов деревьев в том плане, что разработанная косилка полностью окашивает штамб плодового дерева за один проход. Данное обстоятельство особенно значимо в условиях горного садоводства, когда к деревьям на террасах имеется подъезд только с одной стороны. Существующие типы косилочных устройств из-за своих конструктивных параметров не имеют возможности удалять растительность с пространства от штамба плодового дерева до откоса террасы.

Производственная проверка выявила, что использование разработанного опытного образца косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев позволит повысить производительность труда более чем в десять раз.

4.7 Влияние мульчирования на смыв почвы

При проектировании противоэрозионных мероприятий рассчитываются среднемноголетние потери почвы.

Чтобы оценить эти потери для почвозащитных обработок использована имитационная модель дождевой эрозии. По данным дождевания была проведена идентификация параметров модели, а затем смоделирован эрозионный процесс за многолетний период для условий КБР.

В результате было получено, что почвозащитные обработки по сравнению со вспашкой уменьшают среднемноголетний смыв почвы примерно на 25 %.

Таким образом, применение метода дождевания позволило с небольшими затратами и в короткий срок оценить эффективность основных противоэрозионных обработок почвы.

На рисунке 4.15показана динамика стока. В таблице 4.13 приводятся параметры, характеризующие начало стока. В нижней строке таблицы приводится количество дождей для КБР, которые в соответствии с результатами дождевания сформируют сток.

 

Рисунок 4.15 – Динамика стока воды

Таблица 4.13 – Параметры начала стока

Параметры начала стока	Доза соломы, т/га
	0 (1)	0 (2)	2 (3)	4 (4)	4 (5)
Время, мин	13,25	14,5	25,0	30,0	44,0
Слой дождя, мм	20	25	45	54	74
Ах103, Дж/м2	3,4	4,7	8,9	10,6	13,9
Кол-во дождей за 100 лет	18	17	< 3	< 3	< 3

Примечание: в круглых скобках приводится номер секции

Из рисунка 4.15 и таблицы 4.13 видно, что мульчирование существенно уменьшает сток (увеличивает впитывание).

На рисунке 4.16 показана динамика интегрального смыва почвы, которая показывает высокую эффективность мульчирования.

Рисунок 4.16 – Динамика интегрального смыва почвы

Наличие мульчи привело к снижению концентрации почвы в стоке и уменьшению среднего диаметра смываемых почвенных агрегатов (рис. 4.17 и 4.18).

Мульчирование заметно изменило фракционный состав смытой почвы. Практически полностью отсутствуют фракции размером более 1 мм. Средний диаметр частиц на вариантах с мульчированием не превышал 0,4 мм. На контрольных вариантах размер смытого материала оказался значительно выше и достигал 1 мм.

Эксперимент проведен при низкой исходной влажности почвы. Сток и смыв заметно зависят от начальной влажности почвы. Тем не менее, можно сделать вывод, что для условий КБР мульчирование способно надежно защитить почву от дождевой эрозии.

4.8 Агромелиоративные мероприятия по снижению эрозионных процессов на склоновых землях с разработкой и исследованием противоэрозионного агрегата

Почвозащитная система обработки почвы и посева может быть следующей.

После уборки озимых зерновых необходимо провести глубокое (30…40 см) безотвальное рыхление. Глубокое рыхление предотвратит размыв почвы от стока талых вод, а также обеспечит накопление влаги от осенне-зимне-весенних осадков. Глубокое осеннее рыхление зяби на склоновых землях увеличивает запасы продуктивной влаги в метровом слое до 30 мм, при этом повышает урожайность зерна до 3 ц/га. Обработку полей желательно проводить по горизонталям склона, что способствует лучшему накоплению влаги осенне-весенних осадков.

 

Рисунок 4.17 – Динамика изменения концентрации почвы в стоке

 

Рисунок 4.18 – Средний диаметр смываемых почвенных агрегатов

При осенней безотвальной обработке склоновых земель лущение стерни не является обязательным агроприемом, так как оно не оказывает положительного влияния на урожай зерновых культур. Борьбу с сорняками необходимо проводить химическим способом.

Осенью, после уборки яровых зерновых, необходимо провести противоэрозионное поперек склона щелевание посевов многолетних трав на глубину 40…45 см.

Щелевание многолетних трав следует проводить дифференцированно, в зависимости от крутизны склонов. На склонах до 30 расстояние между щелями должно быть 12…15 м, до 50 – 10 м и свыше 50 – 3…5 м.

4.9 Результаты лабораторных исследований и производственных испытаний противоэрозионного агрегата

На основании результатов теоретических исследований противоэрозионного агрегата, анализа научно-технических источников по данному направлению исследований были выбраны факторы и уровни их варьирования, влияющие на тяговое сопротивление противоэрозионного агрегата (табл. 4.14).

Таблица 4.14 – Факторы и уровни их варьирования

Факторы	Глубина щелевания, см			Скорость передвижения, км/ч			Количество ножей, шт
Обозначение	Х1			Х2			Х3
Кодированное значение	+1	0	-1	+1	0	-1	+1	0	-1
Реальное значение	35	30	25	12	10	8	3	2	1

После проведения всех опытов по рандомизированной схеме и обработки экспериментальных данных полученаматематическая модель поверхности отклика в виде полинома второго порядка:

Y_т = 9256,478 + 536,236X₁ + 733,007X₂ + 1007,735Х₃ — 755,625X₁X₂ +

+ 364,375X₁X₃ — 417,625X₂X₃ — 971,156X₁² — 1081,84X₂² — 1107,28X₃² . (4.10)

Для определения значений точек поверхности отклика в промежуточных точках факторного пространства следует перейти к реальным координатам этого пространства. Для этого используем формулы перехода от кодированных координат к реальным:

Х₁ = (Н_щ — 30)/5 , (4.11)

Х₂ = (V_м — 10)/2 , (4.12)

Х₃ = К_н — 2 . (4.13)

Подставив в уравнение (4.10) значения Х₁, Х₂, Х₃, определяемые формулами (4.11)…(4.13), после несложных преобразований получим тяговое сопротивление R (Н), выраженное через глубину щелевания Н_щ, скорость передвижения V_м и количество ножей К_н:

R = 775,377Н_щ + 8837,997V_м + 2759,79К_н — 75,562Н_щV_м + 72,875Н_щК_н –

— 208,812V_мК_н — 0,971Н_щ² — 270,46V_м² — 1107,2К_н² – 58048,384. (4.14)

С использованием ЭВМ и полученных данных построили линии уровня изменения энергоемкости скашивания растительности от исследуемых факторов (рис. 4.19…4.21).

На плоскостях линий уровня показаны точки оптимальных параметров, в которых тяговое сопротивление минимально и составляет 9632,769 Н при глубине щелевания – 0,316м; скорости передвижения агрегата – 10,27 км/ч; количестве ножей – 2 шт.

Производственные испытания противоэрозионного агрегата(рис. 4.22, 4.23) показали, что наилучший способ щелевания и дренажирования почвы — размещение щелей по колее трактора. При этом происходит снижение: стока талых вод на 40…46%; смыва почвы на 82…88%; потерь гумуса и общего азота в 7…9 раз; питательных веществ со смытой почвой — в 1,5 раза; питательных веществ со сточными водами — в 2…4 раза. Кроме этого установлено, что щелевание с одновременным дренажированием увеличивает глубину просачивания на 13,5…25%, а общие влагозапасы в метровом слое на 11,2…36,7 мм/га.

Рисунок 4.19 – Линии уровня изменения энергоемкости скашивания растительности от скорости передвижения (Х2) и диаметра ротора (Х3)	Рисунок 4.20 – Линии уровня изменения энергоемкости скашивания растительности от глубины щелевания (Х1) и скорости передвижения (Х2)
Рисунок 4.21 – Линии уровня изменения тягового сопротивления от глубины щелевания (Х1) и количества ножей (Х3)

Испытания показали, что необходимо прокладывать дренажные каналы на глубине промерзания и проводить щелевание по колее трактора, что уменьшает закупоривание пор земли и создает благоприятные условия для теплообмена. Причем целесообразно использовать дренер с лыской и с фиксатором положения лыски, что позволяет направлять просачивание воды под корни деревьев.

Рисунок 4.22 – Опытный образец противоэрозионной машины (общий вид)

Рисунок 4.23 – Опытный образец противоэрозионной машины в работе

4.10 Эколого-биологическая технология защиты интенсивных садов от вредных организмов

Определение эффективности диспенсеров «Шин-Етсу» против яблонной плодожорки II и III поколения. С каждым годом возрастает потребность в экологически чистой продукции. Разрабатывается программа выращивания экологически чистых плодов яблони. Получение такой продукции без применения пестицидов или с минимальным их количеством возможно за счет замены химических инсектицидов биологическими и/или с использованием не химических мер борьбы, в частности, с насекомыми, так как инсектициды являются наиболее токсичной составляющей общей системы защиты яблони от комплекса вредных организмов.

Опыты проводились на базе СКПХ «Де-Густо» (предгорная зона РСО-Алании) на сорте Либерти определение эффективности диспенсеров Шин-Етсу. Эти диспенсеры разработаны японской компанией Саммит-Агро и предназначены для половой дезориентации самцов яблонной плодожорки. Благодаря уникальной технологии диспенсеров «Шин-Етсу» выделение феромонов гарантировано происходит в течение всего вегетационного сезона.

Место проведения: СКПХ «Де-Густо», предгорная зона РСО-Алании. Сорт: Либерти. Площадь каждого варианта 2га.

Варианты:

Инсектицидная защита (стандартная хозяйственная схема) против яблонной плодожорки;

Феромонная защита при помощи диспенсеров «Шин-Етсу» в количестве 500 шт./га.

2020 год по погодным условиям был очень благоприятен для развития яблонной плодожорки – основного вредителя яблони, а также всех вредных видов насекомых и клещей. В предыдущие 2 года на этом участке были получены очень хорошие результаты действия диспенсеров Шин-Етсу против яблонной плодожорки. Однако отмечалось появление тли, клещей и совок, которые не попадают в спектр действия данных диспенсеров. Против них проводились разовые обработки. К моменту съема поврежденных плодов на фоне феромонной защиты не обнаруживалось, также как и на фоне инсектицидной защиты. После цветения весь сад от комплекса вредителей был опрыснут Калипсо, 0,35.

В 2020 году диспенсеры на участке были развешены 14.05 после цветения из расчета 500шт/га и по периметру участка. В связи с тем, что участок находится в непосредственной близости к лесным массивам, для контроля лёта чешуекрылых вредителей было повешено несколько феромонных ловушек на яблонную и восточную плодожорок.

По итогам развития I поколения, закончившегося 25.06.2020г, поврежденных плодов не обнаружено. Лёт яблонной плодожорки I поколения начался в конце цветения и был растянутым. Отмечалось 3 волны. В пике лета в ловушках насчитывалось 20…30 шт/ловушку. В ловушках на восточную плодожорку были обнаружены бабочки, идентифицированные карантинной инфекцией города Пятигорска как сливовая плодожорка.

В третьей декаде июня начался лет II поколения. С начала лёт был слабый. 20.06 в ловушках отмечалось 2…3 шт. бабочек. Затем с нарастанием температуры лёт становился более многочисленным: 26.06 – 8…10 шт. А в июле, когда началась жара лет был очень многочисленным: 04.07 – 17…20 шт, 12.07 до 43 бабочек (рис. 4.24).

В первой декаде июля были обнаружены червивые плоды на опылителях – дичке, которая созревает раньше. Судя по множественным ходам, это было повреждение восточной плодожорки, вероятно II поколения, которое развивалось в конце июня.

На самом сорте Либерти также были обнаружены первые червивые плоды (рис.4.25).

Следует отметить особенность сорта Либерти, которая состоит в том, что плодоножки очень короткие и плоды растут скученно, как облепиха. Поэтому поврежденными оказываются сразу несколько плодов.

К моменту учета поврежденности вторым поколением яблонной плодожорки уже было небольшое количество падалицы, при этом на варианте феромонной защиты более 15% плодов в падалице были червивыми; в кроне — 3,3%. В варианте инсектицидной защиты в кроне поврежденные плоды отсутствовали, в падалице – 0,6%.

Феромонная защита		Инсектицидная защита
Рисунок 4.24 – Определение эффективности диспенсеров «Шин-Етсу» против яблонной плодожорки II и III поколения

Рисунок 4.25 – Червивые плоды

Это были повреждения восточной плодожоркой (рис. 4.26).

Третье поколение было также многочисленным и растянутым: с конца июля до середины сентября. В пике лёта насчитывалась до 33 бабочек на ловушку.

Сады «Де-Густо» находятся в непосредственной близости с кукурузой, где с третьей декады июля отмечалось распространение совки и миграция ее на сады. В связи с этим, 26.07 опытные участки были обработаны Авантом, 0,4, а ближе к съему 10.08 – повторно Проклеймом, 0,4. Оба препарата в спектре действия имеют не только совок, но и плодожорок – как яблонную, так и восточную. Поэтому результат по действию феромонов Шин-Етсу нельзя в идеале считать чистым. После развития третьего поколения был проведен учет и анализ червивых плодов по трем вредителям, имеющим сходные симптомы: яблонной плодожорки, восточной плодожорки и совки (табл. 4.15).

Вариант Инсектицидная защита,
Вариант Феромонная защита
Рисунок 4.26 – Учет поврежденности вторым поколением яблонной плодожорки

Таблица 4.15 – Количество поврежденных плодов после развития яблонной плодожорки I-III поколений

№ п/п	Варианты	Повреждено плодов, %
		яблонной плодожоркой		восточной плодожоркой		совкой
		в кроне	в падалице	в кроне	в падалице	в кроне	в падалице
		I поколение
1	Инсектицидная защита	0	—	0	—	—	—
2	Феромонная защита	0	—	0	—	—	—
		II поколение
1	Инсектицидная защита	0	0	0	0,3	—	—
2	Феромонная защита	0	0	3,3	9,6	—	—
		III поколение
1	Инсектицидная защита	0	0	0	0,3	0	0
2	Феромонная защита	0	0,6	2,5	18,0	1,6	12,4

Поэтому была проведена обработка 26.07 авантом, 0,4; 10.08 – проклеймом, 0,4. В конце августа плоды были убраны.После развития третьего поколения на фоне применённых инсектицидов в кроне поврежденные плоды полностью отсутствовали, а в падалице были повреждения: восточной плодожоркой составляют 0,3%; яблонной плодожоркой 0,3%.Анализ поврежденности плодов 3-м поколением яблонной плодожорки показал, что феромонная защита равнозначна инсектицидной против яблонной плодожорки. Однако, на фоне феромонной защиты, несмотря на дополнительные химические обработки, направленные против восточной плодожорки и совки, хотя и оказано защитное действие, однако поврежденные плоды все же были: в кроне – ниже ЭПВ – 1,6…2,5%, а в падалице – 12,4…18,0% (рис. 4.27). Этот показатель хотя и ниже прошлогоднего (когда вообще в конце лета опрыскивания не проводились), но все же значителен.

Вариант Феромонная защита
Вариант Инсектицидная защита
Рисунок 4.27 – Учет поврежденности плодов 3-м поколением яблонной плодожорки

Таким образом, по нашему мнению, необходим еще более тщательный мониторинг восточной плодожорки и совки для установления более точного срока опрыскиваний против этих вредителей, а также предпочтительно было бы плодов диспенсеры с комплексным действием, например, против яблонной и восточной плодожорки одновременно.

Второй год аналогичные опыты закладывались еще в двух хозяйствах, находящихся в различных климатических зонах Северного Кавказа, отличающихся по климатическим особенностям и соответственно по характеру развития вредителей в целом и яблонной плодожорки в частности. Эти опыты в 2020 году были продолжены в степной части Ингушетии в ОАО «Сад-Гигант Ингушетия» и верхней части предгорной зоны КБР ООО «Светловодское».

Верхняя часть предгорной зоны КБР, ООО «Светловодское».В верхней части предгорной зоны КБР, где развитие яблонной плодожорки в связи с климатическими особенностями проходит позже, чем на равнине дней на 10…12, плодожорка менее актуальна. С целью изучения возможности выращивания плодов по беспестицидной технологии нами был заложен опыт по использованию диспенсеров Шин-Етсу на летнем сорте Вильямс Прайд, устойчивом к парше и не требующем фунгицидных обработок.

Поисковый эксперимент применения диспенсеров Шин-Етсу в этом хозяйстве был проведен на трех сортах: иммунном сорте Вильямс Прайд (летнего срока созревания), восприимчивых к парше и мучнистой росе сортах Гала (поздне-осеннего срока созревания) и Айдаред (зимнего срока созревания).

Место проведения: ООО «Светловодское» верхняя часть предгорной зоны КБР. Сорт: Вильямс Прайд, Гала, Айдаред

Общая площадь под диспенсерами 11 га.

Варианты:

1. Инсектицидная защита (стандартная хозяйственная схема) против яблонной плодожорки;

2. Феромонная защита при помощи диспенсеров «Шин-Етсу» в количестве 500 шт./га.

Учеты проводились в 3-х кратной повторности по каждому сорту по 100 плодов в кроне и в падалице. На сорте Вильямс Прайд учеты поврежденности плодов были проведены: в мае, июне, июле; на сорте Гала – в мае, июне, июле, августе; на сорте Айдаред – в мае, июне, июле, августе, сентябре. Количество учетов зависело от срока уборки каждого сорта.

Диспенсеры были развешены сразу после цветения, которое в этой зоне происходит позже, чем на равнине. Были развешены 12.05. Против комплекса вредителей других отрядов (тлей, жуков и пилильщиков) 17.05 (фенофаза «завязь 0,5…0,8 см») общим фоном проведена обработка Моспиланом, 0,4 л/га. В спектр действия этого препарата попадает и яблонная плодожорка. Данная химическая обработка на сорте Вильямс Прайд была единственной на участке, где были развешаны диспенсеры Шин-Етсу. На сортах Гала и Айдаред в связи с более поздним сроком уборки была опасность повреждения совкой, мигрирующей в сады с близлежащих полей кукурузы. Поэтомупротив совки на Гале и Айдареде 06.08. было опрыскивание авантом 0,4 кг/га и на Айдареде 04.09. была повторная обработка авантом, 0,4 кг/га (рис. 4.28).

а	б	в
а – Вильямс Прайд; б – Айдаред; в – Гала Рисунок 4.28 – Вид разных сортов наэкспериментальном участке

На протяжении трех сроков учета (сорт Вильямс Прайд), четырех — на сорте Гала и на пяти на Айдареде поврежденности плодов червивых яблок в кроне не обнаружено (табл. 4.16). Сорт Вильямс Прайд подходит к созреванию и уборке в тот срок, когда на участках повляется совка. Это – самое начало ее вредоносности и опрыскивание инсектицидом даже короткого срока действия невозможно. Поэтому в падалице на 300 учтенных плодов был найден один, поврежденный совкой, что составило 0,3%. Этот показатель мизерный. На Гале в августе была проведена обработка авантом, 0,4 кг/га, поэтому червивых плодов в падалице не обнаружено. На сорте Айдаред, убранном в конце сентября, в начале сентября была проведена повторная обработка авантом (первая проведена в те же сроки, что и на Гале – в августе). На Айдареде в падалице повреждений также не было. Данные таблицы свидетельствуют о 100% эффективности феромонной защиты верхней части предгорий КБР.

Таким образом, диспенсеры Шин-Етсу в верхней части предгорной зоны на фоне слабого развития плодожорки были эффективны на трех сортах: Вильямс Прайд, Гала, Айдаред. При этом на всех сортах были проведены обработки против комплекса вредителей после цветения калипсо, 0,35 л/га; а на сортах Гала и Айдаред перед уборкой – авантом, 0,4 кг/га против совки.

Таблица 4. 16 – Поврежденность плодов вредителями

№	Сорта	Количество червивых плодов, %		Биологическая эффективность, %	Количество червивых плодов, %		Биологическая эффективность, %	Количество червивых плодов, %		Биологическая эффективность, %
		в кроне	в падалице		в кроне	в падалице		в кроне	в падалице
		Вильямс Прайд			Гала			Айдаред
		в мае
1	Инсектицидная защита	0	—	100	0	—	100	0	—	100
2	Феромонная защита	0	—	100	0	—	100	0	—	100
		в июне
1	Инсектицидная защита	0	0	100	0	0	100	0	0	100
2	Феромонная защита	0	0	100	0	0	100	0	0	100
		в июле
1	Инсектицидная защита	0	0	100	0	0	100	0	0	100
2	Феромонная защита	0	0	100	0	0	100	0	0	100
		в августе
1	Инсектицидная защита	0	0	100	0	0	100	0	0	100
2	Феромонная защита	0	0,3	100	0	0	100	0	0	100
		в сентябре
1	Инсектицидная защита	—	—	—	0	0	100	0	0	100
2	Феромонная защита	—	—	—	0	0	100	0	0	100

Степная зона Ингушетии, ООО «Сад-Гигант». В степной зоне Ингушетии в ОАО «Сад-Гигант Ингушетия» второй год проводится опыт по безинсектицидной защите яблони. Характерной особенностью этой зоны является небольшое количество осадков и более высокой, чем на равнине и предгорьях температурой воздуха в течение всего года. Такие условия способствуют более раннему развитию вегетации и более раннее развитие всех видов вредных организмов. В связи с более высокими среднесуточными температурами этот климат более благоприятен для развития яблонной плодожорки. В связи с тем,что садовые участки заложены вдали от старых посадок в них запаса яблонной плодожорки пока нет. Лесополоса, окружающая сад, не содержит диких плодовых деревьев, а представлена в основном акацией и ясенем. При этом несколько раз в период вегетации лесополоса обрабатывалась инсектицидами. Таким обазом, в данной местности нет накопления и резервации вредителей.

Опыт проводился в интенсивном саду на 4 сортах яблони: на двух сортах восприимчивых к парше и мучнистой росе, где проводится полная фунгицидная защита — Голден Делишес, Ред Принц Джонаголд и двух сортах, иммунных к парше, где фунгицидные обработки сведены к минимуму — Кримсон Крисп и Моди.

Схема посадки 0,9 х 3,5, год посадки – 2015. Площадь каждого варианта – 2 га.

Варианты:

1. Инсектицидная защита.

2. Феромонная защита.

Ловушки были вывешены в конце июня. В связи с удаленностью хозяйства наблюдения за лётом были не регулярные. Однако, на протяжении всего периода вегеетации лёт бабочек отмечался, при этом наиболее многочисленным было первое поколение: максимальная численность самцов в пик лёта составила 27 шт/ловушка. Во втором поколении количество бабочек было чуть меньшим, но тоже значительным – 21 шт/ловушка. Меньше всего – 15 шт/ловушка – отмечалось во время третьего поколения. Возможно, это объясняется пространственной изоляцией и краевыми опрыскиваниями (рис. 4.29, 4.30).

Диспенсеры были развешены после цветения, в мае.

После цветения общим фоном было проведено опрыскивание калипсо, 0,35 л/га, больше химических обработок на участке не было в обоих вариантах.

Рисунок 4.29 – Опыт по безинсектицидной защите яблони

Феромонная защита		Инсектицидная защита
Рисунок 4.30 – Результаты опыта

 

Наблюдения в течение периода вегетации показали, что с момента образования завязи до съема червивые плоды на участке отсутствовали в обоих вариантах на всех без исключения сортах (табл. 4.17).

В ловушках на восточную плодожорку было обнаружено 3 бабочки в период с 30.06. по 10.07.

Однако, повреждений восточной плодожоркой не обнаружено. Видимо, в связи с очень низкой численностью популяций.

Таким образом, в условиях степной зоны садоводства Северного Кавказа диспенсеры Шин-Етсу показали 100% эффективность в защите от яблонной плодожорки. Применение Шин-Етсу на сортах иммунных к парше (Моди, Кримсон Крисп) открывает новые перспективы по использованию низкофунгицидных технологий в современном садоводстве, этот опыт может быть использован в органическом земледелии.

Таблица 4.17 — Поврежденность плодов вредителями

№	Сорта	Количество червивых плодов, %		Биологическая эффективность, %	Количество червивых плодов, %		Биологическая эффективность, %	Количество червивых плодов, %		Биологическая эффективность, %	Количество червивых плодов, %		Биологическая эффективность, %
		в кроне	в падалице		в кроне	в падалице		в кроне	в кроне		в кроне	в кроне
		Моди			Ред Джонаголд			Кримсон Крисп			Голден Делишес
		в июне
1	Инсектицидная защита	0	0	100	0	0	100	0	0	100	0	0	100
2	Феромонная защита	0	0	100	0	0	100	0	0	100	0	0	100
		в июле
1	Инсектицидная защита	0	0	100	0	0	100	0	0	100	0	0	100
2	Феромонная защита	0	0	100	0	0	100	0	0	100	0	0	100
		в августе
1	Инсектицидная защита	0	0	100	0	0	100	0	0	100	0	0	100
2	Феромонная защита	0	0,3	100	0	0	100	0	0	100	0	0	100
		в сентябре
1	Инсектицидная защита	0	0	100	0	0	100	0	0	100	0	0	100
2	Феромонная защита	0	0	100	0	0	100	0	0	100	0	0	100

Определение сравнительной эффективности Мовенто энерджи – против зеленой яблонной тли.

Зеленая яблонная тля является одним из распространенных вредителей в садах Северного Кавказа. Наибольшую вредоносность и численность вредитель имеет в интенсивных садах на капельном орошении. Особенностями технологии, предусматривающими постоянное замещение ветвей и соответственно стимулирование прироста, обуславливают наличие молодых сочных побегов, которые привлекают яблонную тлю. В интенсивных садах за вегетационный период может развиваться 3…5 поколений вредителя. Они останавливают точку роста, высасывают соки из молодых веточек и тем самым наносят большой ущерб деревьям, снижая их продуктивность.

За последние годы яблонная тля приобрела стабильную устойчивость к ФОС-инсектицидам, в частности, к диметоатам. Эффективными против тлей всех видов на сегодняшний день являются препараты группы неоникотиноидов (Актара, Конфидор, Калипсо и др.). Каждый из них имеет ограничивающие свойства: длительный срок последней обработки, высокая стоимость, многолетнее применение, ведущее к развитию резистентных популяций. Появившийся на рынке пестицидов РФ год назад препарат Мовенто энерджи является комплексным препаратом, состоящим из 2-х ДВ: спиротетрамат и имидаклоприд. Имидаклоприд (Конфидор) применяется давно и успешно.

Добавление к нему спиротетрамата усиливает его действие, благодаря ингибирующему действию липидов насекомых, в результате чего наступает их гибель. Кроме того, спиротетрамат имеет овицидное действие, а также ингибирует способность имаго давать потомство. Безусловным преимуществом является способность спиротетрамата двигаться по сосудам как вверх, так и вниз, благодаря чему препарат попадает в самые труднодоступные места. Контактно-системный механизм Мовенто энерджи обуславливает его пролонгированное действие. Таким образом, «усиленный» Конфидор должен иметь более высокую эффективность. С целью оценки его эффективности были заложены демоопыты против зеленой яблонной тли в интенсивном саду яблони.

Место проведения: КБР (Предгорная зона), ОАО «Агро-07», посадка 2016г., сорт Пинова, площадь каждого варианта 2га.

Варианты:

1. Мовенто энерджи, 0,6

2. Конфидор экстра, 0,2

3. Эфория, 0,2

Результаты: Погодные условия первой половины вегетации были благоприятны для развития всех видов тлей. Капельное орошение способствовало непрерывному приросту. Кормовая база для зеленой яблонной тли в интенсивном саду имелась в достаточном количестве. Заселение молодых побегов колониями зеленой яблонной тли отмечалось сразу после цветения в начале мая. Плановая обработка Калипсо, 0,4, проведенная 5.05. сняла немногочисленную тлю в начале расселения (рис. 4. 31). Однако, после нескольких дождей с середины мая стали развиваться новые колонии. К 15-му мая отмечалось сильное повреждение побегов. Практически на всех сортах около 20…25% приростов были улеплены личинками тлей (рис. 4.32…4.34).

Рисунок 4.31 — Самки-расселительницы и первые личинки	Рисунок 4.32 — Исходное состояние деревьев до опрыскивания

Обработка по вариантам Конфидор экстра, 0,2л/га, Мовенто энерджи, 0,6л/га и Эфория, 0,2 была проведена 16.05. Контроль отсутствовал в связи с отказом хозяйства. Через 5 дней 25.05. был проведен первый осмотр. На всех вариантах отмечалась 100%-ая гибель личинок.

Следующие учеты проводились с интервалом 5…6 дней – 21.05., 27.05., 3.06., 8.06. Во все сроки учетов живых особей не обнаружено.

Рисунок 4.33 — Мовенто энерджи, 5.06.
Рисунок 4.34 — Конфидор экстра, 5.06.

Схема опыта.

Дата	Инсектициды, кг/га
	1. Мовенто энерджи	2. Конфидор	3. Эфория
5.05.	Калипсо, 0,4
16.05	Мовенто энерджи, 0,6 Пиринекс супер, 1,5	Конфидор экстра, 0,2 Пиринекс супер, 1,5	Эфория, 0,2 Пиринекс супер, 1,5
21.05.	Учет
27.05.	Учет
30.05.	Люфокс, 1,2
3.06.	Учет
9.06.	Учет
10.06.	Моспилан, 0,4

Так как обработка против тли проводилась в общей системе защиты сада, то проводить учеты по тле было целесообразно только на фоне инсектицидов, в спектр действия которых тля не попадала. Так после опытного опрыскивания 16.05. афицидами в смеси с Пиринексом супер, проводимым против яблонной плодожорки, учеты проводились через 5-6 дней: 21.05., 27.05., 3.06., 9.06. На 30.05. пришлась обработка Люфоксом против яблонной плодожорки, которая не действовала на тлю. Поэтому 3.06. и 9.06. наблюдения за тлей продолжались. Но 10.06. в хозяйстве был применен Моспилан, 0,4, который токсичен для тлей. Поэтому дальше продолжать наблюдение не было целесообразно.

Во все сроки учетов с 21.05. по 9.06. тля отсутствовала на всех вариантах. Возможно, если бы опыт был проведен в «чистоте» (на фоне инсектицидов не токсичных для тли) на более длительное время, удалось бы установить время действия каждого препарата. Логически Мовенто энерджи должен действовать дольше, чем Конфидор и Эфория за счет присутствия в нем спиротетрамата, обладающего системным овицидным и трансовариальным действием. Целесообразно продолжить опыт в следующем году.

Выводы: Инсектициды Мовенто энерджи, 0,4, Конфидор экстра, 0,2, Эфория, 0,2, примененные в общей системе инсектицидной защиты проявили равноценно высокую эффективность против зеленой яблонной тли.

Против грушевой медяницы.

Грушевая медяница является самым трудным вредным объектом в защите груши. Различные стадии чувствительны к различным инсектицидам. При этом стадии накладываются друг на друга. Вредящая стадия – личинка – находится внутри мелких сладких выделений, которые сама вырабатывает. Вследствие чего становится очень труднодосягаемой для препаратов. Чем старше возраст личинки, тем она устойчивее к инсектицидам. В связи с этим постоянно ведется поиск более эффективных препаратов. Наибольшую эффективность в предыдущие годы против личинок показал инсектицид Актара, 0,8…1кг/га. Однако эффективность его не всегда стабильна и стоимость обработки очень высокая. Второй год на Российском рынке присутствует инсектицид Мовенто-энерджи, который в странах Европы успешно применяется против этого вредителя.

Нами проводилась производственная оценка эффективности Мовенто-энерджи, 0,6л/га против грушевой медяницы в 2-х хозяйствах: ООО «Светловодское» (верхняя часть предгорной зоны КБР) и в СКПХ «Де-Густо» (равнинная часть предгорной зоны РСО-Алания) (рис. 4.34).

Верхняя часть предгорной зоны КБР, ООО «Светловодское».

Варианты:

1. Мовенто-энерджи, 0,6л/га

2. Актара, 0,6л/га

Опрыскивание препаратами проводилось в смеси с другими инсектицидами, применяемыми последовательно против других стадий. Обработка проведена по отрождению личинок 6.06. Учет погибших и живых стадий проведен на 5 день после обработки. На 10см прироста подсчитывались живые и мертвые стадии:личинки I и II возраста; личинки III и IV возраста; яйца.

По каждому варианту были взяты 10 повторностей по 10см прироста в каждой.Результаты приведены в таблице 4.18.

Таблица 4.18 – Результаты опытов

Варианты	Количество, шт./10см прироста
	Взрослые особи живые/мертвые	личинки		Яйца
		I и II живые/мертвые	III и IV живые/мертвые
Актара, 0,6
1	2/0	0/2	0/5	0
2	0/0	0/0	0/7	0
3	0/0	0/2	0/4	0
4	1/1	0/0	0/0	0
5	0/0	0/0	0/0	0
6	0/1	0/3	0/4	0
7	0/0	0/0	0/0	0
8	0/0	0/2	0/3	0
9	0/0	0/0	0/0	0
10	3/0	0/0	0/7	0
Всего:	6/2	0/9	0/30	0
Мовенто-энерджи, 0,6
1	0/1	0/0	0/0	0
2	0/0	0/1	0/5	0
3	2/0	0/0	0/8	0
4	0/0	0/0	0/0	0
5	1/0	0/3	0/4	0
6	1/0	0/0	0/0	0
7	0/0	0/2	0/3	0
8	2/0	0/0	0/2	0
9	2/0	0/4	0/9	0
10	0/0	0/0	0/4	0
Всего:	8/2	0/10	0/35	0

Из данных учета следует, что на 5 день после обработки на варианте Мовенто-энерджи из 8 имаго было 6 живых, и 2 мертвых, а на фоне Актара из 8 имаго 6 были живыми и 2 погибших. Свежих яиц не обнаружено. Личинки 1…2, а также 3…4 возраста оказались более уязвимыми для препаратов. Живых личинок, как младших, так и старших возрастов не было на обоих вариантах. Погибших было 100%: на фоне Мовенто-энерджи 10 из 10 1…2-го возраста, 35 из 35 3…4-го возраста; на фоне Актары – 9 из 9 1…2-го возраста, 30 из 30 3…4-го возраста. На 5 день после обработки оба варианта показали 100% эффективность. Однако на 12 день появились новые личинки. Возникла необходимость в повторной обработке. Интересен тот факт, что при равноценной эффективности существенно отличается стоимость препаратов. Стоимость гектарной обработки Актары, 0,6 составляет 9420 руб.; Мовенто-энерджи, 0,6 – 1920 руб (рис. 4.35).

Учет различных стадий грушевой медяницы на 10см прироста на 5 день.

Таким образом, инсектициды Актара и Мовенто-энерджи, примененные против личинок 1…4 возраста были равноценно эффективны. Опыт следует продолжить.

Равнинная часть предгорной зоны СКПХ «Де-Густо», РСО-Алания

В СКПХ «Де-Густо» на участке груши из года в год активно распространяется грушевая медяница. В 2020 году в общую систему инсектицидов против грушевой медяницы был введен препарат Мовенто энерджи. Первое опрыскивание было проведено 2.06. при появлении единичных имаго и начале яйцекладки. Так как лет был очень растянут и яйцекладка продолжалась долго, то 15.06. была проведена обработка смесью Лепидоцид, 3 + Инсегар, 0,3. Эта смесь зарекомендовала себя в предыдущие годы.

Сделанные через 2 недели фотографии свидетельствуют о том, что 1-ое поколение грушевой медяницы было полностью снято 2-мя обработками, проведенными последовательно – Мовенто энерджи и Лепидоцид, 3 + Инсегар, 0,3. Никаких стадий медяницы на 29.06. обнаружено не было (фото 10).

Далее через 2 недели 2.07. опрыскивание Калипсо, 0,4 было направлено как против грушевой медяницы, так и против яблонной плодожорки; 12.07. применили Атаброн, 0,6, а 20.07. снова повторили смесь Лепидоцид, 3 + Инсегар, 0,3, так как пошел лет 3-го поколения. Лёт был достаточно активный и откладывалось очень много яиц, из половины которых уже отрождались личинки. На 27.06. была рекомендована повторная обработка Мовенто энерджи, 0,6 (рис. 4.36).

Контроль

Рисунок 4.35 – Производственная оценка эффективности Мовенто-энерджи

Однако агроном по своему усмотрению к этому препарату еще добавил Оберон рапид, 0,8. Этот «экспромт» неожиданно показал отличный результат (рис. 4.37).

Личинки всех возрастов были мертвы. Липкого налета не было. Мертвые подсохшие личинки отшелушивались при малейшем прикосновении. До конца октября медяница на этом участке не отмечалась.

Рисунок 4.36 – Состояние груши через 25 дней после обработки Мовенто энерджи, 0,6

Рисунок 4.37 – Результат добавления Оберон рапид,0,8

Определение сравнительной эффективности Оберон рапид

Второй год проводится производственная оценка акарицида Оберон рапид. Нами в интенсивном саду без опоры проводилась сравнительная оценка препарата Оберон рапид, 0,8 и Вертимек, 1,2.

Место проведения: РСО-Алания, ОАО «Сады Алании», предгорная зона, участок 2015г.п., сорт Ред Чиф. Площадь варианта 2га.

Методика. Учеты численности клеща проводились по общепринятой методике ВИЗР. На каждом варианте в 5-ти повторностях по 100 листьев в каждой. Учитывались подвижные стадии – имаго и личинки и яйца, шт./лист.

Варианты:

Оберон рапид, 0,8

ертимек, 1,2

Результаты: Численность клеща на участке Ред Чиф стала нарастать в первой неделе июля. Жаркая погода способствовала активному распространению клещей 2-х видов: красного плодового и паутинного.

Учет исходной заселенности был проведен 6.07.

Количество клещей перед обработками приведено в табл. 4.19..

Таблица 4.19 – Количество клещей перед обработками

Повторность	Кол-во листьев, шт.	Кол-во клещей, шт./лист
		подвижных стадий	яиц
1	100	3	15
2	100	8	5
3	100	4	19
4	100	7	12
5	100	6	10
в среднем		5,6	11,4

Опрыскивание Обероном рапид и Вертимеком было проведено 8.07. Учеты проводились с середины июля до конца августа с интервалом 5…10 дней. Данные учетов приведены в таблице 4.20.

Как свидетельствуют данные приложения 1, после обработки в течение месяца живых подвижных стадий не обнаружено ни в том, ни в другом варианте.

На варианте Вертимек 20.08. через 5,5 недель появились единичные клещи, при пересчете на количество учтенных листьев получаются данные на несколько порядков ниже допустимого уровня. В этот срок учета на фоне Оберона рапид даже единичных особей клеща не насчитывалось.

Таблица 4.20 – Средняя численность клещей на фоне различных акарицидов

Сроки	Количество клещей, шт./лист
			+ 5 дн.		+ 5 дн.		+ 5 дн.		+ 6 дн.		+ 8 дн.		+ 10 дн.		+ 9 дн.
	13.07.		18.07.		23.07.		28.07.		2.08.		10.08.		20.08.		30.08.
Оберон рапид	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0,004	0,004
Вертимек	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0			0,006	0,006	0,008	0,018

На 30.08. численность вредителя на фоне Вертимека оставалась мизерной, на фоне Оберона рапид – появились единичные особи. Из данных учетов следует, что Оберон рапид и Вертимек имели высокую эффективность против паутинных клещей. Однако у Оберона рапид наблюдалось более длительное пролонгированное действие, что объясняется его химическим составом, состоящим из двух д.в.: абомектина и спиромезифена. Нейроблокирующее действие абомектина в Обероне рапид дополняется способностью спиромезифена замедлять ростювенильных стадий клещей и снижать способность имаго к размножению. У Вертимека, состоящего только из абомектина, ярко выражено только действие на прерывание передачи нервных импульсов. Оба препарата высоко эффективны против клещей (рис. 4.38,табл. 4.21).

1. Оберон Рапид

2. Вертимек Рисунок 4.38 – Опыты по применению Оберон Рапид и Вертимек

Выводы: Препараты Оберон рапид и Вертимек проявили высокую эффективность против паутинных клещей на яблоне. Действия акарицидов превышало 30 дней, однако у Оберона рапид пролонгация была выражена сильнее.

Таблица 4.21 –Учет количества клещей на фоне различных акарицидов

Сроки/повтор.			+ 5 дн.		+ 5 дн.		+ 5 дн.		+ 6 дн.		+ 8 дн.		+ 10 дн.		+ 9 дн.
	13.07.		18.07.		23.07.		28.07.		2.08.		10.08.		20.08.		30.08.
	Оберон рапид
1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
3	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	2
4	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0
5	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
средняя													0	0	0,004	0,004
	Вертимек
1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0			1	0	0	0
2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0			1	2	2	3
3	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0			1	1	0	0
4	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0			0	0	1	2
5	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0			0	0	1	4
средняя													0,006	0,006	0,008	0,018

4.11 Выводы по главе

Предпосевная обработка семян полусухим методом водным раствором гумат «Здоровый урожай» в дозе от 50…180 гр. на 10 литров раствора на I т семян совместно с протравителем типа Дивиденд, Оплот, ВСК. При использовании маленьких доз гумата (до 80 грамм на тонну семенного материала) доза протравителя остаются без изменений. При использовании гуматов в дозе 80…110 гр. на тонну семян протравитель применяется по нижней границе, при использовании высоких доз гумата дозу протравителя рекомендуется снизить на 20…30%.При отсутствии головни и слабом заспорении семян фузариозными, альтернариозными, плесневыми и др. грибами рекомендуется применять биопрепараты: Псевдобактерин-2 Ж в дозе 1 л/т, Ризоплан-Ж в дозе 1 л/т и др. с добавлением гумата «Здоровый урожай» в дозе 0,5 л/т. Эффективны смесевые комбинации протравителей и биопрепаратов.

Для защиты почвы от водной эрозии на землях с уклоном более 5° рекомендуются травопольные и травяно-зерновые севообороты.С увеличением крутизны склонов предпочтение следует отдавать севооборотам с культурами, менее трудоемкими при возделывании. Это важно как с точки зрения охраны природных экосистем и предотвращения процессов эрозии, так и с позиции хозяйственной выгоды.

Внесение удобрений приводит к достоверному (Р0,001) увеличению содержания нитратного (N-NO₃^–) и аммонийного (N‑NН₄⁺) азота в почве по сравнению с контролем с преобладанием содержания нитратного азота над аммонийным в среднем в 9 раз. В черноземе типичном содержание N-NН₄⁺ варьирует в среднем от 12 до 15 мг/кг. Динамика нитратного азота зависит от количества доступного азота во внесенных удобрениях. Высокая обеспеченность нитратным азотом свидетельствует о доминировании микробиологического процесса нитрификации (биологическое окисление аммония до нитратов) в почвах. Этому способствуют аэробные условия, обеспеченные почвенно-физическими характеристиками черноземных почв. На южных склонах, в условиях, благоприятных для накопления нитратов в черноземах, азотные удобрения применять нецелесообразно. Достаточно применять фосфорные и калийные удобрения, обеспечивающие дополнительный сбор зерна в среднем 5 ц/га. Прирост зерна от 1 кг NPK на фоне противоэрозионных приемов на смытых видах черноземов оподзоленных, выщелоченных и типичных составляет 14,19 и 26%, соответственно.

Максимальное качество крошения почвы (92,3%) и максимальная равномерность распределения мульчи растительности (97,6%) имеют место при следующих параметрах и режимах работы агрегата для ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовых насаждений: скорость передвижения 1,92 км/ч; угловая скорость вращения фрезы 40,4 с^-1; угол установки ножей 63⁰; угловая скорость вращения ротора 202 с^-1; высота планки 43 мм. Содержание продуктивной влаги в почве при рыхлении и мульчировании почвы в зоне приствольных полос молодых плодовых насаждений с использованием предлагаемого агрегата увеличилось на 30,5 мм, средняя урожайность повысилась на 32%.

Основные параметры косилкидля окашивания штамбов плодовых деревьев: окружная скорость ротора – 66,95 м/с, диаметр ротора – 0,593 м и скорость передвижения агрегата – 0,14 м/с.Производственные испытания показали, что использование предлагаемой косилки обеспечивает повышение производительности труда более чем в десять раз.

Основные параметры и режимы работы противоэрозионного агрегата, при которых тяговое сопротивление минимально и составляет 9632,769 Н: глубина щелевания – 0,316м; скорость передвижения агрегата – 10,27 км/ч; количество ножей – 2 шт. Установлено, что при использовании предлагаемого агрегата прозошло снижение: стока талых вод на 40…46%; смыва почвы на 82…88%; потерь гумуса и общего азота в 7…9 раз; питательных веществ со смытой почвой – в 1,5 раза; питательных веществ со сточными водами – в 2…4 раза. Кроме того, щелевание с одновременным дренажированием увеличило глубину просачивания на 13,5…25%, а общих влагозапасов в метровом слое – на 11,2…36,7 мм/га.

Диспенсеры Шин-Етсу в верхней части предгорной зоны на фоне слабого развития плодожорки были эффективны на трех сортах: Вильямс Прайд, Гала, Айдаред. При этом на всех сортах были проведены обработки против комплекса вредителей после цветения калипсо, 0,35 л/га; а на сортах Гала и Айдаред перед уборкой – авантом, 0,4 кг/га против совки.Инсектициды Мовенто энерджи, 0,4, Конфидор экстра, 0,2, Эфория, 0,2, примененные в общей системе инсектицидной защиты, проявили равноценно высокую эффективность против зеленой яблонной тли. В условиях степной зоны садоводства Северного Кавказа диспенсеры Шин-Етсу показали 100% эффективность в защите от яблонной плодожорки. Применение Шин-Етсу на сортах иммунных к парше (Моди, Кримсон Крисп) открывает новые перспективы по использованию низко фунгицидных технологий в современном садоводстве, этот опыт может быть использован в органическом земледелии.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯ

Расчет эффективности предлагаемых технологий и технических средств осуществлялся в соответствии действующими методиками [112-116].

В результате реализации предлагаемой технологии ускоренной гумификации содержание продуктивной влаги в почве повышается на 46 мм в слое почвы от 0…0,5 м, прирост однолетних побегов на 8 см больше, чем на контроле и получить прибавку урожая яблок в размере 2,2 т/га.

Использование предлагаемого агрегата для ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовых насаждений позволяет: получить чистый дисконтированный доход за период исследований, равный 3986,76 тыс. руб. на площади 20 га, что на 1583,51 тыс. руб. больше базового варианта; снизить себестоимость работ в 1,6 раза (с 62,97 тыс. руб. до 39,4 тыс. руб.). Годовой экономический эффект составляет 26,4 тыс. руб./га.

Технологический процесс мульчирования травяной растительности в ряду и около штамба плодовых деревьев и устройство для его осуществления позволяют увеличить урожайность на 2,9 т/га, снизить затраты труда на 86 %; прямые эксплуатационные издержки на 62 %; приведенные затраты на 63 % и получить годовой экономический эффект в размере 17,6 тыс. руб. / га.

Внедрение комплекса почвозащитных мероприятий позволяет одновременно решить три важнейшие народнохозяйственные задачи: защитить почву от водной эрозии, повысить уровень продуктивности земель и повысить урожайность зерновых культур.

Годовой экономический эффект от повышения урожайности зерновых культур на склоновых землях составляет 11,5 тыс. руб. /га.

Разработан метод предпосевной обработки семян зерновых культур водным раствором гумат «Здоровый урожай», что способствует дезинфекции семян, позволяет сократить дозу протравителя, повышению их полевой всхожести на 5…7%, всходы появляются 3…4 дня раньше, растения интенсивнее вегетируют и раньше вступают в фазу кущения. При этом стеблестой растений более сильный с преобладанием продуктивных стеблей, растения значительно меньше болеют. Стабильная прибавка урожая зерна по сравнению с обычной агротехникой составляет 15…20%. Годовой экономический эффект от использования предложенного метода в органическом земледелии составляет 6,0 тыс. руб./га.

Разработана и испытана экологически безопасная технология защиты плодовых садов от болезней и вредителей с применением диспенсеров Шин-Етсу против яблоневой плодожорки; инсектицидов Мовенто энерджи, Конфидор экстра, Эфория против зеленой яблонной тли; Актара против личинокгрушевой медяницы; препараты Оберон рапид и Вертимек против паутинных клещей на яблоне; при внесении листовых подкормок органо-минеральными удобрениями ADO FUL FORCE.

При испытании разработанной технологии на иммунных и толерантных сортах число опрыскиваний колебалось от двух до шести с использованием пестицидов с низкой экотоксичностью. Число опрыскиваний было в 3…18 раз меньше, чем на восприимчивых сортах, пестицидный пресс уменьшается почти в 18 раз, что позволяет получить экологически чистую продукцию. Годовой экономический эффект от снижения числа опрыскивания плодовых насаждений составляет 28, 9 тыс. руб./га.

Суммарный экономический эффект от внедрения предлагаемых технологических решений и технических средств составляет 90,4 тыс. руб./га.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итоги выполненного исследования

1. Анализ современного состояния возделывания сельскохозяйственных культур показал, что высокие показатели традиционного земледелия достигаются за счет снижения плодородия почвы и загрязнения окружающей среды синтетическими удобрениями и пестицидами, при этом не достаточное внимание уделяется такому важному показателю, как биологическое качество продукции.

Система органического земледелия запрещает или ограничивает использование синтетических комбинированных удобрений, пестицидов и регуляторов роста.

В связи с этим возникает необходимость разработки новых методов и технических средств возделывания сельскохозяйственных культур в системе органического земледелия с использованием инновационных биологических средств защиты, методов мелиорации и экологизации.

2. Разработаны основные принципы научно обоснованного подбора сельскохозяйственных культур и рациональных структур посевных площадей, обеспечивающие экономический и почвозащитный эффект.При подборе культур и структуры посев­ных площадей, особенно для противоэрозионных почвозащитных севооборотов, необходимо учитывать реакцию почвенной среды, физические свойства, обеспеченность доступными формами элементов питания; реакцию культур на эродированность почвенного покрова; хозяйственную необходимость и экономическую эффективность их возделывания;количество проходов машинно-тракторных почвообрабатывающих агрегатов при их возделывании.

Установлено что, соотношение почвозащитной способности озимой пшеницы и кукурузы во многом зависит от периода выпадения эрозионно-опасных осадков. В районах, где максимальный эрозионный индекс осадков приходится на май-июнь, наибольшую почвозащитную роль выполняет пшеница, а в районах, где максимальный индекс осадков смещен на август-сентябрь, более почвозащитной является кукуруза. Для районов с проявлением эрозии от стока талых вод, почвозащитные севообороты целесообразно насыщать культурами сплошного посева и многолетними травами. Использование промежуточных посевов позволяет существенно уве­личить период времени, в течение которого почва покрыта раститель­ным покровом. Это способствует сокращению размеров эрозии, а вме­сте с тем позволяет значительно повысить продуктивность пашни.

3. Разработана система внесения удобрений на эродированных почвах, предусматривающая оптимальное сочетание органических и минеральных форм, позволяющая эффективно и оперативно влиять как на состояние почвы и ее плодородие, так и на рост, развитие, продуктивность и качество урожая сельскохозяйственных культур.

Установлено, что на смытых почвах склонов наиболее эффективны азотные удобрения, затем фосфорные. Положительное действие калийных удобрений проявляется при применении высоких доз азотных и фосфорных удобрений. Зерновые культуры, в зависимости от перераспределения влаги и питательных веществ по рельефу, дополнительно используют на выщелоченных черноземах до 35 кг/га почвенного азота. В связи с этим для повышения эффективности удобрений необходимо дифференцировать по элементам склонов дозы удобрений. За счет правильного использования особенностей агроэкологических условий склоновых земель валовой сбор зерна можно увеличить на 10%.

На южных склонах, в условиях благоприятных для накопления нитратов в черноземах, азотные удобрения применять нецелесообразно. Достаточно применять фосфорные и калийные удобрения, обеспечивающие дополнительный сбор зерна в среднем 5 ц/га. Прирост зерна от 1 кг NPK на фоне противоэрозионных приемов на смытых видах черноземов оподзоленных, выщелоченных и типичных составляет 14,19 и 26% соответственно.

Сроки применения удобрений необходимо приурочивать к фазам развития растений. Дозы вносимых удобрений необходимо уточнять в соответствии с метеорологическими условиями конкретного года, изменениями содержания доступных форм элементов питания в почве, смещением календарных дат наступления фаз развития растений, особенностями сортовой агротехники и другими факторами.

4. Разработан метод предпосевной обработки семян зерновых культур водным раствором гумат «Здоровый урожай».Установлено, что предпосевная обработка семян водным раствором гумат «Здоровый урожай» необходимо проводить в дозе от 50…180 гр. на 10 литров раствора на I т семян совместно с протравителем типа Дивиденд, Оплот, ВСК. При использовании маленьких доз гумата (до 80 грамм на тонну семенного материала) доза протравителя остается без изменений. При использовании гуматов в дозе 80…110 гр. на тонну семян протравитель применяется по нижней границе, при использовании высоких доз гумата дозу протравителя рекомендуется снизить на 20…30%.Обработка семян указанными препаратами в указанных дозах способствует дезинфекции семян, позволяя сократить дозу протравителя, повышению их полевой всхожести на 5…7%, всходы появляются 3…4 дня раньше, растения интенсивнее вегетируют и раньше вступают в фазу кущения. При этом стеблестой растений более сильный с преобладанием продуктивных стеблей, растения значительно меньше болеют. Стабильная прибавка урожая зерна по сравнению с обычной агротехникой составляет 15…20%. Кроме того, экономятся средства на приобретение пестицидов.При отсутствии головни и слабом заспорении семян фузариозными, альтернариозными, плесневыми и другими грибами рекомендуется применять биопрепараты: Псевдобактерин-2 Ж в дозе 1 л/т, Ризоплан-Ж в дозе 1 л/т и др. с добавлением гумата «Здоровый урожай» в дозе 0,5 л/т.

5. Разработана и испытана экологически безопасная технология защиты плодовых садов от болезней и вредителей с применением диспенсеров Шин-Етсу против яблоневой плодожорки; инсектицидов Мовенто энерджи, Конфидор экстра, Эфория против зеленой яблонной тли; Актара против личинокгрушевой медяницы; препараты Оберон рапид и Вертимек против паутинных клещей на яблоне; при внесении листовых подкормок органо-минеральными удобрениями ADO FUL FORCE.Установлено, что при использовании разработанной технологии на иммунных и толерантных сортах число опрыскиваний колеблется от двух до шести с использованием пестицидов с низкой экотоксичностью. Число опрыскиваний уменьшается в 3…18 раз, чем на восприимчивых сортах, пестицидный пресс уменьшается почти в 18 раз, что позволяет получить экологически чистую продукцию и рекомендовать ее для использования в органическом земледелии.

6. Разработаны агромелиоративные мероприятия по снижению эрозионных процессов на склоновых землях. Для реализации этого агромелиоративного приема предлагается противоэрозионный агрегат, совмещающий процессы щелевания и кротования.Осенью, после уборки яровых зерновых, необходимо провести поперек склона щелевание посевов на глубину 40…45 см. Данную операцию необходимо проводить каждую осень, на посевах многолетних трав 1-го, 2-го и 3-го года.Щелевание следует проводить дифференцированно, в зависимости от крутизны склонов. На склонах до 30 расстояние между щелями должно быть 12…15 м, до 50 – 10 м и свыше 50 – 3…5 м.

7. Определены основные параметры и режимы работы противоэрозионного агрегата, при которых тяговое сопротивление минимально и составляет 9632,769 Н: глубина щелевания – 0,316м; скорость передвижения агрегата – 10,27 км/ч; количество ножей – 2 шт. Установлено, что при использовании предлагаемого агрегата произошло снижение: стока талых вод на 40…46%; смыва почвы на 82…88%; потерь гумуса и общего азота в 7…9 раз; питательных веществ со смытой почвой – в 1,5 раза; питательных веществ со сточными водами — в 2…4 раза. Кроме того, щелевание с одновременным дренажированием увеличило глубину просачивания на 13,5…25%, а общих влагозапасов в метровом слое – на 11,2…36,7 мм/га.Испытания показали, что необходимо прокладывать дренажные каналы на глубине промерзания и проводить щелевание по колее трактора, что уменьшает закупоривание пор земли и создает благоприятные условия для теплообмена. Причем целесообразно использовать дренер с лыской и с фиксатором положения лыски, что позволяет направлять просачивание воды под корни деревьев.

8. Разработана технология мульчирования приствольных полос плодовых деревьев и устройство для ее осуществления, состоящее из косилки-измельчителя и рыхлителя активного действия, позволяющие качественно выполнять несколько взаимосвязанных технологических операций: мульчирование травяной растительности, транспортировку, укладку и смешивание мульчматериала с почвой в приствольных полосах молодых деревьев. Установлено, что перемешивание мульчматериала с почвой осуществляется в разрыхленных приствольных полосах глубиной до 10…15 см и шириной 18 см. Перемещанный с почвой мульчматериал подвергается гумуфикации ускоренно, поскольку она осуществляется в анаэробных условиях с одновременным возобновлением мульчматериала в приствольные полосы. На разрыхленных участках приствольных полос плодовых насаждений происходит эффективное впитывание и аккумуляция выпадающих атмосферных осадков. покрытие почвы мульчматериалом предохраняет поверхность разрыхленной почвы от излишнего испарения влаги.Запревшая травяная масса, перемешанная с почвой, быстрее перегнивает и дополнительно насыщает почву микроэлементами и минералами (выступает в качестве органического удобрения) и повышает плодородие почвы.В результате,содержание продуктивной влаги в почве при рыхлении и мульчировании почвы в зоне приствольных полос молодых плодовых насаждений с использованием предлагаемого агрегата увеличилось на 30,5 мм, средняя урожайность повысилась на 32%.Для реализации дерново-перегнойной системы содержания почвы предлагается косилка для окашивания штамбов плодовых деревьев.

9. Определены оптимальные значения агрегата для ухода за междурядьями и приствольными полосами плодовых насаждений: скорость передвижения агрегата (1,92 км/ч), угловая скорость вращения фрезы (40,4 с^-1), угол установки ножа фрезы (63⁰), угловая скорость вращения ротора (202 с^-1) и высота планки на роторе (43 мм), обеспечивающие качество крошения почвы 92,3% при равномерности распределения мульчи травяной растительности на поверхности разрыхленного участка приствольной полосы 97,6%. Основные параметры косилкидля окашивания штамбов плодовых деревьев: окружная скорость ротора – 66,95 м/с, диаметр ротора – 0,593 м и скорость передвижения агрегата – 0,14 м/с.Производственные испытания показали, что использование предлагаемой косилки обеспечивает повышение производительности труда более чем в десять раз.

10. Суммарный экономический эффект от внедрения предлагаемых технологических решений и технических средств составляет 90,4 тыс. руб./га.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федеральный закон «Об органической продукции и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 03.08.2018 № 280-ФЗ [Электронный ресурс]. URL: https://fzrf.su/zakon/2018-08-03-n-280-fz/ (дата обращения: 20.06.2019).
2. Аварский Н.Д., Таран В.В., Девин В.К. Производство и реализация органических продуктов питания в контексте современных маркетинговых тенденций на мировом рынке // Экономика с.-х. и перераб. предприятий. – 2018. – № 11. – С.74-81.
3. Белякова З.Ю., Стратонова Н.В. Законодательная и нормативная база – основа развития производства органической продукции // Переработка молока. – 2019. – № 1. – С. 16-20.
4. Войтюк М.М., Войтюк В.А. Отечественное органическое сельское хозяйство и экспорт продуктов питания: проблемы и направления развития // Техника и оборуд. для села. – 2018. – № 11. – С. 33-39.
5. Занилов А.Х., Мелентьева О.С., Накаряков А.М. Организация органического сельскохозяйственного производства в России: информ. изд. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2018. – 124 с.
6. Коршунов С. Новые контексты органического сельского хозяйства // Аграрная наука. – 2019. – № 3. – С. 10-11.
7. Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Мишхожев В.Х., Мишхожев К.В.Перспективы дерново-перегнойной системы содержания почвы в садах // В сборнике: Проблемы и перспективы современной науки. Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции. – 2019. – С. 12-15.
8. Шекихачев Ю.А., Уначев И.Х., Ибнаминов Р.Р., Лихов И.А.Особенности применения удобрений на эродированных почвах // В сборнике: Актуальные проблемы природообустройства, водопользования, агрохимии, почвоведения и экологии. Материалы Всероссийской (национальной) конференции, посвященной 90-летию гидромелиоративного факультета ОмСХИ (факультета водохозяйственного строительства ОмГАУ), 55-летию факультета агрохимии и почвоведения,105-летию профессора, доктора географических наук, заслуженного деятеля науки РСФСР Мезенцева Варфоломея Семеновича. – 2019. – С. 681-684.
9. Шекихачев Ю.А., Кудаев Р.Х., Мишхожев В.Х.АНАЛИЗ Технологии проведения внекорневых подкормок и эффективность применения микроэлементов в садоводстве // В сборнике: Актуальные вопросы современных исследований. Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции. Научно-издательский центр «Мир науки».- 2018.- С. 119-122.
10. Fiapshev A., Kilchukova O., Shekikhachev Y., Khamokov M., Khazhmetov L. Mathematical model of thermal processes in a biogas plant // Всборнике: MATEC Web of Conferences. electronic edition. 2018. С. 01032.
11. Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Фиапшев А.Г. Эффективность использования биоудобрений в земледелии // В сборнике: Достижения современной науки. Сборник материалов XIII Международной научно-практической конференции.- 2016.- С. 38-41.
12. Шекихачев Ю.А. Мульчирование как способ регулирования температурного режима почвы в садах // NovaInfo.Ru.- 2016.- Т. 4.- № 56.- С. 60-68.
13. Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Фиапшев А.Г., Барагунов А.Б., Хамоков М.М., Кильчукова О.Х. Инновационная технология и технические средства для утилизации навоза и помета // Вестник сельскохозяйственного консультирования.- 2015. № 4.- С. 42.
14. Шекихачев Ю.А., Фиапшев А.Г., Кильчукова О.Х., Хамоков М.М. Определение параметров и режимов работы биогазовой установки для крестьянских (фермерских) хозяйств // Технология колесных и гусеничных машин.- 2014.- № 4.- С. 16-24.
15. Хамоков М.М., Шекихачев Ю.А., Алоев В.З., Курасов В.С., Фиапшев А.Г., Кишев М.А. Теоретическое обоснование конструктивных и режимных параметров установки для переработки птичьего помета // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета.- 2012.- № 75.- С. 397-406.
16. Хамоков М.М., Шекихачев Ю.А., Алоев В.З., Курасов В.С., Темукуев Т.Б. Производственная и энергетическая эффективность использования биогазовой установки // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета.- 2012.- № 76.- С. 333-342.
17. Мироненко О.В. Мировой рынок органической продукции // Кондитерское и хлебопекарное производство. – 2018. – № 1-2. – С. 52-57.
18. Маринченко Т.Е., Королькова А.П. О государственной поддержке развития органического сельского хозяйства Германии // Пища. Экология. Качество: сб. тр. конф. (Новосибирск, 27-29 июня 2018 г.). – М.: Перо, 2018. – С. 388-392.
19. Климова М.Л. Органическое сельское хозяйство: международный опыт правого регулирования (начало)// Молочная промышленность. – 2018. – № 5. – С. 46-47.
20. Климова М.Л. Органическое сельское хозяйство: международный опыт правового регулирования (продолжение) // Молочная промышленность. – 2018. – № 10. – С. 34-38.
21. Федеральный закон «Об органической продукции и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 03.08.2018 N 280-ФЗ (последняя редакция).- URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_304017/.
22. Шапкина Л.Н. Сущность и характеристики категории «продовольственная безопасность» // Бизнес. Образование. Право. Вестник Волгоградского института бизнеса.- 2012.- № 2 (19).- С. 42-46.
23. Ушачев И.Г., Папцов А.Г., Тарасов В.И. Производство органического продовольствия: мировой опыт и перспективы российского рынка // АПК: экономика, управление.- 2009.- № 9.- С. 3-9.
24. Айтпаева А.А., Айтпаев А.И. Состояние и возможные пути обеспечения продовольственной безопасности Волгоградской области // Бизнес. Образование. Право. Вестник Волгоградского института бизнеса.- 2008.- № 1 (5).- С. 146-150.
25. Гаваза Е.В. Ценообразование на продукцию органического сельскохозяйственного производства // Бизнес. Образование. Право. Вестник Волгоградского института бизнеса.- 2014.- № 3 (28).- С. 38-44.
26. Стукач В.Ф. Механизмы мотивации собственников земли в сфере применения почвозащитных технологий // Бизнес. Образование. Право. Вестник Волгоградского института бизнеса.- 2013.- № 3 (24).- С. 106-109.
27. Биологизация земледелия: библиографический список литературы / Нац. б-ка Чуваш. Респ.; сост. Т. А. Саломатина. — Вып. 16. — Чебоксары, 2012.- 18 c.
28. Тарханов О.В. Общество и аграрная наука: проблема импортозамещенния и ее возможное решение // Национальная безопасность и стратегическое планирование.- №2 (10).- 2015.- С.92-97.
29. Курочкин С.С., Смольнякова В.В., Органическое сельское хозяйство // Вестник овощевода.- № 1.- 2012.- С. 46-48.
30. Тарханов О.В., Тарханова Л.С., Валеев В.М., Попова С.И. Органо-минеральные удобрения на основе свежезаконсервированной органики. Сборник трудов. Почвы, жизнь, благосостояние.- Пенза, 2000.- 424 с.
31. Котвицкий Л. Почему же органическое земледелие не превалирует в мире? 2012. / zem-nn.ru›sadpalisad/119-agrotehnika/4205-… 10.09.15.
32. Кузнецов А.И. Природное (органическое) земледелие. Чтоэто? (2005 г.) / Tartaria.ru›Rod/RP/Zemledelie…Org_zemledelie.aspx. 10.09.15.
33. Шекихачева Л.З. Минимизация экологических рисков при функционировании агроландшафтов // В сборнике: Инновационные научные исследования: теория, методология, практика. Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции. Научно-издательский центр «Мир науки» (г. Нефтекамск, Республика Башкортостан, Российская Федерация), Editura «Liceul» (г. Кишинев, Молдавия); под общей редакцией А.И. Вострецова.- 2017.- С. 103-106.
34. Шекихачева Л.З., Архестов К.А., Туменов К.Х. Охрана окружающей среды и получение экологически чистой продукции // В сборнике: Инновации в агропромышленном комплексе. Материалы VI Межвузовской научно-практической конференции cотрудников и обучающихся аграрных вузов Северо-Кавказского Федерального Округа, посвященной 100-летию со дня рождения профессора З.Х. Шауцукова.- 2017.- С. 157-160.
35. Де Бах П. Биологическая борьба с вредными насекомыми и сорняками. Перевод с английского. – М.: Колос, 1968. – 616 с.
36. Колодько И.Т., Сидняревич В.И., Таран Н.А., Свиридов А.В. Биологическая защита растений. Учебник. – М.: Урожай, 2003. – 414 с.
37. Коппел Х., Мертинс Дж. Биологическое подавление вредных насекомых. Перевод с английского / Под ред. С.С. Ижевского. – М.: Мир, 1980. – 429 с.
38. Соколов М.С., Монастырский О.А., Пикушова Э.А. Экологизация защиты растений. – Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1994. – 462 с.
39. Суитмен Х. Биологический метод борьбы с вредными насекомыми и сорняками. Перевод с английского. – М.: Колос, 1964. – 575 с.
40. Чернышев В.Б. Экологическая защита растений. – М.: МГУ, 2001. – 136 с.
41. Чернышев В.Б. Сельскохозяйственная энтомология (экологические основы): курс лекций. – М.: Триумф, 2012. – 232 с.
42. Штерншис М.В. Биологическая защита растений. Учебник. – М.: Колос, 2004. – 246 с.
43. Бальбеков Р.А., Бородычев В.В, Салдаев А.М. и др. Новая система капельного орошения // Мелиорация и водное хозяйство. — № 4. – 2003.- С.6-9.
44. Блацау И.Н., Штефырца И.Г. Оросительные мелиорации. Методические указания к лабораторно-практическим и самостоятельным занятиям по способам и технике полива сельскохозяйственных культур. – Кишинев: Штиинца, 1988. – 70 с.
45. Григоров М.С., Кузнецов П.И. Перспективы применения капельного орошения в Волгоградской области // Мелиорация и водное хозяйство. — № 4.– 2003. – С.2-5.
46. Колганов А.В., Бородычев В.В. Салдаев А.М., Дементьев А.В. Система подготовки води при капельном орошении // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: Сб. науч. тр. / ФГНУ «РосНИИПМ». – М.: ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2002. – С. 73-79.
47. Ольгаренко Г.В. Перспективы развития технологий и техники орошения // Мелиорация и водное хозяйство. – № 3. – 2004.- С. 30-33.
48. Щедрин В.Н. Орошение сегодня: проблемы и перспективы. – М.: ФГНУ ЦНТИ «Мелиоводинформ», 2004. – 255 с.
49. Toro Ag. Catalogo irrigazione agricola. – Fiano Romano (Roma).- Italy: AgriculturalIrrigation. – 52 р.
50. Threadgill E. Chemigation // Conserving Energy, Water and other Resources Through Irrigation. Technical Conference Proceedings. – 1987.- p. 91 – 96.
51. Journal of Applied Irrigation Science.- Vol. 31(2), October 1996/- PP 155-163.
52. Копейкина В.А. Органические продукты: биоэкзотика или будущее? // Экология и право. — 2009. — №31 (март). — С. 42-44.
53. Кудряков В.Г. Государственное регулирование органического земледелия: основы и особенности европейского и американского законодательства / Кудряков В. Г., Мирончук В. А., Есаян С. А. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс], 2015. — № 105. -С. 505-522. — IDA [article ID]: 0961402023. — Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/2015/01/pdf/30.pdf; http://ej.kubagro.ru/2015/08/pdf/121.pdf.
54. Рыбалова Т.И. Мода на органические продукты возникла, а спроса нет // Молочная промышленность. — 2006. — № 2. — С. 14-16.
55. Харитонов С.А. Органическое сельское хозяйство как инновационное направление в аграрном развитии // Аграрная Россия. — 2011. -№2. — С. 54-56.
56. Харитонов С.А. Природная среда и органическое сельское хозяйство // Аграрная наука. — 2011. — № 1. — С. 2-5.
57. Хоменчук А.В. Органическое сельское хозяйство и глобальное продовольственное обеспечение // Научный потенциал студенчества в XXI веке: Матер. III междунар. науч. студенческой конф. — Ставрополь: СевКавГТУ, 2009. — Экономика. — Т. 3. — 217c.
58. Organic Agriculture, Environment and Food Security.- Rome, FAO, 2002. — p. 86.
59. Haring А., Vairo D., Dabbert S., Zanoli R. Organic farming policy development in the EU: What can multistakeholder processes contribute? // Food Policy. — 2009. -№34. — Р. 265-272.
60. Пат. 178374 Российская Федерация, МПК7 А02D34/84, А02В39/16. Установка для создания гумусового слоя в приствольных полосах плодовых насаждений на террасах и галечниковых землях / А.К. Апажев, В.Н. Бербеков, Ю.А. Шекихачев, А.Л. Хажметова [и др.]; заявитель и патентообладатель Кабардино–Балкарский гос. агр. унив. № 2017138883; заявл. 08.11.17; опубл. 02.04.18. Бюл. № 10.– 2 с. : ил.
61. Шекихачев Ю.А., Хажметова А.Л., Вологиров А.М. Основные направления интенсификации промышленных садов на склоновых землях Кабардино-Балкарской республики // В сборнике: Инженерное обеспечение инновационного развития агропромышленного комплекса России. Сборник научных трудов VIII Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти доктора технических наук, профессора Ю.М. Хаширова.- 2019.- С. 247-250.
62. Хажметова А.Л., Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Фиапшев А.Г., Курасов В.С. Теоретическое обоснование конструктивно-режимных параметров агрегата для обработки междурядий и приствольных полос плодовых насаждений // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета.- 2019.- № 151.- С. 232-243.
63. Хажметова А.Л., Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Фиапшев А.Г., Курасов В.С. Оптимизация параметров и режимов работы фрезерного рабочего органа агрегата для обработки междурядий и приствольных полос плодовых насаждений // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета.- 2019.- № 153.- С. 159-169.
64. Хажметова А.Л., Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Фиапшев А.Г. Технологическое и техническое обеспечение повышения эффективности интенсивного горного и предгорного садоводства // Техника и оборудование для села.- 2019.- № 6 (264).- С. 23-28.
65. Хажметова А.Л., Фиапшев А.Г. Агротехническая эффективность агрегатадля ухода за почвой в интенсивном садоводстве // Международный технико-экономический журнал.- 2019.- № 4.- С. 20-26.
66. Хажметова А.Л., Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Фиапшев А.Г. Моделирование процесса работы агрегата для обработки междурядий и приствольных полос плодовых насаждений // АгроЭкоИнфо.- 2019.- № 2 (36).- С. 29.
67. Хажметова А.Л., Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М., Фиапшев А.Г. Оптимизация параметров и режимов работы фрезерного рабочего органа агрегата для обработки междурядий и приствольных полос плодовых насаждений // АгроЭкоИнфо.- 2019.- № 3 (37).- С. 37.
68. Шекихачев Ю.А., Сасиков А.С., Хажметова А.Л. К вопросу создания гумусового слоя в приствольных полосах плодовых насаждений // В сборнике: Научные исследования XXI века: теория и практика. Материалы Международной (заочной) научно-практической конференции. Научно-издательский центр «Мир науки».- 2018.- С. 143-146.
69. Шекихачев Ю.А., Хажметова А.Л., Шекихачев А.А. Обоснование конструктивно-технологической схемы технического средства для создания гумусового слоя в приствольных полосах плодовых насаждений // В сборнике: Инженерное обеспечение инновационного развития агропромышленного комплекса России. Сборник научных трудов VII Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения Х.Г. Урусмамбетова.- 2018.- С. 249-251.
70. Хажметова А.Л., Шекихачев Ю.А. Установка для создания гумусового слоя в приствольных полосах плодовых насаждений в садах на террасах // В сборнике: Мировые научно-технологические тенденции социально-экономического развития АПК и сельских территорий. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию окончания Сталинградской битвы.- 2018.- С. 278-282.
71. Егожев А.М., Полищук Е.А., Егожев А.А. Обоснование параметров поворотной секции косилки для террасного садоводства // Известия Кабардино-Балкарского государственного аграрного университета им. В.М. Кокова.- 2020.- № 2 (28).- С. 126-130.
72. Пат. 192794 Российская Федерация. Окашивающая косилка / Егожев А.М., Апажев А.К., Полищук Е.А., Егожев А.А. Заявка № 2019118861 от 17.06.2019.
73. Пат. 2650409 Российская Федерация. Косилка для окашивания штамбов деревьев / Шомахов Л.А., Шекихачев Ю.А., Егожев А.М., Апажев А.К., Полищук Е.А., Бербеков В.Н., Заммоев А.У. Заявка № 2017129058 от 14.08.2017.
74. Пат. 182922 Российская Федерация. Косилка для приствольной полосы / Егожев А.М., Полищук Е.А., Егожев А.А. Заявка № 2018113839 от 16.04.2018.
75. Пат. 185141Российская Федерация. Механизм поворота секции окашивающей косилки / Егожев А.М., Полищук Е.А., Егожев А.А. Заявка № 2018122535 от 19.06.2018.
76. Пат. 170119Российская Федерация. Косилка окашивающая / Шомахов Л.А., Полищук Е.А., Апажев А.К., Егожев А.М., Шекихачев Ю.А., Егожев А.А. Заявка № 2017101469 от 17.01.2017.
77. Пат. 173053Российская Федерация. Косилка окашивающая для молодого сада / Шомахов Л.А., Шекихачев Ю.А., Егожев А.М., Апажев А.К., Полищук Е.А., Заммоев А.У. Заявка № 2017119262 от 01.06.2017.
78. Пат. 164780Российская Федерация. Косилка садовая окашивающая / Шомахов Л.А., Полищук Е.А., Апажев А.К., Егожев А.М., Егожев А.А. Заявка № 2016110633/13 от 22.03.2016.
79. Пат. 112589Российская Федерация. Механизм навески режущего аппарата косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев / Шомахов Л.А., Полищук Е.А., Апажев А.К., Каздохов Х.К. Заявка № 2011131201/13 от 26.07.2011.
80. Пат. 2349073Российская Федерация. Механизм навески рабочего органа косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев / Бугов Х.У., Полищук Е.А., Балкаров Р.А., Бербеков В.Н., Шомахов Л.А., Шекихачев Ю.А. Заявка № 2006136642/11 от 16.10.2006.
81. Егожев А.М., Полищук Е.А., Егожев А.А. Окашивающая косилка // В сборнике: Инженерное обеспечение инновационного развития агропромышленного комплекса России. Сборник научных трудов VIII Всероссийской научно-практической конференции, посвященной памяти доктора технических наук, профессора Ю.М. Хаширова.- 2019.- С. 107-109.
82. Егожев А.М., Полищук Е.А., Егожев А.А. Двухроторная косилка для террасного садоводства // Сельский механизатор.- 2019.- № 12.- С. 8-9.
83. Егожев А.М., Полищук Е.А. Универсальная садовая косилка // В сборнике: Научное обеспечение инновационного развития агропромышленного комплекса регионов РФ. Материалы международной научно-практической конференции.- 2018.- С. 497-499.
84. Егожев А.М., Мисиров М.Х., Полищук Е.А., Егожев А.А. Косилка для террасного садоводства // Сельский механизатор.- 2018.- № 9.- С. 10.
85. Шомахов Л.А., Егожев А.М., Апажев А.К., Полищук Е.А., Егожев А.А. Садовая косилка // Сельский механизатор.- 2017.- № 2.- С. 10-11.
86. Шомахов Л.А., Егожев А.М., Апажев А.К., Полищук Е.А. Косилка для окашивания штамбов плодовых деревьев // Сельский механизатор.- 2016.- № 3.- С. 17.
87. Шекихачев Ю.А.Классификация видов водной эрозии // NovaInfo.Ru.- 2016.- Т. 1.- № 43.- С. 17-21.
88. Апажев А.К., Шекихачев Ю.А., Фиапшев А.Г.Анализ факторов, влияющих на возникновение и развитие эрозионных процессов на склоновых землях // Инновационная наука.- 2016.- № 3-3.- С. 21-23.
89. Шекихачев Ю.А., Карагулов М.Д., Бороков Л.М.Влияние метеорологических факторов на процесс разрушения почвы террасированных склонов // В сборнике: Теоретические и практические аспекты развития научной мысли в современном мире. Сборник статей Международной научно-практической конференции. Ответственный редактор: Сукиасян Асатур Альбертович.- 2015.- С. 94-96.
90. Шекихачев Ю.А., Пазова Т.Х., Шекихачева Л.З.Моделирование процесса водной эрозии на склоновых землях Кабардино-Балкарской республики // Наука и мир.- 2014.- Т. 1.- № 2 (6)-. С. 193-194.
91. Шекихачев Ю.А., Пазова Т.Х., Шекихачева Л.З.Расчет минимальной скорости склонового стока // Наука и мир.- 2014.- Т. 1.- № 3 (7).- С. 219-222.
92. Шекихачев Ю.А., Шомахов Л.А., Шекихачева Л.З.Математическое моделирование процесса падения дождевой капли и ее воздействия на поверхностный слой почвы // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН.- 2000.- № 1.- С. 77.
93. Шекихачев Ю.А. Механико–технологическое обоснование технических средств для ухода за почвой террасированных склонов в условиях горного садоводства (на примере центральной части Северного Кавказа) / Дисс… д–ра техн. наук. – Нальчик. – 2001. – 424 с.
94. Шомахов Л.А., Шекихачев Ю.А., Балкаров Р.А.Машины по уходу за почвой в садах на горных склонах // Садоводство и виноградарство.- 1999.- № 1.- С. 7.
95. Пазова Т.Х., Маремукова К.Ф.Энергосберегающая обработка склоновых почв КБР // В сборнике: Инженерное обеспечение инновационного развития агропромышленного комплекса России. Сборник научных трудов VII Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения Х.Г. Урусмамбетова.- 2018.- С. 168-173.
96. Пазова Т.Х., Шекихачева Л.З.Формирование комплекса мер по защите почв Кабардино-Балкарской республики от эрозии // Современные научные исследования и разработки. 2017. № 4 (12). С. 454-456.
97. ОСТ 70.4.4-80 Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для обработки почвы в садах, виноградниках, хмельниках и ягодниках. Программа и методы испытаний. – М.: Всесоюзное объединение «Союзсельхозтехника» СМ СССР, 1980. – 28 с.
98. СТО АИСТ 10 4.6–2003 Испытания сельскохозяйственной техники. Машины почвообрабатывающие. Показатели назначения. Общие требования. – М.: Минсельхоз России, 2003. – 19 с.
99. СТО АИСТ 4.2–2004 Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для поверхностной и мелкой обработки почвы. Методы оценки функциональных показателей. – М.: Минсельхоз России, 2004. – 36 с.
100. Бахтин П.У. Исследование физико–механических и технологических свойств основных типов почв СССР. – М.: Колос, 1969. – 271 с.
101. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. – М.: Колос, 1973. – 426 с.
102. Гоберман В.А., Гоберман Л.А. Технология научных исследований методы, модели, оценки. – М., 2002. – 96 с.
103. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер,. – М.: Наука, 1976. – 279 с.
104. Андреев В.Н. Математическое планирование экспериментов // Методические указания.– Л.: ЛТА, 1982.– 39 с.
105. Вознесенский В.А., Чернова Н.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. – М.: Статистика, 1974. – 192 с.
106. Вольф В.Г. Статистическая обработка опытных данных. – М.: Колос, 1967. – 230 с.
107. Круг Г.К. Статистические методы в инженерных исследованиях. – М.: Высшая школа, 1983. – 216 с.
108. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. – Л.: Колос, 1972. – 199 с.
109. Методика выбора и оптимизации контролируемых параметров технологических процессов (РДМУ 109–77). – М.: Изд. стандартов, 1978. – 122 с.
110. Методические указания по статистической обработке экспериментальных данных в мелиорации и почвоведении / Э. А. Бишоф и др. – Л.: СКНИИГиМ, 1977. – 275 с.
111. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. Ч. 1. – М., 1998.– 217 с.
112. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. Ч. 2: Нормативно–справочный материал.– М., 1998. – 251 с.
113. Минаков И. А. Экономика сельского хозяйства. – М.: Колос, 2002.– 323 с.
114. Хорольский В.Я. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов. – Ростов-на-Дону: Терра, 2004. – 167с.
115. ГОСТ Р 53056-2008 Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. – М. : Стандартинформ, 2009. – 23 с.

Приложения