Реферат

Отчет 283 с., 57 табл., 65 рис., 121 источник, 1 прил

ожение

Перечень ключевых слов: низкоэмиссионные технологии, система обработки почвы, прямой посев, технико-технологические комплексы машин, структура посевных площадей, севообороты, сорта, нормы высева, качество семян, гранулированные и жидкие минеральные удобрения, дозы внесения, высевающие сошники, междурядья, защита растений.

Настоящий отчет обобщает и систематизирует данные, полученные в результате исследований по теме:«Разработка и внедрение зеленых низкоэмиссионных технологий в практике растениеводства Алтайского края» (код государственной услуги (работы): (№ АААА-А20-120101590004-3от 15.10.20 г.).

Основанием для выполнения работы явился конкурс МСХ РФ на 2020год.

Объект исследования –технологический процесс возделывания сельскохозяйственных культур в Алтайском крае.

Предмет исследования: взаимосвязь агроклиматических, экологических, технологических и экономических факторов при возделывании культур в условиях изменяющегося климата.

Цель работы:снижение эмиссии углерода, повышение экологической и экономической эффективности технологий возделывания сельскохозяйственных культур на основе прямого посева в степной зоне Алтайского края.

Задачи:

-провести анализ агроклиматического потенциала степной зоны Алтайского края и оценить его влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур в условиях глобального изменения климата;

-дать сравнительную комплексную оценку современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, выявить их влияние на почвенное плодородие и эффективность производства зерна;

— разработать технико-технологические комплексы машин для реализации агротехнологий прямого посева при производстве основных сельскохозяйственных культур, дать оценку их эффективности в сравнении с традиционной технологией.

Методы исследований:математическое моделирование, планирование эксперимента, статистические методы обработки и анализа результатов, анализ и синтез.

Научная новизна работы.Разработаны низкоэмиссионные технологии возделывания зерновых культур на основе прямого посева, обеспечивающие снижение эмиссии углерода, повышающие почвенное плодородие и эффективность производства зерна в степной зоне Алтайского края.

Научные результаты настоящей работы заключаются в разработке рациональных параметров технологий прямого посева, включая чередование культур в севооборотах, подбор комплексов машин и высевающих рабочих органов, сортов и норм высева, удобрений и доз внесения, средств защиты растений.

Основное практическое значение полученных результатов:

Переход на технологии прямого посева при выполнении полевых работ на основе предложенных комплексов машин позволит снизить прямые производственные затраты на 25-40%, увеличить производительность труда на 46-64%, сократить расход топлива в 1,5-2,0 раза, повысить урожайность зерновых культур на 20-30% и рентабельность производства зерна на 30-40%. Предложенные методы расчетов основаны на обобщении многочисленных результатах полевых опытов в хозяйствах края, могут быть использованы при их техническом и технологическом перевооружении, а также предприятиями аграрного машиностроения при разработке новых конструкций машин и обосновании их параметров.

Рекомендации по внедрению и степень внедрения результатов НИР: Результаты исследований могут использоваться при обосновании потребностей сельскохозяйственной техники и других ресурсов (семена, удобрения, средства защиты) на освоение зональных низкоэмиссионных технологий. Разработанные методы повышения эффективности перспективных агротехнологий возделывания с/х культур внедрены в производство в ООО КХ «Партнер» Михайловского района Алтайского края, ООО «Вирт» Целинного района Алтайского края,СПК «Знамя Родины» Поспелихинского района Алтайского края, ООО «Рассия» района Егорьевского района Алтайского края.

Экономическая эффективность или значимость работы:

Внедрение разработанных рекомендаций позволяет получить следующие преимущества: повысить эффективность использования почвенной влаги на 25-35%,снизить потребности в технике и техногенную нагрузку на почву в 1,5-2,0 раза, улучшить качество выполнения полевых работ и обеспечить экономию семян на 10-15%, снизить потери урожая от сокращения сроков посева на 0,15-0,23ц/га в день, уменьшить трудозатраты в среднем до 2 раз, сократить эмиссию углерода, улучшить почвенное плодородие.

Прогнозные предположения о развитии объекта исследования:

В дальнейшем необходимо проводить системный переход на сберегающие низкоэмиссионные зеленые технологии возделывания сельскохозяйственных культур с учетом зональных агроклиматических условий.

Введение

Современные условия развития сельскохозяйственного производства требуют изыскивать новые резервы повышения эффективности возделывания сельскохозяйственных культур.

В настоящее время на полях края применяются различные варианты агротехнологий, базирующиеся на множестве образцов новой сельскохозяйственной техники зарубежного и отечественного производства. Однако, ввиду ограниченных возможностей потребителей, приобретение техники ведется хаотично, без технологического ее обоснования эффективности применения в различных условиях.

Таким образом, возникает необходимость совершенствования технологий возделывания зерновых культур, в т.ч. подбора сельскохозяйственных культур и принципов их чередования, сортов, норм высева, способов посева, удобрений и доз внесения, формирования зональных технико-технологических комплексов машин, обеспечивающих сохранение и повышение почвенного плодородия и лучшие технико-экономические показатели в эксплуатации.

Анализ применяемых вариантов технологий возделывания сельскохозяйственных культур позволит выявить влияние на урожай и качество зерна отдельных природно-климатических и технологических факторов.

Результатом исследований станут наиболее рациональные технологии возделывания культур на базе техники нового поколения с использованием эффективных агроприемов, которые существенно повысят эффективность растениеводства в современных условиях.

1. Цель и задачи исследований

Цель:разработка и внедрение зеленых низкоэмиссионных технологий, обеспечивающих снижение эмиссии углерода, повышение экологической и экономической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур на основе прямого посева в степной зоне Алтайского края.

Задачи:

-провести анализ агроклиматического потенциала степной зоны Алтайского края и оценить его влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур в условиях глобального изменения климата;

-дать сравнительную комплексную оценку современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, выявить их влияние на почвенное плодородие и эффективность производства зерна;

-разработать технико-технологические комплексы машин для реализации агротехнологий прямого посева при производстве основных сельскохозяйственных культур, дать оценку их эффективности в сравнении с традиционной технологией.

Место проведения исследований

Исследования выполнялись в 2001-2020 гг. в различных агроклиматических условиях Алтайского края.

2. Состояние технической и технологической модернизации производства зерна в Алтайском крае

2.1. Биоклиматические и почвенные ресурсы Алтайского края

Алтайский край – крупнейший сельскохозяйственный регион России. Именно сельскохозяйственное производство формирует спрос на продукцию аграрного машиностроения. Это во многом определяется применяемыми технологиями, а также агроклиматическими характеристиками территории.

Экономический потенциал Алтая связан, в первую очередь, с земельными ресурсами. Земледелие – это отрасль, развитие которой стимулирует развитие других отраслей: животноводство (через корма), хранение, переработка и реализация сельскохозяйственной продукции, сельскохозяйственное машиностроение и другие.

Основным направлением в земледелии является производство товарного зерна, преимущественно яровой пшеницы и др. Возделываются также технические, кормовые и др. виды культур. Наличие обширных кормовых угодий, сенокосов и пастбищ обусловливает развитие мясомолочного животноводства.

Согласно данным органов государственной статистики на 01.01.2017 г. площадь сельскохозяйственных угодийАлтайского края составляет 10596,2 тыс. га, из них пахотные угодья занимают 6552,0 тыс. га (61,8 %), сенокосы и пастбища – 3735,8 тыс.га, лесные угодья – 3891,6 тыс. га, залежи – 289,4 тыс.га. Эти цифры свидетельствуют о высокой хозяйственной освоенности земель. В крае на каждого жителя приходится 2,8 га пахотных земель.

В ранжированном ряду регионов СФО Алтайский край занимает ведущее место по производству продукции сельского хозяйства в целом, и в отдельности – по производству продукции растениеводства и животноводства. Эта позиция края сохраняется на протяжении ряда лет.

Территория Алтайского края крайне разнообразна по почвенно-климатическим условиям, характеру рельефа, проявлению ветровой и водной эрозии.

В различных районах своеобразно проявляется континентальность климата, особенности почвенной и воздушной засухи, подверженность земель тем или иным видам эрозии.

Природно-сельскохозяйственное районирование как научный подход к организации землепользования имеет важное значение в сельскохозяйственном производстве. В настоящее время это основа для разработки ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур и комплексов машин для их реализации (Беляев В.И., Вольнов В.В., 2010).

Алтайский край расположен в Юго-Восточной части Западной Сибири. Его площадь — 168 тыс. км². Климат резко континентальный. Отличается жарким, но коротким летом, холодной малоснежной зимой с сильными ветрами и метелями. Континентальность наиболее ярко подчеркивают поздние весенние и ранние осенние заморозки, нередко в вегетационный период. Разнообразие климатических условий Алтайского края обусловлены влиянием горной системы Алтая и Салаирского кряжа, неоднородностью рельефа и значительной протяженностью с севера на юг и с запада на восток (Мониторинг плодородия почв…, 2012).

Большая часть территории края расположена в зоне неустойчивого увлажнения, с количеством солнечного тепла в несколько раз превышающим необходимое на испарение всех выпавших осадков. Климатические условия очень разнообразны, поэтому для их дифференциации по вегетации в сельскохозяйственном производстве выделены 5 агроклиматических районов (табл. 1), которые по условиям увлажнения подразделяются на 9 подрайонов (Агроклиматические ресурсы Алтайского края, 1971).

Таблица 1

Агроклиматические условия вегетации сельскохозяйственных культур (Мониторинг плодородия почв…, 2012)

Режим увлажнения меняется с запада на восток от засушливого до более увлажненного. Высокая температура в середине лета, небольшое количество осадков, малая влажность воздуха, жаркий, сухой ветер губительно действуют на сельскохозяйственные культуры.

По почвенно-климатическому районированию край расположен в центральной лесостепной и степной почвенно-биоклиматической области. Выделяются почвенные зоны, подзоны, округа и районы Алтайских равнин, а также вертикальные почвенные пояса и районы горных структур Салаира, предгорий и низкогорий Алтая. Сложность и неоднородность почвенного покрова Алтайского края обусловлены его географическим положением в различных природных зонах. Отчетливо выделяются почвы равнинной и горной области (рис. 1).

Почвы равнины представлены каштановыми, различными подтипами черноземов, серыми лесными, лугово-черноземными, дерново-подзолистыми типами. Распространены различные комбинации с учетом солонцов, солончаков, лугово-черноземных солонцеватых и солончаковых почв. Зона каштановых почв сухих степей располагается в западной части края, в пределах Кулундинской озерно-аллювиальной равнины. В зоне распространены супесчаные, легко суглинистые и среднесуглинистые разновидности каштановых почв. Мощность гумусового горизонта и содержание гумуса низкое, что обусловлено генетической особенностью и подверженностью почв дефляции, малым поступлением органических остатков и быстрой их минерализацией (Агроклиматические ресурсы Алтайского края, 1971).

Лугово-каштановые почвы встречаются в основном в кормовых угодьях.

Рис. 1. Почвенная карта Алтайского края

Зона черноземов засушливых и колочных степей занимает обширную территорию левобережья Оби в пределах Приобского плато. Здесь распространены преимущественно обыкновенные и южные черноземы, среди них 25% занимают выщелоченные и оподзоленные. По содержанию гумуса все подтипы черноземов, особенно южные, малогумусные.

Среднегумусные встречаются среди лугово-черноземных. По мощности гумусового горизонта среднемощные, встречаются маломощные.

Зона черноземов выщелоченных и серых лесных почв средней лесостепи занимает восточную часть края и расположена на Бийско-Чумышской равнине.

Черноземы лесостепи существенно не различаются по мощности гумусового горизонта. Несколько выше он у черноземов оподзоленных, самый высокий у сильновыщелоченных. По содержанию гумуса, все подтипы черноземов – среднегумусные. Более 20% территории занимают серые и темно-серые лесные почвы. Содержание гумуса ниже, чем в черноземах. Зона черноземов оподзоленных, выщелоченных и серых лесных почв предгорий Салаира приурочена к холмисто-увлажненной предгорной равнине Салаирского кряжа (Агроклиматические ресурсы Алтайского края, 1971).

Черноземы выщелоченные занимают 58,7%, серые лесные 26% территории.

Большинство черноземов зоны относятся к среднемощным, средне и малогумусным. Тяжелый механический состав, содержание гумуса в верхнем горизонте от 5 до 9% определяют высокую емкость объема почв. Содержание гумуса в темно-серых лесных почвах 5,3 -8,3%, в серых лесных 3,2-6,2%, светло- серых лесных 1,7-4,4% (Мониторинг плодородия почв…, 2012).

В зоне черноземов засушливой, умеренно засушливой и луговой степей предгорных равнин, предгорий и низкогорий Алтая, черноземы составляют около 70% общей площади.

Таким образом, почвенный покров края свидетельствует о богатстве и разнообразии его земельных ресурсов.

Из всех областей Сибири Алтай имеет самую высокую распаханность земель. Здесь наиболее ценными в агропроизводственном отношении являются черноземы и каштановые почвы, составляющие около 90% пашни (Бивалькевич и др., 1998).

В крае 47,3% пахотных земель (3174 тыс. га) характеризуются низким содержанием гумуса (менее 4%). Среднее содержание гумуса (4-6 %) наблюдалось в 35,5 % площади пашни, повышенное (6-8 %) в 15,1 % пашни и высокое (более 8 %) в 2,1 % пахотных земель. В целом динамика площадей пахотных земель с низким содержанием гумуса за последние 35 лет негативная (рис. 2). В крае 168 тыс. га характеризуются низким содержанием фосфора и 14,6 тыс. га низким содержанием калия. Очевидно, что сложившаяся система землепользования способствует снижению плодородного слоя почвы и выносу питательных элементов. Потери гумуса по оценкам специалистов в почве составляют 0,57 т/га в год или около 4 млн. тонн в год в целом по региону (Бивалькевич и др., 1998; Воронкова, Кундиус, 2001).

Рис. 2. Динамика площадей пахотных земель с низким содержанием гумуса по циклам агрохимических обследований, проводимых в Алтайском крае

Общий вынос макроэлементов в среднем 78,9 кг/га, в то время как внесение (за счет органических и минеральных удобрений) составляет 29,8 кг/га. Баланс макроэлементов в почве отрицательный (37,7 %). Отрицательный баланс азота и калия в почве составляет 28-31 %, а фосфора 82 % (Мониторинг плодородия почв…, 2012). По данным Росстат, средняя доза применения удобрений в пересчете на 100% действующих веществ для возделывания сельскохозяйственных культур составляла 2,9 кг/га в Алтайском крае в 2010 г., при этом средний показатель по России составил 38 кг/га. В 1990 г. применение минеральных удобрений в крае достигало 21 кг/га, а к 1995 г. снизилось до 3 кг/га.

Согласно укрупненному агроклиматическому районированию (Донченко А.С. и др., 2008), Алтайский край включает в основном 3 агроклиматических зоны: Северная лесостепь, Центральная лесостепь и Южная лесостепь.

К зоне Северной лесостепи (зона 1) относится Западно-Кулундинская зона, Центральной лесостепи (зона 2) – Восточно-Кулундинская зона, Приобская, Приалейская, Южной лесостепи (зона 3) – Бийско-Чумышская, Присалаирская, Приалтайская, Алтайская зоны.

К четвертой зоне Южной тайги, подтайги относится лишь незначительная часть районов восточной части края.

Агроэкологическая характеристика укрупненных агроклиматических зон Алтайского края приведена в таблице 2.

Таким образом, зона 1 равнинная, где с уклоном до 1° 99 % площади в основном с легкосуглинистыми почвами (77,5 %), низким содержанием гумуса (в среднем 3,3 %), со среднегодовым количеством осадков 320 мм и дефлированной почти на 100 % пашней.

Зона 2 является более благоприятной для земледелия: среднегодовое количество осадков на 54 мм выше (374 мм), уровень дефляции почв ниже на 40 % (57,8 %), доля пашни со среднесуглинистыми почвами выше на 42 % (61 %). Содержание гумуса в среднем выше на 1,2 % (в среднем 4,5 %).

Еще более благоприятные условия в зоне 3: среднегодовое количество осадков составляет 534 мм, дефляция почвы почти отсутствует, хотя имеется значительная доля площадей эродированной пашни (38,6 %). Почвы в основном средне- и тяжелосуглинистые с содержанием гумуса в среднем 6,0 %.

Таблица 2

Агроэкологические показатели укрупненных

агроклиматических зон Алтайского края

Значительная часть земель в крае подвержена эрозионным процессам. Так, в Западной и Восточной Кулунде ветровая эрозия распространена на 88–97 % площади пашни, а в Приалейской и Приобской зонах развивается водная эрозия на 31–58 % площадей.

Учитывая сложившиеся тенденции изменения почвенного покрова на территории края под воздействием хозяйственных и прочих факторов актуальным является разработка и апробация экологически-ориентированных технологий возделывания культур, направленных на воспроизводство почвенного плодородия.

2.2. Агроклиматический потенциал почвенно-климатических зон края

2.2.1. Методика оценки потенциала аграрных территорий

Многочисленными исследованиями установлено, что разнообразие агроклиматических зональных условий аграрных территорий во многом определяет выбор возделываемых сельскохозяйственных культур и их урожайность (Bischoff и др., 2016; Дворникова, Жаркова, 2019; Meinel и др., 2020). При этом влияние погодных факторов остается одним из наиболее значимых. В результате возникает необходимость дифференцированного подхода при определении зонального набора культур, технологий их возделывания и комплексов сельскохозяйственных машин.

В качестве критерия оценки потенциала аграрных территорий нами предложено соотношение суммы как годовых температур и осадков, так и за вегетационный период (Belyaevи др., 2020d).

Как показывает анализ многолетних данных урожайностей сельскохозяйственных культур, их величина существенно зависит от изменчивости природно-климатических факторов.

В настоящее время для общей оценки климата и выделения зон различного уровня влагообеспеченности с целью определения возможности выращивания тех или иных сельскохозяйственных культур широко используют гидротермический коэффициент (ГТК) Селянинова Г.Т. (1928). Он определяется по формуле (1):

где ΣP – сумма осадков в мм за период со среднесуточными температурами воздуха выше 10°С,ΣT_>10°C – сумма температурвыше 10°С за тот же период, °С.

В результате имеется возможность сравнивать потенциал территорий для возделывания сельскохозяйственных культур с точки зрения обеспеченности влагой каждого градуса температуры выше 10 °С. Чем ниже ГТК, тем засушливее местность и более экстремальные условия вегетационного периода.

Однако, для созревания каждого из видов культур необходима определенная сумма температур периода вегетации, которая изменяется в достаточно широких пределах по годам, даже в рамках одной агроклиматической зоны. К тому же в настоящее время широко культивируются озимые культуры, для оценки условий возделывания которых коэффициент не приемлем.

Как же в целом провести сравнение агроклиматических условий различных аграрных территорий и дать их количественную оценку? Для этого необходим критерий, который бы отражал осредненные характеристики потенциала территорий в целом за определенный многолетний период.

Безусловно, температуры, осадки и их распределение в динамике являются важнейшими характеристиками, от которых зависят температурный и водный режим почв, их качество и условия возделывания культур. Поэтому предлагается в качестве такого оценочного критерия использовать соотношение суммы температур и осадков за определенный период (декада, месяц, год)– коэффициент теплообеспеченности осадков K_T/P, рассчитывающийся по формуле (2):

где ΣТ – сумма температур анализируемого периода, °С, ΣP – сумма осадков этого же периода, мм.

Таким образом, в данном случае оценивается теплообеспеченность каждого миллиметра осадков за любой анализируемый период. Это позволяет сравнивать различные территории и периоды года как между собой, так и с точки зрения требований к возделыванию различных видов культур за вегетацию по сумме температур и увлажнению, как в естественных условиях, так и с применением полива.

В качестве примера рассмотрим изменение годовых и месячных температур и осадков, а также их соотношений применительно к условиям г. Астана (р. Казахстан), г. Барнаул (Алтайский край) и г. Новокузнецк (Кемеровская область), существенно различающихся агроклиматическими условиями. Динамика изменения годовых осадков и средних температур приведена на рисунках3-4, а статистики годовых осадков и средних температур за анализируемый период (2001-2017гг.) и их соотношений приведены в таблице 3.

Рис. 3. Динамика изменения годовых осадков

за 2001-2017 гг. по г. Астане, г. Барнаулу и г. Кемерово

Рис. 4. Динамика изменения средних годовых температур

за 2001-2017 гг. по г. Астане, г. Барнаулу и г. Кемерово

Таблица 3

Статистики изменения годовых осадков, средних годовых температур и их соотношений по г. Астане, г. Барнаулу и г. Кемерово

Примечание. ẋ – среднее значение;σ – стандартное отклонение; SEM – стандартная ошибки опыта, C_v – коэффициент вариации; О_год – количество осадков за год; Т_год – средняя годовая температура.

Проведенный анализ данных указывает на высокую изменчивость погодных условий сравниваемых территорий. Так, минимум среднегодового количества осадков за наблюдаемый период получен по г. Астане (345,5 мм), а максимум – по г. Кемерово (530,9мм), г. Барнаул занимает промежуточное положение (444,9мм). При этом вариация осадков максимальна по г. Астане (17,4%), а наименьшая – по г. Кемерово (14,3%). Еще более существенно изменяются температуры: максимальная вариация получена по г. Кемерово (67,4%), а наименьшая – по г. Астане (14,6%), (по г. Барнаулу также промежуточное значение — 34,8%), при средних годовых значениях 1,62 градуса, 4,22 градуса и 2,83 градуса соответственно. Общей тенденцией является увеличение средних температур при снижении количества выпадаемых осадков.

Теплообеспеченность каждого миллиметра годовых осадков также существенно различается: наибольшая средняя величина в г. Астане (4,56 °С/мм), средняя – в г. Барнауле (2,35 °С/мм), а минимальная – в г. Кемерово (1,12 °С/мм). Вариация составляет соответственно 20,7%, 35,3% и 63,9%.

Рассмотрим, как изменяются соотношения месячных осадков и температур по регионам и какова связь между ними. В качестве базы для сравнения примем г. Астану. В результате анализа получены высокозначимые уравнения связи, которые приведены в графическом виде на рисунках5-6.

Рис. 5. Зависимость соотношения суммы месячных температур и осадков по г. Барнаулу и г. Астане (1-12 – это месяцы года)

Рис. 6. Зависимость соотношения месячных температур и осадков

по г. Кемерово и г. Астане (1-12 – это месяцы года)

Таким образом, теплообеспеченность каждого миллиметра осадков в среднем по г. Барнаулу составляет 0,76 от г. Астаны, а г. Кемерово – 0,60. Величина обратная коэффициенту теплообеспеченности осадков и будет определять агроклиматический потенциал региона (влагообеспеченность каждого градуса температуры). Так, если за базу принять г. Астану, то потенциал г. Барнаула будет в 1,31 раза выше, а г. Кемерово – в 1,66 раза.

Т.е. применение данного подхода позволяет провести сравнительную оценку агроклиматического потенциала различных регионов, а также оценить их потенциальные возможности при возделывании различных сельскохозяйственных культур. При этом имеется возможность их подбора для каждого региона (зоны) исходя из потребностей теплообеспечения, влаги и экономической целесообразности.

Предлагаемый подход сравнения аграрных территорий (зон) учитывает взаимосвязь многолетних показателей тепло- и влагообеспеченности и позволяет дать объективную количественную оценку их агроклиматического потенциала.

Применение разработанного подхода открывает возможности формирования зональных структур посевных площадей возделываемых культур на основе требований к тепло- и влагообеспечению, а также экономической оценки.

Это позволяет решать поставленные задачи на основе анализа многолетних погодных условий регионов.

2.2.2. Потенциал урожайности зерновых культур

На примере анализа многолетних месячных осадков и температур по данным 31 метеостанции Алтайского края рассмотрим статистики их оценочных показателей (таблица 4).

Как показывает анализ, диапазон изменения средних многолетних осадков по метеостанциям Алтайского края изменяется в пределах 262,0-690,0 мм при температурах 1,18-3,76 °С. Средние значения составляют 416,9 мм и 2,50 °С, а коэффициенты вариации сопоставимы и равны 24,6% и 25,4% соответственно.

Таблица 4

Статистики многолетних годовых и вегетационных осадков и средних температур и их соотношений по Алтайскому краю

Примечание. ẋ – среднее значение;Min – минимальное значение; Max – максимальное значение; σ – стандартное отклонение; SEM – стандартная ошибки опыта, C_v – коэффициент вариации; О_год – количество осадков за год; О_вег – количество осадков за вегетационный период; Т_год – средняя годовая температура; Т_вег – средняя температура вегетационного периода.

За вегетационный период (май-август) выпадает в среднем 199,3 мм осадков при температуре 17,0°С. Диапазон изменения осадков составляет 142,0 – 330,0 мм, температур 15,6 – 18,3°С, а их вариация 23,0% и 4,6% соответственно. Т.е. вариабельность температур по метеостанциям края не высокая, а осадков приближена к вариации годовых осадков и температур.

Исследуя соотношение годовых температур и осадков, приходим к выводу, что средняя их величина равна 2,33°С/мм при изменении в диапазоне 0,84 – 4,52°С/мм и вариации 38,1%, что существенно превышает вариабельность многолетних осадков и температур.

За вегетационный период соотношение температур и осадков находится в пределах 5,9-15,7°С/мм при средней величине 11,0°С/мм и вариации 22,8%, что сопоставимо с вариабельностью осадков.

Корреляционная матрица оценочных показателей приведена в таблице 5.

Таблица 5

Корреляционная матрица оценочных показателей

Установлено, что большинство из оцениваемых показателей имеет значимые статистические связи, кроме годовых осадков и температур (R=-0,12), годовых температур и осадков вегетации (R=-0,10), годовых температур и соотношения температур и осадков вегетации (R=0,26). Годовые осадки и температуры, а также вегетации почти в равной степени влияют на соотношения температур и осадков за год и вегетацию (R=-0,68 и R=0,77; R=-0,95 и R=0,87 соответственно). Причем вегетационные показатели коррелируют наиболее значимо. Связь между соотношением температур и осадков за год и вегетацию также статистически значима (R=0,77).

Учитывая изложенное, проведем группировку полученных соотношений температур и осадков за вегетацию и за год по метеостанциям края, выделив три класса (согласно укрупненному агроклиматическому районированию). Результаты представлены на рисунках7-8.

Рис. 7. Гистограмма распределения метеостанций Алтайского края по соотношению температур и осадков вегетации

Рис. 8. Гистограмма распределения метеостанций Алтайского края по соотношению годовых температур и осадков

Группировка метеостанций по соотношению температур и осадков приведена в таблице 6.

Таблица 6

Группировка метеостанций по соотношениютемператур и осадков за вегетацию и за год

В результате анализа установлено, что многолетние средние соотношения температур и осадков вегетации по метеостанциям края различаются в 2,66 раза, а годовых – в 5,38 раза. При этом надо иметь в виду, что урожайность яровых культур во многом зависит от условий вегетации, а температуры и осадки сентября – апреля закладывают основы формирования урожая озимых и яровых последующего года.

Если сравнивать урожайность зерновых яровых культур, то ее различие в разрезе районов по годам сопоставимо с изменчивостью соотношения температур и осадков вегетации. А связь носит обратно пропорциональный значимый линейный характер.

С учетом многолетних производственных опытов по отработке технологий возделывания яровых зерновых культур в передовых хозяйствах края и зональных агроклиматических условий, потенциал их урожайности по метеогруппам будет следующим: 1 группа – 37,7-47,5 ц/га; 2 группа – 27,8-37,6 ц/га; 3 группа – 17,9-27,7 ц/га. Т.е. имеется возможность повышения эффективности использования агроклиматического потенциала края по урожайности в среднем в 2,5 раза.

Поэтому данная классификация, на наш взгляд, может служить основой, как для определения набора культур и технологий их возделывания, так и для дифференцированного расчета государственной поддержки сельскохозяйственных предприятий и оценки рисков неблагоприятных погодных факторов по зонам края.

2.3. Технологии производства зерна

Алтайский край является одним из крупнейших регионов РФ по валовому производству основных видов сельскохозяйственной продукции. Посевная площадь сельскохозяйственных культур в крае в 2019 году насчитывала более 5,1 млн га, из них зерновые и зернобобовые культуры занимали около 3,2 млн га (в том числе яровая пшеница – более 1,7 млн га, гречиха – 463,9 тыс. га); технические культуры – около 1,2 млн га (в том числе подсолнечник – 716,6 тыс. га, сахарная свекла – 27,5 тыс. га).Валовой сбор зерна в крае составил порядка 4,6 млн тонн, в том числе пшеницы – более 2,8 млн тонн, гречихи – 392,5 тыс. тонн. Средняя урожайность зерновых и зернобобовых культур сложилась на уровне 14,5 ц/га(Мониторинг развития сельского хозяйства…, 2019).

С увеличением темпов сокращения населения сельских территорий и ростом дефицита квалифицированной рабочей силы в крае прослеживается тенденция на применение высокопроизводительной техники и низкозатратных технологий в полеводстве, обеспечивающих производственную деятельность коллективных и фермерских хозяйств. В настоящее время в крае применяются различные варианты технологий возделывания культур, начиная с интенсивного воздействия на почву и заканчивая «No-Till». Причем наблюдается тенденция на их минимализацию и полный отказ от обработки. Из 6,5 млн га пашни осенняя обработка почвы выполняется на площади около 2 млн га, еще около 0,8 млн га паруется.

По глубине осенней обработки почвы в Алтайском крае реализуют четыре категории технологий: 1) нулевая («No-Till»), без осенней обработки; 2) поверхностная на глубину 8-10 см; 3) мелкая обработка на глубину 12-18 см; 4) глубокая обработка на глубину до 20-27 см.

Приоритетными технологиями возделывания культур в настоящее время в крае по-прежнему остаются технологии на основе машин для поверхностной и минимальной обработки почвы (дискаторы с рабочими органами на индивидуальной подвеске со сферическими гладкими, вырезными, веерными и волнистыми дисками, лаповые культиваторы, комбинированные машины-орудия, в т.ч. дисколаповые с различными вариантами катков).

Несколько им уступают технологии на основе орудий для глубокой обработки почвы с применением плоскорезов-глубокорыхлителей и плугов (в т.ч. оборотных с применением пластинчатых отвалов), чизелей и комбинированных агрегатов. Постепенно увеличивается спрос на технику для реализации прямого посева и технологий «No-Till». Это и отдельные сеялки, и комбинированные почвообрабатывающие, посевные агрегаты с различным набором рабочих органов (Беляев, Соколова, 2018а).

Высококачественный семенной материал при возделывании сельскохозяйственных культур используется далеко не всеми хозяйствами края. В АНИИСХ за период 2001- 2017 гг. выведено более 70 высокоэффективных сортов зерновых, зернобобовых, крупяных и кормовых культур с высоким с потенциалом урожайности. В крае имеется 21 семеноводческое хозяйство, получающее семена высоких репродукций. Сегодня ФГБОУ ВО Алтайский ГАУ разрабатываются и внедрены более 20 семяочистительных линий на основе современных комплексов машин. К сожалению, не все хозяйства этот потенциал повышения урожайности используют, хотя и успешно работает программа субсидирования приобретения семенного посевного материала высоких репродукций. Посевы некондиционными семенами, в основном по засоренности, высоки и составляют в среднем около 24% (Беляев, Соколова, 2018).

Одним из наиболее существенных резервов повышения урожая является применение удобрений, поэтому все более актуальным в крае становится внесение в почву при посеве гранулированных и жидких удобрений с микроэлементами. Большее распространение находят штанговые машины с использованием электроники и компьютерных технологий.В крае в среднем вносится 3,6 кг д.в/га минеральных удобрений при выносе 27,1 кг д.в/га. Дозы внесения органических удобрений также очень низкие. На сегодня средства защиты растений применяются примерно на 33% посевных площадей.В 2019 году хозяйства края приобрели и внесли 119,2 тыс. тонн минеральных удобрений в физическом весе (в действующем веществе – 44,3 тыс. тонн). Площадь внесения минеральных удобрений составила 1,6 млн. га. В паровые поля внесено более 1350 тыс. тонн органических удобрений. Средствами защиты растений обработано 3,95 млн. га посевов сельскохозяйственных культур (Мониторинг развития сельского хозяйства…, 2019).

Защита растений в настоящее время является одним из наиболее значимых факторов повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Заслужили признание как навесные, прицепные, так и самоходные широкозахватные опрыскиватели, оборудованные устройствами для компенсации горизонтальных колебаний штанг, и динамичной регулировкой каждого сопла для улучшения опрыскивания по всей ширине захвата. Применяются устройства для точного внесения средств защиты на сорняки при обработке паровых полей и после уборки. Средствами защиты растений в 2019 г. в крае обработано 3,95 млн. га посевов сельскохозяйственных культур (Мониторинг развития сельского хозяйства…, 2019).

Уборка урожая – особенно значимый элемент технологий. Вследствие несоблюдения агротехнических сроков (они почти в 2 раза выше нормативных) потери урожая очень существенны и достигают 1 ц/га за каждые 3-4 дня затягивания уборки. Уборка урожая в крае выполняется как с применением прямого комбайнирования, так и раздельно. Для этого применяются зерноуборочные комбайны различного уровня мощности и ширины захвата жаток с тенденцией на их увеличение. При раздельной уборке скашивание осуществляется как прицепными широкозахватными жатками, так и самоходными. В мире отмечается тренд на применение технологий очесывания хлебов. Наблюдается широкое применение средств автоматизации процесса управления процессами. В крае имеется положительный опыт применения бункеров-перегрузчиков для сева и уборки зерновых, а также применения очесывающих жаток (Беляев, Соколова, 2018а).

Серьезное внимание уделяется в крае вопросам сушки зерна, особенно целый ряд последних лет, когда в период уборки культур выпадает значительное количество осадков.

И, наконец, хранение зерна, где мы также несем значимые потери. В настоящее время новые технологии хранения в зернохранилищах силосного типа широкого типоразмерного ряда отечественного и зарубежного производства успешно внедряются во многих передовых хозяйствах. Это обусловлено их рядом преимуществ: обеспечивается полная высокопроизводительная механизация работ с зерном, уменьшаются трудозатраты на проведение необходимых мероприятий по сохранению и оздоровлению зерновых масс, отсутствует вероятность нанесения вреда грызунами и птицами, упрощается борьба с насекомыми-вредителями, зерновые массы надежно защищаются от воздействия внешней среды (Беляев, Соколова, 2018а).

В настоящее время в Алтайском крае многолетними исследованиями и трудами ученых, машиностроителей и с.-х. производителей созданы научно-практические основы для перевода растениеводства на новый технический и технологический уровень, обеспечивающий существенное повышение эффективности использования земельных ресурсов.

2.4. Техническое перевооружение хозяйств

В современных условиях хозяйствования важнейшей целью предприятий сельскохозяйственного производства является получение прибыли и обеспечение занятости работников. Однако ее достижение осложняется целым рядом проблем, обусловленных недостатком сельскохозяйственной техники и высокой ее изношенностью.

Анализ динамики изменения количественного парка основных видов техники в крае, выполненный Бородиным, Беляевым и др. (2006),показывает, что за 16 лет (с 1990 по 2005 гг.) количество тракторов уменьшилось с 47,5 до 20,9 тыс. штук, или на 56%. Обеспеченность зерновыми комбайнами снизилась на 58%, и в 2005 г. их насчитывалось в крае 7,9 против 19,0 тыс. штук в 1990 г.

Темпы сокращения парка тракторов и комбайнов имели близкие значения и характер за период с 1991 по 2005 гг. Количество тракторов с 1991 по 1996 гг. в среднем сокращалось ежегодно на 4,4%, а комбайнов на 5,2%. Кратковременное замедление снижения фондовооруженности (с 2000 по 2002 гг.) сменилось периодом (с 2003 по 2005 гг.), когда темп сокращения тракторов в среднем составил 9,5%, а комбайнов – 9,7%.

Максимальная нагрузка пашни на один трактор в разрезе природно-экономических зон в 2005 г. составила 424,7 га в Западно-Кулундинской зоне (парк техники составляет 9% от краевого). Восточно-Кулундинская зона имела наибольший тракторный парк (17% от краевого) и занимала третье место по нагрузке пашни на один трактор – 327 га.

Отмечалась низкая обеспеченность тракторов рабочими машинами в крае в целом и отдельно по районам. За шестнадцать лет (1990-2005 гг.) наличие тракторных плугов и культиваторов уменьшилось в 1,5 раза, тракторных сеялок – в 1,3 раза.

В Алтайском крае на 1000 га посевов зерновых культур приходилось в 1990 г. 4,8 зерноуборочных комбайна (в Российской Федерации – 6,6 зерноуборочных комбайна), к 2005 г. их стало 3,0, или в 1,6 раза меньше. Обновление машинно-тракторного парка в Алтайском крае в 2005 г. составило: по тракторам – 0,7%, комбайнам – 1,2%. Коэффициент обновления по агрегатируемым машинам в тот же период был равен: по плугам – 0,8%, культиваторам – 1,8%, сеялкам – 1,2%.

Сельскохозяйственными организациями края ежегодно (с 1999 по 2005 гг.) в среднем списывалось тракторного парка 4,3%, комбайнового – 6,2%. Коэффициент списания по агрегатируемым машинам в 2005 г. составил: по плугам – 7,0%, культиваторам – 6,4%, сеялкам – 7,1%.

За семь лет (1999-2005 гг.) сельскохозяйственными предприятиями Алтайского края было приобретено 1767 новых тракторов и 1351 зерноуборочных комбайнов.

Из приведенного анализа можно сделать вывод, что за период 1999-2005гг. основные производственные фонды сельского хозяйства Алтайского края старели, и темпы обновления были значительно ниже нормативных.

Причем в структуре парка техники края преобладали устаревшие модели тракторов К-700 (701), ДТ-75М, Т-4А, МТЗ-80/82, зерноуборочных комбайнов СК-5 и «Енисей-1200».

Средневзвешенный срок использования имеющейся техники в крае достиг следующих величин: тракторы – 17-19 лет, зерноуборочные комбайны – 14-17, кормоуборочные комбайны – 16-21 год.

Положение изменилось в лучшую сторону с 2006г., когда началась реализация программы «Технического перевооружения сельского хозяйства Алтайского края». Так, в 2006 г. на субсидирование приобретения новой техники отечественных и зарубежных производителей выделено из бюджета края 120 млн. руб., в 2007 г. – 195млн.руб., а в 2008 г. – 250 млн. руб. Активизировалось приобретение техники по лизингу. Из Федерального бюджета датировались 2/3 процентной банковской ставки финансирования по кредитам. В результате приобретение сельскохозяйственной техники по годам увеличилось с 1,5 млрд. руб. (2006г.) до 6,1млрд. руб. (2008г.).

За 2005-2009гг. парк машин пополнился 2365 тракторами, 1696 зерноуборочными и 385 кормоуборочными комбайнами на сумму 15,95млрд.руб.

Еще более высокие темпы роста парка техники (в денежном выражении) были в 2010-2014гг.Общая сумма затрат на приобретение техники составила 24,2млрд.руб. Увеличение количества тракторов составило 2598шт., зерноуборочных комбайнов – 1384шт.,кормоуборочных – 259шт.

В дальнейшем (2015-2019 гг.) темпы технического перевооружения продолжали увеличиваться в денежном выражении. Техники приобретено на 31,8 млрд. руб. Парк пополнился 1503 тракторами, 1156 зерноуборочными комбайнами и 128 кормоуборочными.Т.е. акцент приобретения техники сместился на другие машины: почвобработка, посев, защита растений, внесение удобрений (таблица 7).

Таблица 7

Динамика технического перевооружения Алтайского края

Таким образом, за последние 10 лет парк техники Алтайского края пополнился 4101 трактором, 2540 зерноуборочными и 387 кормоуборочными комбайнами. Приобретено новейших образцов на сумму 56,0 млрд. руб.

На полях края в настоящее время работают 19372 трактора, в т.ч. 593 шт. импортного производства. Причем, 8940 шт. из них это модификации тракторов МТЗ, 3191 шт. – «Кировец», 1128 шт. – Т-150К, Количество зерноуборочных комбайнов – 7328 шт., в т.ч. 1515 шт. — «Дон» и «Akros», 981 шт. – «Палессе», 560 шт. – импортного производства. Кормоуборочных комбайнов – 745 шт.

Анализ данных показывает, что средняя нагрузка пашни на 1 трактор составляет 336га, а площадь посева зерновых на 1 зерноуборочный комбайн – 438га. Эти показатели являются высокими. Особенно с учетом среднего срока службы машин, превышающего 10 лет (по тракторам 69,4%, по зерноуборочным комбайнам 51,2 %).

Недостаток сельскохозяйственной техники и высококвалифицированных кадров на селе приводит к нарушению структур посевных площадей и севооборотов, к несоблюдению технологий возделывания культур, что ведет к существенному увеличению потерь урожая.

Накопленный в последнее время научно-практический опыт свидетельствует о том, что самым доступным выходом из этой ситуации является массовое ускоренное освоение новых технологий в земледелии и налаживание высокотехнологичного производства отечественной техники.

При ресурсосберегающих технологиях с использованием энергонасыщенных тракторов и комбинированных машин, совмещающих за один проход несколько операций, потребность в технике снижается в несколько раз против сложившегося уровня.

Важным моментом является то, что новые технологии в большей степени, чем традиционные, отвечают требованиям не только экономии затрат, но и задачам природоохранного земледелия, что для Алтайского края особенно актуально.

В настоящее время на полях края применяются комбинированные почвообрабатывающие и посевные машины отечественных и зарубежных производителей, позволяющие за один рабочий проход сочетать до 5-6 технологических операций включая предпосевную обработку, посев, внесение удобрений, боронование, прикатывание.

Но в количественном отношении парк этих машин все еще не высок.Это же можно сказать в отношении современных моделей тракторов, которых в крае явно недостаточно для реализации новых технологий.

Несомненно, современная отечественная и зарубежная техника имеет ряд преимуществ, к которым относятся новейшие конструктивные решения, высокая надежность, более широкий диапазон уровней мощности тракторов и комбайнов, большая ширина захвата, точность выполнения технологического процесса, низкие затраты труда. Однако и цена ее высокая. Поэтому массовое применение такой техники в крае ограничено финансовыми возможностями предприятий.

К тому же большая разномарочность машин и фирм-производителей затрудняет решение вопросов технического обслуживания и ремонта техники. А это подразумевает определенную зависимость от зарубежных партнеров.

В Алтайском крае эту проблему успешно решают целый ряд промышленных предприятий алтайского кластера аграрного машиностроения, производящих широкий спектр новейших образцов сельскохозяйственной техники, включая линейку машин для почвообработки, посева, защиты растений, внесения удобрений и др.

В настоящее время предприятия АлтаКам выпускают широкий спектр сельскохозяйственной техники, практически для всех вариантов современных агротехнологий производства сельскохозяйственных культур.

Так, ЗАО «Рубцовский завод запасных частей»специализируется на выпуске почвообрабатывающей (навесные и полунавесные плуги общего назначенияFINIST; дисковые бороныDANA; оборотные плуги PERESVEТ; чизельные плугиSVAROG; плоскорезы-глубокорыхлители STAVR) и посевной техники (сеялки зернотуковые прессовые VITA), а также запасных частей для них.

ООО «Леньковский СельМашЗавод» производит следующую сельскохозяйственную технику: комбинированные посевные комплексы серии FEAT и Виктория, системы внесения жидких удобрений FeatAgro для комбинированных посевных комплексов, прицепное и навесное оборудование для почвообработки с различной шириной захвата (культиваторы, плоскорезы-глубокорыхлители, лущильники, бороны зубовые), грабли-ворошилки с различной шириной захвата.

Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения специализируется на выпуске высокопроизводительной, функциональной, конкурентоспособной сельскохозяйственной техники (бороны зубовые гидрофицированные «Мечта»; бороны зубовые гидрофицированные тяжелые «Победа»; бороны диковые тяжелые «Звезда»; сцепки борон гидрофицированные «Заря»; культиватор-глубокорыхлитель «Алтай и запасных частей к ней (лапы стрельчатые; рабочие органы для культиваторов и сошники; ножи измельчителей соломы; зуб пружинный, стеблеподъемники пружинные и граблины).

Компания «АСМ-Алтай», являясь филиалом «Алтайский» АО «Петербургский тракторный завод», организовала сборочное производство тракторов «Кировец» серии К-744Р

Компания VELESспециализируется на выпуске сельскохозяйственной техники для почвообработки (бороны дисковые, бороны пружинные тяжелые, бороны зубовые средние, агрегаты чизельно–дисковые).

ООО «Тонар Агро», входящее в группу компаний «ТОНАР», выпускает энергоресурсосберегающий почвообрабатывающий посевной комплекс «Тонар Агро» с электронной системой точного высева и горизонтальным дисковым сошником, вращающемся на вертикальной стойке.

ООО «ХимАгроТех» специализируется на производстве опрыскивателей, модернизации и ремонте старых опрыскивателей.

ТД «Комплекс Агро» производит широкую линейку зерносушилок, выпускает машины для внутрипочвенного внесения жидких минеральных удобрений.

Т.е. в Алтайском крае производится широкий спектр техники нового поколения для различных вариантов агротехнологий. Но в количественном отношении пока еще доля ее не превышает 10% от ежегодного приобретения.

Необходимо сосредоточить усилия на создании конструкций машин, позволяющих применять высокоэффективные аграрные технологии, значительно увеличить производительность труда, создавать благоприятные условия для растениеводства, повышать урожайность сельскохозяйственных культур и снижать себестоимость производства зерна, сокращать потери при посеве, внесении удобрений, уборке урожая, обеспечивать экологическую безопасность и безопасные условия труда.

3. Аналитический обзор перспективных мировых технологий возделывания сельскохозяйственных культур, применяемой сельскохозяйственной техники

3.1. Роль и место технологии с нулевыми обработками почвы и прямым посевом в мировом производстве зерна

Несмотря на то, что было много ранних попыток выращивания сельскохозяйственных культур без обработки почвы, современные исследования в области нулевой обработки почвы начались в 1940-х годах и были приняты фермерами в начале 1960-х годов (Derpsch, 2016).

Первоначально задумываясь как эффективный метод сохранения почвы, нулевая обработка почвы превратилась в экономичную и устойчивую производственную систему, которая не только улучшает физические, химические и биологические характеристики почвы, но и улучшает окружающую среду для всех за счет снижения выбросов парниковых газов (Derpsch, 2016).

Историческое развитие беспахотного возделывания сельскохозяйственных культур и его успешное применение в механизированных фермах было тесно связано со следующими факторами:

• доступность соответствующих знаний (результатов исследований и опыта фермеров) в различных агроэкологических и социально-экономических условиях;
• наличие множества эффективных недорогих гербицидов;
• наличие подходящей техники по адекватным ценам;
• практика адекватных севооборотов, включая сидеральные покровные культуры (это было основой успешного применения, особенно в Латинской Америке).

Наибольшее распространение обработки почвы произошло в Северной и Южной Америке, в то время как в остальном мире — лишь в небольшой степени (табл. 8-9). Исследования, разработки и распространение технологии нулевой обработки почвы проводились почти исключительно в средних и крупных хозяйствах (Derpsch, 2016).

Таблица 8

Масштабы внедрения нулевой обработки почвы во всем мире (страны, имеющие >100 тыс. га с «No-Till» технологией) (Derpsch и др., 2010)

Внедрение нулевой обработки почвы в мире в небольших фермерских хозяйствах (не имеющих тракторов) все еще очень ограничено.Снижение себестоимости продукции при нулевой обработке почвы, вероятно, является основной движущей силой в достижении высоких показателей её внедрения. Производственные затраты на акр возделывания сои при нулевой обработке почвы снижаются на 27 долларов в Аргентине, на 14,18 долларов в США и на 11,50 долларов в Бразилии. Аналогичное снижение производственных затрат достигается при выращивании кукурузы (Hebblethwaite, Towery, 1997; Derpsch, 2016).

Таблица 9

Мировые площади,«No-Till» технологии, тыс. га(Derpschи др., 2010)

Было общепризнано, что нулевая обработка почвы не является модой или преходящей тенденцией, но это производственная система, которая получает все большее распространение из-за своих очевидных преимуществ, а также из-за экологических и экономических проблем (Derpsch, 2016).

3.1.1. США и Канада

США являются ведущей страной по площади снулевой обработкой почвы. Первые эксперименты по нулевой обработке почвы в СШАпроводили уже в конце 1940-х годов.В 1951 году К.С. Бэрронс, Дж.Х. Дэвидсон и К.Д. Фитцджеральд сообщили об успешном применении методов «No-Till» технологии. Уже в 1996-1997 гг.технология использовалась на 19,4 млн. га в стране (Hebblethwaite, 1997), что на тот момент составляло около 50% от общего количества в мире. К 2004 г. посевные площади под беспахотным земледелием здесь составляли 25,3млн. га (рис. 9-10). В 2007 году эта цифра составляла уже 26 493 тыс. га, т.е. до 25,5% от общей площади пахотных земель США. На момент 2008-2009 гг. технология «No-Till» в стране применяется на 26,5 млн. га (табл. 10).

Канада развивалась так же, как и Соединенные Штаты Америки. В 2000 году нулевая обработка почвы применялась здесь на 8,8 млн га. После 2000 года большее значение в стране стало уделятьсясистемному подходу в земледелии, в частности, севооборотам, а не только сокращению или нулевой обработке почвы и использованию химических паров. Как следствие, с 1999 по 2004 год площади пшеницы в Канаде уменьшились на 6,4%, в то время как посевы масличных культур увеличились на 48,7%, посевы бобовых — на 452,7%. В то же время использование пара снизилось на 58,7% (Derpschи др., 2010).

Страна активно продвигает ресурсосберегающее земледелие в других странах, например в Китае и Украине.Регионы Канады с наибольшим процентом внедренияNo-till технологии: Саскачеван (60,1%), Альберта (47,8%),Онтарио (31,2%), Манитоба (21,3%) и Британская Колумбия(19,0%). Беспахотная технология возделывания культурв 2008-2009 гг. практиковалась уже на 13,48 млн. га, или на 46,1% посевной площади. В большинстве случаев в Канаде пользуются сеялками, оснащеннымианкерными сошниками (Derpschи др., 2010).

Таблица 10

Динамика изменения посевных площадей США,

на которых применяется «No-Till» технология, млн. га(Derpschи др., 2010)

Рис. 9. Процент сельскохозяйственных земель в США, на которых применяется «No-Till»технология, 2004 г.: белым цветом обозначены территории с посевными площадями менее 10 тыс. акров

(источник: https://water.usgs.gov/nawqa/home_maps/tillage.html)

Рис. 10. Кукуруза, возделываемая по«No-Till» технологии, Канзас, США(источник: https://notillagriculture.com/no-till-farming)

3.1.2. Латинская Америка

Бразилия является одной из ведущих стран в мире по внедрению системы нулевой обработки почвы, уступая лишь США.В 2008-2009 гг. площади, на которых применялась «No-Till» технология, в Бразилии составляли 25,5 млн. га. Первый фермер, использовал эту технологиюв Бразилии в 1972 году через десять лет после первыхфермеров вСША, которые применяли No-till технологию. В Бразилии около 70% беспахотной обработки почвы практикуется постоянно, и это означает, что однажды начав использовать «No-Till» технологию, большинство фермеров никогда больше не будетвспахивать землю. Быстрый и стабильноераспространение использования нулевой обработки почвы в Бразилиибыло возможно благодаря тому, что промышленность начала производить специализированную технику для «No-Till» технологии (табл. 10, рис. 11). Посевы без обработки почвы в Бразилии выполняются почтиисключительно сеялками с дисковыми сошниками (Derpschи др., 2010).

Таблица 10

Динамика изменения площадей Бразилии, на которых применяется

«No-Till» технология, млн. га(Derpschи др., 2010)

Рис. 11. Соя, возделываемая по«No-Till» технологии, Бразилия

(источник: https://binposev.ucoz.ru/load/opyt_izuchenija_no_till_v_brazilii/1-1-0-4)

В Аргентине первые исследования и фермерские опыты по внедрению технологии «No-Till» начались в начале 1970-х годов. С момента основания в 1989 году AAPRESID (Аргентинской ассоциации производителей, использующих прямой посев) в стране наблюдался экспоненциальный рост беспахотного земледелия.Появление технологии нулевой обработки почвы вызвалосдвиг парадигмы в Аргентине, и фермеры начали отказываться от обязательной обработки почвыдля выращивания сельскохозяйственных культур.

Вначале рост внедрения новой технологии был медленным из-за отсутствия опыта, машин и недоступности гербицидов. Однако уже в 1992-1993 гг.нулевая обработка почвы в Аргентине достигла около миллиона га. Благодаря интенсивной деятельности AAPRESID в 2006 г. здесь насчитывалось 19,7 млн. га площадей, на которых использовали технологию нулевой обработки почвы, что составляет около 69% всех пахотных земель (табл. 11). Посев без обработки почвы в Аргентине как и в Бразилии выполняются сеялками с дисковыми сошниками (Derpschи др., 2010).

Таблица 11

Динамика изменения площадей Аргентины, на которых применяется

«No-Till» технология, млн. га(Derpschи др., 2010)

В Парагвае впервые успешно применили «No-Till» технологию в 1983 году. До 1992 г. ее площади составляли 20 тыс. га, с 1993 г. при поддержке немецкого проекта GTZ территории применения технологии нулевой обработки почвы значительно расширились и в 2009 г. составили около 2,4 млн. га.Повышенный интерес к системы нулевой обработки почвы для мелких фермеров были результатом усилий Министерства сельского хозяйства Парагвая совместно с GTZ и KfW из Германии, которые предоставляли гранты дляпокупка техники для нулевой обработки почвы. Мелкие фермеры смогли применить новую технологию и для успешного выращивания культур, которые изначально считались неподходящими для нулевой обработки почвы, например, маниока(Manihot esculentaCrantz). Посадка маниока при нулевой обработке почвыв сочетании с покровными культурами привела к существенному увеличению урожайности (иногда удвоению)по сравнению с традиционными системами земледелия. Сокращениетяжелой работы (обработка почвы, борьба с сорняками) иулучшение качества жизни – одна из основных причин расширения площадей с применением технологии «No-Till» в Парагвае (Derpschи др., 2010).

В 1986 году в Боливии, после посещения Бразилии и Аргентины,фермер доктор Жан Ландивар начал применять«No-Till» технологиюна своей ферме площадью 2000 га в низинах Санта-Крус для выращивания сорго, кукурузы, а также некоторых соевых бобов. В 1996-1997 гг. в Боливии было зарегистрировано уже 102 000 га с нулевой обработкой почвы на востокестраны, в основном занятыми соей, но также и кукурузой, рисом и немного хлопком. По данным АНАПО (Ассоциации производителей сои и пшеницы Боливии) площади без обработки почвы увеличилась с 240 тыс. га в 2000 г. (39% всех пахотных земель) до 706 тыс. га (72% всех пахотных земель) в 2007 г. Возникновение ветровой эрозии из-за традиционной системы обработки почвы было основной движущей силойперехода на новую технологи. Также, конечно, повышенная эффективность использования воды при нулевой обработке почвы ценится фермерами в регионах с низким и непостоянным количеством осадков (Derpschи др., 2010).

В Уругвае в 2006-2007 гг. около 82% пахотных земель, то есть 672 тыс. га использовались без обработки почвы для выращивания сельскохозяйственных культур. Это большой прогресс по сравнению с 2000-2001 гг., когда «No-Till» технология применяласьна 119 тыс. га или 32% пахотных земель. В Уругвае (по данным DIEA) 65% посевовзасевается на арендованной земле, на которую ежегодно продлеваются контракты.Это мешает планированию севооборота.В Уругвае сильна интеграция растениеводства с животноводством ибеспахотная технология очень хорошо соответствует требованиям этой смешанной производственной системы. Пастбища используются несколько лет, пока на них не появятся признаки деградации, затем на этих площадях несколько лет выращивают культуры в соответствии с потребностямифермеров (Derpschи др., 2010).

В Чили пионер технологии «No-Till» Карлос Кроветто начал применение нулевой обработки почвы в 1978 году и постоянно использовал ее для в регионе Консепсьон(ЮжныйЧили). На территории с уклоном от 15% до 18% он практически устранил почвенную эрозию за счет отказа от обработки почвы и оставления пожнивных остатков на её поверхности. Уже в 1997 г. после 19 лет непрерывной нулевой обработки почвы Карлос Кроветтодобавил один дюйм верхнего слоя почвы, увеличил содержание органического вещества с 1,7% до 10,6% в первых 5 см почвы, улучшил плотность почвы с 1,7 до 1,4 г/см³, увеличил водоудерживающую способность почвы более чем на 100%, увеличил содержание фосфатов с 7 до 100ppm и калия от 200 до 360 ppm в верхних 5 смпочвы, улучшил катионообменную способность почвы от11 до 26 милли-эквивалентов на 100 г почвы и повысили уровень pH почвы от 6 до 7 (No-till Farmer, 1997; Derpschи др., 2010). В 2009 г. в Чили нулевая обработка почвы применяласьна площади около 180 тыс. га, что составляет около 30% всех посевных площадей.

В Венесуэле площади без обработки почвы в 2009 году занимали около 300 тыс. га, в Колумбии – около 100 тыс. га, в Мексике – 22,8 тыс. га (Derpschи др., 2010).

3.1.3. Австралия и Новая Зеландия

В Австралиисогласно данным WANTFA (Ассоциация фермеров Западной Австралии, работающих по технологии «No-Till»), нулевая обработка почвы применяется на 17 млн. га. Уменьшение деградации почв с помощью отказа от вспашки и почвозащитного земледелия в целом привело к значительному увеличению прибыли, устойчивости и снижению негативного воздействия на окружающую среду в австралийской сельском хозяйстве (Llewellyn и др., 2009). Доля производителей, использующих нулевую обработку почвыхотя бы на некоторых площадях, составляетво многих районах Австралии около 90%. Использование нулевой обработки почвы фермерами варьируется от 24% на севере Новой Зеландии, 42% в Южном Уэльсе и в Южной Австралии до 86% в западной Австралии. Большинство фермеров используют сеялки, оснащенные анкерными сошниками, хотя некоторые применяют дисковые сошники. Также увеличивается использование покровных культур (Flower и др., 2008; Derpsch и др., 2010).

Новая Зеландия одна из первых вмире начала использовать и развивать технологию нулевой обработки почвы. Сначала успешно практиковали улучшение пастбищ без обработки почвы.Позже«No-Till» технологиюначали использоватьдля возделывания однолетних культур. В 1995 годутолько около 4% посевных площадей находилось под нулевой обработкой почвыи было ограничено лишь пастбищами. В 2008-2009 гг. под нулевой обработкой почвы находится около 25% всехпахотных земель (162тыс. га.) Новой Зеландии. Так же, как и в Южной Америке, рост посевных площадей, на которых используется «No-Till» технология,произошёл без субсидий или внешних стимулов (Derpschи др., 2010).

3.1.4. Азия

Площади, занятые ресурсосберегающим земледелием в Китае значительно увеличилиськ 2009 году (Derpschи др., 2010).С 2008 г. в странена 1,33 млн. га посевных площадей применяется No-till технологиядля возделывания сельскохозяйственных культур. Китай производит много типов сеялок для прямого посева. Ветровая и водная почвенная эрозия, а такженехватка воды, низкий уровень органических веществ в почве иснижение урожайности было одним из основных факторовсилы для быстрого внедрения нулевой обработки почвы в этой стране. В Китае действует государственная политика в пользу внедрения беспахотного земледелия (Li и др., 2007; Derpsch и др., 2010).

В Казахстане произошли большие изменения системы землевладения и ведения сельского хозяйства в последние десятилетия. В последние годы ресурсосберегающее земледелие пережило бурный рост интереса фермеров.Применение «No-Till» технологии началось с 2004 г. на севере Казахстана (Северо-Казахстанская, Костанайская и Акмолинская области), где были зарегистрированы самые высокие показатели: 600 тыс. га в 2007 г. и 1,3 млн. гав 2008 году. Таким образом, Казахстан в 2008 году входил в десятку стран с самыми большими площадями под нулевой обработкой почвы в мире Derpschи др., 2010).

Индо-Гангская равнина включает четыре страны Южной Азии: Индию, Пакистан, Непал и Бангладеш. Здесь пшеница возделывается в системе двойного посева с рисом. Для риса практически все фермеры вспахивают землю или используют интенсивные механические методы обработки почвы для обработки почвы. Таким образом, это не может быть считается нулевой обработкой почвы (Derpsch и др., 2010).

С 2002 года ФАО поддерживает проект Ресурсосберегающее сельское хозяйство/нулевая обработка почвы в рамках проекта TCPв Корейской Народно-Демократической Республике (КНДР).Проект ФАО показал, что «нулевая обработка почвы техническижизнеспособная, устойчивая и экономичная альтернатива существующим методам растениеводства. Через несколько летнаучное сообщество, министерство сельского хозяйства ифермеры, непосредственно участвующие в проекте ФАО, былиполностью убеждены в экономической выгоде внедрения севооборотов, нулевой обработки почвы и мульчирования соломой, что повысило урожайность и привело к снижению затрат. Проект продемонстрировал ценностьэтих методов для борьбы с сорняками, сохранения влажности почвы и улучшение почвенных условий для развития растений (FAO, 2007). В этот период корейские фермерыс большим успехом применяли методы нулевой обработки почвы также для выращивания риса, картофеля, объединяя обав севооборотах ресурсосберегающего земледелия. В 2008 году технологию применяли около 30 кооперативных хозяйств на площади около 3000 га (Derpschи др., 2010).

3.1.5. Европа

По площадям под нулевой обработкой почвы Европа находится на предпоследнем месте в мире, опережая только Африку.

Самые большие территории беспахотного земледелия расположены в Испании (650 тыс. га, или 10% посевных площадей в 2008-2009 гг.). Основные культуры при нулевой обработке почвы здесь– пшеница, ячмень, кукуруза и подсолнечник (Derpschи др., 2010). Исследования по нулевой обработке почвы здесь начались в 1982 году, и на глинистых почвах на юге Испании применение беспахотной технологии оказалось выгодным с точки зрения энергопотребления и сохранения влаги по сравнению как с традиционными, так и с минимальными методами обработки почвы (Girаldez, Gonzаlez, 1994; Derpsch и др., 2010).

Во Франции долгосрочные эксперименты с различными методами минимальной обработки почвы (включая нулевую обработку почвы) были начаты INRA и ITCF в 1970 году, в основном с зерновыми (Boisgontier и др., 1994). В настоящее время во Франции доступен широкий спектр технических и экономических данных о том, где и как можно реализовать применение нулевой обработки почвы. Страна находится среди наиболее развитых стран Европы с точки зрениявнедрения ресурсосберегающего земледелия и «No-Till» технологии. По оценкам Французской ассоциации фермеров по технологии «No-Till», беспахотная обработка почвы практиковалась в 2008-2009 гг. примерно на 200 000 га (Derpschи др., 2010).

В Финляндии внедрение технологий нулевой обработки почвы было очень быстрое. По данным FINCA (Финская Ассоциация ресурсосберегающего сельского хозяйства), менее чем за10 лет эти площади выросли с нескольких сотен гектаров до 200 тыс. га в 2009 году. Таким образом, ей удалось стать одной из ведущих стран Европы по технологии нулевой обработки почвы.Причина этого заключалась в том, что фермеры, которые верили в систему нулевой обработки почвы и начали ее применять, делились своим опытом с коллегами. «No-Till» технология в Финляндии успешна от крайнего юга страны до полярного круга на севере (66º с.ш.) (Derpschи др., 2010).

В Украине оценка площадей с беспахотной технологией возделывания культур сильно различается в зависимости от источника и по оценке Дерпша составляла 100 тыс. га в 2009 году (Derpschи др., 2010).

Швейцарияявляется прогрессивной страной в исследованиях, разработках и внедренииметодов «No-Till» технологии. Более чем десять лет изучения этого вопроса показали, что урожайность культур при нулевой обработке почвы в различных севооборотах остается прежней или повышается. Технология «No-Till» становится все более популярной вШвейцарии,в 2008-2009 гг. применялась примерно на 12,5 тыс. га (3,5% пахотных земель) (Derpschи др., 2010).

Благодаря успешным испытаниям в разных странах, в 1966 году и в Германии начались исследованиенулевой обработки почвы. В 1997 году под постоянной беспахотной технологией здесь находилось около 5 тыс. га (Derpsch, 2016). В долгосрочном исследовании (18 лет), проведенном в Университете Гиссена (Tebrügge, Böhrnsen, 1997), авторы пришли к выводу, что нулевая обработка почвы является очень прибыльной системой по сравнению с традиционной из-за более низких затрат на технику и более низких эксплуатационных расходов. Без обработки почвы уменьшаютсяпеременные и постоянные затраты. Поскольку одни и те же урожаи могутдостигается при нулевой обработке почвы по сравнению с плуговой обработкой, в среднем прибыль будет больше с системами нулевой обработки почвы. Несмотря на эти факты и возможности, принятиебеспахотное земледелие в Германии все еще низкое.Исходя из расчета общей стоимости, превосходство системы нулевой обработки почвы могло бы еще больше возрасти, если бы во внимание были приняты ее благоприятные экологические последствия, такие как уменьшение почвенной эрозии и повышение плодородия (Tebrügge, Böhrnsen, 1997). В 2009 году в Германии технология «No-Till» применялась также на площади не более 5 тыс. га (Derpschи др., 2010).

В Великобритании в 1974 году площади под нулевой обработкой почвы составлялиоколо 200 тыс. га, а в 1984 году – уже 275 тыс. га.Таким образом, страна в то время имела вторую по величине площадь без обработки почвы в мире после США (Derpsch, 2016). Полевые эксперименты показали, что при правильном применении прямой посев и ограниченная культивация могут дать урожай озимых зерновых, аналогичный урожаю после вспашки с предварительным сжиганием остатков соломы. Однако, когда были введены ограничения на сжигание соломы и возникли проблемы из-за увеличения количества сорняков и падалицы, многие фермеры, которые использовали эти методы, возобновили использование плуга. На момент2009 года технология «No-Till» в Великобритании практически перестала применяться (Derpsch, 2016).

3.1.6. Африка

В Южной Африке в 2005 году площади земель с нулевой обработкой почвы составляли 300 тыс. га, к 2009 году их количество выросло до 368 тыс. га. Для преодоленияпроблемы эрозии и ограниченного количества осадков во многих регионах Южной Африке нужно приложить больше усилий для распространения системы нулевой обработки почвы, поскольку условия для применения «No-Till» технологии здесь отличные (Derpschи др., 2010).

Во многихстранах в Южной и Восточной Африки применялась система нулевой обработки почвы. В Кении, Танзании, Замбии,Зимбабве, Лесото, Свазиленде, Мозамбике иМалавииона была включена в региональную сельскохозяйственную политику. Площади применения нулевой обработки почвы в 2008-2009 гг.: Гана 30 000 га, Кения 15 000 га, Марокко 4 000 га, Мозамбик 9 000 га, Судан 10 000 га, Танзания 6000 га, Замбия 40 000 га, Зимбабве 7500 га (Derpschи др., 2010).

В Северной Африке система нулевой обработки почвыособенно продвигается в Марокко и Тунисе. В 2008-2009 гг. в Марокко площади земель с нулевой обработкой почвы составляли 4 000 га.В Тунисе площадь без обработки почвы увеличилась с27 га в 10 хозяйствах в 1999 г. до почти 6000 га в 78 хозяйствахв 2007 году (Derpschи др., 2010). Основными культурами, возделывающимися по нулевой технологии в Африке, являются кукуруза, сорго, пшеница и хлопок (Derpsch, 2016).

3.2. Концепция современных ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур с нулевыми обработками и прямым посевом

В разработке современных ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур система основной обработки почвы является базой, определяющей все необходимые виды, способы полевых работ, а также систему машин и сельскохозяйственных орудий.

В земледелии это наиболее энергоемкий процесс. Устойчивый рост цен на энергоносители, удобрения, средства защиты растений заставляют специалистов сельского хозяйства искать варианты снижения затрат и повышения рентабельности отрасли (Sokolova и др., 2018).

Одним из таких вариантов является минимализация обработок почвы путем снижения глубины обработки, сокращения их количества, что позволяет экономить до 30-40% производственных затрат, снизить в 2,5 раза расход топлива, повысить на 20-30% рентабельность производства зерна (Теоретические основы…, 2012).

Еще больший экономический эффект обеспечивают технологии с прямым посевом, которые в сравнении с базовой технологией могут сокращать затраты в 3 раза, а расход топлива в 4-5раз (Теоретические основы…, 2012).

Прямой посев, по определению Аллена (1985), это посев культур по стерне с предварительной обработкой поля гербицидами без какой-либо механической обработки почвы. В последнее время прямой посев подразумевается, как «No-Till», означающий технологии возделывания культуры без обработки почвы.

В настоящее время применение минимальных и нулевых обработок почвы в земледелии России является актуальным и дискуссионным по причине противоречивости данных о влиянии обработок на свойства почвы, их почвозащитную способность, фитосанитарное состояние посевов, урожайность культур, экономическую и экологическую эффективность.

Поиск технологий с сокращением количества обработок, уменьшением их глубины в России велся еще в конце XIX века И.Е. Овсинским (1909). В 30-е годы академик Н.М. Тулайков (1930) предложил применять мелкую обработку почвы в засушливых степных районах Поволжья. Академик ВАСХНИЛ Т.С. Мальцев (1955), уточняя учение В.Р. Вильямса о травопольной системе земледелия, отказался от ежегодной культурной вспашки, заменив ее безотвальной обработкой дважды в паровом поле 4-х польного севооборота с поверхностной обработкой на глубину 7-8см в последующих полях после уборки культур. Проверка системы обработки мальцевскими плугами без обработки пахотного слоя в 50-60-е годы прошлого столетия в условиях Сибири и Северного Казахстана в севооборотах с чистыми парами при поздних сроках сева яровых зерновых культур давала положительные результаты.

Почвозащитная система земледелия, разработанная под руководством А.И. Бараева (1975), получила широкое распространение в степной зоне Казахстана и Западной Сибири. К концу 70-х годов прошлого века началось изучение этой системы и продвижение ее в лесостепь. В 80-е годы по всей Сибири проводилось исследование систем обработки почвы при различных уровнях интенсификации. Были изучены различные виды вспашки, безотвального рыхления стойками СИБИМЭ и Параплау, чизелевания, глубокой и мелкой плоскорезной, поверхностной и нулевой обработки. Выявлено, что практически во всех зонах Сибири безотвальные и мелкие плоскорезные, а также нулевые, по сравнению со вспашкой, усиливают засоренность посевов, снижают накопление в корнеобитаемом слое азота, а также способствуют дифференциации верхнего слоя почвы по плодородию. На склоновых землях с тяжелосуглинистыми почвами требуется глубокое осеннее рыхление для увеличения водопроницаемости талых вод (Беляев, Вольнов, 2010).

Мелкие обработки не обеспечивают противоэрозионную устойчивость почвы из-за низкой аккумуляции осенне-зимних осадков и образования значительного стока талых вод. В то же время глубокие обработки, особенно отвальные, в условиях дефицита увлажнения и малоснежных зим приводят к большим потерям продуктивной влаги за счет диффузного испарения.

В целом для Алтайского края достаточно изучены вопросы минимализации обработки почвы. При переходе земледелия на этот уровень и, особенно прямой посев, появляются такие проблемы, как увеличение засоренности посевов, активизации вредителей и болезней, а значит, потребуются дополнительные обработки посевов гербицидами и пестицидами, что ведет к экологическим проблемам. Вследствие снижения микробиологической активности пахотного слоя почвы уменьшается мобилизация азота, поэтому возрастает потребность всех культур севооборота в азотных удобрениях. В свою очередь, агрономическое значение обработки почвы существенно меняется в зависимости от почвенно-климатических условий.

Природные условия Алтайского края очень разнообразны. Здесь располагаются агроландшафты семи природно-сельскохозяйственных зон(Материалы по природно-экономической характеристике…, 1962). Внутриконтинентальное расположение зон обуславливает контрастность почвенных условий, режимов влажности, наличие склоновых земель, проявление ветровой и водной эрозии. Это влечет за собой высокую пространственно-временную вариабельность урожайности сельскохозяйственных культур. Кроме того, система обработки почвы может зависеть от специализации хозяйства, культур, севооборота, средств интенсификации. В силу перечисленных обстоятельств единой технологии обработки почвы, одинаково эффективной при всех условиях, не может быть.Поэтому выбор оптимальной системы основной обработки почвы находится в широком диапазоне комбинаций приемов в севообороте, вплоть отказа от нее.

Обработка почвы должна обеспечивать оптимальные условия выращивания культур, сохранение плодородия почв, минимизацию затрат и энергосбережение в соответствии с природными условиями и возможностями обеспечения современными средствами интенсификации земледелия.

Последнее время в Западной Сибири все шире входят в практику различные варианты минимализации обработки почвы, даже отказ от нее и проведение прямого посева по технологии «No-Till».

В технологию «No-Till» входит обязательное накопление на поверхности поля растительных остатков, отказ от парового поля и введение в севооборот, кроме злаковых, широколиственных культур, а также широкое применение средств интенсификации (минеральные удобрения, гербициды, пестициды).

Учитывая перечисленные требования этой технологии, проведем анализ положительных и отрицательных сторон при ее реализации в Сибирских условиях.

Одним из главных тезисов технологии «No-Till» является отказ от парового поля и введение в севооборот принципа ежегодного чередования злаковых и широколиственных культур.

В пользу этого принципа имеются исследования А.Н.Власенко(Власенко и др., 2011), который утверждает, что при введении в севообороты фитосанитарных культур (овес, рапс, редька масличная) и комплексном использовании средств химизации технология «No-Till» вполне конкурентно способна по отношению к технологии традиционной обработки. Однако, по мнению И.Ф. Храмцова (2008), этот принцип в условиях Сибири будет ограничен специализированными кормовыми севооборотами, размещенными вблизи животноводческих помещений, так как возить объемные грузы с отдаленных полей весьма затратно. Зерновое же производство в Сибири развивается в основном в полевых севооборотах, как правило, на отдаленных от хозяйственного центра полях. Кроме того, для осуществления биоразнообразия в полевых севооборотах, такие культуры, как рапс, горох, соя и другие, имели бы спрос на рынке, либо широко использовались внутри хозяйства. В противном случае реализация плодосменных севооборотов останется благим намерением, а технологии «No-Till» лишь усугубят проблему зернопроизводства.

Относительно отказа от чистых паров при технологии возделывания зерновых культур «No-Till» в Западной Сибири сложилось определенное мнение. Результаты многолетних исследований (с 60-х годов) показывают, что основой полевых севооборотов в Сибири являются чистые пары. Отказ от чистого пара в севооборотах сегодня приведет к падению средней урожайности на 20-50 %. (Земледелие на равнинных ландшафтах, 2003). Положительная роль пара в степи заключается, преимущественно, во влагонакоплении, в лесостепи – снижении засоренности полей и мобилизации питательных веществ. Но при достаточном увлажнении с применением средств химизации возможен отказ от парования.

В то же время в степной зоне при любом уровне применения удобрения и пестицидов парование является основой стабилизации продуктивности севооборота.

К числу агроэкологических преимуществ ресурсосберегающих технологий, основанных на нулевых обработках почвы, относится предотвращение ветровой эрозии. Так, при прямом посеве, на дефляционно-опасных землях сухой степи Алтайского края сохранность стерни в период посева пшеницы достигает 90,8 – 95,3 % от исходного состояния, количество эрозионно-опасных частиц размером менее 1мм в слое почвы 0-5см снижается на 13,7-15,4 % (Вольнов, Макаренко, 2011).

Научными основами применения минимальной обработки почвы являются теоретические положения о закономерных изменениях физических, химических и биологических свойств почвы. Основная идея в научном обосновании прямого посева состоит в характеристике сложения почвы, т.е. когда равновесная плотность почвы равна или ниже оптимальной для растений можно отказаться от обработки почвы. В этом отношении многочисленными исследованиями в Западной Сибири подтверждена возможность применения минимальных, нулевых обработок почвы на черноземных почвах легкого и среднего механического состава с содержанием гумуса от 3,5% и выше при условии высокой степени окультуренности. Наивысшие урожаи яровых зерновых на среднесуглинистых черноземах Западной Сибири обеспечивались при объемной массе пахотного слоя 1,1- 1,2 г/см³ (Шевлягин, 1961; Журавлева, 1974; Слесарев, 1984). Устойчивость черноземов к уплотнению обусловлена повышенным содержанием в структурном составе водопрочных агрегатов размеров более 0,25 мм. Нулевая обработка обеспечивает лучшую структурность пахотного слоя почвы. При этом переуплотнения слоя 0-30см тракторами не происходит (Холмов, Юшкевич, 2006).

К недостаткам минимальной и нулевой обработки почвы ряд авторов относит дифференциацию почвенных слоев по плодородию почвы, содержанию гумуса и по агрохимическим показателям. Главной причиной этого являются различия в биологической активности почвы и распределении органического вещества. За счет жизнедеятельности грибов и аэробных бактерий разложение органических остатков в верхнем слое почвы идет в десятки раз интенсивнее, чем в нижнем, что не может отразиться на плодородии почв (Сдобриков, 1994). Наиболее чувствительны к ухудшению условий аэрации нитрофикаторы, численность которых в слое 20-30см при минимально-нулевой обработке, уменьшается в 2 раза в сравнении с над пахотным, что негативно влияет на накопление азота нитратов в почве (Храмцов, 2008).

Поверхностная и нулевая обработка не способствуют гумусообразованию при небольшом поступлении растительных остатков. Наиболее благоприятным для гумификации считается чередование оптимальных условий увлажнения с недостатком влаги, вследствие чего интенсивная деятельность микроорганизмов сменяется их депрессией и фиксацией в почве образовавшихся гумусовых веществ. Такие условия возможны в севообороте с комбинированной системой обработки почвы, обеспечивающей равновесие между процессами минерализации и гумификации органических веществ (Куликова, Ерьфеев, 2003).

Систематическая поверхностная и нулевая обработки приводят не только к дифференциации пахотного слоя почвы по плодородию, но и к ухудшению питания растений.

Так по данным СибНИИСХ (г. Омск, южная лесостепь, обыкновенный чернозем), нулевая обработка почвы сопровождалась снижением содержания азота перед посевом пшеницы в среднем за 15 лет по пару на 30%, по зерновому предшественнику на 40% в сравнении с отвальной обработкой (Совершенствование машинных технологий…, 2011).

В условиях Западной Сибири величина урожаев сельскохозяйственных культур во многом зависит от весенних запасов продуктивной влаги, которая создается за счет осенних, зимних и весенних осадков. Как правило, за осенний период выпадает 17-20% суммы годовых осадков (82-86мм в лесостепи). Из этого количества используется лишь 20-30%. Ранняя зябь, обработанная на глубину 25-27см отвальным плугом и плоскорезом, накапливает почвенной влаги всего лишь 12-14мм, в то время как обработанная поверхностно до 8см и не обработанная совсем — 20-24мм. Основное пополнение влаги в почву идет за счет талых вод весной (при условии накопления снега на полях). Прирост влаги в почву при глубоких обработках может достигать 80-90мм, а по необработанной зяби лишь 20-25мм. В весенний период (от схода снега до посева культур) за счет диффузно-конвекционного испарения после глубоких обработок из почвы теряется 22-27мм влаги, а после поверхностной и необработанной зяби – не более 5-8мм. В итоге, запасы влаги в метровом слое почвы перед посевом на вариантах с глубокой обработкой почвы достигают 160-167мм, на вариантах с поверхностной 110-120мм.

Следующая проблема, которая возникает при минимализации обработки почвы – увеличение засоренности посевов. Исследованиями Е.Ю.Тороповой (Торопова и др., 2010), В.К. Каличкина (2008), А.И. Власенко (Власенко и др., 2006), И.Г. Власенко (Власенко, Коротких, 2012), установлено, что при нулевой и поверхностной обработках в верхнем (0-10 см) слое почвы сосредоточено 70-80% семян сорных растений от их общего запаса, а при вспашке только около 10%. Тем самым, усиливается засоренность посевов в несколько раз. Кроме того, нулевые обработки усиливают заселенность верхнего слоя почвы возбудителями корневой гнили и болезней культурных растений. По мере удаления культуры от чистого пара в севообороте в южной лесостепи Омской области нулевая обработка почвы увеличивала засоренность пшеницы в 1,5 – 3 раза. (Совершенствование машинных технологий…, 2011), Кемеровской области – в 1-3 раза (Буренок и др., 2009), в Алтайском крае (лесостепь) – 1,5-2 раза (Беляев, Вольнов, 2010).

Засоренность посевов при минимальных обработках усиливается по мере увеличения срока их применения. Засоренность первой культуры возрастает на 30-150%, второй и третьей – в два раза и более, и в целом за ротацию севооборота – в 4-8 раз и более (Почвозащитные технологии…, 2001).

По утверждению В.А. Захаренко (2005), чтобы снизить засоренность при высоком уровне засоренности до уровня экономического порогавредоносности на 50% потребуются интенсивные механические обработки в течение от 14 лет на фоне отвальных вспашек и до 67 лет на фоне минимальных почвозащитных обработок.

Поэтому общим условием эффективного применения минимальных обработок является краткосрочное их использование в рамках дифференцированной системы основной обработки под культуры севооборота. Кратковременность (один – два года) применения минимальных обработок при использовании гербицидов и удобрений, по мнению Г.Н Черкасова и И.Г. Пыхтина (2006) в большинстве случаев не ведет к существенному увеличению засоренности посевов и снижению урожайности культур в сравнении со вспашкой.

Только широкое применение пестицидов позволит снизить засоренность посевов. Однако сократить частоту применения пестицидных обработок в 2–3 раза в соответствии с мировой тенденцией развития технологии по системе «No-Till», по мнению ряда авторов (Немченко и др., 2008; Торопова и др., 2010; Харкер, 2007), можно за счет биоразнообразия, изменения характера чередования предшественников в севообороте, введения фитосанитарных севооборотов с долей яровой пшеницы и ячменя не более 40 %, протравливания семян, оптимизации сроков, норм высева и способов посева, предупреждения потерь семян при уборке.

Основным показателем оценки различных систем обработки почвы в севооборотах, как и других агротехнических приемов, является величина и качество урожая. Урожайность отражает и интегрирует действия на растения всех условий возделывания, изменяемых также и с помощью основной обработки почвы.

Анализ научных исследований по вопросу применения нулевых и поверхностных обработок почвы под зерновые культуры в условиях Западной Сибири показал, что урожайность колосовых культур в годы с достаточным увлажнением практически не зависит от способов обработки почвы и изменяется в небольших пределах, в засушливые годы наиболее эффективны нулевая и поверхностная обработки почвы (Власенко, Сапрыкин, 1994; Власенко и др., 2006; Власенко и др., 2011). Урожайность зернобобовых и крупяных культур по нулевым обработкам почвы существенно снижается (Лунина, Егорова, 2009).

Длительные исследования в СибНИИСХ показали, что для равнинных черноземов степной зоны Западной Сибири плоскорезная обработка почвы в зернопаровом севообороте должна проводиться на глубину не более 12-14см. В засушливые годы, когда с осени запасы продуктивной влаги в слое 0-50см менее 18мм, эффективнее оставление почвы без обработки. В лесостепи, на фоне средств интенсификации системы обработки почвы, слабо различаются по продуктивности зерновые севообороты. (Земледелие на равнинных ландшафтах, 2003). Аналогичные результаты были получены в условиях лесостепи Алтайского края (Вольнов, 2006).

В условиях Западной Кулундинской степи Алтайского края на каштановых почвах легкого механического состава в четырехпольном зернопаровом севообороте возможно сокращение количества механических обработок: в паровом поле – чередование химических и механических обработок, под вторую культуру – нулевая обработка, под третью культуру осеннее рыхление на 16–18 см (Гнатовский и др., 2005).

Одним из основных показателей освоения минимальных обработок почвы, в том числе и технологии «No-Till», является ресурсосбережение. Как правило, уменьшение глубины обработки почвы или полное ее исключение ведет к резкому уменьшению энергоемкости возделывания культуры и, как следствие, к увеличению коэффициента энергетической эффективности (Кириллов, Волков, 2008; Черкасов, Пыхтин, 2006).

Ресурсосберегающие технологии с применением новой современной техники позволяют в 2 раза снизить нагрузку на использование техники и на 2-3 дня раньше обычных агротехнологических сроков проводить посевные работы. При этом затраты на заработную плату сокращаются по сравнению с отвальной технологией при минимальной обработке на 31%, прямом посеве на 46%, расход дизельного топлива снижается соответственно в 2 и 3 раза (Чудаков, 2006).

Применение нулевых обработок позволяет сократить производственные затраты на 15 – 20%, в т.ч. расход топлива до 46%, повысить производительность на 25 – 30% (Храмцов, 2008; Черкасов, Пыхтин, 2006).

По вопросу эффективности энергосберегающих обработок существуют и другие мнения. Так, А.Н. Власенко считает, что снижение расходов на ГСМ при минимализации обработки сопровождается в значительной степени увеличением расходов на применение гербицидов и азотного удобрения (Власенко и др., 2006). В результате получается, что замена вспашки безотвальной, поверхностной и нулевой обработкой ведет к увеличению прямых технологических затрат на 28, 44 и 74 % соответственно.

Для перехода на систему «No-Till» требуется технологическая модернизация земледелия и реализация интенсивных высоких технологий. Выпускаемая отечественная техника обеспечивает, в основном, экстенсивные и нормальные технологии. Эти технологии найдут применение в хозяйствах с невысокой рентабельностью, на уровне 30-40%. Для интенсивных технологий нужна техника нового поколения, рассчитанная на точное выполнение операций по фазам продукционного процесса растений. Эффективность интенсивных технологий может обеспечить, в большинстве случаев, только зарубежная техника. Однако, зарубежная техника будет экономически эффективна только при максимальном использовании ее в течение суток и сезона, уровне урожайности зерновых более 30 ц/га, наличие служб технического сервиса и ограничении подержанности приобретаемой зарубежной техники до 5 лет, а также централизованном приобретении машин двух–трех фирм, чтобы снизить цены и облегчить обеспечение запасными частями. В противном случае использование данной техники является нецелесообразным мероприятием (Каличкин, 2008; Совершенствование машинных технологий…, 2011).

Таким образом, в настоящее время нет единого мнения о целесообразности применения нулевых обработок и новой, пропагандируемой технологии возделывания зерновых культур «No-Till» из-за разнообразных почвенно–климатических и погодных условий. Анализ данных многолетних исследований, полученных в результате обобщения опытов, показывает, что при применении прямого посева без основных обработок возникают как положительные, так и отрицательные аспекты.

К положительным моментам можно отнести следующие:

-усиление почвозащитных свойств почвы от ветровой эрозии;

— повышение содержания органического вещества в почве, снижение темпов минерализации гумуса;

— накопление подвижного фосфора и обменного калия в верхнем слое (0-10см) почвы;

— повышение содержания влаги в верхнем слое почвы, особенно, в засушливые периоды;

— снижение деформации и уплотнение обрабатываемого слоя за счет меньшего числа проходов машин по полю;

— уменьшение энергоемкости технологий возделывания сельскохозяйственных культур;

— сокращение производственных затрат.

Вместе с тем, минимализация обработки почвы, тем более, прямой посев, который является предельной минимализацией в технологии возделывания зерновых культур, приводит к следующим отрицательным последствиям:

— избыточное уплотнение почвы, ведущее к снижению ее водопроницаемости талых вод и увеличению смыва на эрозионно-опасных землях, а также ухудшению режима влажности;

— ухудшение фитосанитарной ситуации посевов за счет повышения засоренности и увеличения поражения возделываемых культур болезнями и вредителями;

— уменьшение запасов нитратного азота за счет ухудшения жизнедеятельности микроорганизмов в почве и снижении минерализации органического вещества;

— риск снижения урожайности возделываемых культур и продуктивности севооборотов.

Таким образом, к реализации прямого посева следует подходить осмотрительно с учетом условий возделывания культур и других факторов. Многие положения «No-Till» при современном экологическом состоянии земледелия Сибири не могут быть приняты без научно обоснованной разработки и производственной проверки.

Анализ большого числа многолетних полевых опытов позволяет выделить в современном земледелии две концепции построения систем основной обработки почвы.

Первая концепция основана на разумном сочетании отвальных, безотвальных, минимальных, поверхностных и других способов обработок почвы в севооборотах, разработанных для различных регионов России (Дифференцированная система…, 1988).

Вторая концепция обоснована специалистами МосНИИСХ на целесообразности создания мощного гомогенного окультуренного пахотного слоя почвы со строением почвенного профиля, соответствующего естественному (Шептунов, Саранин, 1998).

Коллектив ученых ГНУ ВНИИЗиПЭ РАСХН (Дифференцированная система…, 1988) для эффективного применения нулевых и поверхностных способов основной обработки почвы предложил в основу концепции их применения следующее положение: нулевые и поверхностные обработки почвы не могут являться системами обработки в севообороте, а могут быть только способами под отдельные культуры в границах отвальных, плоскорезных разноглубинных комбинированных систем.

В рамках этой концепции коллективом отраслевой научно-исследовательской лаборатории «Новой техники и технологий» АГАУ проведены исследования по применению прямого посева яровой пшеницы посевными агрегатами нового поколения отечественного и зарубежного производства.

3.3. Современные комплексы машин для прямого посева зерновых культур

Освоение почвозащитного направления в зерновом производстве вызвало необходимость разработки различных зерновых сеялок, в том числе и сеялок для прямого посева. Последнее десятилетие в сельскохозяйственное производство Алтайского края активно внедряются отечественные и зарубежные посевные комплексы различного конструктивного исполнения. Они предназначены для посева широкого спектра сельскохозяйственных культур, имеют широкий диапазон рабочей ширины захвата, оборудованы емкостями для внесения гранулированных и даже жидких минеральных удобрений. Что позволяет агрегатироваться с тракторами различных тяговых классов. В качестве высевающих рабочих органов применяются, в основном, стрельчатая лапа, диск или долото, а наиболее распространенные способы посева рядковый, полосовой, а иногда и сплошной.

К сожалению, внедрение более современных комплексов машин и технологий часто ведется без учета агроклиматических условий хозяйств и соответствующего научного сопровождения.

Так, на начальном этапе внедрения технологий прямого посева в Алтайском крае большинство посевных комплексов были оборудованы стрельчатыми лапами (ППК-12,4; ПК-8,5 и др.). В степной зоне края до сих пор широко применяются сеялки СЗС-2,1 рядкового посева и их модификация СКП-2,1 полосового посева (рабочий орган лапа, ширина захвата 22,8 см). В первую очередь в хозяйствах с небольшими посевными площадями, а также благодаря низкой цене. Рабочая ширина захвата сеялки 2,1 м, что позволяет комплектовать агрегаты из нескольких машин под тракторы различных тяговых классов.

Однако, ей присущи целый ряд недостатков: неустойчивое движение рабочих органов по глубине, семена с удобрениями можно вносить только вместе, что создает сложности при загрузке; бункер семян расположен на раме сеялки и при полной его загрузке и близкой к нулю, вертикальная нагрузка на опорные колеса изменяется, что обуславливает различную среднюю глубину заделки семян и скоростной режим работы агрегата.

Аналогичный тип рабочих органов используется на применяемых посевных комплексах «Кузбасс» (ПК-8,5; ПК-9,7 и ПК-12,2 м) полосового посева с шириной захвата лап 30 см (производство ООО «Агро», г. Кемерово) (рис. 12).

Рис. 12. Посевной агрегат на базе трактора К-744 и комплекса «Кузбасс»

Комплекс оборудован автономным бункером семян и удобрений, применяется пневматический высев семян.

Эти машины уже имеют ряд преимуществ: раздельное внесение семян и удобрений, их быстрая загрузка с помощью шнека, полосовой посев.

Леньковский сельмашзавод в Алтайском крае выпускает серийно посевные комплексы FEAT различных вариантов: с полосовым высевом в стрельчатую лапу (междурядья 23,5 см) (рис. 13), строчный в диск и последняя разработка – в долото (рис. 14). Каждая стрельчатая лапа шириной захвата 26 см оборудована двухстрочным рассеивателем семенного материала, который осуществляет посев в две ленты шириной по 6 см, с расстоянием между лентами 1 см. Имеется возможность дополнительно установить систему раздельного внесения семян и гранулированных удобрений, что позволит вносить удобрения на глубину до 7 см ниже семенного ложа.

Рис. 13. Посевной комплекс FEAT с высевом в стрельчатую лапу(источник: www.ea-sibir.ru)

Рис. 14. Высевающая секция посевного комплекса FEAT с посевом в долото

Бункеры семян и удобрений могут быть с передним расположением, задним расположением и с системой внесения жидких удобрений.Комплекс оснащен электронной системой контроля параметров посева. Широкий типоразмерный ряд машин (5,4, 7,2, 8,5, 9,9, 10,8 и 12,0 м) позволяет рационально агрегатировать комплекс с тракторами различных тяговых классов.

Также в Алтайском крае ООО «Тонар Агро» производит посевные машины для прямого посева культур ЭППК-2,5 с рабочими органами в виде горизонтального сферического диска (рис. 15).

Рис. 15. Энергосберегающий почвообрабатывающий

посевной комплекс ЭППК-2,5 (источник: www.tonar.su)

К достоинствам машин следует отнести возможность комплектования агрегатов под широкий типоразмерный ряд тракторов, а также применение различных способов посева (рядковый, широкополосный, сплошной). Агрегат оборудован электронной системой точного высева семян. Кроме этого он может быть использован и в других вариантах агротехнологий при проведении осенней обработки почвы.

Комплекс показал хорошие результаты при проведении полевых опытов в 2012-2014гг. по сравнительной оценке различных вариантов машин и технологий возделывания яровой пшеницы в СПК «Фрунзенский» Завьяловского района и в ОПХ «Комсомольское» Павловского района в 2013-14гг.

В технологиях прямого посева все более широкое применение находят сошники анкерного типа. При этом сошники становятся все более узкими и имеют индивидуальную подвеску (рис. 16). Это обусловлено тем, чтопри работе анкерного сошника почва обрабатывается целенаправленно, узкой полосой. В результате наблюдается быстрое прогревание почвы в месте посева яровых весной, а также происходит сдвигание сухой почвы в сторону из посевной борозды. Причем имеетсядостаточное количество влаги для закрытия борозды и прикатывания семян.

Анкерный сошник производит посев под растительные остатки, находящиеся на поверхности (даже при неравномерном их размещении на поверхности поля).

Рис. 16. Современные конструкции долотовидных сошников

(источник: www.amazone.net)

Представителями данного класса машин являются сеялки Primera DMC-6000, 9000 и 12000 компании «Amazone» с рабочей шириной захвата 6,0, 9,0 и 12,0 м соответственно (рис.17).

Независимо от применяемой технологии, сеялка Primera DMC гарантирует высокое качество работы. С помощью долотовидных сошников обеспечивается требуемая точность укладки и заделки посевного материала как на вспаханном поле, обработанном культиватором, так и по прямому посеву. Особенно при посеве на полях с большим количеством органических остатков после предшествующей культуры или сидерального пара.

Рис. 17. Посевной агрегат на базесеялки Primera DMC-9000 и высевающая секция (источник: www.amazone.net)

Сеялкой одновременно вносятся гранулированные удобрения. Целенаправленное внесение минеральных удобрений непосредственно в посевную борозду способствует быстрому и здоровому росту всходов для достижения более глубоких ресурсов почвенной влаги и повышения устойчивости к сильной засухе. Данное преимущество наиболее эффективно реализуется в условиях среднего и высокого увлажнения почв весной при посеве.

Высевающие сошники Primera DMC с параллелограммной подвеской и долотом с «активным» углом атаки гарантируют формирование расчищенной борозды для лучшего контакта с почвой и точной глубины укладки. Задний двойной каток обеспечивает возвращение почвы в посевную борозду. Оптимальный контакт семян с почвой и точная глубина укладки являются основным условием для развития равномерных посевов.

Покрытие посевного материала осуществляется за счет рамочных катков и штригеля Exakt или прикатывающей балки. Для условий степных регионов предусмотрены дополнительные секции прикатывающих колес, обеспечивающие надежный контакт семян с почвой.

Сошники расположены в 4 ряда с расстоянием между рядами 18,75 см так, что между ними образуется наклонный сквозной «тоннель» длиной 75 см. Этот принцип позволяет относительно небольшое расстояние между сошниками (18,75 см) для быстрого закрытия посевов и одновременно снижает опасность забивания соломой.

Преимуществами сеялки Primera DMC являются:

-высокая производительность и выработка на агрегат, низкий удельный расход топлива (по площади) за счет высоких рабочих скоростей движения (до 18 км/ч) и ширины захвата (до 12,0 м);

-минимальное и щадящее воздействие рабочих органов на почву;

-уменьшение почвенной эрозии;

-снижение потерь почвенной влаги;

-стабилизация структуры почвы;

-высокая интенсивность разложения соломы и инфильтрации.

-универсальность: сеялка может применяться для традиционного, мульчированного и прямого посева.

Другим представителем посевных комплексов компании «Amazone» с сошниками долотовидного типа является Condor-12001 (15001) с шириной захвата 12,0 и 15,0 м и междурядьями 25 см (рис. 18).

Эта машина предназначена работы по технологии с экстенсивной обработкой почвы и прямым посевом. Концепция сеялки Condor рассчитана на дальнейшее снижение интенсивности обработки почвы и увеличение ширины захвата, а также широкое междурядье и минимальное нарушение стерневого фона при посеве. За счет применения концепции складывания сеялок транспортная ширина сеялки с шириной захвата 15 м составляет всего 3 м.

Рис. 18. Посевной агрегат на базе сеялки Condor 15001

(источник: www.amazone.net)

AMAZONE устанавливает на Condor долотовидные сошники с индивидуальным копированием поля. Узкие долота сошников ConTeC pro вызывают незначительные движения почвы при открытии посевной борозды, что обеспечивает сохранение почвенной влаги. При этом они способствуют формированию мелкокомковатой структуры почвы для создания оптимального контакта между почвой и посевным материалом и достижения быстрого прорастания. Солома надежно убирается из посевной борозды, что предотвращает вдавливание соломы в посевную борозду (рис. 19).

Для сошников ConTeC pro предлагается два вида наконечников. Для большинства типов почв наконечник с углом установки 68° обеспечивает наилучшее погружение сошника в почву и, тем самым, надежное достижение глубины укладки. В очень тяжелых почвенных условиях используются наконечники с пологим углом установки 50° для лучшего проникновения в почву. Наконечники сошников имеют твердосплавное покрытие, что обеспечивает долгий срок службы даже при тяжелейших условиях эксплуатации.

Рис. 19. Долотовидные сошники индивидуального копирования глубины посева ConTeC pro (источник: www.amazone.ru)

Инновационный сошник «ConTeC pro» отличается точным вертикальным копированием рельефа за счет колес. Это позволяет наряду с копированием рельефа поля проводить обратное уплотнение для оптимального закрытия борозды, имеющее важное значение особенно в засушливых регионах. Для различных почвенных условий применения предлагаются 4 варианта копирующих колес.

У каждого ряда сошников на каждой половине машины предусмотрен собственный гидроцилиндр. Он вращает сошниковую балку, что нагружает сошники давлением. За счет этого давление на сошник в области наконечника долота может достичь 120 кг.

Компания «Väderstad» выпускает широкозахватные стерневые сеялки Seed Hawk (12,2 м, 18,3 м), предназначенные для одновременного выполнения операций посева и внесения удобрений (рис. 20). Особенности комплексов — возможность посева различных культур, равномерная заделка семян, размещение удобрения на безопасном расстоянии от семян, мультиоперации за один проход, а также функционирование на твердых и песчаных почвах.

Каждый долотовидный сошник размещен с междурядьем 25 см (рис.21) и оснащен независимым гидроцилиндром и прикатывающим колесом. Такая конструкция гарантирует стабильное сохранение рабочей глубины посева и внесения удобрений, а также оптимальное уплотнение обработанной поверхности независимо от рельефа поля. Равномерно расположенные по всему захвату прикатывающие колеса, перераспределяют на себя часть веса бункера.

Рис. 20. Посевной комплекс Seеd Hawk (источник: www.vaderstad.com)

Рис. 21. Конструкции сошников с индивидуальной подвеской Seеd Hawk (источник: www.vaderstad.com)

Анкерный сошник хорошо работает как на пересушенных почвах, так и на каменистых. Сравнение по давлению на сошник проводить бесполезно, т.к. при работе анкерного сошника заглубление происходит в первую очередь за счет конструктивного положение сошника – он самозаглубляющийся.

Ряд фирм производителей предлагает конструкции посевных машин, оборудованных дисковыми сошниками (рис. 22).

Рис. 22. Конструкция дисковой сеялки для прямого посева Great Plains (источник: www.greatplainsint.com)

После прохода диска в посевной борозде зачастую создается плохой контакт между почвой и посевным материалом, солома в большинстве случаев не перерезается полностью, а вдавливается в посевную борозду. Как результат — отсутствие требуемого контакта почвы и посевного материала.

Недостатком дисковых сошников является также смазывание борозды при переувлажнении и трудность заглубления при пересушенной почве. При этом они имеют очень сложную конструкцию, включая до 5 вращающихся дисков или узлов, как следствиевысокий износ ивысокие затраты на обслуживание.

Компания John Deer предлагает на рынок посевные комплексы с различными комбинациями посева и внесения удобрений. Одной из дисковых сеялок является JD-1890 (рис. 23), которая применяется в Алтайском крае.

Рис. 23. Посевной комплекс JD-1890 (источник: www.amazone.net)

Сеялка JD-1890 поставляется в 5 конфигурациях – с шириной захвата 9,1, 10,9, 12,8, 15,2 и 18,3 м. Несмотря на то, что модель предназначена для работы в полях с большим количеством пожнивных остатков, это не единственное её достоинство. Вертикальный ход сошников составляет 5 см, что позволяет им копировать рельеф поля без дополнительного прижимного усилия. В сочетании с эксклюзивной гидравлической системой активного заглубления сошников достигается точный контроль глубины и возможность работать в различных условиях. Ширина междурядий 19 и 25 см. Центральная рама 3,5 и 4,6 м, дисковые ножи диаметром 46 см.

Однако при работе на увлажненных почвах низкой плотности дисковый сошник проваливаются слишком глубоко.В результате имеются проблемы при посеве мелкосеменных культур, например рапса (мелкую заделку и хороший контакт с почвой получить невозможно!).

Еще один вариант дисковой сеялки, применяемой в Алтайском крае – Semeato TDNG 520 (рис. 24).

Рис.24. Сеялка Semeato TDNG 520 (источник: www.agriexpo.ru)

Она имеет как ряд преимуществ, так и недостатков. Способна разрезать растительные остатки и производить «невидимый» посев.Грядильная система рабочих органов (длинные грядили – 1,30 м) и наличие опорно-регулировочного колеса позволяет максимально точно копировать любой рельеф поля, тем самым обеспечивая качественную заделку семян. Двухдисковый дефазный сошник с углом раскрытия всего 7% разрезает любые растительные остатки и обеспечивает минимальное нарушение структуры почвы. Система гидроцилиндров и компрессионных пружин, позволяет очень точно регулировать давление на каждый сошник.Косозубая катушка обеспечивает простоту регулировки нормы высева и равномерное размещение семян в рядке.Независимые прикатывающие колеса выполняют свою функцию прикатывания, при этом не влияют на сам посев.

Важным недостатком является низкая рабочая скорость движения и производительность, а также высокая удельная цена и более высокие энергозатраты. Как результат, перерасход топлива, низкая выработка агрегата и экономическая эффективность.

3.4. Экологические преимущества прямого посева

Как известно, сельское хозяйство — один из главных источников повышения уровня концентрации метана и оксида натрия в атмосфере планеты. Почти треть выбросов парниковых газов, вызванных хозяйственной деятельностью человека, приходится на традиционное сельское хозяйство, особенно на растениеводство, основанное на вспашке почвы отвальным плугом. При сельскохозяйственной деятельности выделяется три вида парниковых газов: углекислый газ (CO₂), метан (CH₄) и оксид азота (N₂O)(Зеленая низкоэмиссионная технология…, 2018).

Землепользование в целом и изменения в землепользовании по-прежнему считаются наиболее важным фактором потери биоразнообразия и экосистемных услуг, таких как связывание углерода в почве (Guggenbergerи др., 2020).

Технологии сберегающего земледелия, такие как мульчированный и прямой посев, обеспечивают уменьшение вложений в технику, снижают затраты рабочего времени и потребляемой энергии, а также эрозию почв.

Важнейшим их преимуществом является непосредственное воздействие на взаимосвязь органического вещества и углерода в почве. Так, по данным немецкого ученого Фридриха Тербрюгге, с отказом от традиционной обработки почвы содержание углерода в почве в год в расчете на 1 га превысило 0,77 т, а эмиссия СО₂ уменьшилась на 2,8 т(Зеленая низкоэмиссионная технология…, 2018).

Для Кулундинской степи Алтайского края Бишофф с коллегами (Bischoff и др., 2016) оценили влияние преобразования пастбищ в пахотные почвы на накопление органического углерода почвы. Измеренные запасы органического углерода на глубине почвы 60 см варьировались от примерно 10–250 мг/га (10–25 кг/м²) и в целом уменьшались от лесостепи до типичной степи до сухой степи. Перевод пастбищ в пахотные земли снизил запасы органического углерода почвы примерно на 20–35%, при этом большая часть органического углерода была потеряна в течение первых пяти лет после вспашки пастбищ (Bischoff и др., 2016).

Увеличение секвестрации почвенного углерода улучшает качество почвы и активизирует почвенные восстановительные процессы, отмечается значительный экологический эффект, за счет сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу, сохранения почвенного плодородия, снижения подверженности почвы ветровой и водной эрозии.

Как показывает сравнение вспашки и технологий сберегающего земледелия (минимальная обработка почвы и прямой посев), урожайность одинакова или более высокая в последнем варианте, в результате чего снижается себестоимость производства зерна.

Однако, в зависимости от почвенных и погодных условий, предшественника и культуры вариация урожайности при использовании вспашки ниже. Одна из причин этого заключается в наличии уплотнения поверхности почвы.

Причиной уплотнения являются многооперационные технологии в растениеводстве с применением энергонасыщенной техники, имеющей большую эксплуатационную массу и высокое удельное давление на почву. Уплотняющее действие от колес и гусениц распространяется до 1 м в глубину и до 0,8 м в поперечном направлении и может сохраняться до следующего вегетационного периода. При этом качество работы при выполнении технологических операций на уплотненных участках по следам сельхозмашин не отвечает агротехническим требованиям.

Почвосберегающие (углеродосохраняющие) технологии прямого посева при всех экономических и экологических преимуществах не снимают проблемы уплотнения почв. Это обстоятельство является огромным препятствием для развития и расширения использования прямого посева. Примечательно, что этот фактор сдерживает развитие данной технологии в нашей стране.

Возможность решения проблемы уплотнения почвы предоставляет система Controlled Traffic Farming (CTF), которая стала распространяться в мире с развитием точного земледелия. В Австралии, США, Аргентине, Бразилии и странах Европы данная технология применяется более 20 лет. Применение постоянной технологической колеи требует очень высокой точности. Поэтому, например,в Германии широко распространеноиспользование наземных базовых станций RTK. Это приложение для системы GPS, которое позволяет получать поправки в реальном времени с точностью порядка 1 см.

Таким образом, по технологической колее, проложенной один раз, можно работать в течение нескольких лет, обеспечивая точность от 2 до 3 см. Вся техника, оснащенная системами управления GPS, передвигается по полю по постоянной технологической колее с взаимно согласованной шириной захвата и шириной колеи.

В США много лет исследовали воздействие различной величины уплотнения на почву и урожай.Как результат, ученыепрактики рекомендовали к применению технологию Controlled Traffic Farming не только как инструмент по разуплотнению почв, но и эффективный метод повышения урожайности, а значит, и доходности сельхозпроизводства.

Многочисленные исследования в Германии, Великобритании и Дании показали, что на участках, по которым не было проезда техники, обозначилась тенденция медленного, но стабильного улучшения свойств почвы. При этом проводилось наблюдение за такими факторами, как повышение инфильтрации воды, формирование более рыхлой структуры почвы, беспрепятственный газообмен, улучшение полевой всхожести, более интенсивное прорастание корней и более стабильная урожайность. Например, результаты опытов по различным полевым культурам в Германии, показывают увеличение урожайности на 9-16%(Зеленая низкоэмиссионная технология…, 2018).

В Австралии в различных почвенно-климатических условиях изучалась динамика содержания почвенного углерода и выбросов парниковых газов при смене традиционной обработки почвы на прямой посев с использованием постоянной технологической колеи. Исследованиями Джеффа Н. Туллберга, ученого-практика из Университета Южного Квинсленда, почетного профессора Австралийской ассоциации CTF, доказано, что использование систем проезда техники, контролируемого в рамках CTF, снижает выбросы парниковых газов. Зафиксировано, что послепосевные выбросы при использовании движения техники по постоянным колеям были на 40% ниже показателей систем производства сельскохозяйственных культур без Controlled Traffic Farming. Подобные результаты получены и в США(Зеленая низкоэмиссионная технология…, 2018).

Профессор Университета почвенных исследований, директор центра по углеродному управлению и секвестрации (Огайо, США) Раттан Лал практическим путем доказал, что при системном использовании CTF происходит увеличение урожайности с относительно низким уровнем выбросов парниковых газов по сравнению с традиционными системами использования техники. Очевидно, что прямой посев в сочетании с CTF является полноценной системой, применение которой на практике может иметь большой потенциал не только для устранения уплотнения почвы, но и для увеличения связывания углерода и уменьшение выбросов парниковых газов, что является одним из инструментов по управлению почвенным углеродом в растениеводстве, и соответственно, управлению климатом.

Прямой посев с CTF является примером «зеленых» низкоэмиссионных технологий и позволяет снизить выбросы парниковых газов, сохранить почвенный углерод, снять проблему уплотнения почвы и сохранить почвенное плодородие при одновременной стабилизации урожайности, предотвратить эрозию почв, повысить качество продукции и доходность сельхозпредприятия.

К сожалению, несмотря на эти явные преимущества, система CTF наиболее популярна лишь в Австралии, Германии и США. Активно в сельхозпроизводстве она используется в 40% австралийских сельхозпредприятий, около 20% немецких и 15% американских фермеров. В остальных странах мира, в том числе, в России, в практическом аспекте данная технология только начинает применяться(Зеленая низкоэмиссионная технология…, 2018).

Это обусловлено, в первую очередь, отсутствием научного обеспечения прямого посева с CTF, систем управления почвенным углеродом и выбросами СО₂. Практических знаний о данной технологии недостаточно на всех уровнях: от специалистов сельхозпредприятий до руководителей. Программы обучения и переподготовки кадров для отрасли сельского хозяйства не соответствуют современным инновационным технологиям. Техника и оборудование для технологий прямого посева с согласованным проездом техники по полю в России не производится. Опыт комплексного применения данных технологий в России отсутствует. Это принципиально новая для РФ технология, новая парадигма для развития с/х машиностроения и сельхозпроизводства, ориентированная на создание умного растениеводства в нашей стране.

Тем не менее, в России уже заложена правовая основа для перехода к зеленой экономике, основанной на системном внедрении и поддержке зеленых проектов в различных отраслях, приоритетно – в сельском хозяйстве. И сейчас идет речь о создании национальной долгосрочной стратегии «низкоуглеродного» развития аграрного сектора, внедрение в производство энерго-, ресурсо- и углеродосберегающих технологий, основанных на увеличении и сохранении почвенного углерода и плодородия почв.

Согласно экспертной оценке, использование углеродосохраняющих «зеленых» низкоэмиссионных технологий на основе комплексного применения прямого посева с Controlled Traffic Farming (CTF), с биологизацией земледелия и технологиями точного земледелия обеспечит следующие преимущества(Зеленая низкоэмиссионная технология…, 2018):

— сохранить и восстановить почвенный углерод, за счет исключения обработки почвы для улучшения всех почвенных процессов;

— сократить выбросы СО₂ и уменьшить влияние на изменение климата: секвестрация органического углерода сельскохозяйственными почвами РФ может в перспективе снизить концентрацию углекислого газа (CO₂) в атмосфере на 50-100 ГтC (ГтC – гигатонна углерода – 109 т) и уменьшить эффект глобального потепления;

— точная информация о возможностях почв депонировать углерод создает основу для сертификации и продажи квот СО2 за счет сокращения секвестрации углерода;

— устранить уплотнение почвы;

— предотвратить эрозию и деградацию почв, улучшить ее структуру;

— создать благоприятные условия для почвенной биоты;

— сократить текущие расходы, в т.ч. на ГСМ до 50%, СЗР, минеральные удобрения и семена до 20%;

— сократить инвестиционные расходы на технику на 30%;

— увеличить производительность до 70%; — увеличить урожайность до 30%;

— производить качественную и экологически безопасную для человека продукцию;

— уменьшить негативное влияние на окружающую среду.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕВЫХ ОПЫТОВ ПО ИСПЫТАНИЮ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ АГРОТЕХНОЛОГИЙ В АЛТАЙСКОМ КРАЕ

В разделе обобщены результаты экспериментальных исследований, выполненных сотрудниками кафедры «Сельскохозяйственные машины» (с 2015 г. — «Сельскохозяйственная техника и технологии») и отраслевой НИЛ «Новой техники и агротехнологий» Алтайского ГАУ за период с 1999 г. по 2020 г. в более чем 30 хозяйствах Алтайского края по отработке различных элементов агротехнологий и их сравнительной комплексной оценке при возделывании зерновых культур.Обобщены деляночные и производственные опыты, где определялись показатели качества посева, динамики водного режима почвы, структуры урожая и качество зерна в различных агроклиматических зонах края.Исследуемыми факторами при выращивании яровой пшеницыявлялись предшественники, приемы осенней и предпосевной обработкипочвы, сорта, семена, нормы высева, удобрения и дозы их внесения, посевные комплексы и другие.

Для оценки значимости агроклиматических и других факторов на урожай яровой мягкой пшеницы нами проведены многофакторные исследования производственных посевов в 6 хозяйствах умеренно засушливой колочной степи Алтайского края в 2005-2014 гг.: ОАО «Кипринское» Шелаболихинского района, ОАО «Крутишинское» Шелаболихинского района, ОПХ «Комсомольское» Павловского района, СПК «Путь к коммунизму» Завьяловского района, СПК «Колос» Романовского района, СПК «Тамбовский» Романовского района.

Влияние предшествующей культуры на продуктивность зерновых изучалось в 2006-2013 гг. в ходе производственных опытов в следующих высокотехнологичных хозяйствах Алтайского края (основной список):

• АО «Имени Гастелло» Хабарского района
• ЗАО «Коротоякское» Хабарского района
• ОАО «Кипринское» Шелаболихинского района
• ОАО «Крутишинское» Шелаболихинского района
• СПК «Путь к коммунизму» Завьяловского района
• СПК «Колос»Романовского района
• СПК «Тамбовский»Романовского района
• ООО «Агрофирма «Май» Романовского района
• ГУП «Чистюньский» Топчихинского района
• СПК Знамя Родины Поспелихинского района
• СПК Заветы ИльичаПоспелихинского района
• ООО«Вишневское» Рубцовского района
• ООО «Октябрьское» Змеиногорского района
• ООО «Восход» Змеиногорского района
• АО «Антипинское» Тогульского района
• ООО «Вирт» Целинного района
• ООО «Фарм» Целинного района
• КФХ «Макеев» Смоленского района
• ООО «Алтайская Нива» Зонального района

В качестве предшественников яровой пшеницы рассматривались пар, пшеница и горох.

Выполнен анализ урожайности и качества зерна сортов различных селекционных центров Сибири при возделывании их в Алтайском крае в 2005-2013 гг. (в тех же хозяйствах).

Изучение формирования урожайности яровой мягкой пшеницы сортов различных групп спелости проводилось в 2009-2011 гг. в 4 хозяйствах Приобской зоны Алтайского края: ОАО «Кипринское» и ОАО «Крутишинское» Шелаболихинского района, ОПХ «Комсомольское» Павловского района, ГУП «Чистюньский» Топчихинского района. Высевались следующие сорта яровой пшеницы: среднеранние – Омская 32, Омская 36, среднеспелые – Алтайская 325, Алтайская 530, среднепоздние – Алтайская 105, Омская 35.

Также производственные полевые опыты по изучению урожайности сортов различных групп спелости проводились в 2009-2011 гг., в 3 хозяйствах Восточто-Кулундинской зоны Алтайского края: СПК «Путь к коммунизму» Завьяловского района, СПК «Колос» и СПК «Тамбовский» Романовского района Алтайского края. Высевались следующие группы спелости сортов яровой мягкой пшеницы: среднеспелые (Алтайская 325, Алтайская 530) и среднепоздние (Алтайская 105, Алтайская 680, Апасовка, Омская 24, Омская 28, Омская 35).

В 2010-2017 гг. нами проводились экспериментальные исследования по оценке влияния посевных качеств семян яровой пшеницы на урожай в условиях производственных посевов хозяйств Алтайского края (основной список). Ежегодно до посева проводились отбор высеваемых семян различных сортов яровой мягкой пшеницы (от 15 до 21) в 18-26 хозяйствах и разделение семян на фракции на пневмоклассификаторе Petkus K-293.

С целью сравнительной агротехнической оценки посевных машин нами в 2011 г. отслеживалось 202 поля с посевами яровой пшеницы 15 посевными комплексами по 6 предшественникам (основной список хозяйств).

Проводилось сравнение качественных характеристик посева яровой пшеницы следующими группами посевных комплексов.

1. Посев комплексами с копирующими сошниками долотообразного типа (DMC, Condor, Seеd Hawk).
2. Посев комплексами отечественного производства со стрельчатыми лапами (ПК-8,5, ПК-9,7, ПК-12,2, ППК-12,4, СЗС-2,1, СКП-2,1) по обработанному и не обработанному фонам.
3. Посев комплексами зарубежного производства со стрельчатыми лапами (JD-1820, Morris, Salford, Kverneland).
4. Посев комплексами с копирующими сошниками дискового типа (сеялка «Semeato») по стерневому фону.
5. Посев по обработанному фону сеялками отечественного производства с копирующими дисковыми сошниками (СЗ-5,4, СЗП-3,6А).

Влияние ширины междурядий и нормы высева на урожайность зерновых культур исследовалось в рамках Международного научно-исследовательского проекта «Кулунда» на одной из базовых площадок в ООО КХ «Партнер» Михайловского района Алтайского края в 2013-2016 гг. Севооборот: пшеница-рапс-пшеница-горох.Прямой посев проводился опытной сеялкой Condor-DMC шириной захвата 3 м с долотообразными сошниками. За счет размещения их на раме изменяли ширину междурядий, которая составляла в опытах 25,0; 33,3; 37,5 и 50,0 см.

В 2009-2011 гг. в ООО КХ «Партнер» Михайловского района Алтайского края проводились опыты по оценке влияния норм высева семян яровой пшеницы, доз внесения гранулированных минеральных удобрений (N_34,4) и способа их внесения (вместе с семенами, раздельно глубже и со сдвигом) посевными комплексами с долотообразными копирующими сошниками («Condor» и «Sead Hawk»).

С 2017 г. нами ведутся комплексные исследования эффективности применения гранулированных и жидких минеральных удобрений с микроэлементами на урожайность возделываемых культур в хозяйствах Алтайского края (основной список хозяйств).

4.1. Первый практический опыт применения комплексов прямого посева в Алтайском крае

В конце 90-х годов прошлого века на полях Алтайского края начали применяться почвообрабатывающие посевные комплексы прямого посева ППК-8,2 (ППК-12,4), ПК-8,5. Они предназначены для посева различных сельскохозяйственных культур (рожь, ячмень, пшеница, лен, овес, горох, просо и др.) с одновременной предпосевной и послепосевной подготовкой почвы (рыхление, прикатывание).

Посевные почвообрабатывающие комплексы представляет собой конструкцию рамного типа на колесах с закрепленными на ней сошниками, к которым по семяпроводам с потоком воздуха из бункеров поступают семена и удобрения для распределения через сошники культиватора.

Ширина полосы посева укомплексов типа ПК составляет 15-18 см, а у ППК — 4-6 см.

За период 1999-2002 гг. нами проведены комплексные испытания этих машин в следующих хозяйствах:

1.Почвообрабатывающий посевной комплекс ППК-12,4 (производства ОАО «Рубцовский машиностроительный завод») в следующих хозяйствах края: СПК «Гляденьский» Благовещенского района, 1999 г.; АОЗТ «Степное» Панкрушихинского района, 1999-2000 гг.; К-З «Шумановский» Немецкого нацио­нального района, 2000, 2002 гг.; П.С-З «Чистюньский» Топчихинского района, 2000 г.; КФХ «Цвет» Волчихинского района, 2001 г.; СПК «Буканское» Мамонтовского района, 2001 г.

2.Посевной комплекс ПК-8,5 «Кузбасс» (производства ЗАО «Агро» г. Кемерово) в следующих хозяйствах края: СПК «Фрунзенский» Завьяловского района, 2001-2002 гг.; К-З «Шумановский» Немецкого национального района, 2002 г.

Выполнялась энергетическая, агротехническая, технико-экономическая оценка применения новой почвообрабатывающей посевной техники в крае при различных режимах эксплуатации, а также сравнительная оценка различных вариантов технологий возделывания зерновых культур, как с точки зрения из­менения общих физических свойств почв, так и влияния на урожайность возде­лываемых зерновых культур по зонам края.

Оценка показателей качества выполнения технологического процесса показывает, что применение агрегатов К-701+ППК-12,4 и К-700А+ПК-8,5, в сравнении с традиционными агрегатами Т-4А+СП-11+ЗСЗС-2,1, обеспечивает сопоставимые средние значения вариации глубины заделки семян и количества всходов. Различия состав­ляют 1-5%. Испытываемые агрегаты имеют высокую неравномерность хода ра­бочих органов по глубине и количества всходов по рядкам посевов. Вариация их изменяется от 17 до 33% и в значительной мере зависит от выравненности полей.

На посевах ППК-12,4 в среднем на 2-4% больше почвенных фракций размером более 10 мм. А более высокую полевую всхожесть растений пшеницы из сравниваемых агрегатов наблюдали на посевах ПК-8,5.

В таблице 12 приведены средние урожайности пшеницы по сравниваемым вариантам технологий в условиях степной зоны Алтайского края.

Таблица 12

Средние значения урожайности пшеницы по сравниваемым вариантам технологий в условиях степной зоны Алтайского края за 1999 — 2002 годы

Окончание таблицы 12

В хозяйствах края комплексы прямого посева применялись не только для сева по стерневому фону, но по различным вариантам приемов осенней и предпосевной обработки почвы. Это явилось следствием отсутствия научно-обоснованных элементов агротехнологий, включая чередование культур, обоснование сортов, норм высева, удобрений, доз внесение, средств защиты растений и др.

Проведенный анализ результатов позволяет заключить, что технологии возделывания пшеницы с использованием комплекса ППК-12,4 имеют преимущество в урожае пшеницы (в среднем 3-4%) в зонах, где используются посевные агрегаты на базе сеялок СЗС-2,1. Различия статистически низко значимы.

В условиях умеренно-засушливой степи Алтайского края, где применяют технологии с предварительной культивацией и посевом сеялками СЗП-3,6А, повышения урожая от использования технологий с ППК-12,4 выявить не удалось (получено снижение урожая в среднем 9,6%). Различия высоко значимы.

С точки зрения экономической эффективности, затраты на обработку почвы и посев при использовании агрегатов существенно зависят не только от составов и режимов работы, но и от годовой загрузки комплексов, а, следовательно, и их надежности в эксплуатации. Так, величина затрат на гектар посева была минимальна по традиционной технологии. Причем, если при годовой загрузке агрегата 200 час. различия составляют 469,1 и 691,2 руб./га в сравнении с ППК-12,4 и ПК-8,5 соответственно, то при загрузке 500 час эти различия снижаются до 241,4 и 327,3 руб./га соответственно.

Таким образом, эффективность внедрения технологии возделывания пшеницы с применением почвообрабатывающих посевных агрегатов в значи­тельной мере определяется величиной их цены, годовой загрузки в эксплуатации и почвенно-климатическими условиями хозяйств, что необходимо учитывать при разработке зональной системы машин. Поэтому, чем более дорогостоящая техника приобретается, тем выше следует обеспечить ее загрузку в эксплуатации и тем более качественным должно быть выполнение технологического процесса с целью компенсации затрат за счет увеличения урожая возделываемых культур.

4.2.Сравнительная оценка посевных машин при различных предшественниках яровой пшеницы и технологиях основной обработки почвы: методика и результаты

Исследования выполнялись с 2005 по 2012 годы в хозяйствах степной зоны Алтайского края (табл.13) на хоздоговорной основе, оценивались посевные машины и комплексы как отечественного, так и зарубежного производства:

1. Сеялки отечественного производства (типа СЗП-3,6А) с двухдисковыми сошниками для рядового посева.
2. Сеялки отечественного производства (СЗС-2,1, СКП-2,1, ПК-8,5 (9,7, 12,2), Обь-4 ЗТ, Агромастер) с сошниками в виде стрельчатых лап для полосового посева.
3. Сеялки зарубежного производства с долотообразными сошниками для рядового посева (Condor, DMC).
4. Сеялки зарубежного производства с сошниками в виде стрельчатых лап для полосового посева (Morris, Salford, FlexyCoil, Horsh, Kverneland).

Таблица 13

Сельскохозяйственные предприятия Алтайского края, на землях которых проводились исследования(2005-2012 гг.)

Экспериментальная работа реализована в основном на производственных опытах. В выбранных хозяйствах подбирались поля с основными предшественниками (пар, горох, пшеница) под посев яровой пшеницы, изучались следующие варианты основных обработок почвы:

1. Нулевая. Без осенней обработки почвы. Уборка пшеницы с мульчированием почвы соломой.
2. Поверхностная обработка на 10-12 см по пару и на полях после уборки предшественников гороха и пшеницы с мульчированием почвы соломой.
3. Мелкая осенняя плоскорезная обработка на глубину 14-18 см по пару и на полях после уборки предшественников гороха и пшеницы с мульчированием почвы соломой, последующей поверхностной обработки стерни.
4. Рыхление на глубину более 20 см по пару и на полях после уборки предшественников гороха и пшеницы с мульчированием почвы соломой, последующей поверхностной обработки стерни.

На фоне вариантов основных обработок почвы проводилась оценка посевных агрегатов по схеме (табл. 14).

В процессе выполнения работы проводились сопутствующие наблюдения.

Оценка устойчивости почвы поверхности поля против дефляции по Е.И. Шиятому.

Структура почвы определялась сухим и мокрым просеиванием по Н.И. Саввинову в модификации И.М. Бакшеева с отбором почвенных образцов после посева в слоях 0-10 и 10-20 см в 4-х кратной повторности.

Содержание почвенной влаги определялось прибором НН-2; измерения проводились в метровом слое почвы через 10 см в сроки: после схода снега, перед посевом или после всходов не позднее фазы 3-х листьев, в фазу трубкования или налива, непосредственно перед или после уборки.

Таблица 9

Схема опытов по оценке посевных агрегатов, высевающих различными рабочими органами

Содержание и запас основных элементов питания в почве: нитратного азота, подвижного фосфора, обменного калия – общепринятыми методиками: нитратный азот – по Грандваль-Ляжу, Р₂О₅ – по Францессону и Чирикову, К₂О – по Масловой.

Учёт глубины заделки семян и густоты стояния растений вёлся путём измерения на фиксированных площадках по 0,25 м² после всходов и перед уборкой в 4-х кратной повторности.

Учёт засорённости посевов проводился по методике НИИСХ Юго-Востока (1969) количественно-весовым методом.

Определение прироста биомассы зерновых проводилось в фазы кущения, трубкования, цветения по методикам в изложении Б.А. Доспехова (1985).

Учёт биологического урожая и структурный анализ растений проводился в снопах, взятых на фиксированных площадках в трёх повторениях.

Учёт урожая проводился однофазной уборкой с взвешиванием зерна наполненного бункера с определённой площади и дальнейшим пересчётом на 14% влажность и 100% чистоту.

Математическая обработка данных велась по соответствующим методикам в изложении Б.А. Доспехова с использованием компьютерных программ. Энергетическая эффективность рассчитывалась по методикам, предложенным В.Н. Володиным, Р.Ф. Ерёминой (1991).

Обработка почвы в опытах с вариантам мелкой и глубокой обработок проводилась с использованием почвообрабатывающих орудий плоскорезного типа с оставлением стерни согласно схемы опытов. А в опытах с поверхностными мульчирующими обработками – дискаторами. В целом выдерживалась почвозащитная технология возделывания зерновых культур, разработанная для засушливых условий степных районов Алтайского края.

В опытах высевались сорта яровой пшеницы, имеющиеся в хозяйствах, предназначенные для засушливых условий. К ним относятся степные (экстенсивные) Саратовская 29, Алтайская 88, Алтайская 50, Алтайская степная, Сибирская 99 и полуинтенсивные среднеспелой группы Памяти Азиева, Алтайская 105, Алтайская 530, Алтайский простор и другие.

Норма высева яровой пшеницы колебалась в пределах 3,5-5,0 млн. всхожих зерен на 1 га в зависимости от зоны и предшественника. Сроки посева в большинстве хозяйств находились во второй половине мая.

В комплексном исследовании в качестве исполнителей принимали участие сотрудники лаборатории, руководители и главные специалисты хозяйств, преподаватели, аспиранты, студенты АГАУ.

4.2.1. Влияние прямого посева на элементы плодородия почвы

4.2.1.1. Ветроустойчивость поверхности почвы

Для степных районов Алтайского края характерно проявление ветровой эрозии, которую вызывают часто повторяющиеся (два – три года из пяти лет) засухи при активной ветровой деятельности, когда скорость ветра достигает 18-20 м/сек с порывами до 25-35 м/сек. Зимой сильные ветра сносят снег с незащищенных полей, и весной, когда поля еще не покрылись травостоем зерновых или других культур. В результате теряется плодородный гумусный слой, засекаются почвенными частицами всходы растений. Преодоление ветровой эрозии, засухи и суховеев является важнейшей задачей земледелия этой зоны.

Проявление ветровой эрозии зависит в основном от состояния поверхности почвы (Бенет, 1968). Шероховатость поверхности поля обусловлена распыленностью ее верхнего 0-5 см слоя и наличием пожневных остатков. Еще в 70-х годах прошлого столетия работами ВНИИЗХ были теоретически обоснованы и практически установлены параметры ветроустойчивости по показателям комковатости и количеству условных стернинок (Зайцева и др., 1970). При этом значение эродируемости, соответствующее комковатости 50% (содержание частиц больше 1 мм в слое 0-5 см), принято за крайне допустимый предел. Снижение комковатости ниже 50% при отсутствии растительного покрова и пожнивных остатков приводит к усиленной ветровой эрозии. Так, при отсутствии стерни комковатость верхнего слоя почвы должна быть не менее 60%. Снижение ее до 50% требует наличия 75шт/м2 стерни, а до 30% – 250 шт/м². Вместе с тем содержание почвенных агрегатов более 1 мм весной после боронования, предпосевной обработки, и посева на фоне осенней почвозащитной обработки не превышает 42,0-45,0 %. Поэтому в степных районах края обеспечить надежную защиту почвы только за счет меньшего распыления в процессе механических обработок даже при почвозащитных основных обработках практически невозможно. Этим и обуславливается необходимость оставления растительных остатков на поверхности поля.

Эродируемость, рассчитанная на основании данных шероховатости почв, хорошо характеризует почвозащитные качества технологий с плоскорезными и минимальными обработками почв, выполненных по непаровым предшественникам. Нулевая подготовка почвы (без обработки) в комплексе со шлейфом последующих работ (прямой посев) обеспечивает сильно ветроустойчивую поверхность поля. Это положение можно проследить по результатам полевых опытов, проведенных нами в Родинском и Ребрихинском районах Алтайского края в 2008-2009 годах (табл. 14).

Для основной обработки почвы использовалась дисковая борона БДМ – Агро, предпосевной обработки – дисковая борона Catros, посева — сеялки CitanZ 12000 и ДМС Primera фирмы AMAZONE (Германия) с долотообразными сошниками, позволяющими проводить посев как по необработанному, так и по обработанному полю. Отечественные сеялки СЗС–2,1 и СЗП–3,6А использовались в качестве контроля.

После уборки предшествующей культуры (яровая пшеница) исходное количество стерни на делянках опытов колебалось в пределах 320-380 шт./м². Мульчирование почвы соломой создавало дополнительный фон от проявления дефляции. Известно, что при наличии 300 шт./м² стоячих стернинок движение воздуха у поверхности почвы снижается до таких пределов, что любая, даже сильно распыленная почва, становится не податливой к ветровой эрозии.

Результаты свидетельствуют, что различные технологии посева обеспечивали неодинаковую сохранность стерни. Так, технология посева яровой пшеницы с основной обработкой почвы БДМ на 14–16 см, предпосевной – КПЭ–3,8 и посевом сеялкой СЗП–3,6А с последующим прикатыванием сохраняла всего 6,7 % исходного количества стерни.

Таблица 14

Показатели ветроустойчивости почв в зависимости от технологии посева яровой пшеницы

Осенней обработкой почвы было уничтожено 87 % стерни. Почва в течение 7 месяцев оставалась незащищенной, а применение КПЭ–3,8 и особенно Catros для предпосевной обработки усугубило это состояние в весенний период.

Технология посева с нулевой обработкой почвы (без основной обработки), но с предпосевной обработкой позволяет сохранять стерню в осеннее -зимний период, весной (апрель, 1-я половина мая), когда наиболее вероятны суховеи. После посева почва не защищена лишь во второй половине мая и первой половине июня, т.к. стерня уничтожается предпосевной обработкой. Количество ее на поле, обработанном Catros, не превышает 3,5–5,0 % от исходного состояния. Через 2 недели поверхность поля покрывается вегетирующими растениями зерновых культур, способных в какой — то мере защитить почву.

Вызывает интерес технология прямого посева сеялками с долотообразными сошниками, которая обеспечивает защиту почвы от дефляции в течение всего года. Даже в период посева сохранность стерни достигает 90,8–95,3 % от исходного состояния.

Прямой посев сеялками со стрельчатыми лапами (типа СЗС–2,1) способна сохранить до 50% стерни.

Наибольшее количество эрозионно-опасных частиц размером менее 1 мм в слое 0–5 см почвы наблюдается при технологиях с основной и предпосевной обработках почвы (46,1–54,8 %). Что связано с разрушением почвенной структуры механическим воздействием почвообрабатывающих машин. Напротив, при прямом посеве эрозионно-опасных частиц было меньше на 13,7–15,4 %.

Таким образом, применение осенней обработки почвы приводит к уничтожению стерни, распыленности почвы, незащищенности ее от дефляции в течение осени, зимы и весны. Технология посева, основанная на предпосевной обработке с последующим посевом яровой пшеницы или с их совмещением, позволяет защитить почву в осеннее — зимний период и в первой половине весны, а на прямом посеве культуры сеялками с долотообразными сошниками – в течение осеннее – зимнего, весеннего времени и периода вегетации растений.

4.2.1.2. Плотность и структурно-агрегатный состав почвы

Агрофизические свойства почвы определяют условия роста и развития растений, обусловленные воздушным водным пищевым и тепловым режимом почвы. Первичным фактором физики почвы является ее плотность. Ее оптимальное сложение создает наилучшие условия для жизнедеятельности растений.

Оптимальную плотность для яровой пшеницы в Западной Сибири обеспечивают среднесуглинистые черноземы при объемной массе пахотного слоя 1,0 – 1,2 г/см³ (Слесарев,1984).

К настоящему времени доказано, что длительное применение ресурсосберегающих обработок черноземных почв не приводит к переуплотнению пахотного слоя. Максимальная объемная масса почвы после минимальных обработок составила 1,12 г/см³, что соответствует оптимальным параметрам для зерновых культур на обыкновенных черноземах (Холмов, Юшкевич, 2006).

В наших опытах глубокая осенняя обработка обыкновенных и выщелоченных черноземов безотвальными орудиями обеспечивала рыхлое сложение пахотного слоя (0,80 – 0,95 г/см³), увеличивая водопроницаемость талых вод. К посеву зерновых она возрастала до 0,99 – 1,05 г/см³, а в послепосевной период плотность почвы, как правило, была ниже оптимальных параметров на 0,04 -0,1 г/см³.

Минимальная и нулевая обработка доводила плотность к посеву до оптимального состояния (1,1 – 1,2 г/см³). При такой плотности почвы лучше накапливалась и сохраняла влагу в осенний и весенний периоды, однако резко уменьшала впитывание талых вод и пополнение почвенной влаги за счет осадков зимнего периода. Это вполне согласуется с результатами специально поставленных опытов Н.В. Слесарева (1984). Им установлено, что уплотнение слоя 0-30 см с 0,92 до 1,24 г/см³ снижает водопроницаемость в 13 раз, а промачивание в 4 раза. Уплотнение до 1,10 г/см³ снижает скорость фильтрации мерзлой почвы в сравнении с талой при В3 в 3 раза, при ВРК – в 7, а при НВ – в 35 раз.

Обобщение результатов исследований во многих регионах Западной Сибири позволяют сделать вывод, что среднесуглинистые черноземные почвы имеют равновесную плотность сложения благоприятную для возделывания зерновых культур, без особых дополнительных обработок, что дает возможность широкого применения минимальных обработок почвы и прямой посев зерновых культур.

Устойчивость черноземов к уплотнению обусловлена не только высоким наличием гумуса в них, но и повышенным содержанием в структурном составе водопрочных агрегатов размером более 0,25 мм. Это дает возможность минимизации обработок почвы.

В наших опытах, на черноземах лесостепи Алтайского края мелкие обработки почвы, особенно поверхностная, обеспечивали лучшую структурность пахотного слоя. Количество агрономических ценных агрегатов (фракции размеров 0,25–10,0 мм) в пахотном слое почвы перед посевом зерновых культур было больше на 2,0–5,4 %.

Интересные данные были получены при сравнении прямого посева сеялкой CitanZ 12000 фирмы AMAZONE (Германия) с долотообразными сошниками с традиционной технологией (табл. 15).

Переход на технологии с прямым посевом увеличивало количество агрономически ценных агрегатов размером 10–0,25 мм на 3,3 %, противоэрозионных агрегатов размером 3–1 мм на 21,5 % водопрочных агрегатов на 26,0 %.

Таблица 15

Структурно-агрегатный состав почвы в слое 0-10 см перед посевом пшеницы в зависимости от технологии посева (Ребрихинский район, 2008 г.)

Таким образом, минимальные обработки, включая нулевую, не выводят плотность черноземных почв за пределы, превышающие оптимальные величины для зерновых культур, при этом структурное состояние почвы улучшается, лучше накапливаются и сохраняются в почве осенние и весенние осадки, но резко снижается водопроницаемость мерзлой почвы, особенно увлажненной с осени.

4.2.1.3. Водный режим почвы

В засушливых районах Алтайского края вода является основным лимитирующим фактором получения высоких и стабильных урожаев зерновых культур. Оптимизация водного режима в условиях засушливого земледелия представляется весьма сложной проблемой (Belyaev и др., 2019a, 2019b).

Характерная черта климата засушливой зоны – неравномерное распределение осадков в течение года. Осадки не вегетационного периода составляют 30-50% годовых и, значительная их часть, должна пополнить запасы влаги в почве. Однако большая часть не вегетационных осадков теряется за счет стока и физического испарения. Осенние осадки используются лишь на 20–30%, зимние 33–89% на зяблевых фонах и лишь около 10% на паровых. В весенний период за счет диффузно-конвекционного испарения влаги теряется из почвы больше, чем пополняется осадками.

В условиях снегопереноса в степи твердые осадки в значительной части не используются. Уничтожение стерневого фона (парование, осенняя обработка дисковыми орудиями) создает условия для снегопереноса и накопление его в лесных полосах, колках, понижениях рельефа на агрофонах с задержанным снегом (стерня, кулисы, механическое снегозадержание, лесные полосы) усвоение зимних осадков во многом определяется предшественником и приемами обработки почвы, причем наименьшее количество твердых осадков усваивается в паровом поле по причине большой «цементации» увлажненной до 51,4% НВ почвы (табл. 16).

Таблица 16

Усвоение осадков зимнего периода в зависимости от глубины основной обработки почвы (Приобская зона, 1991-1999 гг.)

Как видно из таблицы, что уменьшение глубины осенней обработки почвы в условиях Приобской зоны приводит к потере влаги по непаровым предшественникам и снижению увлажнения почвы относительно глубокой плоскорезной обработки на 17–24%.

При жаркой и ветреной погоде в степи наибольшие потери влаги в допосевной период отличаются в паровом поле, что связано с более высокой влажностью. Потери влаги после других предшественников превышают выпавшие осадки в допосевной период и находятся в обратной зависимости от исходного уплотнения и аэрации верхнего слоя, снижаясь от глубокой плоскорезной (51–49 мм), поверхностный (38–44 мм) до нулевой (12 мм), что несколько нивелирует запасы влаги в почве к посеву зерновых культур по вариантам обработки.

Наиболее наглядно эту закономерность можно проследить в остро засушливый 2012 год. Засушливая осень 2011 года, незначительное количество осадков за зимний период способствовали очень низкому содержанию влаги в почве уже после схода снежного покрова: запасы в метровом слое по предшественникам колебались в пределах 63-113 мм. Наибольшее их количество было по вариантам с глубокой обработкой почвы (105-113 мм), но перед посевом снизились до 65-73 мм, а после посева пшеницы до 31-34 мм (табл. 17).

В этой ситуации выгодно выделяются варианты с нулевой обработкой почвы. Здесь потери влаги в допосевной период составили 4–8 мм, в то время как после глубокой обработки 58–68 мм.

Наблюдения за водным режимом почвы проводились как в вариантах по приемам обработки почвы, так и в вариантах с различными типами посевного агрегата, способа посева и рабочих органов разного вида сошников (Беляев и др., 2016). Оценка проводилась по четырем вариантам:

1. Однооперационные посевные агрегаты с рядовым посевом двухдисковыми сошниками (СЗП-3,6А; СЗ-5,4; СС-6) на фоне мелкой осенней обработки почвы (12-16 см) и предпосевной обработки;
2. Комбинированные посевные агрегаты со строчным и полосным посевом стрельчатыми сошниками (СЗС-2,1; СКП-2,1; ПК-8,5; Обь-4 ЗТ; Тор Мастер), позволяющие совмещать предпосевную обработку почвы с посевом на фоне осенней минимальной обработки почвы до глубины 16 см.
3. Сеялки прямого посева с рядовым высевом семян долотообразными сошниками (CitanZ, , SeadHawk, DMC) на фоне нулевой обработки почвы, минуя предпосевную.
4. Комбинированная сеялка с полосовым посевом стрельчатыми сошниками (Агромастер, Morris, Saiford, Flexicoil, Horsch, Kverneland) по нулевой обработке почвы с совмещением предпосевной обработки с посевом.

Таблица 17

Баланс продуктивной влаги в метровом слое почвы в весенний период в зависимости от глубины осенней обработки и предшественника, мм

Опыты показали, что осенняя обработка почвы в большей степени влияет на водный режим почвы и во многом предопределяет влагозапасы к посеву зерновых культур. Так, продуктивные запасы влаги в метровом слое почвы на вариантах посева (варианты – 1,2) по фонам с основной обработкой почвы в средние годы по влагообеспеченности по разным предшественникам были выше на 14-17 мм, чем по фонам без основной обработки почвы (табл.18).

Таблица 18

Запасы продуктивной влаги (мм) перед посевом яровой пшеницы в зависимости от предшественника, типа сеялки и способа посева

(2006-2012 гг.)

В острозасушливый 2012 год, напротив, прямой посев по фонам с нулевой обработкой почвы показал более лучшие результаты по сохранению влаги в почве. Здесь запасы влаги в почве по вариантам с прямым посевом (варианты 3,4) превышали варианты посева после осенних обработок на 15-24 мм, а перед посевом пшеницы по пару на 27 мм.

Таким образом, водный режим при минимальных почвозащитных обработках в средние годы по влагообеспеченности складывается благоприятнее, чем при нулевых обработках, в основном за счет невегетационных осадков.

Типы посевных агрегатов с различными высевающими сошниками значительного влияния на режим влажности почвы в посевной период не оказывают, на этом фоне сеялки с долотообразными сошниками в посевах пшеницы, посеянной по зерновым, лучше сохраняют влагу в почве. В острозасушливые годы нулевые обработки почвы имеют преимущество в сохранении запасов влаги в почве к посеву зерновых.

4.2.1.4. Питательный режим почвы

Долгое время в производстве основным способом улучшения питательного режима оставалась мобилизация основных элементов плодородия путем интенсивной обработки почвы (при отсутствии применения удобрений или их внесении в малых дозах).

С освоением почвозащитных обработок их минимизация характеризуется снижением запасов подвижных элементов питания, особенно азота. Это связано со снижением аэрации почвы, что вызывает уменьшение численности аэробной микрофлоры, участвующей в минерализации органического вещества.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при размещении яровой пшеницы по пару в метровом слое почвы к моменту посева культуры накапливается до 178 кг/га нитратного азота по варианту с поверхностной обработкой и до 228,9 кг/га – по глубокой. По непаровым предшественникам (горох, пшеница) запасы нитратного азота в почве на варианте с поверхностной обработкой на 70,2 и 28,5 кг/га меньше, чем при глубокой обработке почвы. Обработка почвы на глубину 14-16 см (КПШ-5) по этому показателю, занимает промежуточное положение (табл. 19).

Таблица 19

Содержание нитратного азота в метровом слое почвы перед посевом пшеницы в зависимости от глубины почвозащитной обработки, кг/га

(2001-2005 гг.)

Содержание нитратного азота в почве зависит от погодных условий, предшественника, приемов основной обработки почв, внесения минеральных удобрений (Гамзиков и др., 1985).

В наших опытах колебание содержания нитратного азота в почве в зависимости от погодных условий конкретного года перед посевом пшеницы по пару было в пределах 8,5 – 43,2 мг/кг, после гороха 6,7 – 35,8 мг/кг, а после пшеницы 6,2 – 18,3 мг/кг.

Обеспеченность нитратным азотом в почве, в большей степени зависело от предшественника. После парового предшественника она была высокой (20,8-35,1 мг/кг), после пшеницы низкой (8,7-12,1 мг/кг).

При этом глубина основной обработки на содержание нитратного азота значительного влияния не оказывала. Наблюдается тенденция его роста в пределах одного класса обеспеченности с увеличением глубины обработки почвы (табл. 20).

Таблица 20

Содержание нитратного азота в слое 0-40 см почвы перед посевом пшеницы в зависимости от предшественника и обработки почвы, мг/кг

(2006-2012 гг).

Способы посева яровой пшеницы различными посевными агрегатами не имели преимуществ по накоплению нитратного азота в почве на разных фонах обработки. Содержание нитратного азота перед посевом пшеницы после чистого пара между вариантами опыта колебалось в пределах 32,9-38,0, гороха – 19,2-22,3 и после пшеницы – 8,7-12,1 мг/кг.

По мере удаления поля от пара происходит снижение азота в питании растений, что требует дополнительного внесения азотных удобрений.

4.2.2. Влияние прямого посева и приемов обработки почвы на качество и засоренность посевов, элементы структуры урожая, урожайность и качество зерна зерновых культур

Урожайность сельскохозяйственных культур – величина интегральная и зависит от факторов внешней среды, сорта, его отзывчивости на средства интенсификации, а также от технологии возделывания в конкретных агроландшафтах, в том числе от приёмов основной обработки почвы и других факторов (Беляев и др., 2017а, 2017б, 2018б, 2018в).

К настоящему времени в Западной Сибири достаточно изучена эффективность влияния систем основной обработки почв на урожайность зерновых культур.В опытах В.Г. Холмова, Л.В. Юшкевича (2005) в лесостепи Омской области продуктивность зерновых культур в значительной мере определяется интенсивностью обработки почвы и средств химизации, что позволяет сделать следующие выводы:

— без применения средств химизации выход зерна с 1 га пашни в зернопропашном севообороте снижается по мере уменьшения интенсивности обработки почвы на 20,6%;

— применение средств химизации на зерновых культурах при общем повышении их продуктивности, различия между полярными вариантами основной обработки почвы (отвальная – поверхностная — нулевая) постепенно сглаживаются и достигают на комплексной химизации (минеральные удобрения, гербициды, фунгициды) не более 4,9%.

Подобная закономерность выявлена в Новосибирской области (Власенко, 1994) и в лесостепной зоне Алтайского края (Вольнов, 2006).

4.2.2.1. Полевая всхожесть

Потенциал урожайности зерновых культур зависит в первую очередь от густоты всходов, которая характеризуется показателем полевой всхожести. Полнота полевой всхожести в свою очередь зависит от гидротермических условий в период посева, вредителей и болезней, качества семян и в большой степени от агротехнических условий.

Определение полевой всхожести в опытах показало, что её величина зависит от предшественника. В наших опытах полевая всхожесть яровой пшеницы была более высокой по гороху и пшенице (68,8 и 68,1% соответственно) и меньшей – по пару (64,5%). Это обусловлено большим поражением всходов пшеницы по пару корневыми гнилями (табл. 21).

На полевую всхожесть заметное влияние оказывает глубина заделки семян. При посеве семян мельче 4 см, гибель проростков может достигать 27,7%. При размещении семян в слой 8-10 см полнота всходов снижается на 5-10%. Поэтому рекомендуется семена не заделывать глубже 5-7 см.

Таблица 21

Полевая всхожесть яровой пшеницы в зависимости от предшественника и глубины обработки почвы, % (2006-2012 гг.)

В наших опытах глубина заделки семян находилась в пределах 5-6 см и данный фактор не мог оказать заметного влияния на снижение показателя полевой всхожести.

Обращает на себя внимание относительно невысокий уровень полевой всхожести яровой пшеницы, который в опытах колебался в пределах 63,8-69,2% в обычные годы и 41,5-50,7% в острозасушливый 2012 г. Следовательно, в засушливых зонах края большое влияние оказывает гидротермический режим в период «посев-всходы», а также поражение всходов корневой гнилью.

Между вариантами обработки почвы существенное различие по полевой всхожести не выявлено, т. к. все они способствуют оставлению стерни на поверхности почвы, которая зачастую заражена патогенном корневой гнили.

4.2.2.2. Засоренность посевов

Высокая засоренность посевов сельскохозяйственных культур является одной из важнейших проблем земледелия в Алтайском крае (Цветков, 2010), особенно при переходе на технологии с минимальными обработками почвы и прямым посевом.

Вред, причиняемый полеводству сорняками, весьма многосторонний. Они затеняют культурные растения, задерживая их вегетацию; ухудшают гидротермический режим почвы. На засоренных полях уменьшается полевая всхожесть культурных растений, расходуется большое количество питательных веществ из почвы. Опыты СибНИИСХ показывают, что минимальное количество сорняков в агрофтоценозе, которое приводит к заметному снижению урожая, для однолетних широколистных видов колеблется в пределах 50-100 шт./м², для однолетних мятликовых 350-400шт/м² и для корнеотпрысковых 5-15 шт./м².

Степень и характер нарастания сорняков в посевах зерновых культур существенно зависит от системы основной обработки почвы, уровня химизации.

К настоящему времени достаточно полно изучено влияние минимальных обработок почвы на засоренность посевов. Так, в лесостепной зоне без применения средств химизации при минимализации ухода за паровым полем уничтожается семенных проростков в 1,7 раза больше, чем при отвальной системе. Однако их запасы на данном варианте на 17% выше. В севообороте без химизации минимально-нулевая обработка увеличивает засоренность в 1,9 раза.

Применение гербицидов снижает засоренность в 2 раза до слабой степени с сохранением тенденции ее увеличения от варианта с отвальной обработкой к нулевой с 4,4-5,3 до 6,3-10,1%. Совместное использование гербицидов и минеральных удобрений позволяет свести засоренность до 1,4-4,6% (В.Г. Холмов, 2005).

В наших исследованиях с удалением культуры от чистого пара засоренность посевов зерновых культур к концу ротации четырехпольного зернопарового севооборота увеличивается от слабой (0-10% — масса сорняков от общей наземной массы агроценоза «культура + сорняки») до сильной (20-30% и более). На этом фоне засоренность посевов яровой пшеницы относительно вспашки на варианте с нулевой обработкой почвы увеличивается в 3,3 раза. Применение гербицидов группы 2,4-Д на фоне нулевой обработки снижает засоренность посевов зерновых культур до уровня средней (11,0-20%). Комплексное использование гербицидов против злаковых и широколистных сорняков снижает засоренность посевов до безопасного уровня, при этом минеральные удобрения усиливают эффект подавления сорняков еще на 1,5-3,3%, хотя в этом пределе масса сорняков в общей фитомассе урожая по минимальным обработкам (до глубины 14-18 см) колеблется в пределах 3,5-8,9%, а по нулевой 9,6 – 10,9%.

Таким образом, гербициды являются неотъемлемой частью минимализации основной обработки почвы, особенно при переходе на нулевую обработку для использования технологии прямого посева зерновых культур.

Реализация технологии прямого посева в весенний период возможна в двух вариантах:

— посев посевным комплексом с применением рабочих копирующих органов в виде дисков или долотообразных сошников без предварительной ранневесенней и предпосевной обработки;

— в весенний период проводится боронование, поверхностная обработка с целью закрытия влаги, провокации и уничтожения сорняков и предпосевная обработка с раздельным или совместным применением при посеве сеялками со стрельчатыми лапами типа СЗС-2,1 или горизонтальными дисками.

В первом варианте уничтожение сорной растительности проводится перед посевом гербицидами сплошного действия на основе глифосадов. Во втором имеется возможность бороться с сорняками в ранневесенний период. Посев зерновых в степной зоне, как правило, выполняется в третьей декаде мая и к этому периоду в большинстве лет многие виды сорняков начинают прорастать. Предпосевная обработка почвы, проведенная отдельно от посева и совмещенная с ним позволяет успешно уничтожать сорную растительность.

Опыты СибНИИСХ показали, что ранневесеннее боронование плоскорезной зяби (в 4 следа) обеспечивало снижение засоренности посевов на 21,7%, обработка лущильников (в 1 след) на 7,1%, лущильником с катками (1 след) на 17,9%, БИГ-3А с катками (1 след) на 12,2 % в сравнении с вариантом без обработки.

Предпосевная культивация под вторую культуру наиболее эффективна в день посева, чем за 2 дня до посева.

Установлено, что применение боронования посевов в лесостепной зоне (до всходов и по всходам) после посева дисковой сеялкой СЗ-3,6 снижает засоренность малолетними сорняками на 11,6% по отвальной обработке и на 15,6-26,8 – после плоскорезной. Боронование по всходам при посеве дисковой сеялкой значительно снижает урожай, а до всходов – увеличивает (П.Ф. Ионин, 1988).

Довсходовое боронование посевов после сеялки СЗС-2,1, как и посеве дисковой сеялкой снижало численность сорняков на 7,2%. В то же время послевсходовое боронование (2-3 листа культуры) на плоскорезных и отвальных фонах снижало густоту стеблестоя культуры и уменьшало ее продуктивность на 0,27 т/га. Прикатывание почвы в сочетании с до и послевсходовым боронованием БЗСС -1,0 не превышало продуктивность пшеницы (Холмов, Юшкевич, 2006).

К сожалению, отсутствуют данные по влиянию ранневесенних и предпосевных обработок по фонам с нулевой обработкой почвы.

Нами было проведены исследования по оценке посевных агрегатов нового поколения для прямого посева зерновых культур в условиях сухой степи Алтайского края. Схема опытов предусматривала посев яровой пшеницы сеялками Citan Z 12000 и Seed Hawk без предпосевной (прямой посев), и с предпосевной обработкой Catros. За контроль был взят вариант посева сеялкой СЗС – 2,1.

Сеялка Citan Z фирмы AMAZONE (Германия) оснащена долотообразными сошниками, обеспечивающие минимальное рыхление почвы. Сеялка Seed Hawk шведской фирмы VADERSTAD.

Предпосевная обработка проводилась орудием Catros (Амазоне), представляющую собой навесную дисковую борону шириной 6 м, которая крошит почву на заданную глубину, заделывает растительные остатки, выравнивает поверхность поля и уплотняет почву. Сеялка Seed HAWK шведской фирмы VADERSTAD совмещает предпосевную обработку почвы и посев.

Посев проводился 21 мая, сорт пшеницы Алтайская-50, без внесения минеральных удобрений. Предшественник – ячмень (третья культура, после пара), агрофон – нулевая обработка почвы. Перед посевом сорняки обрабатывали препаратом Раундап, в фазу кущения пшеницы посевы обработали баковой смесью Эферам (4 л/га) + Алтмет (5 г/га).

Двойная гербицидная обработка позволила снизить засоренность посевов пшеницы до низкого уровня засоренности (0-10%). В целом на фоне нулевой обработки засоренность посевов по вариантам опыта колебались в пределах 10%, хотя заметна тенденция увеличения засоренности (до 9%) при прямом посеве сеялкой Citan Z без предпосевной обработки почвы (табл. 22).

Преобладающим типом сорняков были однолетние, среди которых большинство составляли злаковые сорняки (щетинник зеленый и сизый, просо куриное, овсюг – 88%). Из яровых однолетников присутствовали гречишка вьюнковая, горчица полевая, щирица запрокинутая и другие (9-11%). Засоренность многолетними была невысокой (0,8-1,0%).

Таблица 22

Засоренность посевов яровой пшеницы в зависимости от технологии посева (предшественник ячмень, 2008 г.)

Таким образом, широкое использование гербицидов показало высокую эффективность в борьбе с сорняками, а на этом фоне возможно применение прямого посева производительными сеялками нового поколения без основной и предпосевной обработки почвы.

4.2.2.3. Элементы структуры урожая

Урожайность зерновых зависит от продуктивной кустистости – числа продуктивных стеблей на 1 м², числа зёрен в колосе и от массы 1000 зерен.

Анализ показал, что растения пшеницы, посеянной по разным предшественникам, имеют между собой некоторые различия по основным элементам структуры урожая (табл. 23).

Таблица 23

Элементы структуры урожая пшеницы при разной глубине обработки почвы (2006-2011 гг.)

Продуктивная кустистость, число зёрен в колосе и масса 1000 зерен в посевах пшеницы по пару несколько выше, чем по пшенице. Горох занимает среднее положение по названным показателям. В опытах прослеживается чёткая закономерность увеличения показателей структуры урожая по мере углубления пахотного слоя почвы по всем исследуемым предшественникам.

В острозасушливый 2012 год сохранилась аналогичная закономерность по структуре урожая пшеницы лишь по основным предшественникам. По вариантам глубины обработки значительного различия по этим показателям не выявлено.

При урожайности 25,1 и 21,1 ц/га прибавка составила 3,5 и 2,0 ц/га (табл. 24). В острозасушливый 2012 год урожайность пшеницы снизилась на 12,2 ц/га. Разница между предшественниками по урожайности сохранилась в пользу пара и гороха.

Таблица 24

Урожайность яровой пшеницы в зависимости от предшественника и глубины обработки почвы, ц/га (2006-2012 гг.)

Данные урожайности свидетельствуют, что возделывание пшеницы по пару и гороху в умеренно засушливые годы по традиционной технологии имеет преимущества перед размещением яровой пшеницы после пшеницы.

4.2.2.4.Качество посева и урожайность

Переход на ресурсосберегающие технологии возделывания способствовал освоению новой посевной техники, позволяющей оптимизировать отдельные технологические операции при выращивании и уборке зерновых культур.

Оптимальные глубина заделки семян, норма, способ посева зерновых культур в конкретной почвенно-климатической зоне являются очень важными факторами повышения урожайности. При этом площадь питания одного растения оказывает решающее влияние на его продуктивность. Доказано, что урожайность зерновых культур повышается при более равномерном распределении семян по площади питания (Синягин, 1979; Поползухин, 1998).

Посев по оптимальной обработке и парам дисковыми сеялками с междурядьем 15 см не может в полной мере обеспечить равномерное распределение семян в рядке. Растения в них, особенно при более высоких нормах высева, загущены, сохранность растений к уборке снижается. По стерневым фонам из-за частого забивания дисковых сошников стернёй и неравномерной заглубленности, снижается качество посева.

Для почвозащитного земледелия получение качественного посева является серьёзной проблемой. Здесь часто используются сеялки СЗС-2,1. Их применение выявило ряд недостатков. Прежде всего, это неравномерная глубина посева, увеличение засорённости агрофитоценоза, что в конечном счёте приводит к снижению продуктивности культур (Горкольцев, 1982).

Цель качественного проведения операции – посеять в оптимальные сроки с заданной рекомендуемой нормой высева и заделкой большинства семян на требуемую глубину во влажный слой почвы с одновременным внесением минеральных удобрений. Посев должен обеспечивать равномерное размещение растений на площади, создавая оптимальные условия для лучшего развития корневой системы, кустистости и продуктивности зерновых культур. Благодаря равномерному развитию растения быстро смыкаются, угнетая сорняки, и сохраняют почвенную влагу.

При разработке технологий возделывания зерновых культур в засушливых условиях Алтайского края очень важное значение имеют технологические операции, связанные с посевом зерновых культур.

С появлением посевных агрегатов нового поколения появилась необходимость уточнения отдельных параметров по способам, срокам, нормам высева зерновых культур с целью повышения их продуктивности (Беляев и др., 2018а). Ранее нами было доказано, что с точки зрения эффективности посева пшеницы необходимо стремиться к увеличению соотношения количества продуктивных стеблей и высеянных семян. Для этого необходимо повышать полевую всхожесть семян, сохранность растений к уборке и их продуктивную кустистость.

Для повышения полевой всхожести следует совершенствовать посевные машины с целью снижения стандартного отклонения глубины заделки семян, а сохранности растений – обеспечить равномерность распределения семян по рядкам (полосам) посева и проводить посев с внесением удобрений.

Глубина заделки семян. Оптимальной глубиной заделки семян для засушливых условий можно считать около 5-6 см. Каждый сантиметр заглубления семян ниже этого слоя приводит к снижению всхожести зерна на 4%, поэтому норму высева увеличивают на 3-5%. Глубокая заделка семян практикуется как вынужденная мера при пересыхании верхнего слоя вусловиях засушливой весны. При этом увеличивается время от посева до всходов (1 см глубины – 1 сутки), в связи с чем, в итоге, повышается засоренность посевов, а так же поражение растений корневыми гнилями.

Оценка разных типов высевающих сошников показала, что глубина заделки семян дисковыми сошниками на сеялках типа СЗП – 3,6А на 9-11 мм меньше относительно других типов сошников, стандартное отклонение по глубине заделки семян не превышает 10,7 мм, а коэффициент вариации по паровым фонам и гороху колеблется в пределах 20%. Это указывает на равномерную заделку семян, которая зависит от качества предпосевной обработки почвы.

Стрельчатая лапа (сошники сеялок СЗС-2,1 и Агромастер), напротив, относительно других типов сошников высевают семена до глубины 57,1 – 69,4 м со стандартным отклонением 13,8 – 14,8 мм, т.е. глубина заделки семян отклоняется от стандарта до 14,8 мм. Наиболее равномерно семена зерновых высевают сеялки Condorи DМС с долотообразными сошниками. При этом выдерживается заданная глубина посева семян с меньшими отклонениями по вертикали (табл. 25).

Таблица 25

Влияние типа высевающего рабочего органа на глубину заделки семян яровой пшеницы, посеянной по различным предшественникам

(2006 – 2012 гг.)

В наших опытах в условиях сухой степи не было выявлено какое-либо значительное влияние типа высевающего аппарата на полевую всхожесть и урожайность семян яровой пшеницы в обычные по увлажнению годы, лишь несколько выше она была на вариантах с посевом сеялкамиCondor и DМС с долотообразными сошниками, особенно в острозасушливый год, когда разница полевой всхожести относительно других вариантов достигала 4,8 % после пара, 7,4 и 12,0 % после пшеницы и гороха (табл. 26).

Невысокий уровень полевой всхожести в засушливых условиях объясняется влиянием гидротермического режима в период «посев – всходы», а так же поражением корневой гнилью, особенно, по паровым предшественникам.

Таблица 26

Полевая всхожесть семян яровой пшеницы в зависимости от типа высевающего рабочего органа посевного агрегата и предшественника (%) (2006-2012 гг.)

Анализ структуры урожая пшеницы показал, что в обычные по увлажнению годы в сухой степи сеялки с различными типами высевающих сошников не существенно влияют на составляющие ее основные элементы. По числу продуктивных стеблей отмечается некоторое преимущество долотообразных сошников (табл. 27).

В острозасушливый 2012 год показатели структуры урожая на варианте посева сеялками с долотообразными сошниками имеют некоторое преимущество относительно других типов высевающих рабочих органов, и особенно, в посевах пшеницы, размещенной после пшеницы.

Таблица 27

Элементы структуры урожая яровой пшеницы по различным предшественникам и высевающим рабочим органам

На этом фоне преимущество долотообразных сошников относительно сошников в виде стрельчатых лап по количеству продуктивных стеблей на 1 м² было на 4,4%, числу зерен на 34,2%, массы 1000 зерен на 8,3 %.

Это не могло не сказаться и на урожайности яровой пшеницы, которая была получена в этих жесточайших условиях на уровне 7,0 ц/га и превышала другие варианты на 2,4 ц,га и 3,0 ц/га (табл. 28).

На более благоприятных фонах (пар, горох) разница в урожайности в пользу долотообразных сошников была не столько значительной (1,1 и 0,9 ц/га).

В острозасушливый год урожайность пшеницы, посеянной сеялкой СЗП-3,6А (двухдисковый сошник) была самой низкой и составляла по пару 6,4 ц/га; гороху 5,9 ц/га и после пшеницы 2,5 ц/га, хотя в обычные годы по урожайности она не уступала другим.

Таблица 28

Урожайность яровой пшеницы в зависимости от типа высевающего рабочего органа посевного агрегата и предшественника (2006 – 2012 гг.)

Таким образом, наиболее качественный посев яровой пшеницы достигается сеялками с долотообразными высевающими сошниками независимо от предшественника. Благодаря этому повышается всхожесть семян на 4,8 – 12,0%, улучшаются показатели структуры урожая и в жестких засушливых условиях увеличивается урожайность яровой пшеницы по неблагоприятным предшественникам (зерновые) на 2,4 – 3,0 ц/га. В условиях умеренной засухи эти преимущества по урожайности значительно не проявляются.

4.2.2.5. Качество зерна

В настоящее время в Западной Сибири достаточно изучены вопросы повышения качества зерна в связи с освоением почвозащитных, энергосберегающих приемов обработки почвы.

Почвенно-климатические условия сухой части Алтайского края позволяют в большинстве лет выращивать зерно с высокими технологическими свойствами. Среди комплекса технологических операций в получении такого зерна выделяются, прежде всего, севообороты и предшественники с чистым паром (Неклюдов, 1990а, 1990б), система основной обработки почвы (Холмов, Юшкевич, 2006; Власенко, Сапрыкин 1994), применение удобрений, особенно азотных, по непаровым предшественникам.

В соответствии с ГОСТ 9353-2016зерно сильной пшеницы должно иметь не менее: натура – 750 г/л, стекловидность – 60%, содержание белка – 14% и сырой клейковины в зерне – 28%.

Среди комплекса технологических операций и средств, обусловливающих формирование зерна с высокими технологическими свойствами, выделяются предшественники и севообороты с чистым паром, система основной обработки почвы, применение удобрений, особенно азотных, химическая прополка посевов.

Основные показатели качества зерна (содержание белка и клейковины) существенно зависят от предшественника. По пару, даже без удобрений, зерно отличается повышенным содержанием белка и сырой клейковины как по отвальной, так и по минимальной системам обработки почвы в сравнении с непаровыми предшественниками и соответствует по качеству зерну второго класса. Внесение под пшеницу по пару фосфорных удобрений приводит к тому, что по содержанию клейковины зерно с отвальной обработкой относится к первому классу, а по минимальной обработке – остаётся на прежнем уровне из-за усилившейся конкуренции сорняков на удобренном фоне (Неклюдов, 1990а, 1990б).

Уменьшение содержания белка и клейковины в зерне пшеницы при плоскорезной и минимальной обработках по непаровым предшественникам, в сравнении со вспашкой, в значительной мере объясняется снижением мобилизации нитратного азота и возрастанием засорённости посевов. По другим технологическим свойствам, таким, как масса 1000 зёрен, натура и стекловидность, существенных различий между способами обработки почвы не отмечено (Зинченко, 1972).

Использование минеральных удобрений, особенно азотных, на фоне химических прополок пшеницы позволяет повышать содержание клейковины в зерне на 3,3-3,5% или 11,3-12,0% относительно контроля (без химизации). При этом применение энергосберегающих систем обработки почвы по любым предшественникам не ухудшает показателей качества зерна относительно отвальной обработки почвы (Холмов, Ющенко, 2006).

Наши исследования показали (табл. 30), что основные показатели качества зерна – белковость и клейковина по паровому предшественнику (даже без удобрений) соответствуют второму классу, как после глубокой, так и мелкой (до 10см) осенней обработки почвы.

При возделывании пшеницы по гороху, а, особенно, после пшеницы, зерно имело ниже базисных кондиций по нулевой обработке почвы, где наблюдалось снижение мобилизации нитратного азота и возрастания засоренности посевов по сравнению с вариантом глубокой обработки почвы.По другим технологическим свойствам, таким как натура, стекловидность, ИДК, существенных различий между способами обработки почвы не отмечены.

Оценка типов высевающих рабочих органов различных сеялок не выявила существенных различий по показателям качества зерна яровой пшеницы, поскольку, в сущности, они не оказывали значительного влияния на мобилизацию нитратного азота, снижения засоренности посевов, лучшего увлажнения почвы.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что применение поверхностных и мелких обработок почвы не ухудшает показатели качества зерна относительно глубоких по паровому предшественнику, но снижают количество клейковины и белка в зерне пшеницы, размещенной по пшенице без использования минеральных удобрений. Особенно заметно снижение на варианте с нулевой обработкой почвы.

Таблица 30

Показатели качества зерна пшеницы в зависимости от предшественника и глубины обработки почвы (2006 – 2012 гг.)

По другим технологическим свойствам, таким как натура, стекловидность, ИДК, существенных различий между способами обработки почвы не отмечены.

Оценка типов высевающих рабочих органов различных сеялок не выявила существенных различий по показателям качества зерна яровой пшеницы, поскольку, в сущности, они не оказывали значительного влияния на мобилизацию нитратного азота, снижения засоренности посевов, лучшего увлажнения почвы.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что применение поверхностных и мелких обработок почвы не ухудшает показатели качества зерна относительно глубоких по паровому предшественнику, но снижают количество клейковины и белка в зерне пшеницы, размещенной по пшенице без использования минеральных удобрений. Особенно заметно снижение на варианте с нулевой обработкой почвы.

Ранее В.Г. Холмовым (2006) в Омской области и В.В.Вольновым (2006) в Алтайском крае было доказано, что на фоне комплексной химизации (минеральные удобрения, химические средства защиты посевов от сорняков, вредителей и болезней) использование менее затратных приемов обработки почвы не ухудшает показатели качества зерна как по паровому, так и непаровому предшественнику. При этом содержание клейковины в зерне яровой пшеницы увеличивается на 3,3-3,5% или 11,0-12,0 % относительно контроля (без химизации).

4.3. Значимость отдельных технологических факторов в формировании урожая яровой пшеницы

4.3.1. Агроклиматические условия

Для оценки значимости агроклиматических и др. факторов на урожайяровой мягкой пшеницынами проведены многофакторные исследования производственных посевов в 6 хозяйствах умеренно засушливой колочной степи Алтайского края в 2005-2014 гг. (Соколова, Беляев, 2017), на которых не проводилось ни внесение удобрений, ни применение средств защиты растений.

При оценке степени влияния различных факторов на урожайность яровой мягкой пшеницы нами был использован информационно-логический метод анализа данных, позволяющий оценить тесноту связи урожайности с исследуемыми показателями и построить математическую модель ее прогнозирования. Положение фактора в формуле определяется по значению коэффициента эффективности передачи информации. На первое место по степени влияния на урожайность ставится показатель, имеющий наибольшее значение данного коэффициента (Пузаченко и др., 1970; Бурлакова, 1984; Пивоварова, 2011).

В качестве влияющих факторов были проанализированы следующие:

— почвенно-климатическая зона – Приобская и Восточно-Кулундинская зоны умеренно засушливой колочной степи Алтайского края;

— содержание воды в почве в слое 0-100 см в III декаде апреля, мм;

— содержание воды в почве в слое 0-100 см во II декаде июня, мм;

— ГТК₁ – гидротермический коэффициент увлажнения Селянинова за период май-июнь;

— предшествующие культуры – зерновые, бобовые и пропашные культуры, пар;

— группы спелости высеваемых сортов яровой мягкой пшеницы – среднеранние, среднеспелые и среднепоздние;

— сроки посева – I, II и III декады мая;

— глубина заделки семян.

Для модели расчета урожайности яровой мягкой пшеницы были определены значения коэффициента эффективности передачи информации К_эф. (табл. 31). Предварительно все исследуемые факторы, и урожайность в том числе, были проранжированы исходя из диапазона их изменения.

Результаты проведенных расчетов показали, что не все факторы, влияющие на урожайность яровой мягкой пшеницы, имеют одинаковое значение. Гидротермический коэффициент периода май-август ГТК₂ (К_эф.=0,194) не был взят в формулу, поскольку прогнозирование урожайности необходимо ежегодно осуществлять как можно раньше.

Таблица 31

Степень связи урожайности яровой мягкой пшеницы с факторами, обладающими максимальными значениями коэффициента эффективности передачи информации К_эф.

В результате получено уравнение зависимости урожайности яровой мягкой пшеницы от перечисленных факторов в виде (3):

У = З ГТК₁ ( В₂ В₁ (СП ( Пр ГС ГЗС))) (3)

В случае попадания значений всех указанных факторов в границы состояний, при которых достигается максимальный ранг урожайности, она может составлять 2,10…3,49 т/га (4-5 ранг).

Верификация данной модели показала, что совпадение рангов расчетной урожайности с фактической составляет 63,6% (266 полей из 418), а попадание расчетной урожайности в рамки ± 1 ранг от фактической составляет 91,4% (382 поля из 418), что однозначно позволяет рекомендовать её для прогнозирования урожайности яровой мягкой пшеницы в умеренно засушливой колочной степи Алтайского края.

На основе полученной модели установлено, что на урожайность яровой мягкой пшеницы в умеренно засушливой колочной степи Алтайского края наибольшее влияние оказывают природные почвенно-климатические факторы (К_эф. = 0,191…0,194).

Содержание воды в почве в слое 0-100 см как отдельно взятый фактор, влияющий на урожайность, находится на втором месте (К_эф. = 0,091…0,101).

Другие изменяемые факторы – сроки посева, предшествующие культуры, группы спелости сортов и глубина заделки семян – находятся на третьем месте (К_эф. составляют от 0,057до 0,018).

При попадании значений всех указанных факторов в границы состояний, при которых достигается максимальный ранг урожайности, она может составлять 2,10…3,49 т/га (4-5 ранг).

4.3.2. Предшественники

Влияние предшествующей культуры на продуктивность зерновых очень существенно (Belyaev и др., 2019а). С целью проверки правильности выдвинутых положений по формированию севооборотов, рассмотрим результаты производственных опытов, проведенных в 17–27высокотехнологичных хозяйств Алтайского края различных агроклиматических зон в 2006–2013гг. В качестве предшественников яровой пшеницы рассматривались пар, пшеница и горох.

Обработка многолетних данных показывает, что средняя величина полевой всхожести пшеницы на посевах по пару и гороху была практически одинаковой (66,8 и 66,4 % соответственно), а на посевах по пшенице — достоверно ниже (61,9 %).

С точки зрения влагонакопления в весенний период преимущество имеют паровые предшественники (рис.25-27). Общие средние запасы влаги в метровом слое почвы получены выше на 19,8 мм, чем по пшенице, и на18,6 мм выше, чем по гороху. При этом средний расход влаги из метрового слояпочвы за вегетацию также был максимален на полях по предшествующему пару — 103,3 мм, по пшенице — 93,6 мм, а минимальная величина получена по гороху — 75,7 мм.

Рис. 25. Динамика общих запасов влаги в метровом слое почвы (апрель) по предшественникам

Рис. 26. Динамика общих запасов влаги в метровом слое почвы (июнь) по предшественникам

Рис. 27. Динамика общих запасов влаги в метровом слое почвы (август) по предшественникам

Наиболее значимое преимущество паровых полей наблюдалось по содержанию нитратного азота в слое 0–20 см в весенний период. Его величина была в 1,3 и 2,7 раз выше, чем по гороху и пшенице соответственно.

Анализ динамики влагозапасов в почве указывает на наличие тенденции снижения общих запасов влаги весной (апрель) и осадков первой половины вегетации в крае (т.к. явно снижаются влагозапасы в июне месяце). Влагозапасы в почве на середину августа также имели тренд к снижению, и только последние годы возрастали за счет осенних осадков. Это диктует необходимость правильного выбора набора культур и параметров их посева. Т.к. наличие влаги в почве и распределение осадков по вегетации во многом определяют показатели полевой всхожести растений, их развитие по вегетации и степень использования агроклиматического потенциала почв.

Как результат, паровые поля при среднем урожае яровой пшеницы 25,3 ц/га позволили получить прибавку 5,2 и 9,1 ц/га в сравнении с предшественниками горохом и пшеницей. Преимущество обусловлено большим количеством продуктивных стеблей (на 42,4 и 47,2 шт./м²), зерен в колосе (на 0,6 и 4 шт.) и массой 1000 зерен (на 1,0 и 3,7 г). При этом качество зерна также было значительно выше. Среднее содержание протеина и клейковины по пару равно 14,5и 29,3 % соответственно против 13,5 и 26,3 % по гороху и 13,0 и 25,4 % по пшенице.

Средняя величина расхода влаги из метрового слоя почвы за вегетацию на единицу урожая пшеницы была минимальна по предшествующему гороху (3,8 мм га/ц), что на 0,3 и 2,0 мм га/ц ниже, чем по пару и пшенице соответственно.

Таким образом, существенное повышение урожая яровой пшеницы и улучшение качества зерна может быть достигнуто за счет применения рациональных севооборотов, исключающих повторные посевы пшеницы по пшенице.

4.3.3. Сорта

Выбор сортов основывается на адаптации к климатическим условиям местности, устойчивости к вредителям и болезням и способности получать высокий урожай в соответствии с суммой температур и осадков вегетации. При реализации сберегающих технологий правильный подбор сортов имеет одно из решающих значений. В основу выбора должны быть положены почвенно-климатические условия хозяйств, их цели и финансовые возможности (Беляев, Соколова, 2016).

При значительных посевных площадях необходимо высевать несколько сортов одной культуры, различающихся по степени интенсивности и длине вегетационного периода. Это позволит в большей степени приспособиться к изменчивости погодных условий за вегетацию, снизить напряженность при уборке и риски.

В настоящее время в Алтайском крае возделывается около 60 сортов яровой мягкой пшеницы (в том числе алтайской селекции более 20). Пять наиболее распространенных сортов (Алтайская Жница, Алтайская 70, Алтайская 75, Алтайская 325, Тобольская, Степная Нива) занимают порядка 1,0 млн. га посевной площади. Для сравнения: в 2003 г. сорт Алтайская-50 возделывался на 45,7% посевных площадей. Следовательно, наблюдается расширение спектра возделываемых сортов, а это требует правильного их выбора с обоснованием нормы высева применительно к условиям возделывания и технологиям.

Что касается эффективности сортов различных селекционных центров Сибири, нами выполнен анализ их урожайности и качества зерна при возделывании в Алтайском крае за 2005–2013 гг. по различным предшественникам (табл. 32). Так, по предшествующей яровой пшенице средняя урожайность алтайских сортов составила 14,8 ц / га, что на 0,5 ц / га ниже, чем сортов новосибирской и омской селекции. Различия в пределах погрешности замеров. При этом содержание клейковины в зерне было одинаковым (27,3%), а протеина — различия также в пределах погрешности (13,6 и 13,8%). Проведенный анализ динамики показателей показал, что в более неблагоприятных условиях вегетации и по плохим предшественникам преимущество имели сорта алтайской селекции, а по благоприятным условиям и предшественникам — сорта омской и новосибирской селекции.

Таблица 32

Показатели продуктивности и качества зерна яровой пшеницы сортов алтайской и не алтайской селекции (предшественник – яровая пшеница)

Т.е. выбор сортов культур должен базироваться на возможности охвата большей части изменчивости агроклиматических условий зон применения. Если взять за основу осадки вегетационного периода и температуры, то при нормальном многолетнем законе их распределения достаточно иметь 2-3 сорта в каждом хозяйстве, причем разных групп спелости. Это позволит существенно снизить риски и повысить эффективность использования агроклиматического потенциала хозяйств в многолетнем плане.

Изучение формирования урожайности яровой мягкой пшеницы сортов различных групп спелости проводились в 2009-2011 годах в 4-х хозяйствах Приобскойй зоны Алтайского края: ОАО «Кипринское» и ОАО «Крутишинское» Шелаболихинского района, ОПХ «Комсомольское» Павловского района, ГУП «Чистюньский» Топчихинского района (Беляев, Соколова, 2015а).

Высевались следующие сорта яровой пшеницы: среднеранние – Омская 32, Омская 36, среднеспелые – Алтайская 325, Алтайская 530, среднепоздние – Алтайская 105, Омская 35.

Технологии возделывания пшеницы базировались на осенней обработке почвы орудиями ПГ-3-5, ОПТ-3-5, Landoll и Top Down. Весеннее закрытие влаги выполнялось агрегатами из борон БЗСС-1,0 и БЗГ-24, предпосевная культивация — почвообрабатывающими машинами АПК-7,2 и КТС-7. Посев проводился сеялками и комплексами отечественного и зарубежного производства: СЗП-3,6А, Amity, Агромастер, Омич, JD-730 во второй декаде мая. Норма высева – 5 млн. всхожих зерен на гектар.

В результате анализа полученных данных установлено, что элементы структуры урожая и урожайность сортов яровой мягкой пшеницы различных групп спелости по годам значимо различались (табл. 28). Это обусловлено, прежде всего, распределением осадков и температур вегетации по годам, а также запасами влаги в почве в весенний период.

Таблица 33

Элементы структуры урожая и урожайность яровой мягкой пшеницы

(Приобская зона, 2009-2011 гг.)

В исследуемых хозяйствах посевы яровой мягкой пшеницы по зерновым предшественникам в среднем за три года занимали 574 га, в т.ч. 231 га засевались среднеранними, 198 га – среднеспелыми и 145 га – среднепоздними сортами. Максимальная урожайность яровой мягкой пшеницы в среднем за три года была получена в группе среднеспелых сортов – 1,75 т/га, минимальная — у среднеранних – 1,16 т/га, промежуточное положение заняли среднепоздние сорта с урожайностью 1,38 т/га (рис. 28). Валовый сбор зернасортов яровой мягкой пшеницы, высеваемой по зерновым предшественникам, в среднем за три года составил 816 т, из которых 269 т дали среднеранние, 347 т – среднеспелые и 200 т – среднепоздние сорта (рис. 29).

Рис. 28. Урожайность сортов яровой мягкой пшеницы различных групп спелости, т/га (Приобская зона, 2009-2011 гг.)

Рис. 29. Валовый сбор зерна сортов яровой мягкой пшеницы различных групп спелости, т (Приобская зона, 2009-2011 гг.)

Процентное распределение площадей посевов и валового сбора зерна яровой мягкой пшеницы, высеваемой по зерновым предшественникам, в среднем за три года представлено на рисунке 30.

Рис. 30. Процентное распределение площадей посевов и валового сбора зерна яровой мягкой пшеницы различных групп спелости,

(Приобская зона, 2009-2011 гг.)

Проведённые исследования позволяют сделать вывод, что в хозяйствах Приобской зоны Алтайского края нужно высевать сорта яровой мягкой пшеницы всех трёх групп спелости в определенном соотношении для лучшего использования агроклиматического потенциала почв, отдавая предпочтение среднеспелым сортам.

Изучение изменчивости урожайности и элементов структуры урожая сортов яровой мягкой пшеницы различных групп спелости в зависимости от предшественника в Восточно-Кулундинской зоне Алтайского края (Беляев, Соколова, 2015б). При проведении анализа использованы результаты производственных полевых опытов 2009-2011 гг., полученные в 3 хозяйствах: СПК «Путь к коммунизму» Завьяловского района, СПК «Колос» и СПК «Тамбовский» Романовского района Алтайского края. Высевались следующие группы спелости сортов яровой мягкой пшеницы: среднеспелые (Алтайская 325, Алтайская 530) и среднепоздние (Алтайская 105, Алтайская 680, Апасовка, Омская 24, Омская 28, Омская 35). Предшественниками являлись пар и яровая пшеница. Технологии возделывания пшеницы основывались на осенней обработке почвы орудиями ПГ-3-5, ОПТ-3-5, АПК-7,2. Весеннее закрытие влаги осуществлялось агрегатами из борон БЗСС-1,0, предпосевная культивация — почвообрабатывающими машинами АПК-7,2 и КПЭ-3,8. Посев проводился комплексами отечественного производства и сеялками СЗП-3,6А, СКП-2,1, ПК-8,5 во второй-третьей декадах мая. Норма высева – 5 млн. всхожих зерен на 1 га.

В условиях проведения полевых опытов независимо от года исследования и группы спелости сортов максимальная урожайность яровой мягкой пшеницы была получена по пару — в среднем 3,0 т/га, по пшенице — ниже на 0,8-0,9 т/га. Изменчивость урожайности по годам минимальна в группе среднеспелых сортов, высеваемых по пару (коэффициент вариации составил 12,0%). Для получения максимальных урожаев в хозяйствах Восточно-Кулундинской зоны Алтайского края необходимо высевать и среднеспелые, и среднепоздние сорта яровой мягкой пшеницы, отдавая предпочтение пару как предшественнику.

4.3.4. Качество посевного материала

Урожайность пшеницы во многом зависит от погодных условий, плодородия почвы, агротехнических приемов и др. факторов. При этом высоко значимую роль вформировании урожая играют посевные качества семян (Шарафутдинов и др., 2017).

Как показывает практика, одним из объективных параметров оценки качества семян являются их форма размер и плотность. Каждому сорту или гибриду свойственна оптимальная форма семян, при которой они обладают наиболее высокими биологическими свойствами, которые определяются анатомическими и морфологическими особенностями их структуры, биохимическим составом и физиологическим состоянием(ГОСТ Р 52325-2005; Макрушин, Макрушина, 2019).

Разделение семян по форме, размеру и плотности, а также отделение семян от сорняков, выделение поврежденных и щуплых семян происходит после уборки урожая. Это достигается использованием воздушно-решётных зерноочистительных машин, разделяющих семена по размеру зерна и аэродинамическим свойствам (Самойлов, 2017).

Установлено, что размер семян пшеницы коррелирует с урожайностью, тогда как масса не имела аналогичной тенденции. Более крупные и тяжелые семена имели меньшее содержание влаги, чем более мелкие и более легкие семена, что считалось экономически выгодным, поскольку затраты на сушку уменьшались (Макрушин, Макрушина, 2019).

Семена, разделенные на фракции, отличаются посевными качествами, особенно легкие и щуплые, которые дают неполноценные всходы. Крупные семена с большим удельным весом характеризуются большей жизнеспособностью.

Поэтому разделение посевного материала на фракции следует считать одним из агрономических приемов повышения урожайности зерновых культур. Система сепарации семян позволяет получить высокие урожайные свойства зерна, а, следовательно, повысить реализацию потенциальных возможностей сортов.

В 2010 — 2017 годах нами проводились экспериментальные исследованияпо оценке влияния посевных качеств семян яровой пшеницы на урожай в условиях производственных посевов хозяйств Алтайского края(Belyaev и др., 2020с). Ежегодно до посева проводился отбор высеваемых семян различных сортов (от 15 до 21) в 18-26 хозяйствах и проводилось разделение семян на фракции на пневмоклассификаторе PetkusK-293. Затем проводили учет урожая на наблюдаемых полях в осенний период.

В 2010 году определяли связи между отдельными фракциями семян, а также оценивали их влияние на максимальную урожайность яровой пшеницы. В последующие годы отслеживали динамику изменения соотношения различных фракций в посевном материале с целью выявления влияния на них фактора года. По результатам замеров оценивалась степень тесноты статистических связей оцениваемых показателей методами корреляционно-регрессионного анализа.

По итогам 2010 года исследовались статистические связи между массой 1000 зерен посевного материала и массой 1000 зерен семян урожая. Полученные уравнения связи в графическом виде представлены на рисунках 31-33.

Масса 1000 зерен семян урожая пшеницы пропорциональна массе 1000 зерен посевного материала при скоростях воздушного потока 9, 10 и 11 м/с. С массой 1000 зерен посевного материала при 8 м/с статистически значимой связи не установлено.

При этом, если масса 1000 зерен семян урожая практически равна массе 1000 зерен посевного материала при V=9 м/с (0,99), то от массы 1000 посевного материала при V =10 м/с она составляет уже 0,89, а от массы при V=11 м/с – 0,81.

Рис. 31. Зависимость массы 1000 зерен семян урожая

и посевного материала при V=9 м/с

Рис. 32. Зависимость массы 1000 зерен семян урожая

и посевного материала при V=10 м/с

Рис. 33. Зависимость массы 1000 зерен семян урожая

и посевного материала при V=11 м/с

В результате обработки полученных данных установлена высоко значимая обратная связь между долей семян при скорости воздушного потока 8 м/с в посевном материале и максимальной урожайностью яровой пшеницы на полях. Уравнение связи (5) имеет вид:

где Ф_8м/с – доля семян при скорости воздушного потока 8 м/с.

Как показывает анализ, увеличение доли фракций семян при скорости воздушного потока 8 м/с на каждые 10% приводило к пропорциональному снижению максимальной урожайности яровой пшеницы на 5,5 ц/га. Именно эти семена существенно ограничивают урожайность и являются одним из главных лимитирующих факторов ее повышения. Это, как правило, мелкие, щуплые, рыхлые, больные и зараженные семена, которые следует удалять из посевного материала в обязательном порядке.

Динамика изменения среднего содержания различных фракций семян в посевном материале яровой пшеницы и их массы 1000 зерен за годы исследований приведена на рисунках 34-35, а статистики представлены втаблице 34.

Рис. 34. Доля семян различных посевных фракций в посевном материале

Рис. 35. Динамика изменения массы 1000 зерен семян по фракциям

Таблица 34

Статистики содержания различных фракций семян

в посевном материале яровой пшеницы и их массы 1000 зерен

Примечание.σ – стандартное отклонение, С_v – коэффициент вариации, SEM – стандартная ошибка опыта.

Анализ данных показывает, что за годы исследований максимальная средняя величина фракций (43,8%) соответствует скорости воздушного потока 9 м/с (доверительный интервал 34,8-52,7%, вариация 114,4%).

Наибольшей изменчивостью обладают фракции при скорости воздушного потока 10 м/с. Их среднее значение составило 34,4% при доверительном 95% интервале 21,5-47,3% и вариации 238,4%. Наиболее стабильна фракция при скорости воздушного потока 11 м/с: средняя величина составляет 6,2% при доверительном интервале 2,9-9,5% и вариации 15,5%. А количество фракций некондиционных семян (при 8 м/с) составляет в среднем 15,2% (доверительный интервал 6,6-23,8%, вариация 105,8%).

Средняя масса 1000 зерен семян максимальна при скорости воздушного потока 11 м/с (44,8 г) и снижается до 40,1 г, 34,9 г и 26,2 г при скоростях воздушного потока 10 м/с, 9 м/с и 8 м/с соответственно. Вариация массы 1000 зерен максимальна при скорости воздушного потока 9 м/с (13,8%), на втором месте 8 м/с (10,7%), а при 10 м/с и 11 м/с достоверно ниже (8,7 и 8,3% соответственно).

Причем существует высоко значимая корреляционная связь между массой 1000 зерен семян различных фракций. Так, с ростом массы 1000 зерен семян при скорости воздушного потока 8 м/с возрастает масса 1000 зерен семян остальных фракций (R= 0,89; 0,94 и 0,77 при скоростях 9 м/с, 10 м/с и 11 м/с соответственно). Т.е. фактор года пропорционально влияет на массу 1000 зерен семян всех фракций.

Доли же семян при скоростях воздушного потока 8 и 10 м/с связаны обратно пропорционально (R=-0,91). Соотношение фракций при скоростях воздушных потоков 9 и 10 м/с, 9 и 11 м/с также обратно пропорциональны (R=-0,83, R=-0,86 соответственно). А связь между долей фракций при скоростях воздушного потока 10 и 11 м/с прямо пропорциональна (R=0,72). Т.е. в зависимости от условий года идет перераспределение доли семян различных фракций в соответствии с выявленными связями.

С учетом изложенного выше, для посева, на наш взгляд, категорически нельзя использовать семена фракций, выделенные при скорости воздушного потока 8 м/с. Диапазон их изменения находится в пределах 6,6-23,8% при массе 1000 зерен 23,5 – 29,0 г.

Таким образом, посевной материал, разделенный на фракции в воздушном потоке, существенно различаются по своим характеристикам, их соотношение значимо зависит от условий года и оказывают существенное влияние на формирование потенциального урожая яровой пшеницы.

Семена, выделенные при скорости воздушного 8 м/с, являются высоко значимым лимитирующим фактором достижения максимальной урожайности яровой пшеницы. Увеличение их доли на каждые 10% в посевном материале может приводить к недополучению урожая до 5,5 ц/га.

Посев следует выполнять наиболее выполненными фракциями семян, с массой 1000 зерен 31,8-38,0 г, полученными при скорости воздушного потока 9 м/с. Их доля в посевном материале, используемом хозяйствами края, составляет 34,8 – 52,7%.

4.3.5. Высевающие рабочие органы

Технологии предпосевной обработки почвы и посева являются важнейшим звеном, обеспечивающим эффективное внедрение современных агротехнологий возделывания сельскохозяйственных культур. Они определяются целым рядом факторов, к числу которых относятся климатические (сумма активных температур, количество осадков и их распределение), плодородие почвы, предшествующая культура, уровень и интенсивность осенней обработки и др.

В виду значительной энергоемкости процесса почвообработки и посева, больших массивов засеваемых площадей, ограниченности сроков проведения полевых работ, дефицита механизаторских кадров, последнее время наблюдается тенденция на применение технологий, обеспечивающих сокращение интенсивности воздействия на почву. Как следствие, увеличивается мощность применяемых сельскохозяйственных тракторов и ширина захвата машин, что позволяет существенно повысить производительность агрегатов и снизить затраты топлива на единицу выработки.

При этом наибольшее распространение получают комбинированные агрегаты, совмещающие ряд операций и снижающие количество проходов по полю, а, следовательно, и техногенную нагрузку на почву.

Конструктивно и технологически приведенный перечень машин существенно отличается: по способу посева (рядовой, полосовой, сплошной), ширине междурядий (10,4; 12; 12,5; 13; 15; 16,5; 17; 18,3; 18,75; 19; 19,3; 22,8; 23; 25; 25,4; 30; 30,5; 36,6 и 45 см), внесению удобрений и семян (раздельное разноуровневое, совмещенное и без внесения удобрений), высевающим рабочим органам (стрельчатая лапа, горизонтальный сферический диск, дисковый (однодисковый, двухдисковый, трехдисковый), килевидный, долотообразный), размещению емкостей семян и удобрений (в отдельном бункере на колесном ходу, на самой сеялке), способу дозирования семян (механический, пневмомеханический), по способу агрегатирования (прицепные, навесные, полунавесные) и другие.

При этом, каждому из вариантов технологий посева следует определить зоны и условия их предпочтительного использования. А на этой основе формировать зональные системы машин.

Проанализировав выпускаемые предприятиями машиностроения и используемые в хозяйствах машины и агрегаты для посева зерновых культур, нами предлагается их систематизировать по зональным технологиям возделывания зерновых культур с различными вариантами основнойобработки почвы, предпосевной обработки, типами посевных агрегатов, способами посева и применяемыми рабочими органами (Беляев, Соколова, 2018а, 2018б).

Для проведения сравнительной агротехнической оценки посевных машин нами в 2011г. отслеживалось 202 поля с посевами яровой пшеницы 15 посевными комплексами по 6 предшественникам в 25 хозяйствах всех агроклиматических зон края. В течение вегетационного периода по полям определялись динамика изменения запасов влаги в метровом слое почвы, содержание нитратного азота в слое 0-20см и в растениях, качество заделки семян и всходов, структура урожая пшеницы и качество зерна.

В качестве примера проведем сравнение качественных характеристик посева яровой пшеницы следующими группами посевных комплексов:

1. Посев комплексами с копирующими сошниками долотообразного типа (DMC, Condor, Seеd Hawk).
2. Посев комплексами отечественного производства со стрельчатыми лапами (ПК-8,5, ПК-9,7, ПК-12,2, ППК-12,4, СЗС-2,1, СКП-2,1) по обработанному и не обработанному фонам.
3. Посев комплексами зарубежного производства со стрельчатыми лапами (JD-1820, Morris, Salford, Kverneland).
4. Посев комплексами с копирующими сошниками дискового типа (сеялка «Semeato») по стерневому фону.
5. Посев по обработанному фону сеялками отечественного производства с копирующими дисковыми сошниками (СЗ-5,4, СЗП-3,6А).
6. Посев по обработанному фону сеялками зарубежного производства с копирующими дисковыми сошниками (JD-730, Amity).

Показатели качества посева пшеницы приведены в таблице 35.

Таблица 35

Показатели качества посева пшеницы различными комплексами машин

Примечание.σ – стандартное отклонение, С_v – коэффициент вариации. Статистики количества всходов по вариантам посева определялись не только равномерностью заделки семян, но и нормой высева по зонам использования комплексов машин, которая изменялась в среднем от 3,8 до 5,2млн.шт./га.

Как показывает анализ данных, посевные комплексы со стрельчатыми рабочими органами (группы комплексов ПК, СЗС, СКП и JD-1820, Morris, Salford, Kverneland) выполняли посев на наибольшую среднюю глубину (64,8 и 67,9мм) при максимальной величине стандартного отклонения из сравниваемых машин (14,8 и 13,9мм соответственно). Вариация глубины заделки семян посевными комплексами отечественного производства составила 22,4% и была выше на 1,5% (6,7%) в сравнении с зарубежными. Видимо, это обусловлено тем, что часть полей засевалась по обработанному фону.

Наименьшая глубина заделки семян (39,3мм) и ее стандартное отклонение (7,6мм) получены на посевах сеялками Semeato при одинаковой минимальной вариации с посевами копирующими дисками сеялками JD-730, Amity (19,7%).

Группа комплексов (DMC, Condor, Seed Hawk) по величине стандартного отклонения глубины заделки семян (9,6мм) на втором месте, а по вариации – имеет близкие показатели с группой (СЗП-3,6А, СЗ-5,4) — 21,3 и 21,5% соответственно.

Корреляционный анализ данных позволил установить, что стандартное отклонение глубины заделки семян прямо пропорционально зависит от средней ее величины (R=0,96).

При этом с увеличением стандартного отклонения глубины заделки семян наблюдалось пропорциональное снижение средней высоты растений к уборке (R=0,81), общей биомассы растений (R=0,91) и биологического урожая пшеницы (R=0,89). А расход влаги из метрового слоя почвы на единицу урожая пропорционально возрастал (R=0,89).

Средняя величина количества всходов по вариантам посева в зависимости от нормы высева в различных зонах края и статистик глубины заделки семян находилась в пределах 169,5шт./м² (группа комплексов DMC, Condor, Seed Hawk) – 332,5шт./м² (группа сеялок СЗП-3,6А, СЗ-5,4). Наименьшая величина стандартного отклонения всходов соответствовала посевам комплексами DMC, Condor, Seed Hawk (27,1шт./м²), а максимальная – сеялкам СЗП-3,6А, СЗ-5,4 (56,2шт./м²). По вариации количества всходов лучшие значения получены на посевах JD-730, Amity (14,5%), а худшие – на посевах Semeato (18,6%).

В результате корреляционного анализа данных выявлена значимая прямо пропорциональная связь между средним количеством всходов по рядкам (полосам) посева и их стандартным отклонением (R=0,91). Причем с ростом вариации количества всходов пшеницы пропорционально снижалось содержание клейковины и протеина в зерне (R=0,83), а также натуры зерна (R=0,91).

Указанные связи во многом обусловлены тем, что с увеличением глубины осенней обработки почвы (на наблюдаемых полях от 0 до 15,8см) содержание нитратного азота в слое 0-20см (на середину апреля) пропорционально возрастало (R=0,94), а содержание азота в растениях (середина июня) – снижалось (R=0,84). При этом, чем больше были весенние запасы влаги в метровом слое почвы весной (конец апреля), тем выше был расход влаги из почвы за вегетацию (R=0,98).

Таким образом, на основании проведенных исследований установлено, что применяемые варианты технологий возделывания яровой пшеницы в Алтайском крае очень разнообразны. При выборе комплексов посевных машин следует учитывать их место в современных агротехнологиях (зональные условия, приемы осенней обработки, качественные характеристики посева и всходов и др.). Что позволит проводить эффективное техническое и технологическое перевооружение хозяйств. Общей тенденцией улучшения качества посева является снижение глубины осенней обработки почвы, применение копирующих рабочих органов дискового и долотообразного типов, уменьшение средней глубины заделки семян, снижение нормы высева и их стандартных отклонений. Все это указывает на необходимость совершенствования агротехнологий в направлении «No-Till» с учетом зональных условий применения и обоснования технологических элементов с позиций системного анализа (агротехника, энергетика, экономика, экология и другие).

4.3.6. Ширина междурядий

Учитывая высокую значимость данного фактора при проектировании перспективных посевных комплексов для прямого посева, нами проведены исследованиями по выявлению влияния ширины междурядий и норм высева яровой пшеницы, гороха и рапса на урожай.

Опыт реализован в рамках международного научно-исследовательского проекта «Кулунда» на одной из базовых площадок в ООО КХ «Партнер» Михайловского района Алтайского края в 2013-2016 гг. Севооборот: пшеница-рапс-пшеница-горох.

Прямой посев проводился опытной сеялкойCondor-DMCшириной захвата 3 м (рис. 34) с долотообразными сошниками. За счет размещения их на раме изменяли ширину междурядий, которая составляла в опытах 25,0 см; 33,3 см; 37,5 см и 50,0 см.

Рис. 34. Опытная сеялка Condor-DMC,

применяемая при закладке полевого опыта

Нормы высева семян по культурам изменяли в опытах на двух следующих уровнях: яровая пшеница -120 кг/га и 75 кг/га, рапс – 4 кг/га и 2 кг/га, горох — 180 кг/га и 140 кг/га.

Схема закладки полевого опыта представлена на рисунке 35.

Рис. 35. Схема закладки полевого опыта по междурядьям возделываемых культур

До посева и по вегетации перечисленных культур проводилась гербицидная обработка подобранными для культур соответствующими препаратами.

Обработка полученных результатов позволила установить количественную оценку влияния ширины междурядий и нормы высева семян на урожайность возделываемых культур за 2013-16 гг.

Средние результаты учета урожайности культур по вариантам опытов за годы исследований приведены в графическом виде на рисунках 36-39.

Рис. 36. Зависимость урожайности рапса от ширины междурядий и нормы высева семян

Так, на посевах рапса, увеличение ширины междурядий с 25 см до 33,3 см приводило к увеличению урожая с 12,5 ц/га до 14,3 ц/га и с 11,4 ц/га до 11,9 ц/га при нормах высева 4,0 кг/га и 2,0 кг/га соответственно. Дальнейшее увеличение ширины междурядий приводило к снижению урожая до 11,4 ц/га и 8,5 ц/га соответственно. При норме высева семян 180 кг/га средняя урожайность гороха была выше, чем при 140 кг/га, по всем вариантам ширины междурядий на 2,9 ц/га (междурядье 50,0 см) — 1,1 ц/га (междурядье 25,0 см). Т.е. значимость исследуемых факторов сопоставима.

При посеве яровой пшеницы по предшествующему рапсу с нормой высева семян 120 кг/га с увеличением ширины междурядий от 25,0 см до 50,0 см урожай снижался с 19,0 ц/га до 14,4 ц/га. А при норме высева 75 кг/га – с 14,3 до 9,2 ц/га. Различия высоко значимы. Средняя прибавка урожая с увеличением нормы высева с 75 кг/га до 120 кг/га составила от 2,8 ц/га (междурядье 37,5 см) до 5,2 ц/га (междурядье 50,0 см).

На посевах гороха максимальная средняя урожайность получена при междурядье 25,0 см и норме высева семян 180 кг/га (15,0 ц/га). Увеличение ширины междурядий до 50,0 см приводило к снижению урожая до 12,3 ц/га. При уменьшении нормы высева семян до 140 кг/га максимум урожая получен при междурядье 33,3 см (12,8 ц/га). С увеличением междурядья до 50,0 см урожай снижался до 9,4 ц/га, а со снижением до 25,0 см – до 12,2 ц/га.

Рис. 37. Зависимость урожая пшеницы по предшествующему рапсу от ширины междурядий и нормы высева семян

В диапазоне ширины междурядий 25,0 см – 50,0 см урожайность гороха изменялась на 2,7 ц/га (норма высева 180 кг/га) — 2,8 ц/га (норма высева 140 кг/га). А в диапазоне нормы высева семян 140 – 180 кг/га на 0,8 ц/га – 2,8 ц/га. Т.е. значимость факторов была близкой.

Рис. 38. Зависимость урожая гороха от ширины междурядий и нормы высева семян

Рис. 39. Зависимость урожайности яровой пшеницы по гороху от ширины междурядий и нормы высева семян

На посевах яровой пшеницы по предшествующему гороху урожайность была максимальна при междурядье 25,0 см и норме высева семян 120 кг/га (21,5 ц/га). С увеличением ширины междурядий до 50,0 см онасущественно снижалась (до 14,4 ц/га). При норме высева семян 75 кг/га с ростом ширины междурядий урожайность также снижалась с 16,5 ц/га (25,0 см) до 9,2 ц/га (50,0 см). Снижение с увеличением ширины междурядий с 25,0 см до 50,0 см составило 7,1 ц/га (при норме высева 120 кг/га) – 7,3 ц/га (при норме высева 75 кг/га), а с увеличением нормы высева с 75 кг/га до 120 кг/га урожайность увеличивалась на 3,3 ц/га (междурядье 33,3 см)_ — 5,2 ц/га (междурядье 50,0 см). Таким образом, значимость влияния ширины междурядий была выше, чем изменение нормы высева семян в исследуемых пределах.

На основании проведенного анализа установлено, что в условиях 2013-2016 годов ширина междурядий возделываемых культур и норма высева семян являлись высоко значимыми факторами формирования урожая. Причем при возделывании яровой пшеницы и гороха максимальную урожйность получили при междурядьях 25 см, а рапса – при 33,3 см. Увеличение нормы высева семян в исследуемых пределах также способствовало увеличению урожайности культур.

Опыт показал, что основной проблемой при исследовании междурядий в технологии «No-Till» является борьба с сорняками. Возделывание яровой пшеницы с незначительными потерями урожайности может осуществляться в системе более экстенсивной обработки почвы, и при этом можно применять широкие междурядья. А более значимым фактором даже является норма высева семян. Использование протравленного посевного материала и внесение средств защиты растений, в зависимости от потребности, может иметь еще больший эффект, а также способствовать хорошему качеству густоты стояния при большой ширине междурядий.

Горох и рапс тоже восприимчивы к возрастающему давлению сорняков после перехода на систему экстенсивной обработки почвы. Поэтому в первые годы перехода на новую систему обработки почвы необходимо больше внимания уделять средствам защиты растений. Чем выше засоренность полей на начало перехода к экстенсивной системе почвообработки, тем выше должна быть норма высева семян именно в первые годы.

Данная рекомендация приемлема для всех культур, используемых в опыте. С повышением уровня контроля за сорняками ширина междурядий может быть увеличена. В засушливых районах на западе Кулундинской степи зерновые культуры можно успешно высеивать даже с шириной междурядий 33,3 см без существенной потери урожайности. Горох можно высевать максимально с шириной междурядий 37,5 см для того, чтобы обеспечить сильную корневую систему растений в почве и обеспечить необходимый уровень сплошного покрытия поверхности. Яровой рапс на начальном этапе должен высеиваться с шириной междурядий 33,3 см, что обязательно должно сопровождаться усилением защиты растений. В последующие годы рапс может высеиваться с шириной междурядий 37,5 см и даже более.

Поэтому, приобретая новую сеялку, необходимо понимать, что сошники имеют функцию перенастройки, а это позволяет обеспечить рентабельность дорогостоящей инвестиции на весь многолетний процесс адаптации к новой технологии. При увеличении ширины междурядий следует изменить меры по защите растений. Важным фактором при этом является достаточный уровень покрытия межрядного пространства растительными остатками предшествующей культуры или высеиваемой культурой. Степень покрытия поверхности и замедление прорастания сорняков в результате меньшего перемещения почвы являются регулирующим фактором для выбора ширины междурядий. Это можно достигнуть за счет внесения в почву гербицидов длительного действия. Внесение удобрений в почвупроводится с одновременным посевом. Важным моментом является выбор рабочей скорости движения агрегата, увеличение которой будет формировать посевную борозду с большей шириной, а вдоль посевной борозды возникает более широкое пространство.Поэтому данный вопрос требует отдельного детального изучения.

Важным моментом при внедрении прямого посева является стимуляция проращивания сорняков после уборки урожая. Для этого следует проводить сплошную обработку почвы штригельной бороной. В результате вся поверхность почвы рыхлится и лучше распределяются пожнивные остатки. Проблема прорастания случайно попавших в почву семян культуры и сорняков может эффективно решатьсяосенним внесением глифосата, в т.ч. применением опрыскивателей с системами точного позиционирования и уничтожения сорняков (типа AmaSpot от Amazone).

Данные рекомендации приемлемы для всех систем нулевой обработки почвы. Дополнительные затраты при этом могут компенсироваться возможностью экономии капитальных и эксплуатационных затрат и стабилизацией урожайности за счет увеличения ширины междурядий.

Увеличение ширины междурядий также способствует повышению производительности, так как увеличивается скорость движения техники без большой опасности неравномерного засыпания борозды взрыхляемой почвой. Всходы распределяются более равномерно. Поэтому посевные работы могут быть выполнены в сжатые и оптимальные агротехнические сроки. Меньшее количество сошников комплекса уменьшает потребность в тяговых энергозатратах, что снижает расходы на топливо. А это создает предпосылки для увеличения рабочей ширины захвата посевных машин.

Результаты исследований показывают, что вариативность нормы высева оказывает большое влияние на зависящее от погодных условий и почвенной влаги формирование густоты стояния растений. Так, например, более разреженный посев при большой ширине междурядий является в принципе приемлемым. Однако зависимость снижения урожайности при плотном посеве с большой шириной междурядий на сегодняшний день не доказана. Максимальная норма высева, используемая в опыте, является стандартной нормой и не является предельной. В результате это исключает возникновение чрезмерной конкуренции растений между собой. Более низкая норма высева, определенная длякаждой культуры опыта, позволяет практически для каждой ширины междурядья в засушливых условиях и при нехватке почвенной влаги дольше обеспечивать растения водой, сократить конкуренцию и соответственно достичь высокой урожайности.

4.3.7. Нормы высева и дозы внесения минеральных удобрений

Одним из важнейших элементов технологии «No-Till» является правильный выбор нормы высева семян и доз внесения удобрений, а также их размещения.

Конкретные нормы высева должны устанавливаться по отдельным полям хозяйств с учетом предшествующей культуры, запасов влаги, питательных веществ, посевных качеств, сортовых особенностей, применяемых посевных агрегатов. Для этого необходимо оперативное научное сопровождение выполнения полевых работ и налаживание электронного учета полей.

В 2009-2011гг. в ООО КХ «Партнер» Михайловского р-на Алтайского края проводились опыты по оценке влияния норм высева семян яровой пшеницы, доз внесения гранулированныхминеральных удобрений (N_34,4) и способа их внесения (вместе с семенами, раздельно глубже и со сдвигом) посевными комплексами с долотообразными копирующими сошниками («Condor» и «Sead Hawk», рис. 40).

В 2009г. высевался сорт пшеницы – Алтайская Степная. Масса 1000 зерен – 37,6г. Лабораторная всхожесть семян – 95%. Посевы проводились по стерне пшеницы. По вегетации проводилась гербицидная обработка препаратом Элант Премиум (0,7л/га). Дата посева – 4 мая 2009г.Сравниваемые варианты посева и урожайность пшеницы приведены в таблице 36.

New Holland 8040 Seеd Hawk1200 Class Atles+Condor 12000

Рис. 40. Посевные агрегаты (источник: www.vaderstad.com; www.amazone.net)

Таблица 36

Сравниваемые варианты полевых опытов

и урожайность пшеницы в 2009 г.

Анализ урожайности пшеницы позволил установить, что снижение нормы высева с 136 до 106кг/га приводило к увеличению урожая на посевах Condor и Sead Hawk соответственно на 2,3 и 1,2ц/га. А увеличение дозы внесения минеральных удобрений с 106 до 136кг/га обеспечивало прибавку урожая 0,9 и 1,6ц/га соответственно.

В 2010г. опыт заложен также по предшественнику яровая пшеница. Осенняя обработка почвы, предпосевная обработка и ранневесеннее боронование на опытном поле не проводились. В весенний период (10 мая) проводилась обработка поля препаратом Глифалд в дозе 8л/га. Высевался сорт яровой пшеницы Алтайская Степная, масса 1000 зерен40,6г, лабораторная всхожесть 95%. Дата посева — 23 мая 2010года. Сравниваемые варианты посева и урожай пшеницы по делянкам приведен в таблице 37.

Проведенный анализ показал, что максимальная биологическая урожайность пшеницы в среднем получена на посевах Condor и составила 26,2ц/га, что на 7,2ц/га выше, чем на посевах Sead Hawk и на 9,1ц/га, чем у СЗС-2,1.

Таблица 37

Сравниваемые варианты полевых опытов и урожайность пшеницы в 2010 г.

Оценивая влияние нормы высева семян пшеницы и дозы внесения удобрений, приходим к выводу, снижение нормы высева с 130 до 106кг/га приводило к увеличению урожая на посевах Condor и Sead Hawk соответственно на 1,2 и 3,0ц/га. А увеличение дозы внесения минеральных удобрений с 106 до 136кг/га в среднем не приводило к достоверному увеличению урожайности.

При этом на вариантах без применения минеральных удобрений урожайность составила соответственно 19,4 и 19,0ц/га на посевах Condor и Sead Hawk, а внесение 100кг/га удобрений позволило получить среднюю прибавку 9,2ц/га и 0,8ц/га соответственно. Т.е. удобрения эффективно сработали на посевах Condor в дозе 100кг/га при внесении их вместе с семенами.

В 2011 г. сравнивались следующие варианты посева (табл. 38). Предшественник – яровая пшеница. Осенняя обработка почвы, предпосевная обработка и ранневесеннее боронование на опытном поле не проводились. Перед посевом проводилась обработка опытного поля глифосатом Ураган форте (3 л/га). Высевался сорт яровой пшеницы Алтайская-100, масса 1000 зерен 38,6г, лабораторная всхожесть 96%. Опыт заложен 29 мая 2011года.

Таблица 38

Сравниваемые варианты полевых опытов и урожайность пшеницы в 2011г.

В результате обработки опытных данных установлено, что максимальная средняя биологическая урожайность пшеницы получена на посевах Sead Hawk (11,4ц/га). Далее идут посевы СЗС-2,1 (9,8 ц/га). На посевах Cayena и Condor урожайность была минимальной (7,5 и 7,2ц/га соответственно).

Оценивая влияние нормы высева семян пшеницы и дозы внесения удобрений, приходим к выводу, что на посевах Condor (совместное внесение семян и удобрений) увеличение нормы высева в диапазоне 102-136кг/га приводило к снижению урожайности на 0,75ц/га на каждые 10кг/га семян (в среднем на 2,6ц/га), а увеличение дозы внесения удобрений в диапазоне 0-100кг/га снижало урожайность пшеницы на 0,38ц/га на каждые 10кг/га (в среднем на 3,8ц/га).

При раздельном внесении семян и удобрений (на посевах Sead Hawk) картина обратная: увеличение нормы высева семян в диапазоне 102-136 кг/га приводило к росту урожайности пшеницы на 0,64ц/га на каждые 10кг/га (в среднем на 2,2ц/га), а с увеличением дозы внесения удобрений от 0 до100 кг/га рост урожайности составил 0,12ц/га на каждые 10кг/га удобрений (в среднем на 1,2ц/га).Т.е. при низких запасах влаги в почве в весенний период и осадках за вегетацию в условиях года удобрения эффективно работали при раздельном их внесении с семенами.

Оценка значимости исследуемых факторов за три года исследований показала, что наибольшее влияние на урожайность оказали условия вегетации года. На втором месте – норма высева семян, и на третьем – доза внесения удобрений. Так, изменчивость погодных условий за годы исследований приводила к изменению урожая почти в 2 раза. Увеличение нормы высева в исследуемых пределах (102-151кг/га) снижало урожайность в среднем на 3,6ц/га, а увеличение дозы внесения удобрений с 0 до 134кг/га увеличивало урожайность на 1,6кг/га. Причем совместное внесение семян и удобрений по технологии «No-Till» (посев Condor) в почву давало значимый эффект в условиях высокого влагообеспечения вегетации – повышение урожая на 7,2ц/га в среднем, а раздельное внесение семян и удобрений (посев Seed Hawk) – в условиях низкого влагообеспечения вегетации – прибавку урожайности в среднем 4,2ц/га.

Применение прямого посева СЗС-2,1 давало эффект в сравнении с Condor только в засушливых условиях (+2,6 ц/га).

Наши исследования дают основания считать, что удобрения являются одним из наиболее существенных факторов повышения эффективности производства зерна в полузасушливых и увлажненных условиях. Например, азот стимулирует рост вегетативной массы растений, значимо влияет на урожай и качество зерна.

При внедрении сберегающего земледелия существенное значение имеет применение минеральных удобрений. По существующим методикам расчет доз внесения удобрений проводится с учетом почвенных условий и прогнозируемой урожайности, которую достоверно определить достаточно сложно.

Наиболее правильным, на наш взгляд, является подход к определению доз внесения минеральных удобрений по выносу элементов питания с предшествующим урожаем на поле. Удобрения вносятся при посеве либо вместе с семенами, либо раздельно, в зависимости от условий и дозы. При появлении всходов применяют дифференцированную подкормку растений с учетом их листовой диагностики. Эту операцию выполняют с использованием спутниковой навигации и электронных систем дозирования удобрений через форсунки при движении агрегата по полю (рядкам посева). Удобрения в требуемой дозе доставляются конкретным растениям в зависимости от их состояния на конкретных участках поля. Как результат, эффективность применения удобрений возрастает, повышается урожайность и улучшается качество зерна.

4.3.8. Жидкие и гранулированные минеральные удобрения

Из числа основных факторов, оказывающих влияние на урожайность зерновых культур, до сих пор еще слабое внимание уделяется внутрипочвенному применению гранулированных и жидких минеральных удобрений, а также их комбинаций. Опыт канадских исследований показывает, что при переходе на технологию минимальной обработки почвы и исключении из севооборота черного пара возникает повышенная потребность внесения удобрений. Только при достаточном объеме внесения удобрений технология нулевой обработки почвы становится эффективной.

Для этого на рынке имеется широких спектр технических устройств, позволяющих проводить как отдельно подкормки растений жидкими удобрениями (рис. 41), так и совместное их применение при посеве (рис. 42).

Рис.41. Универсальный агрегат «Алтай»для точечного внесения жидких минеральных удобрений в почву

Рис. 42. Посевной агрегат на базе комплекса DMC-9000

с одновременным внесением гранулированных и жидких уравнений

В Алтайском крае за последние десятилетия удобрения вносилось в недостаточных объемах или не вносилось совсем в большинстве хозяйств. И лишь последние годы наблюдается тренд на повышение объемов их применения. Налажено производство емкостей для жидких удобрений, а также ликвилайзеров для внутрипочвенной инъекции. Это позволят значительно расширить возможности применения удобрений и повысить их эффективность.

С 2017 года нами ведутся комплексные исследования эффективности применения гранулированных и жидких минеральных удобрений с микроэлементами на урожайность возделываемых культур.

Задача заключалась в проведении сравнительной экономической оценки различных вариантов удобрений при одинаковых денежных инвестициях на гектар посева.

Весной заложен полевой опыт в ООО КХ «Партнер», где сравнивались 6 вариантов внесения гранулированных и жидких удобрений с микроэлементами при возделывании яровой пшеницы.

Посевной агрегат для внесения гранулированных и жидких минеральных удобрений приведен на рисунке 43.

В основу закладки опыта положена сумма инвестиций в удобрения в размере 1500 руб./га по каждому варианту (кроме варианта 6, где сумма инвестиций составляла 750 руб./га.

Сравниваемые варианты внесения удобрений при посевеприведены в таблице 39.

Предшествествующая культура — пшеница. Посев выполнялся агрегатом К-744Р2+Сondor-15000.На опытных делянках высевался сорт яровой пшеницы «Алтайская 105», РС-3. Чистота 99,7%, влажность 14,3%, М₁₀₀₀ = 36,9г. Лабораторная всхожесть 96%, энергия прорастания 96%. Норма высева 120кг/га. Повторность опытов 3-х кратная.

Рис. 43. Комбинированный посевной агрегат

на базе комплекса Condor 15001 c одновременным внесением гранулированных и жидких минеральных удобрений

Таблица 39

Сравниваемые варианты гранулированных и жидких минеральных удобрений с микроэлементами

Примечание. В вариантах 1, 3 и 5 удобрения вносились в гранулированном виде, а в вариантах 2, 4 и 6 – в жидком виде.

Весной на опытном поле проводилось боронование Догельман поперек обработки. На делянках проводилась обработка препаратом «Пропи плюс» при дозе 0,5л/га.По вегетации посевы пшеницы обрабатывались препаратом «Арго» при дозе 0,9л/га на 100л/га воды. Результаты уборки урожая по вариантам опытов приведены в таблице 40.

По результатам анализа табличных данных установлено, что в условиях года наибольшая физическая урожайность пшеницы получена в варианте 2 (аммофос 50кг/га в ф.в. + микроэлементы) – 13,6ц/га, незначительно уступал ему вариант 4 (аммофос 31кг/га в ф.в.+сульфат аммония 88кг/га в ф.в.+микроэлементы) — 13,1ц/га, а минимальная урожайность получена в варианте 1 (аммиачная селитра 100кг/га в ф.в.) – 8,7ц/га и варианте 5 (сульфат аммония 135кг/га в ф.в.) – 9,9ц/га. По вариантам 3 (аммофос 60кг/га в ф.в.) и 6 (50% от варианта 4) урожайность была одинаковой и составила 11,7ц/га.

Таблица 40

Результаты комбайновой уборки урожая пшеницы по вариантам опытов

По вариантам с применением жидких удобрений (2, 4, 6) прибавка урожая в сравнении с гранулированными (1, 3, 5) составила от 2,3ц/га (2 повторность опыта) до 3,4ц/га (3 повторность опыта) при средней величине 2,7ц/га.

Таким образом, применение жидких минеральных удобрений показало их высокую эффективность.

При этом важно правильно обосновать нормы и дозы их внесения. Учитывая отсутствие в России единого подхода и методик в данном вопросе, возможно, на наш взгляд, использовать способ, разработанный в Германии, позволяющий непосредственно дать подробные рекомендации по внесению соответствующих элементов питания согласно Союзу организаций аграрных исследований Германии (www.vdlufa.eu).

В виду специфических свойств почвы (особенно в виду буферного действия при внесении питательных элементов) определение содержания питательных элементов, представленное, как правило, в мг/100 г или мг/кг, не предполагает автоматического определения доли имеющихся или необходимых питательных элементов на гектар (кг/га). Крайне сложной методической задачей является высвобождение (переход в раствор) питательных элементов из почвы. При этом должны быть имитированы процессы в почве как при реальном питании растений. Для этого применяются для разных групп элементов специальные апробированные методы растворения (высвобождения), которые максимально воссоздают естественные условия.

В немецкой научной практике все элементы по своему содержанию классифицируются по уровням питания, или классам содержания (www.vdlufa.eu). Исключение составляют сера и азот, чье содержание в почве в значительной степени варьируется в зависимости от температуры, степени обработки почвы, влажности и фазы роста культуры. Для каждого элемента существуют отдельные таблицы. Основная структура таблицы представлена следующим образом, в виде уровней обеспеченности питанием и потребности в удобрениях(табл. 41):

Таблица 41

Уровни обеспеченности элементами питания и их потребность

К определению уровня содержания отдельных элементов в почве добавляется вынос питательных элементов планируемой культурой. При дефиците («А» и «В») удобрений вносится больше, чем ожидаемый вынос питательных веществ культурой с целью повышения содержания соответствующих элементов в почве. При доминировании среднего уровня питания («С» оптимальный) удобрения, тем не менее, вносятся в том объеме, который выносит планируемый урожай. Эти данные представлены в мг или кг/100 кг для соответствующих культур. Таким образом, определяется, сколько каждого питательного элемента должно быть внесено в почву.

Основой для выделения разных уровней питания элементами в условиях отсутствия удобрений является химический состав почвообразующего субстрата. Данный субстрат постоянно перемешивается в верхнем слое почвы при ее обработке и процессе биотурбации (как правило, вертикальное передвижение живых организмов в почве). При этом почвообразующий субстрат снова попадает наверх и разлагается на свои химические составные элементы. В зависимости от определенного химического состава доминирующего субстрата отдельные элементы в большом объеме сохраняются в почве, что исключает необходимость внесения удобрений. Для улучшения качества почвы возникает необходимость внесения.

4.4. Сравнительная оценка различных вариантов агротехнологий возделывания культур в условиях степной зоны Алтайского края

Кулундинская степь– уникальная территория площадью 5,3 млн га, имеющая существенное значение для развития агропромышленного комплекса Алтайского края.

Сложность хозяйственной деятельности в Кулунде во многом обусловлена специфическими погодными условиями, которые на фоне глобальных изменений климата приобретают черты как позитивной, так и негативной направленности (Kharlamova, 2020).

До начала освоения целинных и залежных земель в крае основой высоких урожаев считалось правильное проведение комплекса агротехнических операций: послеуборочное дискование пашни с целью уменьшения испарения влаги, глубокая зяблевая обработка, снегозадержание и накопление талых вод, ранневесеннее боронование, предпосевная культивация с боронованием, посев в оптимальные сроки высококачественными семенами, боронование посевов до и после всходов, внесение органических удобрений в паровое поле, минеральных – при посеве и по всходам, сортовая и видовая прополка посевов. И такие технологии приносили свои результаты: так, урожайность зерна твердой пшеницы в хозяйстве М.Е. Ефремова в 1936 году на опытном поле около 4 га достигла рекордной величины – 61 ц/га. Его последователи – И.Н. Ракитин, И.Е. Чуманов, А.С. Сергеева в дальнейшем получали, соответственно, 80, 86, 101 ц/га .

Однако, после распашки целинных и залежных земель на Алтае (1954–1958 годы) в оборот были вовлечены территории с легкими по механическому составу почвами, не защищенные поля. Дернина была уничтожена, и многочисленные обработки способствовали широкому проявлению ветровой эрозии почв (дефляции) на равнинных землях, а на склонах центральных, восточных, предгорных районов края – водной эрозии. В результате, под воздействием пыльных бурь (1963г.) полностью погибли яровые посевы на площади более 1,5 млн га, а в 1965 году масштабы бедствий были еще больше. Серьезный ущерб почвам и урожаям причинила и водная эрозия, хотя внешне она проявлялась не так заметно, как ветровая. Во многих районах имело место совместное проявление водной и ветровой эрозии (Ильиных, Орлов, 2017).

В это время ученые и практики разработали и внедрили в степях Кулунды новую почвозащитную систему земледелия. Ее основу составили агротехнические мероприятия, рекомендованные Всесоюзным НИИ зернового хозяйства под руководством академика ВАСХНИЛ А.И. Бараева: сохранение стерни на поверхности при обработке почвы, залужение сильно эродирующих земель, почвозащитные зернопаровые севообороты с короткой ротацией и полосным размещением культур (Бараев, 1975).

Освоение почвозащитной системы земледелия к середине семидесятых годов было в основном завершено, а после выдающегося по урожайности 1972 года (19,8 ц/га зерновых в среднем по краю) руководством взят курс на всемерное развитие зернового хозяйства (1976-1982гг.). Однако для решения этой задачи в то время было недостаточно удобрений, средств защиты растений и других ресурсов. В результате значительные площади яровой пшеницы размещались по зерновым предшественникам, зарастали сорняками, что привело к снижению урожая и валового сбора зерна (Ильиных, Орлов, 2017).

В 1983-1989 гг. наблюдалось некоторое ослабление централизованного давления по наращиванию производства зерна, что сразу же благотворно сказалось на общих показателях работы растениеводства в крае. Увеличение поставок гербицидов и удобрений позволило ввести специализированные плодосменные, кормовые и полевые зернопаровые севообороты. В этот период активно осваивалась научно-обоснованная система земледелия, особое внимание обращалось на оптимизацию условий роста и развития культурных растений, на рациональное использование имеющихся ресурсов, расширение клина под высокоурожайными культурами. Вследствие этого существенно увеличилось производство кормов (на 35-40%), зерна (на 1,1 млн т), а урожайность зерновых возросла на 3,7 ц/га (Развитие агропромышленного комплекса…, 1990).

В последующий период экономической дестабилизации (1990-1999 гг.) урожай и валовое производство зерна существенно снизились (Алтайский край…,2012). Причины были системного характера: предельная изношенность сельскохозяйственной техники, низкая поддержка государства, высоко затратные интенсивные технологии, психологическая не готовность кадров АПК к масштабным переменам, низкая культура земледелия, ориентация научного обеспечения на директивно-плановое управление. Сверху регламентировалась структура посевных площадей, был ограничен выбор севооборотов. В зональных системах земледелия неоправданно большое место отводилось зерновым севооборотам, монокультуре яровой пшеницы, недооценивались плодосмен, а также высокопродуктивные злаково-бобовые зерносмеси, ценозы из многолетних трав и др. Как результат, урожайность культур даже в соседних хозяйствах, различалась до 3 раз, а в условиях рынка продукция земледелия стала неконкурентоспособной.

С 2000 года наблюдается освоение инновационных энергоресурсосберегающих технологий в земледелии. В настоящее время господствует доктрина рыночного механизма регулирования производства, которая диктует востребованность, конкурентоспособность и самоокупаемость производимой продукции. Теперь любой ценой урожай получать нельзя. Происходит пересмотр подходов организации производства в земледелии и требований к агротехнологиям. Так, если в первой половине XX века шел процесс интенсификации технологий путем углубления обработки почвы, внесения высоких доз органических и особенно минеральных удобрений, широкого использования химических средств защиты растений. То в дальнейшем установлена нецелесообразность ежегодных глубоких отвальных обработок почвы и возможность уменьшения глубины и сокращения их числа за счет применения более совершенных гербицидов. Однако при этом нарастало химическое воздействие на почву и получаемую продукцию.

В результате обозначилась новая тенденция – экологизация производства продукции растениеводства, стали востребованы альтернативные биологические и адаптивные системы земледелия, без применения гербицидов. Эти технологии используют свойства растений разных биологических групп воздействовать угнетающе или стимулирующе друг на друга (например: горохо-овсяная смесь дает более высокие урожаи, чем посевы этих культур в чистом виде; озимая рожь хорошо подавляет сорняки, распространенные в посевах яровых зерновых).

Правильный выбор предшественников формирует благоприятные почвенные условия для последующих культур. Проводится также мульчирование почвы соломой, сидератами и другими растительными остатками для создания органической подушки на поверхности поля.

В крае за этот период значительно расширены посевы высокорентабельных культур: подсолнечника, гречихи, сои, льна и др. Увеличиваются площади и урожайность сахарной свеклы. Разнообразие полевых культур и увеличение объема производства кормов для животноводства позволяют оптимизировать структуру посевных площадей и способствуют внедрению энергоресурсосберегающих технологий.

Таким образом, в разные агроэкономические периоды развития край получал существенно различающиеся результаты, которые нельзя объяснить только изменчивостью погодных условий. Показатели в значительной степени зависели от уровня культуры земледелия, системности и наукоемкости технологий, биологизации и других приемов интенсификации земледелия, а также государственной поддержки.

4.4.1. Методика полевого опыта

В 2011 – 2016гг. в Алтайском крае реализован международный, междисциплинарный научный проект «Кулунда», основной целью которого была разработка и внедрение инновационных технологий степного землепользования, призванных предотвратить дальнейшее развитие эрозионных процессов, обеспечить повышение почвенного плодородия и эффективное использование земельных ресурсов в засушливых районах Алтайского края.

В трех хозяйствах края (ООО КХ «Партнер» Михайловского р-на, ЗАО ПЗ «Тимирязевский» Мамонтовского р-на и ФГУП ПЗ «Комсомольский» Павловского р-на) созданы стационарные базовые площадки, где велись комплексные наблюдения и отработка инновационных технологий возделывания культур в севооборотах (всего 148 вариантов комбинаций технологических факторов на 356 делянках) с использованием современного приборного оборудования мирового уровня.

Одна из опытных площадок находится в хозяйстве ООО КХ «Партнер» Михайловского района (рис. 44). Закладка опыта выполнена осенью 2012 года. Схема закладки приведена на рисунке 45.

Сравнивались следующие варианты технологий возделывания культур:

— СС — технология «No-Till», без осенней обработки почвы;

— МСС — технология минимальной осенней обработки почвы орудием КПШ-9 на глубину 14-16см (рис. 46);

— ОСС — технология глубокой осенней обработки почвы орудием ПГ-3-5 на глубину 22-24см (рис. 47).

Возделывание культур осуществлялось в севооборотах:

— технология СС: 1-2-3-4 (пшеница-горох-пшеница-рапс);

— технология МСС: 1-2-3-4 (пшеница-горох-пшеница-рапс);

— технология ОСС: 5/6 – 7/8 – 9/10 (пар-пшеница-пшеница-пшеница).

Рис. 44. Базовые площадки проекта «Кулунда» в Алтайском крае(источник: www.kulunda.eu)

Рис. 45. Схема закладки полевого опыта

Посев культур по технологиям ОСС выполнялся сеялками СЗС-2,1 (рис. 48), а по технологии МСС и СС – опытной сеялкой Condor (рис. 49).

Рис. 46. Почвообрабатывающее орудие КПШ-9

Рис.47. Почвообрабатывающее орудие ПГ-3-5

Рис. 48. Посевной агрегат из 3-х сеялок СЗС-2,1

Рис. 49. Посевной комплекс Condor

Параметры посева культур были следующие:

1. Яровая пшеница после гороха и рапса по технологиям СС и МСС: глубина заделки семян 5см, норма высева семян 120 и 150кг/га соответственно, доза внесения минеральных удобрений 100кг/га в физическом весе;
2. Горох после яровой пшеницы по технологиям СС и МСС: глубина заделки семян 6см, норма высева 180 и 200кг/га соответственно, доза внесения минеральных удобрений 50кг/га в физическом весе;
3. Рапс после яровой пшеницы по технологиям СС и МСС: глубина заделки семян 4 и 5см, норма высева семян 4 и 10кг/га соответственно, доза внесения минеральных удобрений 100кг/га в физическом весе;
4. Яровая пшеница после чистого пара, химического пара и пшеницы по технологии ОСС: глубина заделки семян 5см, норма высева семян 150кг/га, без удобрений. На паровых полях применялись два варианта обработки: механическая и химическая глифосатом.

До посева на делянках проводилась обработка глифосатом сплошного действия. Посевы культур выполнялись в агротехнические сроки.

В весенний период (начало мая), по всходам (начало июня) и при уборке (конец августа) на опытных делянках определялась влажность почвы по слоям до одного метра и запасы влаги в метровом слое прибором НН-2 (рис. 50).

При появлении всходов на делянках определялась глубина заделки семян, количество всходов по рядкам посевов, высота растений.

На период уборки проводился отбор проб урожая по делянкам, определялась влажность почвы по слоям, запасов влаги в метровом слое, высота растений и оценивались элементы структуры урожая. Количество всходов, глубина заделки семян, высота растений по рядкам посевов определялись в 10-кратной повторности.

Рис. 50. Влагомер НН-2

Отбор проб урожая выполнялся в 5-кратной повторности.Полученная информация обрабатывалась на компьютере с целью определения статистик замеряемых показателей и установления регрессионных зависимостей.

Для определения показателей метеонаблюдений осенью 2012 г. в с. Полуямки установлены 2 ПГС, которые размещены под тестовыми участками с различными технологиями возделывания культур в севообороте: на повторности опытов 0, делянки 3 (технология СС) и 11 (технология ОСС) (Беляев, 2015). Полное описание технических характеристик автоматических станций и особенности их установки опубликованы в ряде совместных статей авторского коллектива (Stephan et al., 2014; Пузанов и др., 2016).

В 2017-2020 годах опыт был продолжен по представленной схеме, но вместо рапса в севообороты были введены посевы льна.

4.4.2. Результаты сравнительной оценки технологий

4.4.2.1. Агрометеорологические условия

ООО КХ «Партнер» расположено в Западно-Кулундинской зоне Алтайского края. Среднегодовое количество осадков за многолетний период 328,3мм.

Количество и распределение осадков и температур за вегетационный период по данным ближайшей метеостанции (с. Ключи) за многолетний период представлено в таблицах 42-43.

Распределение осадков и температур за вегетационный период в 2013-2016 гг. представлено в таблицах 44-45, а за вегетационный период 2017-2020 гг. – в таблицах 46-47.

Количество осадков вегетации (май – август) за годы исследований находилось в пределах 123-180 мм при средней величине 148,2 мм. Это ниже среднего многолетнего значения на 20,4 мм (12,1%). Главным образом, меньшее количество осадков за вегетацию наблюдалось в июне месяце (на 24,7 мм или почти в 2 раза ниже нормы).

Средние месячные температуры за 4 года исследований находились на уровне средних многолетних, за исключением мая, где снижение составило 1,7°С. Сумма температур вегетации была на 38°С (1,7%) ниже многолетней.

Таблица 42

Среднее многолетнее количество осадков за вегетационный период

Таблица 43

Средние многолетние температуры за вегетационный период

Таблица 44

Количество осадков за вегетационный период в 2013-2016гг.

Таблица 45

Средние многолетние температуры за вегетационный период 2013-2016гг.

Таблица 46

Количество осадков за вегетационный период в 2017-2020гг.

Таблица 47

Средние многолетние температуры за вегетационный период 2017-2020гг.

За второй цикл исследований (2017–2020 гг.) количество осадков за май-август в среднем составило 143,9 мм, т.е. всего на 4,3 мм ниже, чем в первом цикле исследований (2013–2020 гг.), и на 24,7 мм ниже средних многолетних.

Средние температуры за 4 года были близки к многолетним. При этом сумма температур вегетации получена на 60,5°С (2,7%) выше многолетней и на 22,5°С (1,0 %) выше, чем в первом цикле исследований.

4.4.2.2. Водный режим почвы

Данные общих запасов влаги в метровом слое почвы по вариантам технологий и возделываемым культурам за наблюдаемые периоды вегетации приведены в таблицах 48-49.

Таблица 48

Средние значения запасов влаги в метровом слое почвы по вариантам технологий и ее расход за вегетацию 1 цикла исследований (2013-16 гг.), мм

Примечание. W₁ – расход влаги из метрового слоя почвы за период конец апреля-середина июня, мм; W₂ –расход влаги из метрового слоя почвы за период середина июня-конец августа, мм; W₀ – расход влаги из метрового слоя почвы за период конец апреля-конец августа, мм; Уф – средняя физическая урожайность культур по полям севооборота и технологиям, ц/га.

Анализ данных показывает, что в весенний период (конец апреля) общие средние запасы влаги в метровом слое почвы по вариантам агротехнологий за 4 года исследований различались незначительно, изменения находились в пределах 179,1-180,3мм (различия 1,2мм). К середине июня различия увеличились до 11,3мм (диапазон изменения 154,5-165,8мм), а к концу августа снизились до 6,8мм (97,5-104,3мм).

За первый период наблюдений (конец апреля – середина июня) наибольший расход влаги из почвы получен по технологии МСС (24,9мм), а минимальный – по технологии ОСС (14,5мм). За второй период (середина июня – конец августа) максимальный расход влаги был по технологии СС (64,9мм), а минимальный – по технологии МСС (56,3мм). В итоге за вегетацию расход влаги из метрового слоя почвы по технологиям МСС и СС был практически одинаков (81,2 и 81,7мм соответственно), а по технологии ОСС ниже и составил 76,0мм. Что, видимо, обусловлено наличием паровых полей в севообороте по технологии ОСС.

Анализируя расход влаги из метрового слоя почвы за вегетацию на средний выход зерна с поля севооборота, приходим к выводу, что наименьшая величина получена по технологии МСС (4,9мм/ц). По технологиям ОСС и СС различия в расходе влаги были не существенны (5,9 и 5,8мм/ц) и достоверно выше, чем по технологии МСС.

Таблица 49

Средние значения запасов влаги в метровом слое почвы по вариантам технологий и ее расход за вегетацию 2 цикла исследований 2017-20 гг., мм

Примечание. W₁ – расход влаги из метрового слоя почвы за период конец апреля-середина июня, мм; W₂ –расход влаги из метрового слоя почвы за период середина июня-конец августа, мм; W₀ – расход влаги из метрового слоя почвы за период конец апреля-конец августа, мм; Уф – средняя физическая урожайность культур по полям севооборота и технологиям, ц/га.

За второй цикл наблюдений средние весенние влагозапасы в опыте находились в пределах 149,1 мм (2020 год) – 226,0 мм (2018 г.) (различие 76,9 мм), а в разрезе сравниваемых вариантов технологий изменение были существенно ниже: от 8,0 мм (2020 г.) до 21,8 мм (2019 г.) (различие 13,8 мм). Т.е. фактор года гораздо более значимо влиял на величину весенних влагозапасов в метровом слое почвы, чем варианты технологий.

Аналогично наибольшее влияние фактор года оказывал на летние и осенние влагозапасы в почве, а также их расход по периодам вегетации, чем сравниваемые технологии. Так, запасы влаги в июне изменялись в пределах 126,1 мм (2020 г.) – 198,5 мм (2017 г.) (различие 72,4 мм), а по технологиям отличались от 4,5 мм (2020 г.) до 31,5 мм (2018 г.) (различие 27,0 мм). По осенним влагозапасам изменения находились от 115,0 мм (2019 г.) до 161,2 мм (2018 г.) (различия 46,2 мм), а по технологиям от 9,6 мм (2017 г.) до 23,0 мм (2018 г.) (различия 13,4 мм).

В итоге расход влаги из метрового слоя почвы за вегетацию изменялся по годам от 25,8 мм (2020 г.) до 66,2 мм (2019 г.) (различие 40,4 мм), а по технологиям от 12,1 мм (2017 г.) до 48,4 мм (2018 г.) (различие 36,3 мм).

По величине расхода влаги из метрового слоя почвы лучшие результаты получены в наиболее благоприятном по погодным условиям 2017 году (1,7-2,3 ммга/ц), а максимальные – в засушливом 2020 году (5,8-8,3 ммга/ц). А различия по технологиям находились в пределах 0,6 ммга/ц (2017 г.) – 6,5 ммга/ц (2019 г.). Т.е. фактор года и применяемые технологии оказывают существенное и почти равнозначное влияние на эффективность использования почвенной влаги.

В среднем за 8 лет исследований (2013-2020 гг.) изменение влагозапасов в почве и расхода влаги приведены в таблице 50.

Таблица 50

Средние значения запасов влаги в метровом слое почвы по вариантам технологий и ее расход за вегетацию за 2013 — 2020 гг., мм

В среднем за 2 цикла наблюдений (2013-2020 гг.) весенние и летние влагозапасы в метровом слое почвы по вариантам технологий различались не существенно. Их изменения находились в пределах 183,7 -187,3 мм (май) и 155,1-157,6 мм (июнь). При этом расход влаги из метрового слоя почвы за май-июнь был выше по технологии МСС (32,1 мм против 27,7 и 27,8 мм по технологиям ОСС и СС).

На период уборки урожая максимум влагозапасов в метровом слое почвы наблюдали по технологии СС (121,4 мм против 119,5 и 115,8 мм по технологиям ОСС и МСС соответственно). При этом расход влаги из метрового слоя почвы за июнь-август получен наибольшим по технологии МСС (39,3 мм, против 36,5 и 36,2 мм по технологиям ОСС и СС).

В целом за вегетацию расход влаги из метрового слоя почвы был выше по технологии МСС (71,4 мм), а по технологиям ОСС и СС был практически одинаковым и составил 64,1 и 64,0 мм соответственно.

Величина среднего урожая культур в расчете на весь севооборот получена выше по технологии с минимальной обработкой почвы (15,3 ц/га), при этом и расход влаги на единицу урожая был 4,7 ммга/ц. Минимальная урожайность была по традиционной технологии (13,3 ц/га), а наиболее влагосберегающей являлась технология без обработки почвы (4,5 ммга/ц).

4.4.2.3. Урожайность культур

Результаты определения физической урожайности возделываемых культур по вариантам агротехнологий за циклы исследований приведены в таблицах 51-52.

Таблица 51

Урожайность возделываемых культур

по вариантам агротехнологий за 2013-2016гг.

Примечание. Пч – пар черный, Пх – пар химический.

Урожайность яровой пшеницы при возделывании по интенсивной технологии в севообороте 1 (пшеница – пар химический – пшеница- пшеница) в сравнении с севооборотом 2 (пшеница – пар черный – пшеница – пшеница) различалась не существенно, в пределах 1% (19,2 и 19,3ц/га соответственно).

В технологии минимальной обработки почвы средняя урожайность яровой пшеницы по предшествующему рапсу была ниже и равна 18,3ц/га, а по гороху – 16,7ц/га. Соответствующие значения урожая пшеницы по технологии «No-Till» составили 18,2ц/га и 16,2ц/га.

При этом урожайность гороха по минимальной технологии и «No-Till» была получена 15,8 и 14,4ц/га соответственно, а рапса 14,9 и 7,4ц/га. Т.е. различия в урожае яровой пшеницы по минимальной технологии и «No-Till» находилась в пределах погрешности замеров (0,5ц/га), а наибольшее преимущество минимальная технология имела на посевах рапса (на 7,5ц/га) и гороха (на 1,4ц/га).

В итоге, в расчете на весь севооборот, наибольший выход зерна получен по минимальной технологии возделывания (16,4ц/га), далее идет технология «No-Till» – 14,1ц/га, а минимальная величина – по технологии с интенсивной осенней обработкой – 12,8ц/га. Преимущество минимальной технологии в целом, в сравнении с «No-Till», получено за счет низкой урожайности рапса (в 2 раза).

Таблица 52

Урожайность возделываемых культур

по вариантам агротехнологий за 2017-2020гг.

Примечание. г – горох, л – лен, Пч – пар черный, Пх – пар химический.

В среднем в 2017 г. наибольшая урожайность пшеницы получена на посевах по предшествующим гороху и рапсу технологии МСС (44,4 и 42,3ц/га соответственно). Минимальная урожайность пшеницы получена по предшествующим гороху и рапсу технологии СС (30,9 и 30,6ц/га соответственно.

Урожайность гороха по технологии МСС составила 33,3ц/га, что выше на 4,9ц/га, чем по технологии СС. А урожайность льна получена достоверно выше по технологии СС (17,2ц/га против 14,1ц/га по МСС).

В 2018 году преимущество в урожае имели посевы пшеницы по гороху в технологии СС (22,4 ц/га). Достоверные и близкие значения урожайности получены на посевах пшеницы по гороху технологии МСС (19,9 ц/га), по пару черному и химическому (19,6 и 19,7 ц/га соответственно). А наиболее низкая урожайность наблюдалась на посевах гороха и льна по технологии СС (6,2 ц/га и 6,3 ц/га соответственно).

В 2019 году по урожайности пшеницы выделялись ее посевы по предшествующему черному и химическому пару (19,1 и 17,7 ц/га), а также по гороху в технологии СС (18,7 ц/га). Минимальная урожайность была на посевах льна по технологии МСС (1,8 ц/га).

В 2020 году были наиболее экстремальные условия на все годы исследований. В результате урожайность всех культур была минимальной и находилась в пределах 2,0-5,6 ц/га.

Из расчета на все поля севооборота (2013-2020 гг.) средняя урожайность культур максимальна по технологии МСС (15,3ц/га), по технологии СС ниже на 1,2 ц/га (14,1 ц/га), а минимальна по технологии ОСС (13,3 ц/га).

5. ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ АГРОТЕХНОЛОГИЙ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ НУЛЕВЫХ ОБРАБОТОК ПОЧВЫ И ПРЯМОГО ПОСЕВА ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В АЛТАЙСКОМ КРАЕ

Ресурсосберегающие технологии с нулевыми обработками, прямым посевом следует рассматривать как способ обработки под конкретную культуру в общей системе обработки почвы в севообороте.

5.1. Выбор и чередование культур в севооборотах

Севооборот – основа системы земледелия, где синтезируются разработки всех отраслей сельскохозяйственной науки: новые культуры и сорта, средства регулирования питания, роста и развития растений, защита от сорняков, вредителей, болезней, система обработки почвы. Эффективность всех составляющих, в том числе и ресурсосберегающих обработок, будет наибольшей только при правильном подборе и чередовании культуркультур (Яшутин, Дробышев, 2004; Дробышев и др., 2017).

Большинство лимитирующих факторов здорового состояния культурных растений определяются характеристиками конкретного поля: частотой возделывания предыдущих культур, приемами обработки почвы, применением гербицидов, удобрений(Морковкин и др., 2014; Гаркуша, Дерянова, 2015; Калпокас, Антонова, 2019). Так как технологии часто не соблюдаются, на полях наблюдаются заболевшие корни растений и стерня. Этот фактор существенно влияет на продуктивность культур, в некоторой степени ограничивая ее.

Чередование культур является единственным и самым важным фактором, определяющим здоровое состояние растений и урожай. Это не только регулирование почвенной влаги, но и санитарное мероприятие, освобождающее почву от специфических заболеваний отдельных культур.

В Алтайском крае возделывается широкий спектр сельскохозяйственных культур, однако преобладающими являются зерновые, особенно в крестьянско-фермерских хозяйствах, где их доля может достигать 75 %. Это дает основание считать, что имеющаяся структура посевных площадей не обеспечивают соблюдение требований новой технологии. Часто практикуются повторные или бессменные посевы (например, пшеница по пшенице).

В планировании севооборота необходим системный подход, учитывающий не только агрономические и экономические, но и инженерно-технические и организационные факторы.

Одними из основных факторов являются интенсивность и разнообразие культур в севооборотах. При этом два севооборота с одинаковым разнообразием и интенсивностью могут существенно различаться в доходности из-за особенностей чередования или набора культур. Одна из культур может обеспечивать высокую стабильность урожайности в засушливые годы, а другая – только во влажные, при этом их чередование помогает снизить проблему заболевания растений.

К другим факторам, обуславливающим выбор культур в севооборотах, относятся:

• водопотребление культур;

• динамика выпадения осадков, изменения температур, их средние значения и колебания по годам;

• способность растительных остатков к снегозадержанию;

• потенциальная возможность поражения болезнями;

• цикличность появления определенных вредителей;

• фитотоксичность растительных остатков;

• цвет и количество растительных остатков предшественника;

• особенности защиты каждого вида растений от сорняков;

• возможность применения гербицидов различного способа действия, их чередование и последействие;

• соотношение прибыли и риска;

• необходимость в дополнительных денежных затратах;

• оптимальная ширина междурядий;

• даты посева и уборки;

• наличие пиков нагрузки рабочего времени и их продолжительность.

К сожалению, колебания величины эффективности при выборе того или иного чередования культур еще недостаточно изучены.

Однако установлено, что одним из важнейших моментов правильного чередования культур является возделывание в севооборотах хотя бы трех из четырех следующих типов культур (Бек и др., 2010):

1. Холодостойкие злаковые культуры (пшеница, ячмень, овес).

2. Теплолюбивые злаковые культуры (кукуруза, сорго, просо).

3. Холодостойкие широколистные культуры (горох, чечевица, лен).

4. Теплолюбивые широколистные культуры (подсолнечник, соя).

Это позволит реализовать целый ряд преимуществ, включая рациональное распределение полевых работ во времени, снижение вредителей за счет чередования культур, размещение культур по лучшим предшественникам (например, кукуруза после гороха, кукуруза после пшеницы, кукуруза после сои, озимая пшеница после яровой пшеницы, яровая пшеница после подсолнечника).

Правильно подобранный севооборот гарантирует хорошее распределение соломы, защиту от болезней, высокие экономические показатели за счет сокращения интенсивности воздействия на почву и лучшего использования агроклиматического потенциала почв.

В результате повышается доля пашни под ежегодными посевами, растет количество возделываемых культур, снижаются риски, связанные с погодой, массовым размножением вредителей и болезней растений, увеличением затрат.

Кроме этого, сокращаются энергозатраты на выполнение полевых работ, улучшается качество почвы и ее водоудерживающая способность, снижается потенциальная засоренность почвы.

Севооборот является лучшим способом снижения риска и увеличения эффективности земледелия. Каждый фермер должен сбалансировать разнообразие и интенсивность своего севооборота для достижения желаемого уровня затрат и прибыли.

Так, высокая интенсивность севооборота, но недостаточное разнообразие (например, пшеница–горох) дает возможность получения потенциально высокой прибыли, но при высоком уровне риска – возникновения больших проблем.

Умеренно интенсивные и разнообразные севообороты (например, яровая пшеница–озимая пшеница–кукуруза–подсолнечник или яровая пшеница–кукуруза–соя) менее рискованны, однако обеспечивают меньшую валовую прибыль на гектар. Такой севооборот помогает более равномерно распределить рабочую нагрузку и фиксированные затраты, уменьшить зависимость от цены и неблагоприятных погодных условий, облегчить проблемы, связанные с сорняками, болезнями, насекомыми. В результате он может быть более прибыльным за продолжительный период времени.

Снижение интенсивности, но повышение разнообразия (например, озимая пшеница–просо–рапс, озимая пшеница–кукуруза–овес и горох) гарантируют меньший риск в засушливые годы, но и меньший валовой доход в годы с умеренными погодными условиями.

Севообороты с малой интенсивностью и недостаточным разнообразием (например, пшеница–рапс, пшеница–пар, постоянно выращиваемая пшеница) малоэффективны при использовании технологии «No-Till». Они имеют большие фиксированные расходы на гектар, несут больший риск и снижают валовой доход с единицы площади.

Научно-практические зональные основы выбора интенсивности системы выращивания культур при внедрении технологии «No-Till» заключаются в следующем.

Как показывает практика, природная растительность каждой агроклиматической зоны отражает уровень осадков, температур, высоту над уровнем моря и почвенные условия. Поэтому она является индикатором требуемой интенсивности возделывания культур по технологии «No-Till». Рассмотрим этот подход применительно к Алтайскому краю, согласно укрупненному зонированию.

1). Низкотравье в Западно-Кулундинской зоне (зона 1) указывает на наиболее сухие условия для возделывания культур с высокими температурами. В этих условиях можно насыщать севообороты до 50% культурами с высоким уровнем водопотребления. Требуются более длительные периоды между каждым выращиванием культур с высоким уровнем водопотребления. Можно использовать малый процент паров.

Традиционно в этой зоне применяли зернопаровые севообороты из яровой пшеницы и пара. С переходом на технологию «No-Тill» севообороты можно разнообразить, их интенсивность увеличить:

1. Яровая пшеница–кукуруза–широколистная культура.

3. Яровая пшеница–горох–кукуруза–просо–подсолнечник.

4. Яровая пшеница–кукуруза–«химический пар»;

5. Яровая пшеница–озимая пшеница–подсолнечник–сорго–«химический пар» и пр.

Допускается применение повторных посевов пшеницы в севооборотах:

1. Пшеница–пшеница–кукуруза–просо.

2. Пшеница–пшеница–кукуруза–подсолнечник.

3. Пшеница–пшеница–сорго–сорго–«химический пар» и пр.

2). Наличие смешанных трав и незначительной лесной растительности (Восточно-Кулундинская, Приобская, Приалейская зоны) (зона 2) указывает на слишком сухие условия для интенсивных севооборотов. Поэтому их можно насыщать только на 50-75% культурами с высоким водопотреблением. Количество промежуточных культур должно быть незначительным.

1. Яровая пшеница–кукуруза–горох–озимая пшеница–соя.

2.Пшеница–сорго–кукуруза–соя.

3. Пшеница–сорго–соя–кукуруза–кукуруза–соя.

3). Наличие высокотравья с лесом (Бийско-Чумышская, Присалаирская, Приалтайская, Алтайская зоны) (зона 3) указывает на наиболее увлажненные условия возделывания культур, но меньшее количество тепла. Здесь допускается в севооборотах до 100% культур с интенсивным водопотреблением или посев промежуточных культур.

На востоке и юго-востоке Алтайского края природная растительность меняется: смешанная травянистая растительность переходит в высокотравье предгорий. Следовательно, здесь целесообразно включить в севооборот холодостойкие злаковые растения, что в результате повысит разнообразие культур в севообороте и увеличит его интенсивность. Этого можно достичь и с помощью введения промежуточных культур. Примеры возможных схем чередования культур в севообороте для данной местности:

1. Яровая пшеница–озимая пшеница–клевер–кукуруза–соя–кукуруза–соя.

2. Яровая пшеница–озимая пшеница–фуражное сорго–кукуруза–соя–кукуруза–соя.

3. Яровая пшеница–озимая пшеница–просо–соя–кукуруза–кукуруза–соя.

4. Яровая пшеница–озимая пшеница–клевер–кукуруза–кукуруза–соя–соя и пр.

Если наблюдается недостаток интенсивности, можно выращивать промежуточные культуры чаще. Другие способы поддержания разнообразия и увеличения интенсивности севооборотов в условиях высокотравья включают добавление в севооборот многолетней культуры, например люцерны.

В засушливых условиях степной и лесостепной зон края полевые севообороты насыщены яровой пшеницей, которая должна размещаться по хорошим предшественникам. В этих зонах в основном должны быть четырёх-шестипольные зерновые севообороты с введением в них зернофуражных и пропашных культур.

Основой полевых севооборотов во многих низко технологичных хозяйствах по-прежнему остаются чистые пары. Т.к. отказ от чистого пара в севооборотах у них приведёт к падению средней урожайности зерновых. Доказано, что без применения удобрений и других элементов химизации наибольшую урожайность и выход зерна во всех зонах Западной Сибири обеспечивают зернопаровые севообороты (Милащенко, 1978, Неклюдов, 1990а, 1990б).

По данным СибНИИСХ (Земледелие…, 2003) в структуре использования пашни степной зоны на долю чистых паров в таких хозяйствах должно приходиться 18-22% пашни, под зерновыми и зернобобовыми культурами – 50-58%, из них яровая пшеница должна составлять 40-46%, озимые – 1-3%, ячмень – 4-8%, овёс – 1-3%, просо – до 1%, гречиха – 0,2-0,3%, зернобобовые – 2-4%, технические культуры – до 1%, кормовые культуры – 24-30%.

Оценка структуры посевных площадей засушливых зон края показывает, что, в основном, онаплохо выдерживается. Так, в Западно-Кулундинской зоне зерновые культуры составляют около 60%, кормовые – более 20 %, на долю пара приходится около 15-20% пашни. Однако, увеличились площади подсолнечника как коммерческой культуры. В Кулундинской зоне они достигают в коллективных хозяйствах 17%, в крестьянско-фермерских – 25%. Кроме того, доля кормовых культур в крестьянско-фермерских хозяйствах не превышает 4%, что лишает размещения яровой пшеницы по хорошим предшественникам. Это приводит к некоторому пересмотру структуры севооборотов и поиску лучших предшественников для яровой пшеницы.

5.2. Подбор сортов

Выбор сортов должен проводиться, прежде всего, с учетом воздействия климата и погоды(Дворникова, Жаркова, 2019). Адаптация к конкретным условиям местности выражается в способности получать достижимый урожай в соответствии с суммой температур вегетации, наличием влаги и других ограничивающих факторов на полях(Валекжанин, Коробейников, 2012).

Растения должны пройти все стадии развития с наименьшими потерями со стороны влияния неблагоприятных факторов, использовать все преимущества от наличия влаги и элементов питания, но при этом темпы роста не приводили бы к их дефициту до полного созревания.

Сорт также должен иметь прочную соломину и противостоять осыпанию. Поэтому рекомендуется применение сортов, выведенных для конкретных агроклиматических условий.

Самый простой и эффективный способ борьбы с болезнями и вредителями – это возделывание сортов, устойчивых к ним. К тому же, сорта выводятся со способностью сопротивляться неблагоприятным внешним воздействиям.

Применительно к условиям степной зоны края следует использовать сорта 3-х групп спелости: среднеранние, среднеспелые и среднепоздние с преобладанием двух последних. Это обусловлено тенденцией целого ряда последних лет на смещение осадков на вторую половину вегетации. Это позволит лучше использовать агроклиматический и почвенный потенциал в данных условиях.

5.3. Осенняя обработка почвы

При условии применения осенней обработки почвы система ее обработки в севообороте должна предусматривать использование орудий, максимально сохраняющих стерню на поверхности поля.

Паровое поле с осени обрабатывается на глубину 14 см, а в летнее время – до 8 см, либо химическая обработка. Зяблевая обработка под зерновые культуры проводится на глубину до 14 см, под технические, кормовые культуры на склоновых землях при проявлении водной эрозии – до 16-20 см.

Нулевая обработка почвы при возделывании зерновых и гороха может применяться как отдельный прием в системе основной обработки почвы в севообороте при следующих условиях:

— в сухую осень при запасах продуктивной влаги в слое почвы 0-50 см менее 20 мм;

— при влажной осени с запасом продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см в пределах 140-160 мм;

— на ровных землях с отсутствием проявления водной эрозии.

Большинство хозяйств, перешедших на технологию прямого посева, делали это в течение 3-4 лет, постепенно сокращая площади с обработкой почвы.

5.4. Прямой посев

Прямой посев зерновых культур (яровая пшеница, ячмень, овёс) проводится по нулевым обработкам почвы с оставленной с осени стерней и мульчированием поверхности поля соломой предшествующей культуры с равномерным ее разбрасыванием при уборке.

Предшественником для пшеницы при прямом ее посеве могут быть:

-пар, обработанный во второй половине лета истребительными гербицидами отросших однолетних и многолетних сорняков, сухая масса которых остается под зиму;

— горох, обработанный гербицидами (сеникация во время уборки, химпрополка после уборки);

— занятый пар однолетними культурами на зеленую массу (овес, вика, рапс) донником с последующей обработкой истребительными гербицидами во второй половине лета при условии прорастания сорных растений;

— многолетние травы 5-го–6-го года пользования, обработанные истребительными гербицидами после их уборки и отрастания отавы;

— зерновые культуры (мягкая, твердая пшеница, озимая пшеница, озимая рожь, ячмень, овес) по нулевым обработкам с оставленной стерней и мульчированием поверхности поля соломой.

Реализация способа прямого посева с использованием современных посевных агрегатов возможна в двух вариантах.

Первый вариант. Прямой посев проводится посевным комплексом при использовании высевающих рабочих органов в виде стрельчатых лап. При этом совмещается предпосевная обработка почвы с посевом, внесением минеральных удобрений. В зависимости от засоренности полей определяется необходимость гербицидной обработки сплошного действия перед посевом и после посева в фазу растений культуры всходы – кущение.

По второму варианту прямой посев проводится посевными комплексами с копирующими дисковыми или долотообразными с внесением минеральных удобрений высевающими рабочими органами. В этом случае обязательно необходима гербицидная обработка почвы гербицидами сплошного действия за несколько дней до посева.

Последующая химическая прополка после посева проводится в зависимости от уровня засоренности посевов зерновых культур.

Важной особенностью агротехнологии выращивания яровой пшеницы в засушливых условиях является срок посева. Он определяется климатом – летним максимумом осадков. В большинстве лет максимум осадков в регионе приходится на конец июня начала июля. Оптимальным сроком будет вторая, третья декада мая.Норма высева семян зависит от их всхожести, уровня плодородия предшественника, влагообеспеченности в весенний период. Норма высева в 3,0-3,5 млн всхожих зерен на 1 га обеспечивает высокую засухоустойчивость культуры.Для посева используются 2-3 сорта, что позволяет культуре использовать для формирования урожая весь вегетационный период и адаптироваться к неравномерному выпадению осадков.При уборке солома измельчается и разбрасывается равномерно по полю. Высота среза соломы на уровне 20-30 см, что позволяет дополнительное накопление и сохранение снега.

Проанализировав выпускаемые предприятиями машиностроения и используемые в хозяйствах машины и агрегаты для посева зерновых культур, нами предлагается их систематизировать по зональным технологиям возделывания зерновых культур с различными вариантами предпосевной обработки, типами посевных агрегатов, способами посева и применяемыми рабочими органами (табл. 53).

Таблица 53

Ресурсосберегающие технологии прямого посева зерновых культур

Из представленных технологий прямого посева возделывания зерновых культур, на наш взгляд, заслуживает внимания вариант посева без предпосевной обработки сеялкой с рабочими органами долотообразного типа индивидуального копирования в двух вариантах: с междурядьем 25 см – рядовой посев, а с междурядьем 30 см – полосовой посев (ширина полосы – 7,5-8,5 см).

5.5. Защита растений

При переходе к сберегающим технологиям, в т.ч. прямого посева, очень серьезного внимания заслуживают вопросы защиты посевов от сорняков, болезней и вредителей.

В основе решения этих проблем лежат правильно организованные фито-санитарные севообороты, применение экологически безопасных средств защиты растений, выбор сортов, устойчивых к болезням и вредителям, и тщательное соблюдение технологий возделывания культур. Для контроля над вредителями нет необходимости в больших затратах. Увеличение численности вредителей является следствием биологических вспышек, связанных с погодными и климатическими условиями. Уменьшить вред, наносимый культурам, возможно не только агротехническими мерами, но и химической обработкой инсектицидами. Для эффективного применения метода необходима оперативная оценка пораженности растений наиболее распространенными вредителями (Стецов, 1994, 1998).

Для защиты посевов от сорняков разработаны организационные, агротехнические, биологические и химические меры.

Организационные меры включают освоение научно обоснованных севооборотов, правильное чередование культур, ежегодное обследование полей на засорённость. Их выполнение даёт возможность лучше использовать агротехнические приёмы борьбы с сорняками, которые предусматривают определённые мероприятия в послеуборочный, предпосевной и послепосевной периоды, а также в паровых полях.

Биологические меры предусматривают подавление сорняков самим травостоем пшеницы. Достигается это за счёт более ранних сроков посева (в восточных районах края), соблюдением установленных норм высева и более высокой полевой всхожестью семян.

Особое значение при мульчирующих и нулевых технологиях приобретают химические меры, поскольку в верхнем слое почвы сосредотачиваются семена сорняков, которые обгоняют в росте культурные растения. Кроме того, при таких обработках повышается поражение проростков и всходов культур фитопатогенами, особенно возбудителями корневых гнилей, снижая полевую всхожесть семян. В каждом конкретном случае следует выполнять и технико-экономическую оценку эффективности на основе результатов применения препаратов в различных хозяйственных условиях.

6. РАЦИОНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ МАШИН ДЛЯ ПРЯМОГО ПОСЕВА

6.1. Современные варианты сберегающих технологий производства зерна

В основу различных вариантов агротехнологий нами положены варианты осенней обработки почвы, определяющие интенсивность воздействия на почву и перечень необходимых последующих технологических операций.

По глубине осенней обработки почвы будем различать четыре категории технологий:

1) нулевая («No-Till»), без осенней обработки;

2) поверхностная (мульчирующая) на глубину 8-10 см;

3) мелкая (минимальная) на глубину 12-18 см;

4) глубокая (интенсивная) на глубину до 20-27 см.

Величина глубины осенней обработки почвы не строго ограничена обозначенными пределами, а может изменяться в зависимости от исходного осеннего увлажнения почвы, засоренности полей, наличия склоновых земель, возделываемой культуры.

Каждому из вариантов осенней обработки почвы соответствуют определенные наборы машин, которые в совокупности с весенне-летними операциями образуют машинно-технологические комплексы (МТК) и обеспечат наиболее полное использование агроклиматических возможностей зон при лучших показателях эффективности (таблица 54).

При этом в зависимости от почвенно-климатических характеристик отдельных зон края их соотношение будет изменяться.

Таблица 54

Набор технологических операций и машин при различных вариантах осенней обработки почвы

Учитывая тот факт, что погодные условия даже в рамках отдельной зоны от года к году существенно различаются (вариация месячных осадков за вегетацию составляет 33-83%), а достоверных долгосрочных прогнозов получить не представляется возможным, предлагается использовать вероятностный подход. Для этого весь диапазон многолетних осадков за вегетацию разбивался на 4 класса и определялся процент лет с разным уровнем увлажнения. Доля площадей, возделываемых по той или иной технологии, определялась пропорционально количеству осадков за вегетацию (за многолетний период).

Установлено, что чем более увлажненные условия вегетации, тем более интенсивные варианты технологий дают повышение урожайности зерновых культур.

На основе соотношения технологий в определенных зонах можно предопределить необходимую техническую оснащенность для конкретных хозяйств.

Важно, чтобы сельхозпроизводители имели возможность приобретать и поэтапно формировать именно технологические комплексы машин, а не проводить бессистемное перевооружение, как это делается, в основном сегодня.

Потребительский спрос в МТК по разным вариантам технологий может изменяться под воздействием меняющейся конъюнктуры рынка и производственных отношений.

Фактический уровень интенсификации агротехнологий в хозяйстве выбирается в зависимости от производственно-ресурсного потенциала товаропроизводителя.

Наибольший же конечный экономический эффект будет получен при системном взаимодействии отдельных агроприемов, учитывающих не только связи отдельных технологических факторов, но и соотношение цен на технику, ГСМ и средства защиты растений.

Каждому конкретному хозяйству должен соответствовать определенный вариант технологии (или несколько вариантов в зависимости от условий и размеров хозяйств) с экономически обоснованными наборами машин, обеспечивающими качественное выполнение всего комплекса полевых работ в требуемые агротехнические сроки.

Варианты агротехнологий на основе нулевой обработки почвы («No-Till»).

Технология включает следующий базовый набор машин: сельскохозяйственный трактор, пружинная зубовая борона, посевной (почвообрабатывающий) комплекс, опрыскиватель, зерноуборочный комбайн, самоходная жатка.

Реализация технологии возможна в нескольких вариантах:

— при проведении уборки солома измельчается и разбрасывается по полю. Сразу после этого машинно-тракторный агрегат на базе трактора и пружинной бороны обрабатывает поле по диагонали (на глубину 4-6 см), обеспечивая более равномерное распределение соломы (так как все отечественные комбайны неравномерно распределяют солому при ширине жатки 4 м и более, а зарубежные при ширине жатки более 6 м) и провокацию сорняков (если имеется влага в почве и прогнозируются осадки);

— если запасы влаги в почве низки и нет осадков, то при уборке оставляется высокая стерня (до 25 см), солома измельчена качественно и равномерно распределена по полю, то осенняя обработка не проводится.

В весенний период по первому варианту, в зависимости от условий весеннего периода, проводится прямой посев почвообрабатывающим посевным комплексом с одновременным внесением удобрений либо после боронования, либо без него. На комплексе возможно применение рабочих органов в виде стрельчатых лап, дисков или долотообразных копирующих с раздельным внесением удобрений и семян (допускается совместное внесение при дозах удобрений до 120 кг/га и на выровненных полях). В зависимости от состояния полей либо перед посевом, либо после него (до появления всходов) проводится гербицидная обработка препаратом сплошного действия на основе глифосатов при дозе 3-4 л/га.

По второму варианту в весенний период проводится боронование, а затем прямой посев посевными комплексами с копирующими дисковыми или долотообразными рабочими органами. В зависимости от состояния полей либо перед посевом, либо после него (до появления всходов) проводится гербицидная обработка препаратом сплошного действия на основе глифосатов при дозе 3-4 л/га.

По всем вариантам технологий проводится гербицидная обработка посевов по вегетации.

В зависимости от условий уборки возможно применение либо прямого комбайнирования, либо раздельной уборки с предварительным скашиванием культур самоходной жаткой.

Технология на основе поверхностной обработки почвы предопределяет следующие машины: сельскохозяйственный трактор, комбинированный агрегат для поверхностной обработки почвы, борона, посевной комплекс, опрыскиватель, зерноуборочный комбайн, самоходная жатка.

В осенний период, после уборки и измельчения соломы, проводится поверхностная обработка почвы (8-10 см) комбинированным агрегатом, включающим сочетание рабочих органов в виде нескольких рядов дисков и катков.

В весенний период, в зависимости от условий, проводится боронование или нет, осуществляется прямой посев посевными комплексами с копирующими дисковыми или долотообразными рабочими органами с одновременным внесением удобрений.

Перед посевом, если проводилось боронование и появились всходы сорняков, выполняется гербицидная обработка. Если сорняков нет или их малое количество, то гербицидная обработка производится после посева.

По мере необходимости по вегетации проводится вторая гербицидная обработка.

В зависимости от условий уборки применяется либо прямое комбайнирование, либо раздельная уборка с предварительным скашиванием культур самоходной жаткой.

Технология с мелкой обработкой почвы охватывает следующий базовый набор машин: сельскохозяйственный трактор, комбинированный агрегат для минимальной обработки почвы, борона, посевной комплекс (или комбинированный агрегат для предпосевной обработки и сеялка), опрыскиватель, зерноуборочный комбайн, самоходная жатка.

В осенний период, после уборки и измельчения соломы, проводится минимальная обработка почвы (14-16 см) комбинированным агрегатом, включающим сочетание рабочих органов в виде нескольких рядов различных вариантов дисков, лап или долот, катков, борон (до 5 рабочих органов).

В весенний период проводится боронование, а затем посев либо почвообрабатывающими посевными комплексами с копирующими дисковыми рабочими органами с одновременным внесением удобрений либо с раздельным проведением предпосевной культивации и посева (первый вариант предпочтительнее).

После посева и появления всходов сорняков выполняется гербицидная обработка. По мере необходимости по вегетации может проводиться вторая гербицидная обработка.

В зависимости от условий уборки применяется либо прямое комбайнирование, либо раздельная уборка с предварительным скашиванием культур самоходной жаткой.

Технология на основе глубокой обработки почвы включает следующий базовый набор машин: сельскохозяйственный трактор, комбинированный агрегат для глубокой обработки почвы, борона, посевной комплекс (или комбинированный агрегат для предпосевной обработки и сеялка), опрыскиватель, зерноуборочный комбайн, самоходная жатка.

В осенний период, после уборки и измельчения соломы, проводится глубокая обработка почвы (20-22 см) комбинированным агрегатом, включающий сочетание рабочих органов в виде нескольких рядов различных вариантов дисков, лап или долот, катков, борон (до 5 рабочих органов).

В весенний период проводится боронование, а затем посев либо почвообрабатывающими посевными комплексами с копирующими дисковыми рабочими органами с одновременным внесением удобрений, либо с раздельным проведением предпосевной культивации и посева (первый вариант предпочтительнее).

После посева и появления всходов сорняков, выполняется гербицидная обработка. По мере необходимости по вегетации может проводиться вторая гербицидная обработка.

В зависимости от условий уборки применяется либо прямое комбайнирование, либо раздельная уборка с предварительным скашиванием культур самоходной жаткой.

6.2. Исходные предпосылки для расчетов

По условиям применения сельскохозяйственной техники (размеры хозяйств, структура посевных площадей, удельные энергетические и ценовые характеристики современных МТА, сроки проведения полевых работ, размеры полей и др.) необходимо рассчитать параметры основных наборов машин для зон края, обеспечивающих качественное выполнение требуемого объема полевых работ в заданные агротехнические сроки.

Как показывает анализ, средние размеры площадей полей, их длина гона, размеры коллективных и КФХ, показатели эффективности их работы существенно различаются как по зонам края, так и в пределах каждой агроклиматической зоны (табл. 55).

В систему машин должны быть включены тракторы различных тяговых классов, посевные комплексы с различными рабочими органами (долото, диск, стрельчатая лапа) и шириной захвата (для возделывания культур по рекомендуемым вариантам агротехнологий), бороны, опрыскиватели, зерноуборочные комбайны и самоходные жатки определенного типоразмерного ряда (в зависимости от условий и характеристик хозяйств).

Таблица 55

Осредненные характеристики коллективных и КФХ укрупненных агроклиматических зон Алтайского края

Расчет параметров системы машин проводим по укрупненному агроклиматическому районированию Алтайского края, предложенному А.С. Донченко(Донченкои др., 2008). В нем выделено 3 зоны (группы районов края), существенно различающихся по агроклиматическим показателям.

6.3. Методика расчетов параметров системы машин

При существующем разнообразии конструкций и марок машин хозяйствам сложно выбрать нужную технику и обосновать потребность в ней. Поэтому суть методики заключается в абстрагировании от конкретного производителя (марок машин) и оперировании только параметрами сельскохозяйственных машин: мощностью двигателя трактора/комбайна, шириной захвата и производительностью.

Разработанная методика включает реализацию следующих этапов (Беляев, Бородин и др., 2006).

1. На основе перспективных планов развития территорий и анализа агроклиматических условий региона формируются рациональная структура посевных площадей, севообороты и научно обоснованный типовой набор технологий возделывания сельскохозяйственных культур в конкретных условиях хозяйствования, а также составы машинно-технологических комплексов (МТК). Рассчитывается структура использования предложенных технологий для выбранной территории.

2. Определяется структура МТК для выполнения операций всего набора типовых технологий.

3. Проводится сбор следующих статистических данных для условий зон:

— количество и размеры коллективных и КФХ, шт.;

— статистики размеров площадей полей, га;

— средняя длина гона поля, м;

— агротехнические сроки проведения полевых работ, дн.

4. Определяются цены на основные виды сельскохозяйственной техники МТК (уравнения регрессии однофакторных моделей для тракторов и комбайнов – от уровня мощности двигателей, для сельскохозяйственных машин – в функции от рабочей ширины захвата).

5. Рассчитываются выходные технико-экономические показатели машин и агрегатов по каждой технологической операции и зоне использования (согласно разработанной программе расчета составов и режимов работы машинно-тракторных агрегатов).

6. Определяются потребности тракторов и с.-х. машин МТК по зонам края с учетом планируемой структуры посевных площадей возделываемых культур, севооборотов, дневной выработки агрегатов и сроков выполнения полевых работ.

7. Затраты денежных средств на приобретение техники МТК.

8. Устанавливаются величины эксплуатационных затрат на реализацию технологий и планируемый выход продукции.

9. Рассчитывается планируемая величина прибыли и себестоимость продукции.

10. Определяется величина окупаемости затрат на покупку техники, возможные варианты поэтапного ее приобретения и финансирования намеченной программы технического и технологического перевооружения.

Таким образом, предлагаемая методика позволяет комплексно решать вопросы технического и технологического перевооружения хозяйств на базе современных машин и агрегатов применительно к зональным условиям эксплуатации. Кроме этого, с использованием данной методики, представляется возможным проводить перевооружение хозяйств с учетом имеющегося парка машин и определять приоритетные направления приобретения техники для ресурсосберегающих технологий.

6.4. Рациональные параметры почвообрабатывающих посевных машин

По условиям применения сельскохозяйственной техники (размеры хозяйств, структура посевных площадей, удельные энергетические и ценовые характеристики современных МТА, сроки проведения полевых работ, размеры полей и др.) необходимо рассчитать машинно-тракторный парк основных наборов машин для зон края, обеспечивающий качественное выполнение требуемого объема полевых работ в заданные агротехнические сроки.

В систему машин должны быть включены тракторы различных тяговых классов, сельскохозяйственные машины-орудия для осенней обработки почвы с различными комбинациями рабочих органов и шириной захвата (для возделывания культур по рекомендуемым вариантам агротехнологий), бороны, опрыскиватели, посевные комплексы, зерноуборочные комбайны и самоходные жатки определенного типоразмерного ряда (в зависимости от условий и характеристик хозяйств).

Расчет проводим по следующей методике.

1. Определяем объемы работ по агроклиматическим зонам.

Определяем коэффициенты для расчета составов машинно-технологических комплексов по каждому варианту технологии.

Каждый МТК характеризуется тремя показателями:

N_е – номинальной мощностью двигателя, кВт;

К_NB – коэффициентом, определяющим соотношение между мощностью (N_е) и рабочей шириной захвата (В), кВт/м;

К_NW – коэффициентом, определяющим соотношение между мощностью (N_е) и чистой производительностью (W_o), кВт*с/м².

Указанные показатели определялись по данным многочисленных тяговых испытаний современных МТА на основных видах полевых работ

2. Определяем параметры трактора (номинальную мощность двигателя) и ширину захвата посевного комплекса из расчета выполнения посева в условиях средних размеров коллективных и КФХ по агроклиматическим зонам в заданные агротехнические сроки рассчитываем с помощью коэффициента .

3. Полученный ряд уровней мощности двигателей тракторов для коллективных хозяйств по укрупненным зонам края (Каличкин, 2008) имеет вид (кВт): 283, 361, 399 (3-я зона), 400, 509, 563 (2-я зона), 472, 601, 664 (1-я зона) и посевных комплексов с шириной захвата 15,5 м (3-я зона), 21,8 м (2-я зона) и 25,7 м (3-я зона).

4. Требуемые объемы работ возможно выполнить, заменив тракторы повышенной мощности для каждого хозяйства (которые не выпускаются промышленностью) двумя с более низкой мощностью и меньшей рабочей шириной захвата: 141,5; 180,5 и 199,5 кВт (3-я зона); 200,0; 254,5 и 281,5 кВт (2-я зона) и 236,0; 300,5 и 332 кВт (1-я зона) и меньшей шириной захвата: 7,8 м (3-я зона); 10,9 м (2-я зона); 12,8 м (1-я зона). Такое разделение позволяет использовать комплексы различных параметров в каждом хозяйстве (различные варианты технологий).

5. Учитывая, что фактический закон распределения тракторов по уровню мощности двигателей установить не представляется возможным, формируем в полученном диапазоне равновесный типоразмерный ряд (или близкий к нему) наиболее приближенный к выпускаемым моделям (5 уровней с учетом вариации тяговых сопротивлений по полям 13-16%): 141,5 кВт; 190,0 кВт; 238,0 кВт; 287,0 кВт и 335,0 кВт (а также близких к уровням мощности тракторов «Кировец») (таблица 56).

6. Пересчитываем типоразмерный ряд посевных комплексов для принятых уровней мощности двигателей тракторов: 7,6; 10,3; 12,9; 15,6 и 18,2 м для комплексов по NO-TILL; 5,5; 7,4; 9,2; 11,1 и 13,0 м для комплексов прямого посева и 6,1; 8,2; 10,2; 12,3 и 14,4 м для комплексов с посевом по обработанному фону.

7. Аналогичные расчеты проводим для КФХ. Требуемый уровень мощности двигателя находится в пределах 49,2-95,3 кВт. Количество уровней принимаем 2 (на базе уровней мощности выпускаемых тракторов МТЗ-80/82 и МТЗ-1221): 58,8 кВт и 95 кВт. Ширина захвата комплексов для посева составляет 3,2; 2,5; 2,3 м и 5,1; 4,1; 3,7 м соответственно.

8. Исходя из энергоемкости остальных технологических операций определяем рабочую ширину захвата машин на остальных видах полевых работ.

9. Определяем количество энергетических средств (тракторов) и посевных комплексов исходя из объема работ и количества коллективных и КФХ хозяйств для всех вариантов типовых технологий.

10. Необходимое количество машин на остальных видах работ определяется на основе выбранных параметров МТА и объемов работ.

11. Необходимое количество зерноуборочных комбайнов определяется исходя из площади уборки, агротехнических сроков и средних затрат мощности комбайна на единицу производительности.

12. На основе количественной оценки требуемых комплексов машин и ценовых характеристик машин проводятся расчеты денежных средств на приобретение техники.

Таблица 56

Типоразмерный ряд машин для возделывания зерновых культур в Алтайском крае по различным технологиям

Таким образом, рекомендуемая система машин для выполнения основных видов полевых работ в коллективных и фермерских хозяйствах, в зависимости от их средних размеров и применяемых технологий, будет включать ряд сельскохозяйственных тракторов тяговых классов 14, 20, 30, 40, 50, 60 и 70 кН с мощностью двигателя 58,8-335,0 кВт, посевных комплексов к ним с шириной захвата от 2,5 до 18,2 м, почвообрабатывающих комплексов с шириной захвата от 1,3 до 11,4 м, борон от 8,5 до 27,5 м.

Из полученного типоразмерного ряда машин формируются технологические наборы машин применительно к конкретным хозяйствам, определяется их потребность и разрабатывается бизнес-план перевооружения на перспективу.

6.5. Рекомендуемые технологии посева культур и их параметры

Проанализировав выпускаемые предприятиями машиностроения и используемые в хозяйствах машины и агрегаты для посева зерновых культур, нами предлагается их систематизировать по зональным технологиям возделывания зерновых культур с различными вариантами основной обработки почвы, предпосевной обработки, типами посевных агрегатов, способами посева и применяемыми рабочими органами (табл. 57).

Из представленных технологий возделывания зерновых культур, на наш взгляд, заслуживают внимания следующие:

1. Для технологии «No-Till» (без осенней обработки почвы) предлагается вариант посева без предпосевной обработки сеялкой прямого посева с рабочими органами долотообразного типа индивидуального копирования в двух вариантах: с междурядьем 25 см – рядовой посев, а с междурядьем 30 см – полосовой посев (ширина полосы – 7,5-8,5 см).

2. Для технологий с поверхностной осенней обработкой и без нее предлагается вариант комбинированного посевного агрегата с рабочими органами дискового типа для мульчирующей предпосевной обработки и внесения удобрений (2 ряда) и дисковыми копирующими высевающими рабочими органами с катками (1 ряд). Либо вариант с высевом семян и внесением удобрений за дисковые рабочие органы и 1 рядом катков (требует дополнительной проработки).

3. Для фона с мелкой и глубокой обработкой почвы предлагается вариант комбинированного посевного агрегата для предпосевной обработки почвы и внесения удобрений рабочими органами в виде стрельчатых лап (3 ряда) и дисковыми копирующими высевающими рабочими органами с катками (1 ряд).

Таблица 57

Энергосберегающие технологии посева зерновых культур

Рекомендуемые параметры посева и посевных комплексов:

1. Глубина заделки семян в зависимости от культур и технологий от 3,0 до 6,0 см (копирующие долотообразные сошники и копирующий диск).

2. Допустимая неравномерность глубины заделки +/-1,0 см.

3. Неравномерность высева в рядке +/-3%.

4. Норма высева семян различных культур (размеров) от 2 до 400 кг. Наиболее распространенная культура в крае яровая пшеница: от 100 кг/га в зоне Западной Кулунды до 180 кг/га в Предгорной зоне края.

5. Способ посева и междурядья для различных технологий: по технологии «No-Till» с междурядьем 25 см – рядовой посев, с междурядьем 30 см – полосовой посев (7,5-8,5 см). Для остальных вариантов технологий (мульчирующей, минимальной и интенсивной) – рядовой посев (междурядье 15 см).

6. Ширина захвата посевных комплексов для агрегатирования с тракторами «Кировец» (300 л.с.) по технологии «No-Тill» с долотообразными рабочими органами – 12,0 м, по мульчирующей технологии комбинированным агрегатом с предпосевной обработкой дисковыми рабочими органами и посевом в копирующий дисковый сошник – 6,0 м, по минимальной и интенсивной технологии с предпосевной обработкой почвы стрельчатыми лапами и посевом в копирующий дисковый сошник – 8,1 м. С увеличением мощности двигателя и эксплуатационной массы трактора рабочая ширина захвата должна будет пропорционально увеличиваться. При этом рабочая скорость движения посевного агрегата будет соответствовать агротехнически заданной.

7. Типы рабочих органов: для технологий «No-Till» – копирующие долотообразные сошники при междурядьях 25 см – рядовой посев, при междурядьях 30 см – полосовой посев (7,5-8,5 см), для остальных технологий – копирующий диск с рядовым посевом.

8. Качество послепосевной обработки (в зависимости от технологий, почв, культур). Послепосевная обработка почвы заключается в применении средств защиты растений и подкормки. Для этого следует предусмотреть технологическую колею. Механические обработки – исключение из правил, например, боронование легкими боронами для борьбы с сорняками и прореживания всходов, если они загущены.

7. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ НИЗКОЭМИССИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

В настоящее время на рынок предлагается множество эффективных технических решений для успешной реализации отдельных технологических процессов. Общая их направленность – минимизация отрицательного воздействия на почву, повышение качества выполнения технологического процесса, увеличение производительности, снижение энергозатрат и себестоимости производства зерна. Остановимся на основных из них, успешно прошедших испытания в хозяйствах Алтайского края.

7.1. Полосовая осенняя обработка почвы по технологии «Strip-Till»

Аргументированный выбор интенсивности осенней обработки почвы и технологий возделывания культур, соответствующих почвенно-климатическим условиям определенной территории, обеспечит целевое и эффективное использование ресурсов.

Снижение уровня интенсивности почвообработки приводит не только к уменьшению расхода топлива при возделывании сельскохозяйственных культур, но и к снижению выброса CО₂ во много раз (Тиссен, 2017).

При этом необходимо учитывать, что стремление к использованию адаптивных технологий и процессов непременно приводит к повышению эффективности почвообработки.

Исследованиями ученых Канады, США, Европы и других стран (А. McGuire, D.Reicosky, К. Saxton, J. Tullberg, St. Deike, B. Bauer, J. Galler, S. Schmiedehausen, W. Zorn и другие) установлена высокая эффективность применения консервирующих технологий полосовой обработки почвы при возделывании сельскохозяйственных культур(Тиссен, 2017). Это касается интенсивности обработки почвы, питания растений, применения различных комбинаций рабочих органов машин.

На рынке широко представлены конструкции машин для полосовой обработки почвы ведущих мировых производителей (Unverferth, Carrotech, Schlagel, JohnDeere и BlueJet, HORSCH, AMAZONE, Kuhn / Krause, Claydon, Hiniker, Environtmental Tillage Systems, Claudon, Mzuri, Orthmann и другие). Они отличаются различными конструктивными исполнениями и предназначены для возделывания широкого спектра сельскохозяйственных культур. В России, к сожалению, такая техника не производится, а вопросы применения полосовой обработки почвы слабо изучены.

Как показывает зарубежный опыт, технология полосовой обработки является перспективной, т. к. если на поле будут обрабатываться только полосы, то необработанная поверхность почвы составит примерно 60-80% от общей площади.В обработанной полосе должны быть созданы идеальные условия для распределения посевного материала. Полоса должна быть очищена от пожнивных остатков, взрыхлена, почва измельчена, засыпана, и в случае необходимости внесены удобрения. При быстром прогревании гребней весной достигаются лучшие условия для прорастания и оптимального роста растений.

В 2013-2015 гг. нами проведены полевые испытания и отработка данной технологии полосовой обработки почвы в рамках Международного исследовательского проекта «Кулунда» в условиях ООО КХ «Партнер» Михайловского района.

Комбинированный агрегат для полосовой осенней обработки почвы и одновременного внесения гранулированных минеральных удобрений предоставлен компанией «Amazone» (рис. 51). Возделываемая культура – подсолнечник. Посев весной выполнялся сеялкой EDX-6000 в обработанные с осени полосы по спутниковой навигации.

В рамках полевого опыта сравнивались различные варианты глубины осенней обработки почвы (4 уровня: 16-18, 20-22, 26-28, 30-32 см) и доз внесения минеральных удобрений (3 уровня а. селитры: 50, 100 и 150 кг/га в ф.в.).

Рис. 51. Почвообрабатывающий агрегат для технологии «Strip-Till»

Анализ полученных результатов показал, что доза внесения удобрений в технологии «Strip-Till» в 2013 г. являлась значимым фактором формирования урожая: увеличение ее с 50 до 150 кг/га (в физическом весе) приводило к росту урожая в среднем на 3,8 ц/га (с 18,8 до 22,6 ц/га). Еще более значимым фактором была глубина осенней обработки почвы: с ее увеличением от 17 до 33 см снижение урожая составило 4,9 ц/га (с 22,7 до 17,8 ц/га).

Применение минеральных удобрений по технологии «Strip-Till» в 2014 г. в дозах от 50 до 150 кг/га в физическом весе обеспечило прибавку урожая в среднем на 3,7 ц/га, а увеличение глубины осенней обработки почвы с 21 см до 33 см приводило к росту урожая на 5,0 ц/га, т.е. в условиях года глубина обработки почвы была также более значимым фактором, чем применение удобрений.

В условиях 2015 г. применение удобрений в дозах от 50 до 100 кг/га в физическом весе обеспечило прибавку урожая в среднем на 3,4 ц/га, а дальнейшее увеличение дозы до 150 кг/га не давало эффекта – урожай был на уровне дозы внесения 50 кг/га. Увеличение же глубины осенней обработки почвы с 21 до 33 см приводило к гораздо большему увеличению урожая: с 20,3 до 28,9 ц/га, т.е. в условиях года глубина осенней обработки почвы была еще более значимым фактором, чем применение удобрений. Влияние глубины осенней обработки почвы на урожай за годы исследований получено выше, чем влияние удобрений, но носит знакопеременный характер в отличие от вида удобрений.

В среднем за 3 года исследований увеличение глубины осенней обработки почвы с 17 до 21,0 см не приводило к изменению урожайности (она составила 18,4 ц/га), а дальнейший рост глубины до 33 см обеспечил прибавку 1,7 ц/га.

Эффективность применения минеральных удобрений в исследуемых дозах была более существенной: с увеличением дозы от 50 до 150 кг/га прибавка урожая составила в среднем 2,4 ц/га.

Исследуя расход влаги из метрового слоя почвы на единицу урожая подсолнечника, приходим к выводу, что минимальные значения в среднем за 3 года исследований получены при глубинах обработки почвы 27,0 см и 33,0 см (3,4 и 3,5 мм/ц соответственно). А уменьшение глубины до 21,0 и 17,0 см приводило к росту расхода влаги до 4,3 и 4,1 мм/ц соответственно. Различия значимы.

По сравниваемым дозам внесения минеральных удобрений минимальное значение расхода влаги получено при 100 кг/га (3,7 мм/ц), а снижение дозы до 50 кг/га и увеличение до 150 кг/га приводило к росту расхода влаги до 3,9 мм/ц.

В результате установлено, что с увеличением глубины обработки почвы от 17 до 32 см величина коэффициента эффективности затрат в начале снижается до 0,99 (при глубине обработки 22 см), а затем увеличивается до 1,07 (при глубине 32 см). Это обусловлено тем, что при базовой глубине обработки почвы (17 см) и глубине 22 см величина урожайности подсолнечника за 3 года была одинаковой (18,4 ц/га). Дальнейшее увеличение глубины обработки до 32 м приводило к увеличению урожая в денежном эквиваленте более высокими темпами, чем рост затрат на обработку почвы.

Поэтому применение более глубокой полосовой обработки почвы (на 32 см) является экономически оправданным и обеспечивает повышение эффективности на 7% в сравнении с базовым вариантом (глубина 17 см).

Проведенные расчеты эффективности МТА показывают, что увеличение рабочей ширины захвата орудия на базе трактора 300 л.с. с 6,0 до 6,75 м и 7,5 м приводит к повышению чистой производительности на 5,7 и 12,0% соответственно, при снижении расхода топлива на единицу обработанной площади на 5,5 и 11,3%. Величина снижения эксплуатационных затрат при этом не существенна и составляет 4,8 и 13,5 руб/га.

Применение же агрегата на базе трактора К-744Р4 (420 л.с.) и орудия шириной захвата 9,0 м обеспечит повышение чистой производительности МТА в 1,56 раза при снижении расхода топлива на единицу обработанной площади в 1,15 раза. Эксплуатационные затраты при этом снизятся на 262,8 руб./га. Годовой экономический эффект составит 473 тыс. руб. на агрегат (в ценах 2017 г.), для посева в этом случае следует использовать сеялку EDX-9000.

Для реализации данной технологии требуется приобретение дорогостоящих почвообрабатывающего орудия и сеялки (6,0 м или 9,0 м). При этом затраты на реализацию данной технологии возможно существенно сократить для хозяйств, возделывающих как зерновые культуры с применением посевных комплексов Condor 12000/15000, так и подсолнечник и кукурузу с сеялками EDX 6000/9000.

Такое техническое решение предложено компанией «Комплекс Агро» в Алтайском крае (рис. 52-53). Суть его заключается в следующем. Компания производит почвообрабатывающие секции, адаптированные для установки на посевной комплекс Condor. Их устанавливают на раму комплекса с междурядьем полосовой обработки 75 см и проводят осеннюю обработку почвы с внесением удобрений. В весенний период на раму комплекса устанавливают стандартные секции долотообразных копирующих сошников для посева зерновых с междурядьем 25 см и проводят их сев. В обработанные с осени полосы проводят посев кукурузы и подсолнечника сеялками EDX с междурядьем 75 см.

Рис. 52. Переоборудованный посевной комплекс Condor 15000 для полосовой обработки почвы

Рис. 53. Почвообрабатывающие секции для полосовой обработки почвы

Таким образом, нет необходимости приобретения почвообрабатывающего орудия для полосовой обработки почвы, а достаточно приобрести сменные секции, чтобы реализовать данную технологию. Это существенно снизит затраты на реализацию технологии (почти в 2 раза) и повысит эффективность использования минеральных удобрений.

7.2. Модернизация посевных комплексов для прямого посева

Последние годы все большее количество хозяйств края переходит на технологии «No-Till». При этом приобретение новых посевных комплексов является для многих хозяйств сложной финансовой проблемой. Становится актуальным переоборудование посевных комплексов отечественного и зарубежного производства со стрельчатыми лапами на анкерные сошники. Эти задачи в Алтайском крае успешно решает ООО «APK Intex» при сотрудничестве с Алтайским ГАУ.

Сошник – один из основных рабочих органов посевной техники. Он должен иметь конструкцию, позволяющую аккуратно поднять необходимый слой почвы и подготовить твердое ложе для семян. Существует несколько основных видов сошников, различающихся:

1. По типу посева. Рядковые – рабочий орган не имеет дополнительных приспособлений. Безрядковые – применяются полуконусы и стойки, выполняющие функции разбрасывателя. Благодаря этому они равномерно распределяют под слоем земли удобрения либо семена.

2. По конструктивным особенностям. Анкерные – применяются для прокладывания рыхлой борозды, вынося наверх влажные слои почвы. Они используются в увлажненных почвах на полях с ровным ландшафтом, а при неровном микрорельефе на индивидуальной копирующей подвеске. Регулируются благодаря установке анкера на определенном уровне относительно копирующего колеса. Двухдисковые сошники – применяются для зерновых, овощных, зернотравяных сеялок. Эти устройства более эффективны на почвах с грубой предварительной почвообработкой с комками и остатками растений. Однодисковые – используются для нарезания бороздок и заделки семян преимущественно зерновых культур. Лаповые сошники – для необработанных стерневых агрофонов, но легких почвах.

Анкерные сошники одни из наиболее универсальных. Они дают равномерный и качественный посев. Для повышения производительности могут комплектоваться специальными колтерами (культерами) – дисковыми ножами, благодаря которым разрезаются растительные остатки на поверхности и в верхнем слое почвы, облегчая работу сошника. Может также комплектоваться устройствами для раздельного внесения семян и удобрений на разную глубину заделки, двухрядкового или полосового посева.

В зависимости от применяемого севооборота анкерные сошники используются для посева не только зерновых, но также бобовых и других культур. Для лучшего мульчирования совместно с анкерным сошником используют пальцевые прикатывающие колеса, форма рабочей части которых напоминают елочку или след куриной лапы.

Современные технологии посева не предполагают глубокой обработки почвы. Благодаря этому глубокие ее слои не повреждаются, сохраняя баланс полезных веществ и микроорганизмов для лучшего роста растений. Как показывает практика, технология «без пахоты» способна повысить урожай до 25% при одновременном снижении себестоимости продукции в 1,5-2 раза.

Также имеются дифазные сошники, которые по сути, это один из подвидов двухдискового рабочего органа сеялки, но диски имеют смещение осей друг относительно друга, что позволяет использовать их на прямом посеве и укладывать семена вглубь почвы до 10 см. На переуплотненных почвах дифазный сошник используют совместно с турбодисковым колтером (волнистый диск).

Как было отмечено ранее, переоборудование посевных комплексов на стрельчатых лапах сошниками анкерного типа для копирующего посева является одним из перспективных и низкозатратных направлений в современных условиях.

В ассортиментном ряду их продукции имеются анкерные сошники для зерновых сеялок и посевных комплексов, а также дополнительные механизмы и адаптеры для их крепления. Сошники хорошо зарекомендовали себя на полях практически всей территории России.

Предлагаются следующие варианты переоборудования посевных машин.

7.2.1. Сошник анкерный А-05ПК

Предназначен для установки на посевные комплексы ПК «Кузбасс» и ПК «Агратор», а также все модификации культиваторных сеялок с С-образными стойками. Устанавливается вместо стрельчатой лапы на С-образную стойку. Сошник подходит для семяпроводов с наружным диаметром 32 мм. Рабочая наральниковая часть анкерного сошника защищена двумя пластинами из спеченного твердого сплава на основе карбида вольфрама и кобальта, ширина пластин 15 мм.

Пластины обладают гораздо большей износостойкостью в сравнении с закаленными сталями и наплавляемыми твердыми сплавами типа «сормайт». Боковая часть наральника и нижняя часть трубки семяпровода защищены от износа наплавленными валиками износостойкого сплава (рис. 54).

Основные преимущества А-05ПК. Устанавливается на штатную С-образную стойку вместо стрельчатой лапы. Высокая износостойкость рабочей части сошника с дополнительным упрочнением. Равномерность заделки семян по глубине выше, чем при работе с лапой. Узкая рабочая часть позволяет меньше раскрывать бороздку. Не требует обслуживания.

Примеры применяемости: А-05ПК: ПК «Кузбасс», ПК «Агратор», ПК «Bourgault 8810» и другие.

Рис. 54. Варианты высевающего сошника А-05ПК

7.2.2. Высевающая секция А-03АС

Сошник анкерный А-03АС на параллелограммной подвеске предназначен для установки на сеялки СЗС-2,1, СКП-2,1 и их модификации взамен стоек со стрельчатыми лапами (рис. 55). Имеет параллелограммную подвеску, оснащенную высокоресурсными полимерными подшипниками, не требующими смазки в течение всего срока службы. Подвеска сошника оснащена дисковым ножом, который перерезает пожнивные остатки и корни растений, находящиеся в поверхностном слое почвы.

Рис. 55. Высевающий сошникА-03АС

На одной ступице с диском закреплены реборды, которые выполняют три функции: первая – перекатываясь по поверхности почвы, обеспечивают копирование микрорельефа поля, вторая – прижимают пожнивные остатки, облегчая их перерезание, и третья – создают напряжения сжатия в поверхностном слое почвы, что позволяет анкерному сошнику подготовить аккуратную бороздку с меньшим рыхлением почвы. Реборды выполнены в виде скоб, что предотвращает налипание на них почвы. Анкер сошника снабжен предохранительной пружиной, которая предупреждает его поломки при наезде на препятствия, находящиеся в почве (камни, корни деревьев и т.п.). Вслед за анкерными сошниками на подпружиненной подвеске идет блок прикатывающих колес, который вынесен за сеялку. Каждое прикатывающее колесо имеет собственную подвеску и плотно прижимает семена к дну бороздки, обеспечивая гарантированный их контакт с влажной почвой.

Наральниковая часть сошника изготавливается из сплава на основе карбида вольфрама и обладает высокой износостойкостью.

В целом сошник А-03А аналогичен по конструкции сошникам австралийских анкерных сеялок, например, сошнику Рогро (Rogro), но его отличительной особенностью является то, что А-03А может быть адаптирован к рамам посевных комплексов культиваторного типа, то есть может быть установлен на сеялку, которая есть в сельхозпредприятии. Уже есть опыт установки на посевные комплексы ПК «Кузбасс» и «Salford 520-30».

7.2.3. Анкерный сошник А-05

Анкерный сошник А-05 (рис. 56) предназначен для установки на сеялки СЗС-2,1 и все ее модификации с рамой из двутавра на штатную стойку в виде трубы, вместо башмака с лапой. Таким образом, штатный кронштейн крепления и предохранительные пружины остаются на раме сеялки.

Рис. 56. Высевающий сошник А-05

Сошник А-05 предназначен для семяпроводов с наружным диаметром 32 мм. Штатные семяпроводы наращиваются либо заменяются более длинными. Семяпровод зажимается крепежным элементом между двумя штампованными пластинами, образующими раструб для выхода семян в почву, расстояние между этими пластинами на выходе составляет 12 мм. Рабочая наральниковая часть анкерного сошника защищена двумя пластинами из спеченного твердого сплава на основе карбида вольфрама и кобальта, ширина пластин 15 мм. Пластины обладают гораздо большей износостойкостью в сравнении с закаленными сталями и наплавляемыми твердыми сплавами типа «сормайт». Торцы нижней части пластин образующих раструб защищены от износа наплавленными валиками износостойкого сплава по бокам в нижней части сошника.

Особенности и преимущества А-05.Устанавливается на штатную стойку вместо стрельчатой лапы. Высокая износостойкость рабочей части сошника с дополнительным упрочнением. Равномерность заделки семян по глубине выше, чем при работе с лапой. Узкая рабочая часть позволяет меньше раскрывать бороздку. Не требует обслуживания.

Примеры применяемости А-05: сеялка СЗС-2,1; модификации сеялки СЗС-2,1 с рамой из двутавра.

7.2.4. Анкерный сошник А-04

Анкерный сошник А-04 предназначен для установки на сеялки СЗС-2,1, СКП-2,1 «Омичка» и все их модификации с рамой из профильной трубы 80х80 мм на штатный кронштейн крепления вместо стойки с лапой. Штатный кронштейн крепления и предохранительная пружина остаются на раме сеялки.

Сошник А-04 предназначен для семяпроводов с наружным диаметром 40 мм. Семяпровод зажимается крепежным элементом между двумя штампованными пластинами, образующими раструб для выхода семян в почву, расстояние между этими пластинами на выходе составляет 12 мм. Рабочая наральниковая часть анкерного сошника защищена двумя пластинами из спеченного твердого сплава на основе карбида вольфрама и кобальта, ширина пластин 15 мм. Пластины обладают гораздо большей износостойкостью в сравнении с закаленными сталями и наплавляемыми твердыми сплавами типа «сормайт». Нижняя часть пластин образующих раструб является сменной и дополнительно упрочняется электроискровым легированием поверхности твердым сплавом. Торцы этих пластин также защищены от износа дополнительной пластиной из твердого сплава впаянной в нижнюю часть сошника.

Особенности и преимущества А-04. Устанавливается на штатный кронштейн крепления сеялки. Высокая износостойкость рабочей части сошника с дополнительным упрочнением. Сменная нижняя часть пластин работающих в почве. Равномерность заделки семян по глубине выше, чем при работе с лапой. Узкая рабочая часть позволяет меньше раскрывать бороздку. Не требует обслуживания.

Примеры применяемости А-04: СЗС-2,1, СКП-2,1 «Омичка», Модификации вышеуказанных сеялок с рамой из профильной трубы 80×80 мм.

7.2.5. Высевающая секция на параллелограммной подвеске А-03

Высевающая секция А-03 на параллелограммной подвеске (рис. 57) предназначена для установки на посевные комплексы и сеялки непосредственно на раму. Секция имеет собственный кронштейн крепления к раме орудия и параллелограммную подвеску, оснащенную высокоресурсными полимерными подшипниками, не требующими смазки в течение всего срока службы. Оси шарниров подвески проходят термическую обработку и покрыты антифрикционным и антикоррозионным износостойким покрытием. Пружина высевающей секции рассчитана для обеспечения усилия прикатывания рядка в пределах 80…150 кГс и имеет механизм регулировки усилия. Детали высевающей секции А-03, воспринимающие высокие нагрузки во время работы, изготавливаются из легированных сталей с термообработкой.

Копирование микрорельефа поля с целью выдерживания равномерной глубины заделки семян происходит за счет перекатывания индивидуального прикатывающего колеса, при этом последнее с анкерным сошником перемещается параллельно раме орудия, тем самым обеспечивается высокая равномерность укладки семян по глубине. При этом индивидуальное колесо выполняет как функцию копирования микрорельефа поля, обеспечивая равномерный ход сошника на установленной глубине, так и функцию прикатывания с заданным усилием уложенных сошником семян в рядок.

Рис. 57. Высевающий сошник А-03

Регулировка усилия прикатывания осуществляется индивидуально на каждой секции, что позволяет настраивать большее усилие на секциях, идущих по следу трактора. Также можно изменить усилие прикатывания одновременно на всех секциях, подняв либо опустив раму орудия.

Глубина заделки семян регулируется в диапазоне 1-8 см изменением положения прикатывающего колеса относительно наральника анкерного сошника в вертикальной плоскости. Отрегулировать глубину заделки семян можно, переставив колесо в одно из восьми отверстий в детали «балка», расположенных через 1 см.

Анкерный сошник, устанавливаемый на секции А-03, предназначен для семяпроводов с наружным диаметром 32 мм. Семяпровод зажимается крепежным элементом между двумя штампованными пластинами, образующими раструб для выхода семян в почву, расстояние между этими пластинами на выходе составляет 12 мм. Рабочая наральниковая часть анкерного сошника защищена двумя пластинами из спеченного твердого сплава на основе карбида вольфрама и кобальта, ширина пластин 15 мм. Пластины обладают гораздо большей износостойкостью в сравнении с закаленными сталями и наплавляемыми твердыми сплавами типа «сормайт».

Особенности и преимущества А-03. Устанавливается на раму посевного комплекса или сеялки. Высокоресурсные полимерные подшипники шарниров. Высокая износостойкость рабочей части сошника. Высокая прочность высоконагруженных деталей. Высокая равномерность заделки семян по глубине. Узкая рабочая часть позволяет меньше раскрывать бороздку. Ступица прикатывающего колеса на радиальных закрытых подшипниках, защищенных от попадания пыли и грязи двойным манжетным уплотнением. Не требует обслуживания.

Примеры применяемости А-03: ПК «Кузбасс», ПК «Агромастер», «Kverneland Cultibar», «Flexi-coil ST820», «Morris Concept 2000», «Bourgault 8810», «Salford 580» и другие.

7.2.6. Высевающая секция на одношарнирной подвеске А-02-1

Высевающая секция А-02-1 на одношарнирной подвеске (рис. 58) предназначена для установки на отечественные и импортные посевные комплексы непосредственно на раму. Секция А-02-1 имеет собственный кронштейн крепления к раме посевного комплекса и одношарнирную подвеску оснащенную высокоресурсными полимерными подшипниками, не требующими смазки в течение всего срока службы. Ось шарнира проходит термическую обработку и покрыта антифрикционным и антикоррозионным износостойким покрытием. Пружина высевающей секции рассчитана для обеспечения усилия прикатывания рядка в пределах 80…150 кГс и имеет механизм регулировки усилия. Детали высевающей секции А-02-1, воспринимающие высокие нагрузки во время работы, изготавливаются из легированных сталей с термообработкой.

На раму переоборудуемого посевного комплекса высевающие секции А-02-1 можно установить в места установки стрельчатых лап, тогда междурядье останется прежним. Для уменьшения расстояния между рядками можно установить большее количество сошников. При этом некоторые секции могут выпадать на продольные брусья рамы, тогда секцию устанавливают на ближайшее доступное место, а сошник с прикатывающим колесом смещают с помощью комплекта дополнительных деталей для обеспечения требуемого междурядья.

Рис. 58. Высевающий сошник А-02-1

Копирование микрорельефа поля с целью выдерживания равномерной глубины заделки семян происходит за счет перекатывания индивидуального прикатывающего колеса и качания секции с анкерным сошником в вертикальной плоскости относительно шарнира кронштейна крепления к раме. При этом индивидуальное колесо выполняет как функцию копирования микрорельефа поля, обеспечивая равномерный ход сошника на установленной глубине, так и функцию прикатывания с заданным усилием уложенных сошником семян в рядок.

Глубина заделки семян регулируется в диапазоне 0-10 см изменением положения прикатывающего колеса относительно наральника анкерного сошника в вертикальной плоскости. Отрегулировать глубину заделки семян можно, переставив колесо в одно из четырех отверстий в детали «балка», расположенных через 1 см, либо повернуть деталь «балка» вместе с колесом и закрепить ее в одном из трех отверстий в передней части. Кроме вышеописанной индивидуальной регулировки каждой секции возможна регулировка глубины заделки семян всех секций одновременно. Групповая регулировка осуществляется аналогично регулировке глубины культивации до переоборудования посевного комплекса. При опускании рамы посевного комплекса высевающая секция поворачивается относительно своего шарнира, таким образом наральник становится ниже прикатывающего колесо и глубина заделки семян увеличивается.

Анкерный сошник, устанавливаемый на секции А-02-1, предназначен для семяпроводов с наружным диаметром 32 мм. Семяпровод зажимается крепежным элементом между двумя штампованными пластинами, образующими раструб для выхода семян в почву, расстояние между этими пластинами на выходе составляет 12 мм. Рабочая наральниковая часть анкерного сошника защищена двумя пластинами из спеченного твердого сплава на основе карбида вольфрама и кобальта, ширина пластин 15 мм. Пластины обладают гораздо большей износостойкостью в сравнении с закаленными сталями и наплавляемыми твердыми сплавами типа «сормайт».

Особенности и преимущества А-02-1. Простая конструкция, устанавливается на раму посевного комплекса. Высокоресурсные полимерные подшипники шарнира. Высокая износостойкость рабочей части сошника. Возможность установки большего количества высевающих секций для уменьшения междурядий. Высокая прочность высоконагруженных деталей. Равномерная заделка семян по глубине. Узкая рабочая часть позволяет меньше раскрывать бороздку. Ступица прикатывающего колеса на радиальных закрытых подшипниках, защищенных от попадания пыли и грязи двойным манжетным уплотнением. Не требует обслуживания.

Примеры применяемости А-02-1: ПК «Кузбасс», ПК «Агромастер», «Kverneland Cultibar», «Flexi-coil ST820», «Morris Concept 2000», «Bourgault 8810», «Salford 580» и другие.

7.2.7. Высевающая секция на одношарнирной подвеске А-01

Высевающая секция А-01 на одношарнирной подвеске (рис. 59) предназначена для установки на импортные посевные комплексы на штатный кронштейн крепления вместо С-образной стойки с лапой. Таким образом, штатный кронштейн крепления остается на раме посевного комплекса и выполняет функцию одношарнирной подвески анкерного сошника. Штатная пружина кронштейна рассчитывается и заменяется на более мягкую для обеспечения усилия прикатывания рядка в пределах 80…150 кГс. Также пружина оснащается механизмом регулировки усилия при отсутствии штатного механизма. Деталь «тяга», соединяющая анкерный сошник с кронштейном крепления, имеет различную конструкцию в зависимости от модели посевного комплекса, на который монтируется секция А-01. Детали высевающей секции А-01, воспринимающие высокие нагрузки во время работы, изготавливаются из легированных сталей с термообработкой.

Копирование микрорельефа поля с целью выдерживания равномерной глубины заделки семян происходит за счет перекатывания индивидуального прикатывающего колеса и качания секции с анкерным сошником в вертикальной плоскости относительно шарнира кронштейна крепления к раме. При этом индивидуальное колесо выполняет как функцию копирования микрорельефа поля, обеспечивая равномерный ход сошника на установленной глубине, так и функцию прикатывания с заданным усилием уложенных сошником семян в рядок.

Рис. 59. Высевающий сошник А-01

Глубина заделки семян регулируется в диапазоне 0-10 см изменением положения прикатывающего колеса относительно наральника анкерного сошника в вертикальной плоскости. Отрегулировать глубину заделки семян можно, переставив колесо в одно из 4 отверстий в детали «балка», расположенных через 1 см, либо повернуть деталь «балка» вместе с колесом и закрепить ее в одном из трех отверстий в передней части. Кроме вышеописанной индивидуальной регулировки каждой секции возможна регулировка глубины заделки семян всех секций одновременно. Групповая регулировка осуществляется аналогично регулировке глубины культивации до переоборудования посевного комплекса. При опускании рамы посевного комплекса высевающая секция поворачивается относительно своего шарнира, таким образом наральник становится ниже прикатывающего колеса и глубина заделки семян увеличивается.

Анкерный сошник, устанавливаемый на секции А-01, предназначен для семяпроводов с наружным диаметром 32 мм. Семяпровод зажимается крепежным элементом между двумя штампованными пластинами, образующими раструб для выхода семян в почву, расстояние между этими пластинами на выходе составляет 12 мм. Рабочая наральниковая часть анкерного сошника защищена двумя пластинами из спеченного твердого сплава на основе карбида вольфрама и кобальта, ширина пластин 15 мм. Пластины обладают гораздо большей износостойкостью в сравнении с закаленными сталями и наплавляемыми твердыми сплавами типа «сормайт».

Особенности и преимущества А-01. Простая конструкция, позволяющая использовать штатный кронштейн посевного комплекса. Высокая износостойкость рабочей части сошника. Высокая прочность высоконагруженных деталей. Равномерная заделка семян по глубине. Узкая рабочая часть позволяет меньше раскрывать бороздку. Ступица прикатывающего колеса на радиальных закрытых подшипниках, защищенных от попадания пыли и грязи двойным манжетным уплотнением. Не требует обслуживания.

Примеры применяемости А-01: «Flexi-coilST820», «MorrisConcept 2000», «Bourgault 8810», «Salford 580» и другие.

В настоящее время представленные конструкции высевающих сошников алтайского производства для технологии «No-Till» внедрены в более 200 хозяйствах 13 регионов России, успешно решают проблему качественного посева культур и ресурсосбережения.

7.3. Комбинированные посевные агрегаты с внутрипочвенным внесением гранулированных и жидких минеральных удобрений

Сельскохозяйственные культуры часто даже при достаточном обеспечении влагой не в состоянии сформировать высокий и полноценный урожай из-за нехватки азота, фосфора и других элементов питания. Ежегодное отчуждение питательных элементов из почвы культурами приводит к возрастающему их дефициту. Кроме того, на чернозёмных почвах минерализация органического вещества ограничивается ещё и низкой аэрацией почвы. Поэтому интенсивная обработка почвы в этих зонах способствует значительному усилению активности почвенной биоты, минимализация обработки почвы снижает её нитрификационную способность. Запасы нитратного азота на фоне нулевой обработки почвы в среднем в 1,3-1,5 раза ниже, чем при глубоких обработках. В связи с этим на чернозёмных почвах, особенно тяжелосуглинистых, минимализация обработки почвы требует, как правило, дополнительного внесения азотных удобрений во избежание падения урожайности.

Дополнительного внесения азота требует и такой агротехнический приём, как внесение соломы зерновых культур, так как для её разложения микроорганизмы связывают минеральный азот почвы, выступая конкурентами растений. Доза азота в этом случае устанавливается из расчёта 10 кг азота на 1 т внесённой соломы.

Из числа основных факторов, оказывающих влияние на урожайность зерновых культур, до сих пор еще слабое внимание уделяется внутрипочвенному применению гранулированных и жидких минеральных удобрений, а также их комбинаций. Опыт канадских исследований показывает, что при переходе на технологию минимальной обработки почвы и исключении из севооборота черного пара возникает повышенная потребность внесения удобрений. Только при достаточном объеме внесения удобрений технология нулевой обработки почвы становится эффективной.

Для этого на рынке имеется широких спектр технических устройств, позволяющих проводить как отдельно подкормки растений жидкими удобрениями (рис. 60), так и совместное их применение при посеве (рис. 61-62).

Рис. 60. Универсальный агрегат «Алтай» для точечного внесения жидких минеральных удобрений в почву

Рис. 61. Посевной агрегат на базе комплекса DMC-9000

с одновременным внесением гранулированных и жидких уравнений

В Алтайском крае за последние десятилетия удобрения вносились в недостаточных объемах или не вносились совсем в большинстве хозяйств. И лишь последние годы наблюдается тренд на повышение объемов их применения. Налажено производство емкостей для жидких удобрений, а также ликвилайзеров для внутрипочвенной инъекции. Это позволят значительно расширить возможности применения удобрений и повысить их эффективность.

С 2017 г. нами ведутся комплексные исследования эффективности внутрипочвенного применения гранулированных и жидких минеральных удобрений, в т.ч. с микроэлементами на урожайность возделываемых культур.

Задача заключалась в проведении сравнительной экономической оценки различных вариантов удобрений при разных денежных инвестициях на 1 га посева.

Рис. 62. Комбинированный посевной агрегат

на базе комплекса Condor 15001 c одновременным внесением гранулированных и жидких минеральных удобрений

Как показывает анализ результатов, совместное применение гранулированных и жидких минеральных удобрений при внутрипочвенном внесении позволяет значительно повысить эффективность производства зерна. Так, в хозяйстве ООО «Вирт» Целинного района в наших опытах 2020 г. величина прибавки урожая культур (пшеница, ячмень, рапс, соя), в сравнении с контролем, находилась в пределах 3,0-12,8 ц/га.

7.4. Опрыскиватели с системой точного позиционирования

Защита растений является одним из важнейших факторов повышения эффективности возделывания сельскохозяйственных культур. В настоящее время наибольшее распространение имеют химические способы защиты растений. Затраты на обработку полей ежегодно растут, как и химическая нагрузка на почву (Каштанов, 2005).

Поэтому одним из перспективных направлений совершенствования агротехнологий возделывания сельскохозяйственных культур становится повышение точности выполнения технологического процесса, в том числе избирательного воздействия на сорные растения препаратами за счет применения дифференцированного внесения средств защиты растений.

Это позволяет достичь целого ряда преимуществ: в значительной мере повысить потенциал для снижения сноса препаратов при обработке, обеспечить существенную экономию глифосатов в сравнении со сплошной обработкой за счет целевого применения на поверхностях, увеличить производительность агрегата за счет снижения времени заправок. В результате появляется возможность обработки с максимальной дозой действующего вещества для предотвращения появления резистентности при одновременном снижении общих затрат и сокращается химическая нагрузка на почву.

Одной из таких систем дифференцированного применения средств защиты растений является «AmaSpot» от компании «Amazone», позволяющая на основе данных системы GPS регулировать процент перекрытия при химической обработке за счет отключения форсунок посекционно, а также при помощи специальных сканирующих устройств, сенсоров и датчиков оценка биологического состояния растений и наличия сорняков на каждом конкретном участке обрабатываемого поля в режиме реального времени, а на основании обработки полученных данных осуществляется управление автоматическим внесением необходимых доз средств защиты растений (рис. 63).

Рис. 63. Опрыскиватель Amazone с системой АmaSpot точной борьбы с сорняками

Внедрение данной системы защиты растений проведено в 2017 г. в ООО КХ «Партнер» Михайловского района Алтайского края. В период с 4 по 24 мая применение опрыскивателя UX 5200 (24 м) с системой АmaSpot на площади 6052 га обеспечило экономию средств защиты растений 55,5%. Эффект составил 2,8 млн руб.

Полевой опыт также проводился в ООО КХ «Партнер» осенью 2017 г. на обработке поля после уборки урожая (рис. 64). В результате в весенний период наблюдалось отсутствие сорняков на обработанной площади, что позволило обеспечить сохранение почвенной влаги и повышение урожайности яровой пшеницы.

Рис. 64. Вид поля перед посевом после осенней обработки (слева) и без нее (справа)

В 2018 г. испытан первый образец аналогичной системы алтайского производства (разработка «Комплекс Агро»). Агрегат обеспечил точность позиционирования сорняков 1 см. В результате достигнута существенная экономия средств на защиту растений.

Таким образом, дифференцированная защита растений является одним из наиболее перспективных направлений совершенствования агротехнологий возделывания сельскохозяйственных культур, обеспечивая применение гербицидов исключительно на целевых поверхностях, экономию глифосатов от 20 до 80% в сравнении со сплошной обработкой, обработку с максимальной дозой действующего вещества для предотвращения появления резистентности при одновременном снижении общих затрат, увеличение производительности за счет снижения общего времени заправок, а главное – снижение химической нагрузки на почву.

8. УСПЕШНЫЕ ПРАКТИКИ ОСВОЕНИЯ АГРОТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР С НУЛЕВЫМИ ОБРАБОТКАМИ И ПРЯМЫМ ПОСЕВОМ

В Алтайском крае за последние годы количество хозяйств, успешно внедряющих технологии прямого посева, существенно возросло. По данным МСХ АК, в настоящее время эти технологии освоены на площади около 700 тыс. га.

8.1. ООО КХ «Партнер»

В хозяйстве ООО КХ «Партнер» Михайловского района эту технологию начали применять в 2009 г. Хозяйство расположено в Западно-Кулундинской засушливой степи края (зона 1). Имеет более 28 тыс. га пашни (посевная площадь более 23 тыс. га).

Для обеспечения возможностей эффективного чередования культур была пересмотрена структура посевных площадей. Сегодня возделывается широкий спектр культур отечественной и зарубежной селекции (яровая пшеница, ячмень, горох, гречиха, лен, соя, подсолнечник) различных гибридов и сортов, а также групп спелости. Имеются посевы донника, люцерны, эспарцета, житняка. Ведется работа по введению в севообороты таких не типичных для степи культур, таких как кукуруза на зерно, из-за наличия большого количества растительных остатков. Что во многом сдерживало темпы освоения технологий прямого посева на начальном этапе внедрения. Практически исключили пар.Доля основной зерновой культуры (яровой пшеницы) значительно сократилась и составляет менее 50% площади посев, при этом площадь кукурузы на зерно с 2014 года увеличилась почти в 3 раза и достигла 12,5%. Это позволяет решать проблему с наличием пожнивных остатков, обеспечивая закрытие поверхности полей и значительное снижение потерь влаги из почвы на испарение.

В технологиях широко применяются жидкие и гранулированные минеральные удобрения. Проведено полное техническое перевооружение хозяйства, в том числе приобретены современные модели тракторов и широкозахватные посевные комплексы для технологии «No-Till» с анкерными сошниками («Condor 15000 – 15 м» и «Seed Hawk — 18 м») и дисковыми (JD-1890 — 12 м и «Bourgault» -15 м). Имеются пружинные бороны «Победа» (21 и 24 м), «Veles» (24 м) и Догельман (24 м).Опрыскиватели: самоходный JD (30 м), UX – 5200 (26 м) и 11200 (40 м). Уборка проводится зерноуборочными комбайнами «Torum 750», «Akros 580», «Tukano 450»и «Lexion 540».

Производственные мощности хозяйства существенно возросли. Увеличилась энерговооруженность и производительность труда, сократились сроки выполнения полевых работ, повысилась равномерность загрузки техники в посевную и уборочную компании. Сократились расходы на ГСМ. Существенно снизились затраты на средства защиты растений с применением системы точной борьбы с сорняками «AmaSpot» (до 60 %).

Как результат,значительно повысилась эффективность капитальных вложений и снизалась себестоимость производства продукции.

8.2. СПК «Знамя Родины»

В СПК «Знамя Родины» Поспелихинского района (зона 2) решение о смене технологии работы с землей было непростым. Но оно было принято руководителем хозяйства В.В. Поповым в 2009г. на основе следующих рассуждений: «Когда в нашей степи рядом с паровыми полями едешь зимой, даже с включенными фарами дороги не видно. Ветром землю поднимает. Я весной на поле не нашел разделяющей дороги. И тогда я понял, что нам потомки этого не простят. Это же такая эрозия! Ежегодно! Мы пришли к выводу, что не надо землю трогать. Вот лежит она и лежит». И еще один немаловажный факт сыграл в актив «No-Till», – сокращение сельского населения и потребность в механизаторских кадрах.

В хозяйстве сегодня более 14 тыс. га пашни, в т.ч. около 20% кормовых культур. Пересмотрели структуру посевных площадей. Исключили парование полей, а с 2012 года и осеннюю обработку почвы. Возделывается широкий спектр культур (яровая пшеница, ячмень, овес, горох, гречиха, просо, чечевица, подсолнечник, рапс) который позволяет обеспечить их рациональное чередование, практически без повторных посевов. Посевы яровой пшеницы сократились почти в 1,5 раза и составляют около 30% посевной площади.

Провели техническое перевооружение, в первую очередь приобрели посевные комплексы «Амазоне» («Citan Z» (12м) и «Condor» (15м). Они в среднем по 2800га засевают каждый. Ширина междурядий 25 см. Посевные комплексы «Томь» и «Case» оборудованы дисковыми сошниками для посева по стерневому фону. Имеется сеялка EDX-9000. Из тяговых средств ставка сделана на отечественные тракторы «Кировец» различных модификаций (К-700А, К-701, К-742, К-744) и МТЗ. Защиту растений выполняют современными опрыскивателями UG-3000, Барс-3000. На уборке используются современные комбайны «Akros» моделей 530, 560 и 580 и самоходные жатки MacDonиES-1.

Ежегодно приобретаются удобрения и средства защиты растений. Кроме того, новая технология заставила перевести все производственные мощности на новый уровень. Более 50 млн. потратили на строительство механизированного тока с импортными зерноочистительными машинами. Все зерно проходит качественную очистку. Посев проводится семенами высоко качества, что позволило снизить норму высева на 15-20%.

Мощности для хранения зерна в хозяйстве солидные. Высота каждой из 3-х «банок» — хранилищ более 20 метров, емкость — 1,5 тысячи тонн. В склады все зерно засыпается в день уборки.

Как результат, сегодня хозяйство на первом месте в районе по урожайности.Складывается и экономика хозяйства. Значительно выросла средняя зарплата. Так что сделанный выбор в пользу технологий прямого посева доказал свою состоятельность.

8.3. ООО «Рассия»

В ООО «Рассия» Егорьевского района (зона 2) технологию прямого посева начали внедрять в 2013 году. Площадь пашни около 13 тыс. га, в т.ч зерновых и зернобобовых 8434 га, технических 2998 га.

Возделываются следующие сельскохозяйственные культуры: яровая пшеница, ячмень, овес, горох, гречиха, чечевица, подсолнечник, лен.

Посев выполняется следующими посевными комплексами: Bourgault — 12 м, SeedHawk–18м, Tempo -12 м. Защита растений проводится опрыскивателями JD M4030, CaruelleNympheos 4240. Уборка урожая – зерноуборочными комбайнами «Akros»моделей 580/590/595 и «Torum» модели 750.

С переходом на технологии прямого посева хозяйство вышло лидирующие позиции в районе по урожайности возделываемых культур (2020 год засушливый год: зерновые 20,4 ц/га, технические 15,8 ц/га).

8.4. ООО «Вирт»

В ООО «Вирт» Целинного района (зона 3) с 2006 года используется технология «No-Till» при возделывании сельскохозяйственных культур. Приобретена современная сельскохозяйственная техника под технологию, включая посевные комплексы Condor 15000,DMC-6000 и 9000, JD-1890, опрыскиватели JD, зерноуборочные комбайны JD-770i и др. ведущих мировых производителей. Последние годы активно внедряется система внутрипочвенного внесения жидких удобрений, что позволило существенно увеличить экономическую эффективность производства культур. Спроектирован и введен в эксплуатацию зерно-семяочистительно-сушильный комплекс передового уровня. Смонтированы качественные хранилища для зерна.

Существенно изменился и расширился спектр возделываемых культур и изменена структура посевных площадей. Яровая пшеница занимает менее 20%, озимая – 13 %, рапс -18 %, соя – 13 %, гречиха – 12 %. В пределах 10 % высеваются овес, ячмень, горох, кукуруза на зерно.

Значительные средства вкладываются в гранулированные и жидкие минеральные удобрения (до 90 кг д.в./га). Причем доля внесения последних существенно увеличилась последние годы с приобретением ликвилайзера. При посеве используются семена только высоких репродукций. Применяются комплексные системы средств защиты растений.

Как результат, урожайность зерновых и зернобобовых культур последние годы достигла 50 ц/га. По остальным культурам (соя, гречиха, люпин, рапс) от 22 до 44ц/га (рис. 65).

Рис. 65. Динамика урожайностей сельскохозяйственных культур в ООО «Вирт» Целинного района

Показателем высокого уровня экономической эффективности внедрения технологий является средний уровень заработной платы в хозяйстве, который превышает более чем в 2 раза среднийуровень в АПК.

Хозяйство является образцово – показательным по эффективному внедрению передовых агротехнологий возделывания культур, послеуборочной обработки зерна,хранению и переработке продукции.

По мнению специалистов представленных хозяйств слагаемые их успеха при освоении технологийпрямого посева следующие:

— правильный подбор культур и их разнообразие;

— рациональное распределение объема полевых работ во времени;

— снижение рисков связанных с погодой, массовым размножением вредителей и болезней растений и затрат на их уничтожение за счет разнообразия культур в севообороте;

— снижение энергозатрат на выполнение полевых работ;

— снижение проблемы актуальной засоренности посевов и потенциальной засоренности почвы;

— правильный подбор норм высева семян, ширины междурядий, внесения удобрений, глубины заделки семян;

— равномерное распределение растительных остатков на полях после уборки.

Таким образом, в Алтайском крае на протяжении последних лет создан существенный задел для целенаправленного технического и технологического перевооружения хозяйств и повышения эффективности производства зерна. Сформирована научно-производственная база для внедрения новых машин и технологий, которая позволит в перспективе вывести аграрный сектор на совершенно новый высокотехнологичный уровень устойчивого земледелия.

ВЫВОДЫ

1. Анализ агроклиматических условий территорий Алтайского края позволяет заключить, чтопотенциал урожайности зерновых культур по зонам находится в пределах от 17,9 до 47,5 ц/га, что превышает среднюю многолетнюю урожайность в 2,5 раза.

2. Повышение эффективности производства зерна в Алтайском крае на современном этапедиктует необходимость освоение малозатратных, низкоэмиссионных технологий возделывания зерновых культур на основе инновационных комплексов машин, применения удобрений и средств защиты растений, чередования культур в севооборотах, использования адаптированных сортов и др.

3. Одним из направлений совершенствования технологий является минимизации обработок почвы, которая позволяет экономить до 30-40 % производственных затрат. Еще больший экономический эффект обеспечивают технологии с прямым посевом без какой-либо механической обработки почвы,т.е. нулевой обработки, которая подразумевает как способ основной обработки, исключающий применение любых механических приемов в качестве основной обработки.

4. Нулевые обработки почвы не могут являться системами обработки в севообороте, а могут быть способами под отдельные культуры (яровая пшеница, ячмень, овес) в границах отвальных, плоскорезных, разноглубинных, комбинированных систем при определенных условиях.

5. Нулевая обработка почвы с последующей технологией прямого посева не выводит плотность черноземных почв за пределы, превышающие оптимальные величины зерновых культур. В целом структурное состояние почвы улучшается, больше накапливаются и сохраняются в почве осенние и весенние осадки, однако при этом резко снижается водопроницаемость почвы весной, что ведет к значительному уменьшению увлажнения почвы осадками зимнего периода, увеличению стока талых вод и развитию эрозионных процессов на склоновых землях.

6. Водный режим почвы при мелких и глубоких обработках складывается благоприятнее, чем при нулевых, в основном за счет не вегетационных осадков. В острозасушливые годы нулевые обработки имеют преимущество в сохранении запасов влаги в почве к посеву зерновых, особенно на вариантах с долотообразными сошниками.

7. Обеспеченность нитратным азотом в большей степени зависит от предшественника (пар, горох, пшеница). Проявляется тенденция его роста в пределах одного класса обеспеченности с увеличением глубины обработки почвы, при этом, посев пшеницы различными посевными агрегатами на разных фонах предшественника и обработки по накоплению нитратного азота в почве не имеют каких-либо преимуществ.

8. Прямой посев сеялками со стрельчатыми высевающими органами на фоне нулевой обработки предшествующей культуры, позволяет защитить почву в осеннее – зимний период, а сеялками с долотообразными сошниками в течение осенне — зимнего, весеннего периода вегетации растений.

9. Широкое использование гербицидов позволяет эффективно применять прямой посев зерновых культур. При высоком уровне засоренности полей однолетними и многолетними сорняками и прямой посев зерновых без предпосевной обработки долотообразными высевающими сошниками требует двойной гербицидной обработки – до посева и после. При совмещении посева с предпосевной обработкой или отдельно или совместно с посевом стрельчатыми лапами возможна обработка гербицидами в фазу кущения зерновых.

10. По качеству посева выявлено некоторое преимущество долотообразных высевающих сошников над сошниками стрельчатыми и дисковыми. За счет более равномерной заделки семян в почву преимущество выразилось в острозасушливый 2012 год по количеству продуктивных стеблей на 1 м² (на 4,4%), числу зерен в колосе (на 34,2%), массы 1000 зерен (на 8,3%), урожайность пшеницы после пшеницы достигала 7,0 ц/га превышала варианты со стрельчатыми лапами на 2,4 – 3,0 ц/га, а двухдисковыми (СЗП – 3,6А) на 4,5 ц/га. В обычные по увлажнению годы таких преимуществ не прослеживалось.

11. Прямой посев яровой пшеницы не ухудшает показатели качества зерна по непаровому предшественнику (зерновые) лишь на фоне комплексной химизации (минеральные удобрения, химические средства защиты от сорняков, вредителей и болезней).

12. Научно-практические зональные основы выбора интенсивности системы выращивания культур при внедрении технологии «No-Till» следующие:

—в Западно-Кулундинской зоне (зона 1) наиболее сухие условия для возделывания культур с высокими температурами. Севообороты можно насыщать севообороты до 50% культурами с высоким уровнем водопотребления. Требуются более длительные периоды между каждым выращиванием культур с высоким уровнем водопотребления. Можно использовать малый процент паров;

— условия Восточно-Кулундинской, Приобской, Приалейской зон (зона 2) указывают на слишком сухие условия для интенсивных севооборотов. Поэтому их можно насыщать только на 50-75% культурами с высоким водопотреблением. Количество промежуточных культур должно быть незначительным;

— Бийско-Чумышская, Присалаирская, Приалтайская, Алтайская зоны (зона 3) наиболее увлажненные для возделывания культур, но имеют меньшее количество тепла. Здесь допускается в севооборотах до 100% культур с интенсивным водопотреблением или посев промежуточных культур.

13. В хозяйствах Приобской зоны Алтайского края нужно высевать сорта яровой мягкой пшеницы всех трёх групп спелости в определенном соотношении для лучшего использования агроклиматического потенциала почв, отдавая предпочтение среднеспелым сортам.

14. Посев следует выполнять наиболее выполненными фракциями семян, с массой 1000 зерен 31,8-38,0 г, полученными при скорости воздушного потока 9 м/с. Их доля в посевном материале, используемом хозяйствами края, составляет 34,8 – 52,7%.

15. Общей тенденцией улучшения качества посева является снижение глубины осенней обработки почвы, применение копирующих рабочих органов дискового и долотообразного типов, уменьшение средней глубины заделки семян, снижение нормы высева и их стандартных отклонений.

16. В засушливых районах на западе Кулундинской степи зерновые культуры можно успешно высеивать с шириной междурядий 33,3 см без существенной потери урожайности.

17. Совместное внесение семян и удобрений по технологии «No-Till» (посев Condor) в почву давало значимый эффект в условиях высокого влагообеспечения вегетации – повышение урожая на 7,2 ц/га в среднем, а раздельное внесение семян и удобрений (посев Seed Hawk) – в условиях низкого влагообеспечения вегетации – прибавку урожайности в среднем 4,2 ц/га.

18. В среднем за 2013-2020 гг. весенние и летние влагозапасы в метровом слое почвы по вариантам технологий не различались. На период уборки урожая максимум влагозапасов в метровом слое почвы наблюдали по технологии No-till (121,4 мм). Расход влаги из метрового слоя почвы за и вегетацию получен наибольшим по технологии Mini-till (71,4 мм).Из расчета на все поля севооборота (2013-2020 гг.) средняя урожайность культур максимальна по технологии Mini-till (15,3ц/га), по технологии No-till ниже на 1,2 ц/га (14,1 ц/га), а минимальна по традиционной технологии (13,3 ц/га).

19. Система машин для выполнения основных видов полевых работ в коллективных и фермерских хозяйствах, в зависимости от их средних размеров и применяемых технологий, будет включать ряд сельскохозяйственных тракторов тяговых классов 14, 20, 30, 40, 50, 60 и 70 кН с мощностью двигателя 58,8-335,0 кВт, посевных комплексов к ним с шириной захвата от 2,5 до 18,2 м, почвообрабатывающих комплексов с шириной захвата от 1,3 до 11,4 м, борон от 8,5 до 27,5 м.

20. Для технологии No-Till (без осенней обработки почвы) предлагается вариант посева без предпосевной обработки сеялкой прямого посева с рабочими органами долотообразного типа индивидуального копирования в двух вариантах: с междурядьем 25 см – рядовой посев, а с междурядьем 30 см.

21. Технология полосовой обработки является перспективной, т. к. если на поле будут обрабатываться только полосы, то необработанная поверхность почвы составит примерно 60-80% от общей площади.Результат: Экономия затрат на почвообработку более чем в 2 раза.А точное внесение удобрений под будущую культуру повышает эффективность удобрений и увеличивает урожай.

22. Переоборудование посевных комплексов под технологию No-Till примерно в 10 раз дешевле приобретения нового. В результате повышается качество посева и снижаются затраты на посев до 25%, а эффективность использования почвенной влаги увеличивается до 10%.

23. Применение комбинированных посевных агрегатов c одновременным внесением гранулированных и жидких минеральных удобрений позволят значительно расширить возможности применения удобрений и повысить их эффективность: урожайность увеличивается на 25-45%; снижение себестоимости производства зерна составляет 20-30%.

24. Перспективным направлением совершенствования агротехнологий возделывания сельскохозяйственных культур становится применение систем избирательного воздействия на сорные растения препаратами за счет дифференцированного внесения средств защиты растений. В результате снижается химическая нагрузка на почву и экономятся средства защиты растений до 80%.В ООО КХ «Партнер» Михайловского района Алтайского края на площади 6052 га это обеспечило экономию средств защиты растений 55,5%. Эффект составил 2,8 млн. руб.

Список использованной литературы

РЕФЕРАТ

Отчет 181 с., 61 табл., 28 рис., 218 источников, 13 с. прил.

Настоящий отчет включает результаты научно-исследовательских работ кафедры частной зоотехнииАлтайского ГАУ, в которой выполнялись научные исследования тематического плана – задания по заказу Минсельхоза России за счет средств федерального бюджета в 2020 году.

Кафедра частной зоотехнии под руководством д.с.-х.н., профессора, заведующего кафедрой В.Н. Хаустова выполняла работы по теме «Разработка инновационных технологий в сельском хозяйстве для повышения продуктивности животных и качества продукции» (код темы: «АААА-А20-120101590003-6»).

Ключевые слова.Совершенствование технологии в птицеводстве, ремонтный молодняк и родительское стадо бройлеров, продуктивность птицы, экономическая эффективность.

Целью научно-исследовательской работы является разработка некоторых технологических параметров выращивания ремонтного молодняка и содержания родительского стада бройлеров (возможность применения в рационах птицы органических минеральных веществ, использование пробиотиков вместо антибиотиков, применение наиболее эффективных комплектов технологического оборудования и источников освещения в птичниках) в условиях Западной Сибири.

Объект исследования-ремонтный молодняк и родительское стадо бройлеров.

Предметом исследованияявляются: показатели яичной продуктивности (валовой сбор яиц, яйценоскость на начальную несушку), показатели инкубационных качеств яиц (масса яиц, выход инкубационных яиц, оплодотворенность яиц, вывод молодняка), экономическая эффективность.

Метод проведения работы – анализ научных источников отечественных и зарубежных ученых по теме исследований в данной области, специалистов-практиков, а также результатов многолетних опытов авторов представленной работы.

Научные результаты настоящей работы заключаются в разработке инновационных методов повышения продуктивности ремонтного молодняка и родительского стада мясных кур (изучена возможность применения в рационах птицы органических минеральных веществ, использование пробиотиков вместо антибиотиков, применение наиболее эффективных комплектов технологического оборудования и источников освещения в птичниках).

Основное практическое значение полученных результатов. Определена технологическая и экономическая необходимость использования при выращивании ремонтного молодняка и содержании родительского стада бройлеров инновационного оборудования, освещения, пробиотиков и органических минеральных веществ.Результаты исследования могут быть использованы во всех птицеводческих хозяйствах, где занимаются выращиванием ремонтного молодняка и содержанием родительского стада бройлеров.

Внедрение в производство. Разработан технологический регламент (рекомендации) по инновационным технологиям, которые внедрены в хозяйствах Западной Сибири: ООО «Каменская птицефабрика», Каменского района Алтайского края, ОП «Новосафоновская птицефабрика» ООО «Кузбасский бройлер» Прокопьевского района Кемеровской области, ГКФХ «Мануйлов Дмитрий Сергеевич» Индустриального района г. Барнаула, Алтайского края.

Подготовлен и издантехнологический регламент по внедрению инновационных технологий при выращивании ремонтного молодняка и содержании родительского стада мясных кур (научно-методические рекомендации), одобренные Министерством сельского хозяйства Алтайского края. По результатам НИР изданы монография, две научные статьи в журнале из перечня ВАК РФ, опубликованы тристатьи и одна статьяприняты в печать в журналах, индексируемых в научнометрических базах Scopus и WebofScience и опубликованы два тезиса доклада и принят в печать одинв материалах международных научно-практических конференций.

Экономическая эффективность или значимость работы.Использование инновационной системы кормораздачи приводило к увеличению выхода инкубационных яиц на 4,6%, а экономический эффект от 1000 голов составил 43201,5 рубля. Применение для сбора инкубационных яиц автоматических гнезд способствовало увеличению выхода инкубационных яиц на 7,21%, за счет снижения выбракованного яйца (по причине загрязнения, боя, насечки и другим), росту вывода цыплят на 2,27% и как следствие повышению выхода суточных цыплят на начальную несушку на 8,5%. Экономический эффект составил 35920 руб. от 1000 голов. Использование светодиодного освещения в птичниках для родительского стада увеличивало сохранность птицы на 4,3%, а экономический эффект от 1000 голов составил 53943,8 рубля. Использование красного освещения при содержании родительского стада бройлеров способствовало повышению яйценоскости на начальную несушку на 2,6%, выводу цыплят – на 1,1%, выходу суточных цыплят на начальную несушку – на 3,5%. Экономическая эффективность составила 16364,2 руб. от 1000 голов кур-несушек. Применение пробиотика Левисел SB Плюс в рационах кур родительского стада способствовало увеличению валового сбора яиц и сохранности птицы соответственно на 2,7 и 2,1%. Экономический эффект составил от 1000 голов 37223,9 рубля. Включение органических форм микроэлементов в рацион ремонтных молодняка родительского стада бройлеров способствовало более интенсивному курочек и петушков, увеличению однородности стада на 2,5-6,1%, повышению сохранности и делового выхода молодняка на 3,2-4,6%.

Прогнозные предположения о развитии объекта исследования.

Целесообразно продолжить экспериментальные исследования по изучению эффективности инновационных технологий при выращивании ремонтного молодняка и содержании родительского стада бройлеров.

ВВЕДЕНИЕ

Мировое и отечественное птицеводство является ведущей отраслью животноводства в обеспечении населения высокоценным и диетическим продуктом питания – мясом.

Птицеводство в нашей стране динамично развивается и является наукоемкой, высокоразвитой отраслью животноводства. Значимость этой отрасли обусловлена высокой скороспелостью птицы и низкими затратами корма на произведенную продукцию. Выход цыплят-бройлеров от одной несушки современных мясных кроссов составляет 130 голов. До убойной массы (2 кг) бройлеры откармливаются за 38-40 дней. За год же выход мяса от одной несушки равен около 260 кг. При этом на получение 1 кг прироста живой массы молодняка крупного рогатого скота расходуется 7-8 к. ед., у бройлеров –1,6-1,8 к. ед.

Благодаря этому продукция птицеводства является базовой в обеспечении продовольственной безопасности нашей страны.

Объем производства мяса птицы в 2019 году в наше стране достиг уровня 5,01 млн. т. По отношению к 2015 году прирост составил 10,5%. Россия занимает пятое место по этому показателю в мировом рейтинге. При этом в отечественном производстве всех видов мяса на сельскохозяйственную птицу приходится наибольший удельный вес- 46,1%. Птицеводство в Сибирском федеральном округе является перспективной отраслью сельского хозяйства. В настоящий момент в Сибирском регионе наблюдается высокая плотность птицеводческих хозяйств и высокая конкуренция среди производителей.

Так, по данным Алтайкрайстата в 2019 году в крае было произведено 194,4 тыс. тонн мяса всех видов животных — это первое место в Сибирском федеральном округе. При этом мяса птицы произвели 69,7 тыс. тонн (35,8%).

По данным Кемеровстата в 2019 году в области было произведено 93,3 тыс. тонн мяса всех видов животных, в том числе мяса птицы- 35,0 тыс. тонн (37,5%).

Уровень производства мяса птицы в России достаточный для самообеспеченности, но существует необходимость увеличения экспорта данной продукции.

Таким образом, в России продолжится рост производства мяса птицы, и связан он будет с перспективами в наращивании экспорта. В целом, сложившаяся мировая конъюнктура открывает для российского птицеводства окно возможностей. Россия может и должна воспользоваться этим для открытия новых рынков и завоевания новых лояльных клиентов. Для этого нужно работать над узнаваемостью продукции российского птицеводства и доверием к ее качеству.

Увеличение производственных мощностей птицеводческих предприятий нашей страны — стратегическая задача. При этом важным является совершенствование технологий содержания птицы на основе применения инновационной системы машин, где учитывается биологический потенциал кроссов.

Ремонтный молодняк и родительское стадо бройлеров это наиболее важный участок в технологическом процессе производства мяса птицы. Главная задача родительского стада – производство инкубационных яиц в достаточном количестве и оплодотворенных.

В настоящее время 90% птицы родительского стада бройлеров содержат с использованием напольного оборудования. В комплекты такого оборудования входят: ленточные транспортеры для сбора яиц, гнезда, насесты, бункерные и желобковые кормушки, поилки, система освещения и др. При этом указанные механизмы могут быть с разным уровнем выполнения необходимой функции, а например линии кормораздачи могут быть как с автоматическим подъемом к потолку (когда птицу не кормят), так и без подъема. Оборудование для родительского стада производят как отечественные, так и зарубежные компании. В последнее время птицеводческие хозяйства стали комплектовать набор оборудования от разных производителей и поставщиков.

Все больше и больше в кормлении птицы стали применять пробиотики и органические минеральные вещества. Включение в рацион полезных микроорганизмов способствует нормализации кишечной микрофлоры, служит для профилактики нарушений обмена веществ, улучшает деятельность желудочно-кишечного тракта, повышает иммунитет и как следствие оказывает положительное влияние не только на здоровье птицы, но и на её показатели продуктивности.

От продуктивных и воспроизводительных качеств родительского стада зависит итоговый результат предприятия по производству мяса. Следовательно, необходимо создавать оптимальные условия содержания и кормления для птицы [16, 163, 159].

Поэтому выявление эффективности применения различного технологического оборудования, пробиотиков, органических минеральных веществ на ремонтном молодняке и родительском стаде мясных кур является актуальным направлением исследования.

1 Повышение продуктивности птицы родительского стада мясных кур при использовании инновационного оборудования

1.1 Использование инновационного оборудования при производстве продукции птицеводства

На сохранность и продуктивность птицы в первую очередь оказывает влияние кормление, но немало важной составляющей является и технология её содержания. Оборудование должно обеспечивать оптимальные, максимально комфортные, условия содержания птицы.

В соответствии с методическими рекомендациями по технологическому проектированию птицеводческих предприятий (РД АПК 1.10.05.04.1-13) в птицеводстве применяются две основные системы содержания: напольная (на подстилке, глубокой подстилке); на полах (сочетание глубокой подстилки и сетчатого или планчатого пола); на полах (подстилка в сочетании с сеткой или планчатыми полами) и клеточная (в клетках) [18].

Как клеточное, так и напольное содержание имеет ряд преимуществ и недостатков. Преимущества клеточное содержание заключаются в максимальном использовании производственных площадей, высоком уровне автоматизации производственных процессов, сокращении затрат на инженерные коммуникации, обогрев и освещение помещения, улучшение санитарно-ветеринарных условий. Авторы отмечают, что отсутствие подстилки снижает контакт с пометом и заражение паразитами, затраты на приобретение вакцинных и лечебных препаратов, птицы лучше растет и раньше достигает убойных кондиций. Вследствие ограничения в клетках движение птицы снижаются расходы энергии, а, следовательно, уменьшаются расход кормов на 1 кг прироста живой массы.

Однако у цыплят в процессе выращивания появляются намины – надавливания на груди, что снижает их товарный вид и категорию тушек. Так же к недостаткам можно отнести травмы при отлове, дороговизна оборудования [93, 73, 77, 151].

Одним из главных недостатков клеточного содержания, по мнению Т.А. Столяр,А. Кавтарашвили,И.Салеева, В. Буяров (2007)следует считать слабый учет биологических особенностей бройлеров современных кроссов, что приводит к снижению продуктивности и повышенному отходу птицы. Проблема усугубляется тем, что современные кроссы бройлеров стресс чувствительны и низкорезистентны, а доминирующая пока еще в России клеточная технология выращивания бройлеров отличается достаточной степенью стрессогенности [150].

Важно отметить, что показатель выхода мяса с квадратного метра в клеточном оборудовании в два раза выше, чем в напольном. При этом прибыли клеточная технология дает на 20% больше, чем напольное [113].

Фисинин В.И., Кавтарашвили А.Ш. (2016) проанализировав аргументы сторонников напольной и клеточной систем выращивания цыплят-бройлеров, пришли к тем же выводам. При этом подчеркивают, что в клетках легче оптимизировать технологические параметры, срок выращивания, конечную живую массу, плотность посадки и выход мяса с единицы площади пола помещения при раздельном содержании курочек и петушков. Преимущество клеточного содержания по сравнению с напольным в высоком уровне механизации и автоматизации производственных процессов, сокращении затрат на строительство птичников, инженерные коммуникации. Окупаемость капиталовложений при клеточной системе с механизированной и роботизированной выгрузкой птицы на убой составила 1,88-1,94 и 1,82 года против 3,46 при напольной. Рентабельность производства мяса — 42,64-42,68 и 44,94%, что на 3,44-3,48 и 5,74% выше по сравнению с напольной. Российский индекс эффективности производства мяса при напольной системе 139,2 ед., при клеточной системе — 142,64-142,68 и 144,94 ед., что подтверждает рентабельность производства мяса в производственных условиях [161].

Фисининым B., Кавтарашвили А. (2009) экспериментально доказана высокая эффективность клеточной технологии. При ее использовании в сравнении с напольной увеличивается живая масса птицы на 0,5-5,2%, убойный выход — на 1,2-2%, выход мяса с 1 м² полезной площади птичника — в 3 раза, прибыль с 1 м² — в 3,8-4,1 раза, рентабельность производства мяса — на 8,3-10,8%, снижается расход корма на 1 кг живой массы на 7,3-10,7%, срок выращивания птицы — на 2,5 дня и себестоимость 1 кг мяса — на 12,5-16,2% [158].

В настоящее время на рынке представлен большой перечень оборудования для содержания кур, как для клеточного, так и для напольного.

Представленное на Российском рынке оборудование для выращивания бройлеров широко известно во многих странах. Это комплексные и специализированные системы кормления, поения, вентиляции, автоматизации и освещения от ведущих мировых компаний. Среди них такие известные производители и клеточного, и напольного оборудования, как BigDutchman (Германия), Hartmann (Германия), Peja International (Голландия), VDL Agrotech (Голландия), Roxell (Бельгия), Chore Time (Бельгия), «Пятигорсксельмаш» (Россия), «Техна» (Украина) и другие [1, 173].

Научные исследования по испытанию систем «BroMaxx» и «Patio» были проведены на цыплятах-бройлерах кросса «Hubbard F-15» в условиях птицефабрики №3 ООО «БГК Великий Новгород». Анализ данных опыта показал, что выращивание цыплят по системе «Patio» приводит к увеличению живой массы – на 2,4%, среднесуточного прироста – на 2,5%, сохранности – на 1,4% при снижении затрат кормов – на 2,4%. В результате установлена и доказана эффективность и перспективность широкого внедрения в промышленное птицеводство прогрессивной технологии выращивания цыплят-бройлеров современных кроссов по системе «Patio», что обеспечивает повышение прибыли и рентабельности соответственно на 13,9% и 1,9% по сравнению с системой «BroMaxx» [13, 14].

Шацких Е.В., Волынкин В.В., Попков Н.В. (2016) рассматриваливлияние различной клеточной технологии выращивания цыплят-бройлеров («Пятигорск КБЛ-4» и «Hartmann») на продуктивные показатели птицы в условиях ОАО «Птицефабрика Рефтинская». Анализ динамики живой массы цыплят-бройлеров кросса КОББ-500, выращенных на разных типах клеточного оборудования, выявил, что данный показатель был выше у опытной птицы (клеточное оборудование «Hartmann») на 4,8 % (в среднем по периодам выращивания). При этом среднесуточный прирост живой массы вырос на 1,3 %, сохранность – на 0,8 %. Затраты корма на 1 кг прироста живой массы при выращивании на оборудовании «Hartmann» составили 1,68 кг, что ниже, чем в группе птиц, выращенных на оборудовании «Пятигорск КБЛ-4», на 0,04 кг, или на 2,3 %. Экономическая эффективность выращивания птицы на оборудовании «Hartmann» характеризуется повышением производства мяса птицы на 28,1 кг с 1 м2 пола. Срок окупаемости клеточного оборудования «Hartmann» меньше, чем оборудования «Пятигорск КБЛ-4», на 0,7 года [178].

Н.А. Садомов (2019) в своих исследованиях сравнивал клеточные батареи для кур-несушек промышленного стада «Унивент» и «Евровент» фирмы BigDutchman. Клеточное оборудование данной марки включает в себя системы кормления и поения, содержания, сбора яиц и удаления помета. В птичнике легко поддерживать необходимый микроклимат и уровень освещенности.В обоих птичниках, где установлено оборудование, все параметры соответствуют гигиеническим нормативам, при этом меньшая загазованность (содержание аммиака и углекислого газа) наблюдалась при использовании оборудования «Евровент». Куры-несушки, содержащиеся в клеточных батареях «Евровент» показали лучшие результаты по сравнению с аналогами из птичника с оборудованием «Унивент». Так, за период опыта было собрано больше яицна 12,9 %, яйценоскость на среднюю несушку, масса яиц и сохранность были выше на 6,6 %; 3,2 % и 0,8% соответственно. Использование клеточных батарей марки «Евровент» способствовало тому, что куры-несушки высокопродуктивного кросса «Хайсекс белый» в полной мере смогли проявить свой генетический потенциал яйценоскости. Это объясняется тем, что в процессе использования несушкам были предоставлены несколько более комфортные условия содержания[121].

Изучая клеточные батареи марки «Евровент» немецкой фирмы «Биг Дачмен» и «Zucami» испанской фирмы «Argi Go» Садомов Н.А. (2018) пришел к выводу, что оборудование имеет идентичное комплектование и поддерживает оптимальные условия содержания, кормления и поения. При этом использование оборудования «Zucami» способствовало повышению вместимости птичника на 10,9%, что не оказало отрицательного влияния на сохранность птицы. Применение клеточных батарей «Zucami» привело к увеличению валового сбора яиц – на 4,4 %, яйценоскости – на 7,0 %, массы яиц – на 1,5 %, снижению затрат комбикорма на 1000 шт. яиц на 8,89 %. В птичнике с оборудования «Zucami» денежной выручки получено на 10237 руб. больше, чем в птичнике с оборудованием «Евровент» [122].

Сравнительная характеристика клеточного оборудования ООО «Фаэтон»» и «Шпехт» для содержания ремонтного молодняка кур-несушек представлена в статье Н.А. Садомова (2019). Оборудование, расположенное в птичниках, предназначенных для выращивания молодняка птицы, включает в себя клеточные четырехъярусные батареи. Оно оснащено системами поения, кормления, пометоудаления, регулировкой микроклимата и освещения. За период исследований в подопытных птичниках основные параметры микроклимата соответствовали гигиеническим нормам. При этом ремонтные курочки в птичнике с оборудованием «Шпехт», росли более интенсивно, о чем свидетельствует более высокие среднесуточный (на 6,7%) и абсолютный приросты (на 5,8%), по сравнению с птичниками с оборудованием ООО «Фаэтон». Использование клеточного оборудования «Шпехт» привело к увеличению сохранности ремонтного молодняка на 1,6% и получению дополнительной прибыли в размере 6,0 тыс. рублей [120].

Слободян А.А., Менжинская А.С. (2019) в ходе проведенных исследований установили, что при содержании кур-несушек в условиях ОАО «Гомельская птицефабрика» в клеточных батареях «Техна» и «Биг Дачмен», за 12 месяцев яйцекладки яйценоскость кур находилась на уровне 324,4 — 318,3 шт. Масса яиц кур-несушек, содержащихся в различных типах клеточных батарей, варьировала в небольших пределах. Сохранность птицы подопытных групп составила 96,4% и 97,0% соответственно. По живой массе у кур-несушек обеих групп достоверных различий отмечено не было. Расход кормов на 1000 яиц в 1-й группе был несколько выше – на 1,1 %, чем во 2-й группе. Таким образом, больших различий в эффективности оборудования не было обнаружено [146].

В настоящее время производят испытания усовершенствованного оборудования, в том числе производимого в России.

Так, Поволжская МИС провела испытания комплектов клеточного оборудования для содержания родительского стада кур-несушек ТБР производства ООО «Технамаш» (Воронеж). В комплект входят клетка для содержания птицы, установка для хранения, транспортировки и раздачи корма по ярусам батарей, система подачи воды, витаминов и лекарственных препаратов, а также системы микроклимата в соответствии с климатическими зонами, удаления помёта, сбора яиц с ярусов батарей и подачу их на накопительный стол. Испытания, проведённые на птицефабрике «Сорочинская», подтвердили его эффективность и хорошие эксплуатационные характеристики [94].

В ФНЦ «ВНИТИП» РАН разработана новая клеточная батарея для содержания промышленного стада кур, которая имеет ряд преимущества по сравнению с отечественными и зарубежными аналогами, что доказано испытаниями.

Проведенный анализ конструкций существующих отечественных и зарубежных клеточных батарей для содержания промышленного стада кур несушек, позволил выявить достоинства и недостатки, которые были учтены в новой разработке, кроме того, учтены современные требования к технологии содержания кур в России и в ЕС. Конструкция этой батареи позволяет увеличить вместимость существующих птичников и одновременно значительно улучшить условия содержания птицы. В новой клеточной батарее увеличена высота клетки (яруса) на 80-100 мм, а количество ярусов сокращено с 4 до 3. Однако вместимость птичников по сравнению с лучшим зарубежным аналогом (UV 500 Big Dutchman) по этому показателю больше на 12,5%. В конструкции инновационной клеточной батареи пространство над транспортером для сбора яиц превращено в полезную площадь, повышена в 2 раза эффективность использования кормушек. Дифференцированное освещение создает зоны клетки с нормативной и пониженной освещенностью. Затененная зона обеспечивает несушкам благоприятные условия для отдыха, снесения яиц и выполняет функцию гнезда, что способствует снижению количества яиц с проклюнутой курами скорлупой, загрязненных пометом на 2-4%. Кроме того, клетка снабжена насестом, который позволяет птице отдохнуть от решетчатого пола и увеличить моцион птицы. Улучшенные условия содержания кур позволяют наиболее полно реализовать их генетический потенциал [30, 164].

Фирма Big Dutchman (ФРГ) постоянно совершенствует свое оборудование для выращивания птицы при напольном и клеточном содержании. Так, клеточное оборудование Авимакс используется для выращивания бройлеров и специально разработано для птицефабрик РФ и стран СНГ. Преимущества новой клетки — повышение плотности посадки по сравнению с напольным: при 3-ярусной батареи в 1,8, при 4 — в 2,5 раза. бройлеры содержатся на мягком пластмассовом коврике. Установлены надежные кормушки Flux, гигиенические ниппельные поилки, ленточное пометоудаление. Система микроклимата в птичнике управляется компьютером при этом создаются оптимальные условия для содержания птицы. Система взвешивания птицы позволяет следить за ее весом и своевременно узнавать о болезнях. Компанией разработана система Amacs, обеспечивающая сбор информации, контроль и мониторинг типовых и альтернативных птичников в реальном времени [72].

В настоящее время в западных странах цыплят-бройлеров выращивают в основном на глубокой подстилке, там клеточная технология не получила широкого распространения. В Западной Европе распространено мнение, что клеточная технология выращивания не может удовлетворить физиологические и поведенческие потребности птицы, а потому неприемлема с этических позиций.В России в период плановой экономики до 60% мяса бройлеров производилось в клетках, а остальные 40% – на подстилке [13, 165].

В последние годы ситуация изменилась в сторону напольного выращивания. Это в основном было обусловлено отсутствием средств на замену старого и физически изношенного клеточного оборудования новым, а также слепым копированием западной технологии. Основными причинами отказа от клеточного содержания явились проблемы с грудными и ножными наминами у птицы из-за технического несовершенства оборудования, повреждением крыльев и ног в процессе ее отлова и извлечения из клетки. [63].

Хамидуллиным Т.Н. (2005) в своих работах приводит данные о том, что у бройлеров, выращенных в клетках по сравнению с птицей на полу общее количество дефектов больше на 19,4 %, наминов на груди – на 12,4 %, а переломов крыльев – на 3,2 %, что в свою очередь отрицательно сказалось на категории тушек первого сорта [166].

Существуют фермы (не более 3% от мирового объема), где бройлеры содержатся на щелевом полу по причине отсутствия подстилочного материала. Это требует устройства сложной системы пометоудаления, что повышает инвестиционные и эксплуатационные затраты при строительстве птичников.

В странах Западной Европы под давлением партии «зеленых» разработаны новые требования к содержанию птицы, которые предусматривают так называемое свободное содержание с наличием выгула.

В исследовании, проведенном в условиях ОАО ППЗ «Русь» установлено, что по товарным качествам, выходу и сортности мяса бройлеры при напольно-выгульном выращивании превосходили своих сверстников на 1‒4 % по сравнению с клеточным и напольным выращиванием. Количество жира в ножных мышцах у бройлеров было несколько ниже по сравнению с их сверстниками при клеточном выращивании. Уровень незаменимых аминокислот в грудных и ножных мышцах у бройлеров при напольно-выгульной технологии был на 3,42‒10,40% выше, чем при клеточной и напольной. По физическим свойствам мяса (сочности и нежности) значительных различий не отмечено. Мясо бройлеров при напольно-выгульном содержании имело более высокие вкусовые качества [86, 87].

Эксперимент по определению размера выгульной площадки для цыплят бройлеров показал, что на каждую голову должно приходилось по 3 м² площади выгульной площадки. При таком размере выгула наблюдалась наиболее высокая живая масса (2729 г), сохранность птицы (96%), наиболее низкие затраты корма на 1 кг прироста живой массы (меньше на 0,46 % – 1,37), самый высокий выход съедобных частей в тушках (79,59 % против 78,57 %), за счет более высокого выхода мышц в тушках бройлеров и наиболее высокие вкусовые качества мяса и бульона [85].

Таким образом, в настоящее время интенсивно идет обновление оборудования, усовершенствование уже существующих систем. Наиболее полно в этот процесс захватывает цыплят-бройлеров и кур-несушек. Поэтому совершенствование технологии содержания и кормления родительского стада требует более пристального внимания.

1.2 Применение инновационного оборудования при содержании родительского стада мясных кур

1.2.1 Применение некоторых систем кормораздачи при содержании мясных кур

1.2.1.1 Методика применения некоторых систем кормораздачи при содержании мясных кур и критерии оценки его эффективности

С целью повышения количественных и качественных показателей продуктивности родительского стада мясных кур применили новую систему кормораздачи.

Исследования были проведены в условиях ООО «Каменская птицефабрика» Алтайского края на птице родительского стада кросса Росс 308.

Из схемы (таблица1) видно, что для проведения опыта в цехе родительского стада было сформировано две подопытные группы птицы в возрасте 23 недель по 8355 голов. При этом первую группу кур кормили из традиционных, стационарных желобковых кормушек (рисунок 2). Во второй группе применяли новую конструкцию кормушек — овальную по форме, и которые после кормления птицы автоматически поднимались к потолку (рисунок 1). В этом положении происходит их заполнение к следующему кормлению птицы.

Таблица 1 – Схема опыта

Рисунок 1 – Овальные кормушки с автоматическим подъемом к потолку

Рисунок 2 – Желобковые кормушки, стационарные

Все остальные (кроме системы кормораздачи) условия кормления и содержания подопытной птицы были идентичные и соответствовали требованиям для данного кросса.

В процессе исследования учитывали показатели:

1. Валовой сбор яиц по группам
2. Яйценоскость на начальную несушку — путем деления валового сбора яиц на поголовье на начало периода.
3. Выход инкубационных яиц — пригодных для инкубации по группам.
4. Масса яиц – путем индивидуального взвешивания в контрольные периоды.
5. Оплодотворенность яиц- количество оплодотворенных яиц в % от заложенных на инкубацию.
6. Выход бройлеров на начальную несушку.
7. Сохранность поголовья — путем ежедневного учета падежа.
8. Живая масса птицы — методом индивидуального взвешивания по 100 голов от группы.
9. Потребление корма путем учета его поступления и остатка.

Статистическая обработка некоторых цифровых данных проводилась с помощью метода вариационной статистики на персональном компьютере с использованием программы Microsoft Excel, значение критерия достоверности определяли по таблице Стьюдента-Фишера.

1.2.1.2 Результаты исследований

Важнейшим продуктивным качеством как яичной, так и мясной птицы является яйценоскость.

Валовой сбор яиц в подопытных группах изменяется по периодам опыта, что зависит от возраста птицы.

Однако, из рисунка 3 видно, что за весь продуктивный период (возраст 23-62 недели) от второй группы получили 1610310 шт. яиц, что на 3,8% больше, чем в контроле (1549955 шт.).

Рисунок 3 — Валовой сбор яиц, штук

Более точным показателем яйценоскости является яйценоскость на начальную несушку, где учитывается не только уровень яйценоскости, но сохранность птицы (таблица 2).

Таблица 2–Яйценоскость на начальную несушку за продуктивный период, штук

Данные таблицы 2, свидетельствуют о том, что в начале опыта (возраст 23-27 недель) яйценоскость в группах была на уровне 14,5-14,6 шт. Максимальным этот показатель был в возрасте 28-32 недели и составил 30,3-31,0 шт. В конце исследования (58-62 недели) этот показатель был на уровене 16,9-17,1 шт. За весь продуктивный период (23-62 недели) яйценоскость во второй группе составила 192,7 шт., что на 3,8% выше по сравнению с первой (контрольной) группой (185,5 шт.).

Таким образом, применение более совершенного технологического оборудования во второй опытной группе обеспечивает благоприятные условия по содержанию и уходу за птицей, что привело к увеличению яичной продуктивности.

Важным показателем продуктивности родительского стада является выход инкубационных яиц, который представлен в таблице 3.

Таблица 3 – Выход на начальную несушку инкубационных яиц, штук

Данные таблицы 3 свидетельствуют о том, что выход инкубационных яиц в подопытных группах в основном превосходил нормативный уровень. При этом во второй опытной группе данный показатель в 62- недельном возрасте был выше, чем в контроле (177,2 шт.) на 4,6%.

Масса яиц от птицы подопытных групп приведена в таблице 4. По существующим требованиям для родительского стада кросса Росс 308 масса яиц колеблется в пределах 46,0- 70,5 граммов (в зависимости от возраста птицы).

В наших исследованиях масса яиц в подопытных группах была: в начале опыта (возраст 23 недели) – 42,7-46,0, а в конце опыта (возраст 62 недели) – 70,2- 70,5 грамма. Таким образом, масса яиц кур подопытных групп в основном соответствовала нормативным требованиям. А между контрольной и опытной группами достоверных различий по данному показателю не установлено (р≤0,95).

Таблица 4 –Масса яиц, грамм

Оплодотворенность инкубационных яиц — один из важных показателей воспроизводительных способностей птицы, который приведен в таблице 5.

Таблица 5– Оплодотворенность яиц,%

Из приведенных данных (таблица 5) следует, что оплодотворенность яиц в подопытных группах находилась на уровне 69,0-98,2 %. В первые три возрастные периоды (27-37 недель) данный показатель был наиболее высоким 96,2-99,0%. К концу эксплуатации несушек (62 недели возраст) данный показатель снижался до 69,0-75,0 %.

За весь опытный период (возраст 27-62 недели) оплодотворенность яиц во второй группе составила 93,2%, что больше по сравнению с первой контрольной группой на 1,5 %. Для такого показателя как оплодотворенность это существенное различие.

Самым значимым и окончательным показателем, определяющим воспроизводительные способности птицы, является выход бройлеров на начальную несушку (таблица 6).

Таблица 6 – Выход бройлеров на начальную несушку, голов

Выход бройлеров на начальную несушку родительского стада (таблица 6) между контрольной и опытной группами различается (в пользу опытной группы) во все контрольные периоды. При этом наибольшие различия отмечались, начиная с возраста 47 недель- 3,2%, в 52 недели- 4,1%, в 57 недель- 4,8% и в 62 недели- 4,1%.

В процессе содержания птицы родительского стада происходит ее выбытие по различным причина (падеж и выбраковка).

Сохранность кур родительского стада в подопытных группах приведена в таблице 7.

Таблица 7 – Сохранность подопытной птицы

Из таблицы 7 следует, что начальное поголовье в группах составляло по 8355 голов. За период эксплуатации выбытие в первой контрольной группе составило 819 голов, что на 244 головы больше, чем в опытной группе (575 голов). Поголовье на конец опыта (возраст 62 недели) оказалось в первой контрольной- 7536 голов и во второй опытной- 7780 голов. Сохранность это показатель отражающий процент выжившей птицы за продуктивный период. В наших исследованиях наибольшей она была во второй опытной группе и составила 93,1%, что на 3,0% больше, чем в первой контрольной группе.

Таблица 8 – Изменение живой массы кур родительского стада (г), М±m

Из динамики живой массы подопытной птицы (таблица 8) следует, что в начале опыта этот показатель был на уровне 2841,8 – 2858,3 г, а к концу он увеличился до 4186,8 – 4215,1 г. При этом живая масса в основном соответствовала норме для данного кросса, а между группами достоверных различий не установлено (р≤0,95).

Таблица 9 – Суточное потребление корма курамиродительского стада, грамм

Из таблицы 9 следует, что суточное потребление корма в подопытных группах в начале опыта было на уровне 120-127 грамм , а к концу увеличилось до 165-166 грамм. Между группами существенных различий по суточному потреблению корма не установлено. По сравнению с нормативным показателем (162 г)наблюдается некоторое увеличение этого показателя в подопытных группах (167-168 г)к концу опыта.

Повышение ряда важных показателей продуктивности у птицы второй опытной группы по сравнению с первой контрольной группой можно объяснить следующим:

1.Из-за подъема системы кормления к потолку (после кормления птицы) освобождается часть птичника от затемнений и препятствий для прохождения птицы к гнездам. Снижается плотность посадки, уменьшается количество снесенных яиц на полу, а в итоге увеличивается количество инкубационных яиц.

2.Более точно осуществляется нормированное кормление птицы. При этом заполнение кормушек необходимой дозой корма происходит, когда линия находится наверху. Птица этого не видит и ведет себя спокойно. Во время кормления линия опускается к птице, которая получает необходимую порцию корма.

В первой контрольной группе, где стационарная (без подъема) желобковая линия кормления таких преимуществ нет.

Таким образом, применение инновационной линии кормления (овальные кормушки с автоматическим подъемом) для родительского стада бройлеров способствовало улучшению их воспроизводительных качеств и повышению сохранности птицы.

1.2.2 Применение автоматических гнезд при содержании мясных кур

Основная задача родительского стада птицы – это производство инкубационного яйца. Любые причины, снижающие его количество, приводят к увеличению себестоимости суточных цыплят. Способы, повышающие выход инкубационных яиц – чистота яиц, своевременность сборки и аккуратность при транспортировке. При ручной сборке это во многом зависит от птичницы, её ответственности и отношении к труду.

Поэтому целью исследования было сравнить воспроизводительные качества кур-несушек родительского стада кросса «ROSS 308» при использовании ручной и автоматической сборки яиц.

1.2.2.1 Методика применения автоматических гнезд при содержании мясных кур и критерии оценки их эффективности

Исследования были проведены в производственных условиях обособленного подразделения «Новосафоновская птицефабрика» ООО «Кузбасский бройлер» на курах-несушках родительского стада кросса «ROSS 308» в 2018-2019 гг.

Схема исследования приведена на рисунке 4.

Из схемы опыта (рисунок 4) видно, что для исследования было сформировано 2 группа по 10290 голов в каждой. Птица в контрольной группе содержалась в птичниках, где сбор яиц проводили вручную (рисунок5). Для кур опытной группе были установленные автоматические гнезда (рисунок6), что позволило собирать яйца с помощью ленточного транспортера (рисунок7).

Продолжительность эксперимента 280 дней с 23- до 62-недельного возраста кур родительского стада.

Содержание (напольное) и кормление птицы было одинаковым и соответствовало рекомендациям по содержанию родительского стада кросса «ROSS 308».

В процессе исследования учитывали следующие показатели.

Живую массу кур-несушек определяли методом индивидуального взвешивания.

Рисунок 4 – Схема исследования

Рисунок 5 – Гнезда с ручной сборкой яиц

Рисунок 6 – Гнезда с автоматической сборкой яиц

Рисунок 7 – Ленточный транспортёр

Сохранность рассчитывали с учетом падежа и выбракованной птицы по формуле:

где С – сохранность

КП – конечное поголовье

НН – начальное поголовье кур-несушек

На основе валового количества яиц вычислили яйценоскость на начальную и среднюю несушку, а так же интенсивность яйценоскости по формулам представленным ниже.

Яйценоскость на начальную несушку

где ЯНН – яйценоскость на начальную несушку

ВЯ – валовой сбор яйца

НН – начальное поголовье несушек

Яйценоскость на среднюю несушку

где ЯСН – яйценоскость на среднюю несушку

ВЯ – валовой сбор яйца

СН – среднее поголовье несушек

Интенсивность яйценоскости

где ИЯ – интенсивность яйценоскости

ВЯ – валовой сбор яйца

КД – кормодни

Массу яиц учитывали методом взвешивания по 100 яиц отдельно от каждой группы.

Используя данные по валовому сбору инкубационного яйца, рассчитали процент выхода инкубационного яйца и выход инкубационного яйца на начальную несушку.

Выход инкубационного яйца:

где ВИЯ – выход инкубационного яйца

ВСИЯ – валовой сбор инкубационного яйца

КД – кормодни

Выход инкубационного яйца на начальную несушку

где ИЯНН – выход инкубационного яйца на начальную несушку

ВСИЯ – валовой сбор инкубационного яйца

НН – начальное поголовье несушек

На основе результатов инкубации вычислили процент вывода цыплят и выход цыплят на начальную несушку.

Вывод цыплят:

где ВЦ – вывод цыплят

СЦ – количество суточных цыплят

ИЯ – количество инкубационных яиц

Выход инкубационного яйца на начальную несушку

где СЦНН – выход цыплят на начальную несушку

СЦ – количество суточных цыплят

НН – начальное поголовье несушек

Полученные экспериментальные данные обработаны биометрически по общепринятым методикам с помощью MicrosoftExcel:

Среднее арифметическое значение

где Х- срeднee aрифмeтичeскoе знaчeниe;

∑Х_n— суммa всех вaриaнт;

n — объeм сoвoкупнoсти.

Ошибка среднего значения

где Ϭ — срeднee квaдрaтичeскoе oтклoнeниe;

n — объeм выбoрки.

Критeрий дoстoвeрнoсти

где td–критeрий дoстoвeрнoсти;

X₁ и Х₂ — срeднee знaчeниe изучaeмoгo признaкa в двух выбoркaх;

m₁и m₂ — oшибки срeдних aрифмeтичeских (X₁ и Х₂).

Рaсчет экoнoмичeскoй эффeктивнoсти проводили с учетом себестоимости и цены реализации инкубационного яйца.

1.2.2.2 Результаты исследований

Влияние инновационного оборудования на живую массу кур-несушек родительского стада бройлеров, представлено в таблице 10.

Таблица 10 – Живая масса кур-несушек

– здесь и далее: *- р≤0,05, **- р≤0,01, ***- р≤0,001

Из таблицы 10 видно, что в начале эксперимента подопытные куры по живой массе практически не отличалась (3023-3009 г). В процессе опыта несушки опытной группы имели живую массу выше на 0,7-2,2% (26-89 г) по сравнению с контрольной группой. В 62-недельном возрасте куры-несушки опытной группы имели живую массу 4209 г, что меньшена 148 г или 3,4% (р≤0,05), чем в контроле, но больше на 111 г или 2,7%, чем норма.

Применение того или иного технологического приема отражается на количестве павшей и выбракованной птицы. Неверно подобранное, смонтированное или эксплуатируемое оборудование может приводить к снижению сохранности птицы (таблица 11).

Таблица 11 – Сохранность кур-несушек родительского стада, %

По данным таблицы 11 пришли к выводу, что использование автоматических гнезд приводит к снижению сохранности кур-несушек. Особенно резкое снижение сохранности наблюдается в конце эксперимента, начиная с 52-недельного возраста. В конце опыта разница между контрольной и опытной группой составляет 4,45%, что не превышает критических значений.

Одним из важнейших показателей характеризующим воспроизводительные качества несушек являются яйценоскость на начальную и среднюю несушку и интенсивность яйценоскости (таблицы 12, 13 и рис. 8, 9).

Таблица 12–Яйценоскость на начальную несушку

Результаты таблицы 12 свидетельствуют о том, что по яйценоскости на начальную несушку значительная разница наблюдалась в начале (в возрасте 24-27 недель) и конце (53-57 недель и 58-62 недель) эксперимента.

Данные по яйценоскости на среднюю несушку приведены в таблице 13 и рисунке 8.

Таблица 13–Яйценоскость на среднюю несушку

Анализ показал, что аналогично данным яйценоскости на начальную несушку (таблица 12) изменяются данные яйценоскости на среднюю несушку (таблица13). Наблюдается та же закономерность, наибольшая разница была в начале (на 3,2 шт. или 22,9%) и в конце (на 1,0 шт. или 4,5-4,9%) опыта.

Рисунок 8 – Яйценоскость на начальную и среднюю несушку, шт.

В целом за опыт яйценоскость начальную и среднюю несушку в контрольной группе составила 188,4 шт. и 194,3 шт., что больше на 6,4 шт. или 3,4% на 4,6 шт. или 2,4%, чем по сравнению с опытной.

Показатели интенсивности яйценоскости представлены на рисунке 9.

Рисунок 9 – Интенсивность яйценоскости, %

Анализируя данные, представленные на рисунке 9, пришли к выводу, что использование автоматических гнезд практически не повлияло на интенсивность яйценоскости. Разница между контрольной и опытной группой была не значительной и не превышала 6,8%. В среднем за период эксперимента интенсивность яйценоскости в подопытных группах была в пределах 68,2-69,3%.

Отбор яиц на инкубацию ведут, прежде всего, по массе яйца (таблица 14). Как мелкие, так и слишком крупные яйца не пригодны для инкубации.

Из таблицы 14 можно сделать вывод, что на массу яйца использование нового оборудования влияние не оказало, т.к. разница по данному показателю между контрольной и опытной группой колебался в пределах 0,7-2,6%, при этом не было выявлено преимущество ни одной из групп.

Таблица 14 – Масса яйца, г

Использование автоматических гнезд оказало значительное влияние на выход инкубационного яйца (рисунок10, таблица 15).

Рисунок 10 – Выход инкубационного яйца, %

Из рисунка 10 следует, что выход инкубационного яйца при автоматической сборке значительно превосходил данный показатель при ручной сборке. Превышение опытной группы над контрольной группой колебалось от 0,8% до 16,2%.

Выход инкубационного яйца на начальную несушку представлен в таблице 15.

Таблица 15–Выход инкубационного яйца на начальную несушку

По выходу инкубационных яиц на начальную несушку (таблица 15) видно, что в начале эксперимента (в возрасте 24-27 нед.) было получено в опытной группе на 2,0 шт. или 17,9% меньше, чем в контроле. В дальнейшем поданному показателю опытная группа превосходила контроль в период 28-32 нед., 33-37 нед., 38-42 нед., 43-47 нед. и 48-52 нед. – на 5,5%, 8,3%, 12,6%, 17,2% и 6,5% соответственно. А в 53-57 нед. и 58-62 нед. наблюдали отставание по выходу на начальную несушку на 0,5% и 3,5% соответственно.

От птицы контрольной группы было получено 165,9 шт. инкубационного яйца на начальную несушку, что меньше по сравнению с опытной группой на 9,1 шт. или 5,5%.

Для более детального анализа качества выпускаемого яйца можно судить по таблице 16.

Таблица 16 – Структура выпуска яйца, %

Данные таблицы 16 свидетельствуют о том, что выход инкубационного яйца в опытной группе был 93,66%, что незначительно меньше нормы (95,65%), разница составляла всего 1,88%. Контрольная же группа по данному показателю уступала опытной на 7,21%, а рекомендуемой для кросса «ROSS 308» — на 9,09%.

Для того чтобы снизить потери инкубационного яйца на птицефабрике принято часть яиц зачищать. Использование автоматических гнезд позволило снизить количество яиц зачищенных в 4,0 раза, что отразилось на выводимости цыплят (таблица 17, рисунок 11).

В опытной группе, где использовали автоматические гнезда для сбора яиц, по сравнению с контролем снизилось количество выбракованного яйца в 2,1 раза, и было 6,34% против 13,55%.

Понижение выбраковки яиц произошло за счет того, что стало меньше в 6,4 раза грязного яйца, в 1,3раза битого, в 2,4 раза яйца с насечкой и в 1,2 раза яйца выбракованного по другим причинам.

Таблица 17–Вывод цыплят, %

Из таблицы 17 можно сделать вывод, что по выводу цыплят между контрольной и опытной группами в начале и середине опыта (до 47-недельного возраста) была незначительная разница (0,16-2,79%). В конце эксперимента опытная группа имела выше вывод цыплят на 3,45%, 8,26% и 7,32% в периоды 48-52 нед., 53-57 нед. и 58-62 нед. соответственно.

Анализ рисунка 11 показал, что на птицефабрике вывод цыплят превышает нормативный показатель для родительского стада кросса «ROSS 308» на 1,42-3,69%. Использование для сбора инкубационных яиц автоматических гнезд, где вывод цыплят был 85,50%, способствовало увеличению вывода цыплят на 2,27% по сравнению с ручной сборкой яиц.

Рисунок 11 – Вывод цыплят, %

Объективным ключевым зоотехническим показателем, характеризующим эффективность родительского стада, является количество суточных цыплят на начальную несушку (табллицы18, 19).

Таблица 18–Выход цыплят на начальную несушку (в среднем), гол.

Из таблицы 18 установлено, что в среднем по выходу цыплят опытная группа по сравнению с контрольной отставала только в начале опыта на 1,9 гол. или 21,1%. Далее выход цыплят был выше на 5,3%, 8,8%, 12,0%, 19,7%, 11,2%, 10,6% и 6,7%, чем в контроле. Выход цыплят на начальную несушку в опытной группе был выше нормы на 0,8-1,9 шт. или 3,6-9,5% (за исключением первого периода), а в контрольной группе ниже нормы на 0,4-1,7 шт. или 1,6-8,5%.

Таблица 19–Выход цыплят на начальную несушку с нарастающим итогом, гол.

Из таблицы 19 видно, что количество суточных цыплят на начальную несушку в опытной группе составило 152,0 гол., что больше на 5,8 гол. или 4,0% по сравнению с нормой и на 11,9 гол. или 8,5% по сравнению с контрольной группой.

Таким образом, применение для сбора инкубационных яиц автоматических гнезд не оказало влияние на яйценоскость птицы. Но способствовало увеличению выхода инкубационных яиц, за счет снижения выбракованного яйца (по причине загрязнения, боя, насечки и другим), росту вывода цыплят и как следствие повышению выхода суточных цыплят на начальную несушку.

2 Повышение продуктивности птицы родительского стада мясных кур от использования инновационного освещения в птичниках

2.1 Использование инновационного освещения при производстве продукции птицеводства

Освещение в птицеводстве – это эффективный инструмент контроля поведения, здоровья и продуктивности птицы. Свет представляет собой электромагнитные волны, воздействующие на органы зрения и вызывающие поведенческие реакции организма животного адекватно его биологическим особенностям. Под воздействием света гипоталамус выделяет вещества, воздействующие на гипофиз. Гипофиз в свою очередь выделяет гонадотропные гормоны, стимулирующие рост семенников и яичников у птиц и повышение количества половых гормонов, поступающих в кровь. Изменения суточного режима освещения сельскохозяйственных птиц удается перемещать время яйцекладки как в течение суток, так и по сезонам года, увеличивать яйценоскость и изменять темп роста и развития. Последнее связано со стимулирующим воздействием света на метаболическую роль гипофиза [118].

С помощью правильно подобранного светового режима можно у молодняка ускорять или сдерживать рост и развитие, у кур предупреждать преждевременную яйцекладку и увеличивать её продолжительность, обеспечивать равномерный рост оперения, не допускать перекорма птицы и как следствие её ожирения, и следовательно способствует более рациональному использованию кормов [26, 111, 172].

В настоящее время в птицеводстве существуют постоянные и прерывистые режимы освещения.

В последние десятилетия все шире стали использовать прерывистое освещение. Оно по сравнению с постоянным освещением позволяет не только ускорить рост и повысить сохранность молодняка, увеличить яйценоскость, массу яиц, продолжительность использования кур-несушек, но и одновременно снизить затраты корма, стрессогенность птицы, расход электроэнергии на освещение [46, 151, 162, 160, 209].

Так, Каркач П.М., Машкин Ю.О. (2012) по результатам исследований на курочках яичного кросса «Ломман Ник» установили, что при использовании световой программы 3С:2Т:3С:8Т:1С:7Т (с-свет, т-темнота) тенденцию к увеличению живой массы молодок и их органов яйцеобразования, что способствовало более раннему началу производительного периода [59].

В опытах Кавтарашвили А. (2001), проведенных на ремонтном молодняке кур яичных кроссов наиболее эффективным оказался режим прерывистого освещения, предусматривающий постоянный световой день с сокращением его продолжительности с 23 ч (в суточном возрасте птицы) до 10 ч с последующим переводом на прерывистое освещение по схеме 3С:2Т:3С:16Т [41].

По данным Кавтарашвили А.Ш., Бебин М.Л., Клюкина Т.В., Риджал С.П. (1997) для кур промышленного стада кросса «Родонит» наиболее благоприятным является режим прерывистого освещения по схеме 2С:4Т:2С:9Т:1С:6Т. Применение этого режима с 17-недельного возраста до конца продуктивного периода способствует повышению интенсивности яйценоскости (на начальную несушку) на 6,0-16,4%, сокращению расхода электроэнергии на 11-47% по сравнению с другими режимами прерывистого освещения [52].

Исследования проведенный Лопаевой Н.Л. (2015) на птицефабрике «Свердловская», свидетельствуют о том, что применение прерывистого освещения при выращивании ремонтного молодняка и содержании кур-несушек способствует увеличению живой массы куриц, повышению качества и количества яиц, экономии электроэнергии на содержание птицы. Так, в среднем можно сократить расходы электроэнергии на тонну яиц на 1526,7 тыс. руб./в год и в среднем на поголовье птицы 1313,3 тыс. руб./в год [83].

Исследования Лопаева Н.Л., Горелик О.В., Харлап С.Ю. (2020), проведенные в производственных условиях на курах-несушках кросса «Ломанн Белый ЛСЛ-Ф» подтверждают, что использование режима прерывистого освещения по сравнению с постоянным позволяет сокращать затраты на электроэнергию. Так, экономия электроэнергии без ухудшения качества продукта в среднем составила 1 112 477 рублей 18 копеек на 1000 яиц и 39900 рублей на 1 голову в год [84].

Положительное влияние прерывистого светового режима (1С:4Т:4С:1Т:4С:10Т) отмечают и Коршева И.А., Боброва О.А. (2020). Они установили повышение сохранности на 4,0%, валового сбора яиц – на 6,7%, массы яиц – на 3,9% и снижение затраты кормов на производство яичной продукции до 7,8% [71].

Для племенных кур яичного направления продуктивности использование прерывистого освещения (1С:4Т:4С: 1Т:4С:10Т) в сочетании с осеменением кур с 10 ч позволяет повысить сохранность поголовья на 1,9%; яйценоскость в расчете на начальную и среднюю несушку на 3,8 и 2,5%, массу яиц — на 1,1%; выход инкубационных яиц — на 1,9%, оплодотворенность яиц — на 0,9%, выводимость яиц — на 2,3%; вывод здоровых цыплят — на 2,9%; снизить расход корма на 1 голову, на 10 яиц и электроэнергии на освещение на 3,0; 5,5 и 40,8% соответственно по сравнению с постоянным освещением [62, 50].

При испытании разных режимов прерывистого освещения, проведенные Шарейко Н.А., Базылева А.М. (2006) выявили, что для цыплят-бройлеров кросса «Cobb-500» наиболее оптимальным световым режимом является (ЗС:1Т)х6. Такое освещение способствует наилучшему течению биологических процессов в организме птицы и оказывает положительное влияние на продуктивности цыплят [175].

Синцерова А.М. (2013) пришла к такому же выводу, что для цыплят-бройлеров кросса «Cobb-500» применение светового режима (ЗС:1Т)×6 с освещенностью 15 лк является наилучшим. Использование его позволяет улучшить показатели обмена веществ и приводит к увеличению живой массы, среднесуточных приростов, повышению сохранности птицы, переваримости питательных веществ (на 3%) и снижению расхода кормов на 1 кг прироста на 3,6 % [131].

При этом снижение с возрастом интенсивности освещения с 30 лк до 10 лк при режиме прерывистого освещения для цыплят-бройлеров (ЗС:1Т)×6 способствует более активной выработке пищеварительных ферментов поджелудочной железы и кишечника, что улучшает перевариваримость питательных веществ комбикорма на 1,8-2,9%, и как следствие повышает приросты живой массы по сравнению с другими режимами освещения [132].

При этом Синцерова А.М. (2013) отмечает, что прерывистые режимы освещения, с одинаковой интенсивностью не оказывает негативного влияния на организм цыплят-бройлеров, а в ряде случаев позволяют улучшить показатели обмена веществ [133].

В исследованиях на бройлерах кросса «Росс-308» Буяров В.С., Балашов В.В. (2015) пришли к выводу, что применение прерывистого освещения (1-6 дней — 23С:1Т; 7-35 дней — (5С:1Т)х4; 36-42 день — 23С:1Т) приводит к увеличению живой массы – на 3,62%, среднесуточного прироста – на 3,67%, сохранность – на 4% и снижению затрат корма на 1 кг прироста живой массы – на 5,88%; при этом индекс продуктивности повысился на 37 единиц; себестоимость 1 кг продукции снизилась на 3,10%, а рентабельность возросла на 3,32%. Было выявлено положительное влияние режима прерывистого освещения на гематологические показатели цыплят [15].

При прерывистом освещении важна продолжительность «субъективного» дня. Так, продолжительность «субъективного» дня 14 ч в сутки, по сравнению с 16, 15 и 13 ч, позволяет повысить живую массу птицы (на 2,0-3,3%), яйценоскость на начальную (на 3,3-5,2%) и среднюю несушку (на 3,2-5,2%), массу яиц (на 0,7-1,2%), выход яичной массы на начальную (на 4,5-6,7%) и среднюю несушку (3,1-4,6%), при снижении затрат кормов на 10 яиц (на 2,9-3,65) и 1 кг яичной массы (на 3,5-4,9%) без существенных изменений морфологических и химических качеств яиц [55, 51].

Кроме продолжительности светового дня большое влияние на птицу оказывает интенсивность освещения. Высокая интенсивность света имеет множественное влияние на птиц. С одной стороны, она может увеличить половое созревание, а с другой, – нервозность птицы и предрасполагать к расклеву во время яйценоскости. Выращивать яичную птицу рекомендуется при высокой освещенности – 15-40 лк, а во время продуктивности интенсивность света снизить до 1-5 лк. Такая практика значительно снижает агрессивность и расклев птицы, а также улучшает ее жизнеспособность. Низкая интенсивность света в период продуктивности также улучшает конверсию корма и не оказывает отрицательного влияния на птицу и ее продуктивность при условии однородной интенсивности. Разные уровни освещенности могут по-разному влиять на усвояемость кормов бройлерами. Относительно яркое освещение (10-20 лк) стимулирует активность цыплят и помогает им находить воду и корм. Через 10-14 дней освещенность можно постепенно снизить до уровня примерно 5 лк в самых темных участках птичника. Такие уровни освещенности успокаивают птиц и уменьшают их активность, что приводит к повышению приростов [83].

В настоящее время на птицефабриках используются различные источники освещения от ламп накаливания и люминисцентных до светодиодных.

Так, Вакуленко Ю.А. (2014) проведя, исследования на птице промышленного стада кросса «Хайсекс белый», пришел к выводу, что использование светодиодных светильников по сравнению с лампами накаливания и люминесцентными способствует повышению яйценоскости на начальную и среднюю несушку на 5,9-8,2 и 5,9-7,4% и выходу яичной массы – на 7,5-12,5% соответственно, а на массу внутренних органов светодиодное освещение существенного влияния не оказало [17].

В опытах на курах-несушках Коняев Н.В., Блинков Б.С., Назаренко Ю.В., Колкнев П.Ю., Злобин А.С. (2017) установили, что использование светодиодных светильников по сравнению с лампами накаливания и люминесцентными способствует повышению яйценоскости на 2,6% и 6,2% соответственно [69].

Гончарова Л.Н. (2016) в своей статье отмечает, что при использовании для искусственного освещения светодиодных светильников вместо ламп накаливания в корпусе для содержания кур-несушек промышленного стада наблюдается увеличение живой массы птицы на 0,9%, сохранности поголовья – на 4%, повышение валового сбора яиц – на 2%, яйценоскости на начальную несушку – на 1,1%, снижение затрат корма – на 1,6%, при этом экономическая эффективность составила 1275,5 руб. на 1000 гол [27].

Схожие данные получила Астафьева Н.С. (2018). Применение светодиодных ламп по сравнению с лампами накаливания оказывает положительное влияние на яичную продуктивность птицы, увеличив ее на 3,9 %. Использование светодиодного освещения не оказывает отрицательного влияния на массу яйца, толщину скорлупы, однако замечена тенденция к увеличению этих показателей. И в целом обеспечивает повышение яичной массы в опытный период на 4,4 %. Расчет экономической эффективности показал, что внедрение светодиодного освещения в птичнике площадью 166м² окупится в течение 2-х месяцев [6].

Результаты опытов на курах-несушках промышленного стада кросса «Радонеж», показали, что светодиодные источники смешанного спектра по сравнению с другими источниками освещения (лампами накаливания и люминесцентными лампами) позволяют повысить яйценоскость на начальную и среднюю несушку на 2,7-12,9% и 2,5-8,0%, массу яиц на 1,7-2,3%, выход яичной массы на начальную и среднюю несушку — на 4,6-9,9% и 4,9-14,5 % и яиц категории «Отборное» — на 5,3-7,8 % при снижении расхода корма на 10 яиц и 1 кг яичной массы на 2,1-7,2% и 4,5-9,4 % и расхода электроэнергии на освещение — в 1,1-9,1 раза соответственно [95, 96].

Эффективность использования светодиодных светильников по сравнению с люминесцентными при освещении птичников для родительского стада приведена в статье Галлямовой Т.Р., Широбоковой Т.А., Шуваловой Л.А., Пономаревой С.Я., (2014). Их применение улучшает продуктивные и воспроизводительные показатели птицы, при этом снижаются затраты кормов на 10 яиц (на 3,7%) и на электроэнергию (на 28 %) [23].

Положительное влияние светодиодного освещения наблюдается и при выращивании цыплят-бройлеров.

В опытах Кондратьева Н.П., Баранов С.А., Воробьёв Р.Н., Перевозчиков Е.А. (2013) использование светодиодного освещения привело к увеличению живой массы на 2,7% и снижению затрат на электроэнергию в 2,9 раза [64].

По данным Микрюковой О.С.(2018) внедрение светодиодного освещения способствует увеличению живой массы бойлеров до 2272 г, повышению сохранности до 96,7 % и снижению затрат кормов на 1 кг прироста до 1,62 кг [91].

Многочисленные исследования [45, 47, 68, 78, 100, 104, 105, 115,182,186]подтверждают, что при использование светодиодных ламп как наиболее современных и энергосберегающих повышаются как продуктивные и воспроизводительные качества птицы (кур-несушек и цыплят-бройлеров), так снижаются затраты электроэнергии на единицу продукции.

При этом применение светодиодов позволило совместить в себе несколько важных для птицефабрик факторов: экономичность, долговечность, влагостойкость, обеспечение высокой равномерности освещѐнния и большей безопасности обслуживающего персонала, отсутствие вредного влияния на окружающую среду, возможность использования современных РПО [54, 91].

В связи с появлением новых осветительных приборов в настоящее время разрабатываются и внедряются различные системы освещения.

Так, Шабаев Е.А., Касьянов А.С. (2011) предложили систему освещения с индивидуальным освещением клеток светодиодами, что позволяет улучшить технические характеристики, сократить электропотребление в 9,3 раза и уменьшить расходы на внедрение нового освещения по сравнению с аналогами [174].

Испытания локального освещения (в клетках) светодиодными светильниками белого тёплого спектра по сравнению с традиционным способом (в проходах) при содержании родительского стада яичных кур в клеточных батареях показали, что новый способ позволил повысить сохранность поголовья на 2,9-5,9%, яйценоскость на начальную и среднюю несушку – на 10,6-17,9% и 9,6-14,0%, массу яиц – на 0,7-2,7%, выход инкубационных яиц – на 0,8-3,2%, оплодотворённость яиц – на 2,0-2,7%, вывод цыплят – на 1,6-2,0% при снижении затрат корма на 10 яиц – на 9,0-12,4% и электроэнергии на освещение в расчёте на 1000 яиц – на 87,2-87,3% соответственно [44, 163].

Использование локального освещения светодиодными светильниками белого спектра освещения при содержании промышленного стада яичных кур в клеточных батареях по сравнению с традиционным способом позволил повысить сохранность поголовья на 2,8-4,6%, яйценоскость на начальную и среднюю несушку — на 9,8- 16,0 и 9,1-12,6%, массу яиц — на 1,9-2,9%, выход яиц категории «высшая», «отборная» и 1-я — на 1,1-1,2; 2,1-6,0 и 5,4- 7,3%, выход яичной массы на начальную и среднюю несушку — на 12,8-1 7,8 и 12,4-14,2% при снижении затрат корма на 10 яиц и 1 кг яичной массы — на 8,6-1 1,7 и 10,9-12,7% соответственно [42].

Эффективность локального освещения светодиодных светильников теплого белого спектра подтверждается и при выращивании цыплят-бройлеров в клеточных батареях [43].

Использование для освещения оптиковолоконных световодов в качестве вторичных источников света при содержании яичных кур промышленного стада в многоярусных клеточных батареях по сравнению с традиционным локальным светодиодным освещением позволяет повысить сохранность поголовья на 4,0%, яйценоскость на начальную несушку – на 2,6, массу яиц – на 0,7, выход яичной массы на начальную несушку – на 2,9, выход яиц первой категории – на 7,1% при снижении затрат корма на 10 яиц и 1 кг яичной массы на 5,1% соответственно [49].

На продуктивность птицы, её поведенческие реакции оказывает влияние не только интенсивность освещения и продолжительность светового дня, но также цвет спектра.

Д. Кинг (2002) установил, что белый свет способствует повышению яйценоскости кур, красный свет приводит к увеличению привеса, а также снижению яйценоскости и каннибализма, оранжевый свет ускоряет половое созревание кур, сине-зеленый свет способствует более интенсивному развитию цыплят, синий свет оказывает успокаивающее воздействие и предотвращает агрессивное поведение всего поголовья кур (включая петухов и цыплят) [61].

По результатам серии опытов Сиянова И. В. (2011, 2012) так же пришла к выводу, что разное освещение оказывает определенное влияние на организм птицы [140, 141, 145].

По сравнению с белым освещением живая масса ремонтного молодняка кросса «Хайсекс белый» при желтом и зеленом свете была больше на 1,5-8,6%, при голубым светом – на 0,5-7,1%.

Морфологические показатели крови у цыплят при желтом и белом освещении были практически одинаковыми, а при зеленом и голубом были существенно ниже, но находились в пределах физиологической нормы. При этом цыплята с голубым освещением имели биохимические показатели сыворотки крови ниже физиологической нормы.

Отмечена более низкая масса сердца (на 3,9-13,7%), селезенки (на 8,2-28,6%), железистого желудка (на 3,8-19,5%), а также органов репродуктивной системы: массы яичника (на 20,9-38,8%), яйцевода (на 35,644,4%>) и его длины (на 12,0-18,5%) при зеленом и голубом освещения в сравнении с белым и желтым светом, что оказало определенное влияние на половое созревание ремонтного молодняка.

В дальнейшие исследования Сияновой И.В. (2015-2020) на ремонтном молодняке кур промышленного стада кросса Хайсекс Белый и Декалб Уайт подтверждают сделанные ранее выводы о том, что курочки, выращенные при желтом, зеленом и голубом освещении, были менее половозрелыми, и имели более низкую массу внутренних органов в сравнении с молодками при белом свете. Морфологические и биохимические показатели крови были более оптимальными у молодок при белом и желтом освещении, чем при зеленом и голубом, а живая масса к концу выращивания удовлетворяла норме. При этом курочки были менее активными и имели увеличенное время отдыха (особенно в группе птицы при голубом свете) [137, 138, 139, 142, 143, 144].

В результате исследований на цыплят-бройлеров установлено, что использование зеленого и смешанного (зеленый 75% и синий 25%) спектров освещения способствует повышению приростов до 59,4-61,0 г при снижении затрат кормов на 1 кг прироста до 1,71-1,72 кг. Экономический эффект составил 4976,6 и 9130,0 рублей по сравнению с белым и синим спектрами [57, 58].

Салеева И.П., Иванов А.В., Шоль В.Г., Гусев В.А., Королева Н.А., Зотов А.А., Офицеров В.А., Гусева О.И., (2014) в своими опытами подтверждают, что светодиодные лампы с зеленым спектром освещения способствуют увеличению средней живой массы цыплят и среднесуточного прироста на 3,3%, сохранности поголовья на 0,4% и снижению затрат кормов на 1 кг прироста живой массы на 5,88%. Экономический эффект в расчете на типовой птичник размером 18×96 м – 1,77 руб. на 1 кг мяса[123].

Рябинина Е.В., Артеменко А.Б., Гавилей О.В., Бойко Н.В., (2017) отмечают, что применение при выращивании цыплят-бройлеров светодиодных ламп монохроматического света в качестве источников освещения в птичниках способствует повышению сохранности цыплят-бройлеров на 0,5–1,6 % при их выращивании до 6-недельного возраста, улучшению конверсии корма на 1,5–2,6 %, увеличению убойного выхода тушек полного потрошения на 0,75–1,24 % по сравнению с применением светодиодных ламп тепло-белого и холодно-белого света. При применении комбинированного освещения путем чередования голубого и зеленого света каждые 2 часа живая масса цыплят-бройлеров была больше, чем при освещении птичника светодиодными лампами тепло-белого света на 57,3 г, лампами холодно-белого света – на 78,5 г, красного света – на 102,8 г, зеленого света – на 34,1 г, голубого света – на 80,9 г [119].

Сравнительный анализ использования светодиодных ламп белого холодного дневного света, белого естественного света и белого теплого света при выращивании цыплятах-бройлерах кросса «Кобб-500» показал, что при применении светодиодных ламп белого холодного дневного света можно получить наилучший эффект. Так, при таком освещении цыплята-бройлеры имели большую живую массу при большей однородности стаде при меньшем расходе кормов, более высокую сохранность и лучшие показатели при анатомической разделке тушек по сравнению с другим освещением [187, 188].

Результаты научных исследований с использованием цветного освещения для коррекции физиологического состояния и продуктивности яичных кур широко представлены не только в российских, но и зарубежных публикациях [197, 205, 213,214].

Таким образом, свет мощный фактор воздействия на птицу, который позволяет регулировать жизненные процессы. Управляя продолжительностью светового дня, освещенностью, спектром освещения, используя различные источники освещения можно не только увеличивать продуктивность птицы и валовой выход продукции, но повышать рентабельность производства за счет экономии электроэнергии.

2.2 Применение разного освещения в птичниках при содержании родительского стада мясных кур

2.2.1 Применение светодиодного белого освещения в птичниках для содержания родительского стада мясных кур

В настоящее время источниками технологического освещения в птичниках для родительского стада являются лампы накаливания, люминесцентные и светодиодные лампы. Они имеют разную энергоемкость и степень влияния на продуктивные качества и сохранность птицы. В связи с этим целью нашей работы является изучение влияния некоторых источников освещения на продуктивные качества птицы родительского стада бройлеров.

2.2.1.1 Методика применения светодиодного белого освещения в птичниках и критерии оценки его эффективности

Исследованиябыли проведены в условиях ООО «Каменская птицефабрика» Алтайского края на птице родительского стада кросса «Росс 308». Схема опыта приведена в таблице 20.

Таблица 20 – Схема опыта

Как видно из схемы (таблица 20) для проведения опыта было сформировано две подопытных группы (по 8307 голов в каждой), где в контрольной группе в качестве технологического освещения использовали лампы накаливания (рисунок 12), а в опытной – светодиодные лампы тепло-белого цвета (рисунок13).

Условия кормления и содержания (кроме источников освещении) в группах были одинаковыми и соответствовали требованиям для данного кросса. При проведении эксперимента учитывали выход инкубационных яиц на начальную несушку, вывод молодняка, выход бройлеров на начальную несушку, сохранность птицы и затраты энергии.

Рисунок 12 – Лампы накаливания

Рисунок 13 – Белые светодиодные лампы

2.2.1.2 Результаты исследований

Валовой сбор яиц от подопытной птицы за весь период приведен на рисунке 14. Установлено, что по данному показателю подопытные группы практически не имели различий (1556700 – 1556770 штук).

Рисунок 14 – Валовой выход яиц, штук

Выход инкубационных яиц приведен в таблице 21.

Таблица 21 – Выход инкубационных яиц на начальную несушку, штук

Из данных таблицы 21 следует, что выход инкубационных яиц на начальную несушку за период 60 недель в группах был на уровне 179,0 и 179,6 штук, т.е. практически одинаковым и превосходил нормативные требования (173,7 штук) на 3,0 – 3,3%.

Таблица 22 – Вывод молодняка,%

При анализе процента вывода молодняка (таблица 22) установлено, что его увеличение в обеих группах происходило до 37 –недельного возраста (90,6 – 91,4%), а затем снижение к 60 – недельному возрасту (68,8%).За весь период данный показатель в опытной группе превосходил контроль на 0,5%.

Выход бройлеров на начальную несушку (табл. 23) за 60- недельный период в подопытных группах был на уровне 150,7 – 152,2 голов. При этом превосходство данного показателя в опытной группе было на 0,9% по отношению к контролю.

Таблица 23 – Выход бройлеров на начальную несушку, голов

Жизнеспособность птицы родительского стада представлена в таблице 24.

Таблица 24 – Сохранение кур родительского стада

Сохранность птицы за 60-недельный период эксплуатации птицы в опытной группе составила 95,1%, что на 4,3% выше по сравнению с контрольной группой.

За опытный период были также учтены затраты электроэнергии по группам. Данный показатель был ниже в опытной группе на 25% по отношению к контролю.

Результаты опыта свидетельствуют о то, что применение светодиодного освещения в птичниках для родительского стада приводит к увеличению выхода бройлеров на начальную несушку, сохранности птицы соответственно на 0,9%; 4,3% и снижению затрат электроэнергии на 25%.

Эти данные согласуются с исследованимиКавтарашвили А., Новоторова Е., Гладина Д., Колокольниковой Т. (2012); Галлямовой Т.Р., Широбоковой Т.А., Шуваловой Л.А., Пономаревой С.Я. (2014); Нефедовой В.Н., Семенченко С.В., Савиновой А.А., Дегтярь А.С. (2015); Нефедовой В.Н., Семенченко С.В., Савиновой А.А., Дегтярь А.С.(2015);Кавтарашвили А.Ш., Гладина Д.В. (2016);Гончаровой Л.Н., (2016); Коняева Н.В., Блинкова Б.С., Назаренко Ю.В., Колкнева П.Ю., Злобина А.С. (2017),что подтверждает сделанные нами выводы [23, 27, 44, 54, 69, 95, 96].

2.2.2 Применение красного освещения в птичниках при содержании родительского стада мясных кур

На продуктивные качества родительского стада влияет много факторов. Основные из которых — условия кормления и содержания птицы. Из условий содержания птицы большое значение придается освещению. Свет является мощным стимулятором многих жизненных процессов в жизни птицы. Поэтому изучению данного вопроса уделяется достаточно много внимания. Но не до конца изучено влияние различного спектра освещения на птицу родительского стада.Поэтому цель исследования было установить влияние цвета освещения на показатели продуктивности родительского стада бройлеров.

2.2.2.1 Методика применения светодиодного красного освещения в птичниках и критерии оценки его эффективности

Экспериментальная часть была проведена в производственных условиях Обособленного подразделения «Новосафоновская птицефабрика» ООО «Кузбасский бройлер», расположенного в п. Новосафоновский, Прокопьевского района, Кемеровской области в 2019-2020 гг. Объектом исследования была птица родительского стада кросса «ROSS 308».

Объектом исследования служили куры родительского стада кросса «Росс 308». Схема исследования представлена на рисунке 15.

Из схемы (риунок 15) видно, что птица была разделена на две группы (по 10120 голов). В первой контрольной группе в птичнике применяли белое освещение (лампы накаливания), а во второй опытной – красное (светодиодное). При этом исследовании начинались с 23-недельного и заканчивались в 57 — недельном возрасте птицы. Условия кормления и содержания (напольное) в группах были аналогичными и соответствовали требованиям для данного кросса.

Контроль живой массы осуществляли еженедельно, на основе этих данных находили однородность стада.

Однородность стада определяли как процентную долю птицы, от числа взвешенной, с живой массой в пределах ±10 % от средней величины.

Ежедневно вели учет падежа и выбракованной птицы, на основе этих данных рассчитывали сохранность.

где С – сохранность

КП – конечное поголовье

НН – начальное поголовье кур-несушек

Валовое количество яиц учитывали ежедневно.

Рисунок 15 – Схема исследования

Вычислили яйценоскость на начальную и среднюю несушку, а так же интенсивность яйценоскости по формулам представленным ниже.

Яйценоскость на начальную несушку

где ЯНН – яйценоскость на начальную несушку

ВЯ – валовой сбор яйца

НН – начальное поголовье несушек

Яйценоскость на среднюю несушку

где ЯСН – яйценоскость на среднюю несушку

ВЯ – валовой сбор яйца

СН – среднее поголовье несушек

Интенсивность яйценоскости

где ИЯ – интенсивность яйценоскости

ВЯ – валовой сбор яйца

КД – кормодни

Массу яиц учитывали еженедельно, взвешивали по 100 яиц отдельно от каждой группы.

Каждый день учитывали количество инкубационного яйца и рассчитали процент выхода инкубационного яйца и выход инкубационного яйца на начальную несушку.

Выход инкубационного яйца:

где ВИЯ – выход инкубационного яйца

ВСИЯ – валовой сбор инкубационного яйца

КД – кормодни

Выход инкубационного яйца на начальную несушку

где ИЯНН – выход инкубационного яйца на начальную несушку

ВСИЯ – валовой сбор инкубационного яйца

НН – начальное поголовье несушек

На основе результатов инкубации вычислили процент вывода цыплят и выход цыплят на начальную несушку.

Вывод цыплят:

где ВЦ – вывод цыплят

СЦ – количество суточных цыплят

ИЯ – количество инкубационных яиц

Выход инкубационного яйца на начальную несушку

где СЦНН – выход цыплят на начальную несушку

СЦ – количество суточных цыплят

НН – начальное поголовье несушек

Полученные экспериментальные данные обработаны биометрически по общепринятой методике с помощью MicrosoftExcel. Находили срeднee aрифмeтичeскoезнaчeниe, ошибку срeднeгo знaчeния, критeрий дoстoвeрнoсти.

Рaсчет экoнoмичeскoй эффeктивнoсти вeли с учетом себестоимости и цены реализации инкубационного яйца и суточных цыплят.

2.2.2.2 Результаты исследований

Результаты влияния освещения на живую массу кур-несушек родительского стада приведены в таблице 25.

Таблица 25 – Живая масса и однородность стада кур

Из таблицы 25установлено, что живая масса у птицы контрольной и опытной группы в начале опыта отличалась незначительно (на 27 г или 0,89%), но превышала норму на 13,7% и 12,7% соответственно. До 42-недельного возраста живая масса в контрольной группе превышала опытную на 3-92 г или 0,1-2,4%, в дальнейшем до конца эксперимента большую живую массу имели куры в опытной группе на 126-161 г или 3,0-3,9%.

Превосходство по живой массе подопытной птицы над нормой наблюдалось на протяжении всего эксперимента. Разница между контрольной группой и нормой составила 120-447 г или 3,0-13,7%, между опытной группой и нормой – 275-423 г или 7,0-12,7%.

В конце исследования в 57-недельном возрасте куры опытной группы имели живую массу на 3,0% на 7,0% больше, чем в контрольной и рекомендуемой для данного кросса.

Анализ однородности стада (табл.25) показал, что цвет освещения положительно влияет на данный показатель. Так, при красном освещении средняя однородность стада была 80,3%, что на 3,7% больше по сравнению с белым.

Чем выше однородность стада, тем легче с ним работать. Подобед Л.И. (2020) подчеркивает, что однородная птица, как правило, несет и однородные по массе яйца – это важно как для промышленного птицеводства с точки зрения однородной категорийности пищевого продукта, так и для родительских стад, ибо их качества (оплодотворяемость и выводимость) напрямую зависят от однородности массы [112].

Важным показателем, на который большое влияние оказывает освещение, является сохранность поголовья (рисунок 16).

Рисунок 16 – Сохранность кур родительского стада, %

Анализ рисунка 16 показал, что сохранность подопытной птицы практически на протяжении всего эксперимента соответствовала норме, отклонения были незначительными. При этом наиболее высокая сохранность наблюдалась в контрольной группе. Так, превосходство контроля над опытной группой было в пределах 0,4-1,3%, над средней нормой и нормой кросса «ROSS 308» колебалось в диапазоне 0,4-1,5% и 0,1-1,3% соответственно.

По сохранности поголовья кур-несушек в конце эксперимента существенных различий между группами не наблюдалось (92,8-93,2 %).

Оценить влияние любого фактора, в том числе освещения, на яичную продуктивность кур можно через расчет яйценоскости на начальную и среднюю несушку и интенсивность яйценоскости (таблицы 26, 27, рисунок 16).

Таблица 26 – Яйценоскость на начальную несушку

Данные таблицы 26 свидетельствуют о том, что красное освещение оказывает положительное влияние на яйценоскость птицы. По яйценоскости на начальную несушку максимальное превосходство опытной группы над контролем наблюдалось в начале эксперимента и составляло на 1,9 шт. или 13,1%. В дальнейшем разница по яйценоскости на начальную несушку колебалась в пределах 0,1-0,6 шт. или 0,4-2,6% в пользу опытной.

В целом за опыт от первой контрольной группы было получено 168,5 шт. яиц на начальную несушку, что меньше по сравнению со второй опытной группой на 4,4 шт. или 2,6%.

Аналогичные данные были получены и по яйценоскости на среднюю несушку (таблица 27).

Таблица 27 – Яйценоскость на среднюю несушку

Так, в опытной группе по сравнению с контролем яйценоскость на среднюю несушку была выше в возрасте 24-27 недель – на 1,9 шт. (13,1%), в возрасте 28-32 недель – на 0,7 шт. (2,3%), возрасте 33-37 недель – на 0,6 шт. (2,0%), возрасте 38-42 недель – на 0,1 шт. (0,4%), возрасте 43-47 недель – на 0,9 шт. (3,5%), возрасте 48-52 недель – на 1,0 шт. (4,1%), возрасте 53-57 недель – на 0,7 шт. (3,3%).

Яйценоскость на среднюю несушку за весь период эксперимента составила в контрольной группе 173,4 шт., что меньше на 6,1 шт. или на 3,5%, чем в опытной.

Интенсивность яйценоскости подопытной птицы приведена на рисунке 17.

Рисунок 17 – Интенсивность яйценоскости, %

На рисунке 17 видно, что данный показатель за большую часть биологического цикла в подопытных группах превосходил норматив для этого кросса. Среди подопытных групп лучшей была 2 опытная, где интенсивность яйценоскости была выше, чем в контроле в возрасте 45 недель на 3,1 %, а в конце опыта (57 недель) на 4,8 %. Необходимо отметить, что с возрастом происходило снижение интенсивности яйценоскости во всех группах.

Масса инкубационных яиц является одним из контролируемых показателей при содержании кур родительского стада.

Изменение массы яйца под влиянием цвета освещения можно проследить по данным таблицы 28.

Таблица 28 – Масса яйца, г

Из таблицы 28 следует, что в начале эксперимента (в 24-недельном возрасте) масса яйца в контрольной и опытной группе отличалась незначительно (на 0,2%) и была немного ниже нормы (на 1,0-0,8%). В контрольной группе до 37-недельного возраста по массе яйца наблюдалось отставание от нормы на 2,7-0,7 г или 4,9-1,1%, при этом с возрастом разница уменьшалась. В дальнейшем до конца эксперимента масса яйца в контрольной группе превосходила норму всего на 0,1-1,9% (0,1-1,2 г). В опытной группе масса яйца в возрасте 27 недель была ниже нормы на 1,8%, в возрасте 32, 37, 42 и 47 недель превышала норму на 0,2%, 0,5%, 1,4% и 1,1% соответственно, 52 и 57-недельном возрасте, так же как и в начале опыта, была меньше нормы на 0,1% и 0,9% соответственно. Таким образом, по массе яйца подопытная птица не имела существенных отличий от нормы.

Между контрольной и опытной группами по массе яйца достоверной разницы не имелосьна протяжении всего эксперимента. При этом до 32-недельного возраста наблюдалась тенденция превышения данного показателя в опытной группе над контрольной, а далее в контрольной группе над опытной. При этом следует отметить, что с возрастом масса яйца закономерно увеличивалась с 50,5 г до 69,7 г в контрольной и с 50,6 г до 68,8 г в опытной группах.

Для инкубации отбирают чистые яйца, без насечки и мраморности, правильной формы и массой от 50 г и выше. Чем больше масса яйца, тем выше масса цыпленка [175]. При этом очень высокая масса отрицательно сказывается на выводимости. Так по данным, И.В. Стрельцова, Е.В. Петрушиной, В.Ф. Пинчук (2013) массе менее 55 г и при увеличении массы инкубационных яиц более 70 г снижается выводимость [152].

В наших исследованиях масса яйца находилась в пределах оптимальных значений для яиц пригодных для инкубации.

Выход инкубационного яйца, представлен на рисунке 18 и таблице 29.

Рисунок 18 – Выход инкубационных яиц, %

Из приведенных данных на рисунке 18 видно, что по выходу инкубационных яиц между группами существенных различий не установлено, в отдельные периоды она доходила до 1,8%, более значительная разница наблюдалась между подопытной птицей и нормой (до 3,7-3,9%). В среднем за опыт выход инкубационного яйца был 94,0 – 93,6%.

Таблица 29 – Выход инкубационных яиц на начальную несушку

По результатам таблицы 29 можно сделать вывод, что использование красного освещения способствует повышению выхода инкубационных яиц на начальную несушку, начиная с первого месяца яйцекладки.

Так, выход инкубационных яиц на начальную несушку во второй опытной группе была выше, чем в контроле (158,4 шт.) на 3,5шт. или 2,2%.

Структура выпуска яиц приведена в таблице 30.

Из таблицы 30 видно, что от второй опытной группы получили незначительно меньше инкубационного яйца (на 0,4%), за счет увеличения грязного (на 0,2%) и товарного яйца (на 0,8%). При этом следует отметить, что количество боя уменьшилось практически в 2 раза.

Таблица 30 – Структура выпуска яйца, %

Использование красного освещения положительно сказалось на выводе цыплят. Вывод цыплят представлен в таблицах 31 и 32.

Таблица 31 – Вывод цыплят, %

Из данной таблицы 31следует, что процент вывода цыплят в подопытных группах превышал нормативный показатель.Однако, во второй опытной группе данный показатель, в среднем за весь опытный период, был выше, чем в контрольной (86,6%) на 1,1%.

Важным воспроизводительным показателем родительского стада является выход цыплят на начальную несушку (табл.32)

Таблица 32 – Выход цыплят на начальную несушку с нарастающим итогом, гол.

Анализ таблицы 32 свидетельствует о том, что в подопытных группах выход цыплят был на уровне 138,16 -143,08 голов, что превышало норматив (133,13 голов). При этом во второй опытной группе этот показатель превышал контроль (138,16) на 4,92 гол. или 3,5%.

Таким образом, применение красного цвета в опытной группе способствовало повышению ряда важных показателей продуктивности птицы родительского стада бройлеров.

Полученные нами результаты ещё раз подтверждают ранее проведенные исследования отечественныхученых Сияновой И. В. (2011, 2012, 2015, 2017, 2018, 2018, 2019, 2020); Калининой Е.А., Коротаевой О.С., Зининой Н.П., (2011, 2013); Салеевой И.П., Ивановым А.В., Шоль В.Г., Гусевым В.А., Королевой Н.А., Зотовым А.А., Офицеровым В.А., Гусевой О.И.(2014); Рябининой Е.В., Артеменко А.Б., Гавилей О.В., Бойко Н.В.(2017), так и зарубежных авторов Д. Кинг (2002); Er D., Wang Z., Cao J., Chen Y.(2007); Lewis P.D., Caston L., Leeson S. (2007), Svobodova J., T mova E., Popela ova E., Chodova D. (2015), D.Y. Li(2015); Senaratna D., Samarakone T.S., Gunawardena W.W.D.A.(2016), что спектр освещения, оказывает большое влияние на птицу[57, 58, 61,119, 123, 137,138, 140, 141, 142, 143, 144, 197, 205, 213, 214].

3 Повышение продуктивности птицы родительского стада при применении пробиотиков

3.1 Использование пробиотиков в кормлении сельскохозяйственной птицы

Пробиотики – кормовые добавки, содержание в своем составе живые микроорганизмы, способствующие нормализации микробного баланса желудочно-кишечного тракта и оказывающие благоприятное влияние на здоровье животных. Биопрепараты включают в себя стабилизированные культуры как отдельных, так и несколько штаммов и (или) видов симбионтных микроорганизмов или продукты их ферментации [20, 25, 40, 60, 80, 81, 98, 129, 147, 148, 154, 156,157, 181, 199, 212].