Книжки по сільському господарству

Екологізація землеробської техніки — запорука підвищення продуктивності рільництва і охорони ґрунтів

Примак. Екологічні проблеми землеробства

Спеціально вивчаючи динаміку щільності будови ґрунту, В.В. Медведев та ін. (2004) встановили, що, незважаючи на застосовувані способи обробітку, протягом значної частини вегетаційного періоду щільність, навіть чорноземного фунту, нерідко виходить за межі оптимальних параметрів. Застосовувані ґрунтообробні знаряддя не тільки «не вміють» створювати потрібної щільності, але не здатні навіть і підтримати її в часі. Втім, останнього завдання в землеробстві ніколи й не ставили.
Вчені переконані, що безумовні успіхи землеробської механіки, не супроводжувалися б численними негативними наслідками для ґрунту (переущільнення, розпорошення, водна й вітрова ерозія і, взагалі, зниження стійкості як компонента навколишнього середовища), якби фізико-механічний напрям у ґрунтознавстві й землеробстві дістав повноцінного розвитку.
Вітчизняні ґрунтознавці відзначають тривожні тенденції, що з'явилися у конструкції і характеристиках нової техніки — тракторів, ґрунтообробних знарядь, машин для сівби й удобрення, комбайнів, засобів для внесення пестицидів та інших автомобільно-транспортних засобів: повсюдна заміна гусеничних ходових систем на колісні; збільшення ширини захвату (з 4—6 до 18—24 м і більше) машинно-тракторних агрегатів: збільшення сили тяги на гаку, що виявилося найбільш простим способом агрегатування сільськогосподарських машин великої маси; збільшення швидкості руху з 4—5 до 9—15 км/год під час виконання технологічних операцій; зростання частки комбінованих (переважно важких) ґрунтообробних і посівних машин; поява нових технічних засобів, за допомогою яких можливі більш глибокі обробітки (до 0,5—0,7 і навіть до 1,0 м), щілювання, кротування, шантажування, інтенсивне розпушування, вирівнювання поверхні, створення спеціального мікрорельєфу, перемішування й змішування окремих шарів ґрунту; домінування багатоопераційних технологій, у результаті чого, наприклад, під час вирощування цукрових буряків, кількість операцій, не враховуючи збирально-транспортних, доведено до 20—25.
Відзначені тенденції декому (і дотепер) здаються цілком виправданими й економічно обґрунтованими. Адже більшість перерахованих новацій були наслідком необхідності підвищити продуктивність праці в землеробстві через відтік сільських трудівників у міста. Це спостерігалося протягом майже усього періоду соціалістичного господарювання. Оснащення сільськогосподарських підприємств технічними засобами дозволяло впроваджувати нові («прогресивні», «індустріальні» й інші) технології, у стислий термін виконувати операції і, зрештою, забезпечувати більш-менш успішний розвиток аграрного сектору економіки.
Одночасно зростали маса МТА (з 1,5 до 3—5, а якщо врахувати масу нових комбайнів з повним бункером, і до 18—20 т) і потужність тракторів (з 75 до 150 і навіть 300 кінських сил). Вилучали з виробництва застарілі марки машин і агрегатів і поступово формувалася система машин. Селу стали постачати не розрізнені машини й знаряддя, а комплексні засоби механізації й автоматизації із поліпшеними техніко-економічними характеристиками, сучасним компонуванням і високими ергономічними показниками, що значно поліпшило умови праці механізаторів.
Звичайно, технічний прогрес в землеробстві величезний. На цьому досить сприятливому тлі результати досліджень, що свідчать про можливе переущільнення, розпилення і деградацію ґрунтів внаслідок надмірно інтенсивного обробітку переважно важкою технікою, сприймалися байдуже або не сприймалися зовсім. Голос ґрунтознавців довгий час не був почутим. Хоча, заради об'єктивності, варто згадати, що ще Н.А. Качинський в 1924 році вказав на небезпечність безконтрольного збільшення маси МТА. Більше того, є згадка про аналогічні застереження, висловлені німецькими дослідниками ще на стику 19 і 20 століть, тобто, більше 100 років тому (W.R.Gill el al., 1967).
Але поступово тривожні тенденції посилення негативного впливу на ґрунт МТА і несприятливі зміни властивостей ґрунтів внаслідок цього все-таки стали помічати. Бурхливий потік публікацій на цю тему, блискучі публіцистичні твори, наприклад, 3. Фолкнера (1959) і багатьох інших робили свою справу. Поступово стали формуватися альтернативні погляди на обробіток і ґрунтообробні машини. Починаючи з 60-х років 20 століття, з'явилися перші праці про мінімальні, дещо пізніше — нульові технології обробітку і відповідні технічні засоби. Приблизно в цей же час, після спалаху вітрової ерозії в Північному Казахстані в результаті масового розорювання цілинних земель, були розроблені ґрунтозахисні безполицеві технології обробітку ґрунту з набором нових технічних засобів для сівби і вирощування культур. Ці технології знайшли широке поширення і не тільки у вітроерозійнонебезпечних регіонах.
Найзначнішою спробою ґрунтознавців обмежити негативний вплив на ґрунт мобільних сільськогосподарських засобів було введення стандарту припустимого питомого тиску МТА на ґрунт (Русанов В.Л. та ін., 1986). Стандарт досить жорстко обмежував тиск на ґрунт, особливо у весняний період, під час передпосівних операцій і сівби, коли ґрунт найбільш піддатливий до ущільнення, і воно може поширюватися глибше посівного шару, пригнічувати ріст коренів, знижувати доступність рослинам поживних речовин і води, викликаючи зменшення врожаю. Як було встановлено дослідженнями розробників стандарту, розущільнення ґрунтів в разі перевищення певних параметрів щільності відбувається досить повільно, висока щільність стабілізується багато років.
Дотримання положень стандарту вимагало значних зусиль від конструкторів і агротехнологів. Зокрема, потрібно було рі3іГ обмежити застосування на полях у весняний період енергоємної колісної техніки (наприклад, таких тракторів як Т-150К і навіть МТЗ-82 або зовсім відмовитися від неї у цей час. Без будь-якого перебільшення, як зазначають В.В. Мелведєв, Т.М. Лактіонова (2008), цей стандарт був революційною розробкою, що вперше у світі істотно й постійно сприяла охороні ґрунтів. Вона була позитивно сприйнята ґрунто-знавцями і навіть помічена за рубежем [F.CJ.Tijmk el al., 2001-J. Hakansson, 2005].
Отже, цілком зрозуміло, що вплив ходових систем МТА й робочих органів ґрунтообробних машин на ґрунт варто обмежувати. Потрібно стримувати прагнення інженерів конструювати переважно потужні енергонасичені трактори, і створення агротехнологами багатоопераційних технологій, що характеризуються більшим числом проходів техніки по полях. Сучасні МТА й технології не повинні призводити до погіршення фундаментальних властивостей ґрунтів, а саме: здатності протистояти навантаженню, структурної стійкості, здатності до відновлювання характерних параметрів властивостей ґрунту. Інакше ґрунт незворотно деградує. Але й без обробітку також не можна. Адже механічний обробіток існує стільки, скільки існує землеробство. Впродовж багатьох тисяч років його мета залишалася практично незмінною, але в останні кілька десятиліть способи й знаряддя обробітку значно інтенсифікувалися. Насамперед, інтенсифікація торкнулася частоти й глибини механічного впливу па ґрунт.
У цих умовах агрономічні вимоги необхідно розглядати як деякий компроміс між необхідністю обробітку ґрунту і необхідністю проведення його у певних рамках. Це стримувальний важіль щодо подальшого посилення інтенсифікації механічного обробітку ґрунту. Не можна і надалі: нарощувати масу машин, обробляти грунт за несприятливої його вологості, використовувати уніфікований набір машин і знарядь у принципово різних ґрунтово-кліматичних умовах. З іншого боку, не слід обробляти грунт там, де у цьому немає потреби. В Україні, на відміну від країн з розвиненим землеробством, домінує дуже інтенсивний механічний обробіток, незважаючи на скромні енергетичні можливості сільського господарства. А між тим, у світі, навіть у країнах зі сприятливими економічними результатами, домінуючу роль посідають енерго- і ґрунтозбережувальні екологобезнечні технології. Україна, як держава з великими аграрними амбіціями, не повинна проходити повз ці тенденції.
Гармонізація взаємин між ґрунтом і технікою можлива, якщо маса машин буде не вище нормативного допустимого навантаження, розклинювальні зусилля робочого органу — не вище сили зчеплення структурного агрегату агрономічно корисного розміру, а обробіток буде здійснюватися з урахуванням реологічного стану ґрунту у цей час.
Тоді, напевно, не виникне залишкової (незворотньої) деформації, розпилення або утворення брил. Але ще важливіше, щоб інженери-конструктори сільськогосподарської техніки та її користувачі знали й враховували надзвичайно велику розмаїтість ґрунтів як об'єкта механічного обробітку.
Конструювання й експлуатація ходових систем МТА і ґрунтообробної техніки повинні здійснюватися відповідно до ґрунтово-кліматичних умов. Із властивостей ґрунтів, перш за все, потребують урахування гранулометричний і макроагрегатний склад, щільність будови, питомий опір і вологість в момент обробітку, тому що саме ці властивості визначають технологічні умови обробітку і якість останнього.
Параметри перелічених властивостей В.В. Медведєв, Т.М. Лактіо-нова (2008) поділили на 5 класів: 1 — сприятливі, 2 — середні, 3 — середньоважкі, 4 — важкі й 5 — дуже важкі умови обробітку ґрунту. Клас «сприятливі умови» розглядали як еталонний.
Під «умовами» вчені розуміють перш за все комплекс властивостей ґрунтів, що описують їх як об'єкт обробітку (фізико-механічні, технологічні і реологічні властивості, що обумовлюють параметри міцності, липкості та якість кришіння) і меншою мірою їх агрономічний та екологічний стан.
Науковці вивчили вплив деяких властивостей ґрунту на формування технологічних умов на орних землях України, площу яких прийняли за 30 млн га (100 %) (табл. 21).
Важкі і дуже важкі ґрунтово-технологічні умови охоплюють майже всі сухостепові регіони, приблизно 50 % площі орних земель. Особливо складні умови тут формуються під час проведення основного обробітку, коли вологість ґрунтів, як правило, нижче фізичної спілості, й високоякісно зорати вдається лише в окремі роки. У цьому регіоні витрати на механізовані польові роботи найбільші.
Щільність будови орних ґрунтів перед проведенням основного обробітку на значних просторах Лісостепу й Північного Степу не перевищує 1,25 г/см3. Це дозволяє оцінювати ці ґрунти як сприятливі в технологічному розумінні. У межах цих територій, у зв'язку з ерозією Вінницький «острів» темно- і ясно-сірих змитих ґрунтів) або оглеєнням (Передкарпаття), щільність будови зростає, а ґрунтово-технологічні властивості відповідно погіршуються. У зоні Сухого Степу грунтово-технологічні властивості ріллі також погіршуються у зв'язку з проявами осолонцювання.
Таблиця 21
РОЗПОДІЛ ОРНИХ ЗЕМЕЛЬ УКРАЇНИ ЗА ДЕЯКИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ ҐРУНТІВ (Медведсв В.В., Лакгіонова Т.М., 2008)
Таблиця 21
Специфічну найгіршу оцінку за щільністю будови отримали ґрунти Полісся, а також території з легким гранулометричним складом, що до певної міри суперечить сприятливій оцінці легких ґрунтів за параметрами питомого опору під час обробітку й зчеплення, які є мінімальними. Однак, через практично повну відсутність процесів агрегації, рівноважна щільність у легких ґрунтах максимальна, і також максимальна абразивна здатність. Неглибоке (нерідко в межах оброблюваного шару) залягання оглеєння або ілювіального горизонту також ускладнює проведення ґрунтообробних операцій.
Але набагато важливіша інша обставина. Обробіток у Поліссі досить короткочасно впливає на властивості верхнього шару ґрунту. Період його релаксації після механічного розпушування дуже короткий, потенціал оптимізації фізичних властивостей мінімальний (знову ж таки внаслідок легкого гранулометричного складу, ненасиченості на кальцій і низької гумусованості). Тому ґрунти тут постійно переущільнені (рівноважна щільність у межах 1,50 г/см3 пригнічує ріст кореневих систем більшості польових культур), а завдання механічного обробітку й технічних засобів зовсім інші порівняно з тими, що покладені на нього у лісостеповій і степовій зонах.
Основна закономірність зміни питомого опору ґрунтів у географічному просторі України полягає в поступовому підвищенні параметрів і цього показника з північного заходу на південний схід (синхронно в зростанню вмісту у складі ґрунтів фракції фізичної глини). Остання обставина є визначальною, хоча не можна абсолютизувати цю закономірність, знаючи, як інші чинники (оструктуреність, солонцюватість і зволоження) її коригують. У межах зони Полісся (дерново-підзолистих ґрунтів) питомий опір ;' піщаних різновидів переважно становить 0,35—0,40, супіщаних —0,40—0,45 і супіщано-суглинкових — 0,45—0,50 кг/см2. У лісостеповій і степовій зонах України величини питомого опору чорноземних ! ґрунтів такі: легкосуглинкових різновидів — 0,50—0,55, середньосуглинкових — 0,55—0,60, важкосуглинкових — 0,60—0,70, легкоглинистих — 0,70—0,80 і середньо- і важкоглинистих — більше 0,80 кг/см2. Відомо, що вміст у ґрунті агрономічно корисної фракції розміром 0,25—10 мм визначає якість кришіння його під час обробітку. Чорноземи типові південної частини Лісостепу і чорноземі звичайні північного Степу важкосуглинкового гранулометричного складу В.В. Медведєв, Т.М. Лактіонова (2008) визнають найкращими і в агрономічному, й у технологічному розумінні. У цих ґрунтах вміст фракції агрегатів агрономічно корисного розміру після обробітку становить не менше 70 %, що точно відповідає еталонному параметру і досягається обробітком пасивним робочим органом за вологості, близької або навіть трохи нижчої за вологість фізичної спілості (тобто, за досить широкого діапазону зволоження). У цих ґрунтах є навіть деякий резерв
Зі збільшенням у складі орного шару дрібнодисперсних компонентів, підвищенням вологості в момент обробітку й зниженням рівноважної щільності будови схильність ґрунтів до переущільнення посилюється. Слід наголосити ще раз: мова йде про схильність, але аж ніяк не про фактичне переущільнення, тому що останнє може трапитися на будь-якому ґрунті, якщо не буде дотримано багато інших умов. Наприклад, якщо передпосівний обробіток буде виконуватися важкими тракторами і за підвищеної вологості, тому представлену вченими карту варто сприймати як попередження, як рекомендацію особливо уважного планування технологій і складання МТА в уразливих регіонах. І така обережність не завадить майже на 22 млн га ріллі. Із ЗО млн га орних земель під час обробітку небезпека переущільнення відсутня на 2,9 % площі ріллі, слабка — на 12,2, помірна — 9,3, висока — 57,3, надто висока — 15,5, відсутні дані для 2,7 % ріллі (Медведєв В.В., Лактіонова Т.М., 2008).
Для побудови синтезованої карти небезпеки розпилення ріллі під час обробітку вчені використовували дані вмісту пилу за результатами структурного й гранулометричного аналізів, а також дані вологості ґрунту під час обробітку й відомості про наявність солонцюватості ґрунтів, яка є активним дезінтегратором у ґрунті, тобто, фактором, що підсилює небезпеку розпилення ґрунту під час обробітку (табл. 23).
Табліщя 23
ВИХІДНА ІНФОРМАЦІЯ ДЛЯ ПОБУДОВИ СИНТЕЗОВАНОЇ КАРТИ НЕБЕЗПЕКИ РОЗПИЛЕННЯ ҐРУНТУ ПІД ЧАС ОБРОБІТКУ
Табліщя 23
Найбільш висока небезпека розпилення ґрунтів під час обробітку присутня в усіх слабооструктурених ґрунтах, тобто ґрунтах, збагачених гранулометричними фракціями крупного пилу, які важко залучаються в мікро- і макроагрегати, у ґрунтах з недостатнім вмістом органічних речовин, у ґрунтах з явними ознаками солонцюватості, а також у ґрунтах, обробіток яких виконують за недостатнього зволоження. Зауважимо, що всі ґрунти з переліченими ознаками зазнають інтенсивного механічного обробітку і в разі його подальшої інтенсифікації небезпека розпилення може зрости. Площі з високою і дуже високою небезпекою розпилення ґрунту досить значні - понад 10 млн га.
Таблиця 24
ВИХІДНА ІНФОРМАЦІЯ ДЛЯ ПОБУДОВИ СИНТЕЗОВАНОЇ КАРТИ СПРАЦЮВАННЯ (АБРАЗІЇ) РОБОЧИХ ОРГАНІВ ҐРУНТООБРОБНИХ МАШИН
Таблиця 24
Під час взаємодії робочого органу ґрунтообробної машини із ґрунтом неминуче виникає абразія, у результаті якої поступово зношуються знаряддя, а в ґрунті накопичуються часточки металу. Основною причиною абразії є наявні в ґрунті піщані й крупнопилуваті елементи. Вони практично не залучаються в мікро- і макроагрегати, мають високу твердість (тому що переважно представлені кварцем), шорсткувату поверхню і підвищену абразивну здатність.
Вміст у ґрунті гранулометричної фракції >0,25 мм вказує на його потенційну абразивну здатність. У реальних умовах цей процес може бути посилений за наявності в орному шарі щебеню і гравію, і послаблений за обробітку ґрунту у стані фізичної спілості. В останньому випадку волога виступає як змащення, що зменшує зношування. Під час побудови синтезованої карти В.В. Медведєв, Т.М. Лактіонова (2008) спробували врахувати згадані фактори і, крім того, ще й питомий опір (інтегральний показник, що оцінює енергетичні параметри взаємодії робочого органу із ґрунтом), а також такий важливий чинник як солонцюватість (табл. 24).
Найменше виражений процес абразії в Лісостепу, де сприятливо поєднуються мінімальний вміст неагрегованих піщаних часток, помірні величини питомого опору ґрунтів і, як правило, близька до фізичної спілості, вологість ґрунту під час обробітку. Таких територій в Україні майже 30 %, або близько 10 млн га.

Ви бачите тільки 23% питання.

Текст смс:
kksg
на номер
4345

Щоб отримати доступ до матеріалів сайту надішліть смс з текстом kksg на номер 4345. Після цього введіть номер мобільного, з якого ви надіслали смс. Вартість смс — 3 грн.