Мостовое земледелие позволяет
снизить вредное воздействие ходовых
систем на почву и придать сельскохозяйственному
производству характер промышленного
с максимальной механизацией, автоматизацией
и компьютеризацией работ.
Агромостовая технология может
найти применение при следующих предпосылках:
маршрутизация движения сельскохозяйственного
агрегата и технологического транспорта по постоянным
направляющим дорожкам в течение всего
сезона возделывания и уборки сельскохозяйственных
культур;
обработка только зоны размещения
растений (направляющие дорожки не обрабатываются);
наличие единого энергетического
модуля для выполнения всего комплекса сельскохозяйственных
работ при возделывании и уборке;
переход к единой базовой колее
агрегата и транспортных средств для различных пропашных культур
(корнеплодов, овощей и др.).
Большое значение имеют интенсивные
технологии возделывания озимых культур,
яровой пшеницы, кукурузы, риса и проса.
Они предусматривают, в частности, использование
технологической колеи, по которой перемещаются
все агрегаты.[2]
В связи с увеличением массы
тракторов и повышением уровня вредного
воздействия их ходовых систем на почву
используют мобильные секционные энергетические
средства (МЭС) и тракторы второго поколения,
построенные по модульной схеме.
Рассредоточенные на большой
ширине колеса МЭС с небольшим давлением
воздуха в шинах оказывают меньшее разрушающее
воздействие на почву. Уплотнение почвы
при его работе меньше, чем после тракторов
тягового класса 1,4.
В создании агрофильной техники
для сельскохозяйственного производства
важное место занимают машины с рабочими
органами движителями. Их отличительная
особенность заключается в том, что при
обработке почвы активными рабочими органами
возникают реакции, действующие в направлении
движения (движущие силы). От тракторов,
работающих с такими машинами, требуется
реализация меньшего тягового усилия.
Поэтому, для работы с такими машинами
могут применяться более легкие тракторы.
К технологическим методам
снижения уровня уплотняющего воздействия
на почву можно отнести и такую наладку
колесной ходовой системы трактора, при
которой следы передних и задних колес
не совпадают.
Целью конструктивных мероприятий
по созданию новых и совершенствованию
существующих ходовых систем, не оказывающих
вредного воздействия на почву, является
снижение контактных давлений.
В соответствии с требованиями
стандарта давление на почву колес и гусениц
при влажности, составляющей 0,7 от минимальной
влагоемкости, не должно превышать в весенний
период – 100, а в летне-осенний – 120 кПа
(ГОСТ 26955286). Наиболее радикальные решения
– применение технологий возделывания
сельскохозяйственных культур, позволяющих
вообще не воздействовать или незначительно
воздействовать на плодородную часть
почвы (мостовое земледелие, сельскохозяйственная
авиация, аппараты на воздушной подушке).
Однако применение указанных технологий
затруднительно как из-за необходимости
больших первоначальных затрат, так и
по другим причинам. В настоящее время
к наиболее перспективным путям снижения
вредного воздействия ходовых систем
на почву относятся улучшение деформационных
свойств шин и совершенствование гусеничных
движителей, создание новых эластичных
колес, применение сдвоенных колес и многоосных
ходовых систем, оптимизация зацепочных
конструкций колес и гусениц и др.
Практиками в растениеводстве
давно доказано, что массовое применение
широкозахватных комплексов и тяжелых
тракторов на полях увеличивает интенсивность
и частоту воздействия на землю. Сейчас,
когда следы от тракторов, комбайнов, самоходных
машин и автомобилей перекрывают практически
100 % посевной площади, проблема уплотнения
стала особенно серьезной.
5 Система «Controlled Traffic Farming »
Решением для многих
фермеров стала система Controlled Traffic Farming
(CTF), которая сокращает уплотнение почвы
до минимума благодаря постоянным технологическим
колеям и позволяет повысить экономическую
эффективность использования полевого
транспорта.
Система «Controlled Traffic
Farming » была разработана в 70-е годы в Великобритании.
Земледелие с использованием постоянной
технологической колеи или, как его называют
зарубежные исследователи, управляемым
движением по полям – это отделение зон
движения от зон возделывания растений.
На практике это означает, что одни и те
же колесные колеи используются для обработки
почвы, посадки растений, опрыскивания
и уборки. При этом колеса всех тракторов
и машин установлены на одну и ту же ширину
колеи (рис. 1).
У большинства фермеров,
которые не используют движение техники
по постоянным колеям, ширины колей машин
разные и двигаются они по полю в разных
направлениях, что приводит к покрытию
следами колес более 80 % площади поля.
Рис. 1. Одинаковая
ширина колеи для всех машин.
На рисунке 2 показана
площадь покрытия поля следами колес от
машин при переходе от традиционной технологии
обработки поля к технологии без вспашки
(no-till) и затем к использованию постоянной
технологической колеи. Сравнение основано
на трехметровой ширине колеи машин. Ширины
захвата уборочного комбайна, опрыскивателя
и культиватора кратны трем метрам и в
данном случае составляют 9 метров. Возможно
использование и большего оборудования,
например, 15-ти метрового опрыскивателя.
Переход к технологии
no-till, при которой используется меньше
агротехнических операций, а, следовательно,
и требуется меньше проходов техники по
полям, сокращает площадь следов машин
на поле до 46%. Использование постоянной
технологической колеи и настройка ширины
колеи у всех машин на один размер позволяет
сократить площадь следов на поле до 14%.
Многолетние исследования
и анализ систем проезда техники, контролируемого
в рамках CTF, в разное время были проведены
в Австралии, Германии, Чехии. 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. Согласно
их результатам, кроме снижения уплотнения
в корнеобитаемой зоне почвы имеет место
лучшая доступность питательных веществ
и воды для растений. Улучшение структуры
почвы означает увеличение объема кислорода
в почвенном воздухе. За счет открытых
почвенных пор система позволяет воспрепятствовать
эрозии почвы и смыву питательных веществ.
Согласно исследованиям европейских ученых
и практическим результатам в хозяйствах,
в зависимости от сокращения доли площадей,
по которым совершается проезд техники,
возможно увеличение урожайности до 10
процентов.
Рис. 2. Площадь покрытия
поля следами колес
Такое повышение достигается,
прежде всего, за счет более высокой урожайности
на площадях, которые не подвергаются
проезду машин, что компенсирует снижение
урожайности на участках со следами от
проезда техники.
6 Опыт применения
CTF
Технически
реализовать CTF удалось только в конце
1990-х годов, когда были внедрены точные
системы управления GPS. С их помощью можно
устанавливать технологическую колею,
которая каждый год заново стабильно определяется.
В качестве дополнительного эффекта они
уменьшают перекрытие рабочей ширины
и за счет этого позволяют экономить топливо,
семена, удобрения и средства защиты растений.
Лидером в применении
CTF стала Австралия. Именно в «стране кенгуру»
12 лет назад эта технология стала новым
стандартом и применяется в основном для
выращивания культур, пригодных для комбайновой
уборки: зерновые, кукуруза, рапс, просо,
сахарный тростник и овощи.
В настоящее время
в Австралии 3 миллиона гектар обрабатываются
с фиксированных маршрутов прохода техники.
В стране для всей сельскохозяйственной
техники принята единая ширина колеи в
три метра. Согласно нормам технологических
процессов опрыскивание производится
на ширину 9, 27 или 36 метров, ширина захвата
комбайнов составляет 9 метров. Крупное
преимущество состоит в том, что техника
идет только по 10-15 % площади. С помощью
спутников через систему GPS контролируется
точность следования техники по колее.
Вот что говорит об
использовании технологической колеи
специалист по вопросам уплотнения почв
из Австралии Рохан Рэйнбоу: «На самом
деле проблема уплотнения почвы очень
проста, и решить ее не сложно, важно понять
главное: выбор техники никакой существенной
роли в этом вопросе не играет. Все зависит
от того, как вы располагаете машину на
поле, как она перемещается по нему. Идеальным
является такое расположение трактора,
когда два колеса находятся на расстоянии
2–3 метров от его центральной оси и перемещаются
по одной колее (фото 4). То же касается
и остальной техники, движущейся по полю,
– колеса должны идти «след в след» по
единственной колее. Это кажется очень
легко, но очень многие фермеры ставят
колеса в разные места и, как следствие,
возникают проблемы. Есть еще одна тонкость:
важно, чтобы распылитель был в несколько
раз шире, чем сеялка, таких же размеров
стоит подбирать и комбайн. Но в первую
очередь, - подчеркивает Рэйнбоу, - уплотнение
почвы - это проблема фермеров, а не
техники, важно просто понять это и действовать».
Согласно исследованиям
австралийского ученого Джона Туллберга,
использование систем проезда техники,
контролируемого в рамках CTF, снижает выбросы
парниковых газов. Исследование проводилось
на территории восточного Дарлинг-Даунза
(юго-восточная часть Квинсленда) на поле,
которое в течение трех лет находилось
под прямым посевом с применением системы
Controlled Traffic Farming
Камеры контроля были
установлены 16 июня 2010 года, вскоре после
посева пшеницы с 35-см междурядьями. Посев
осуществлялся комбинированной сеялкой
для прямого посева “Stubble Warrior” от Excel
Ag. с одновременным внесением в междурядья
азота в виде безводного аммиака (дозировка
80 кг/га). Движение колес трактора, использовавшегося
для посева (John Deere 8400, ширина колеи 3 метра,
масса 8,5 тонн), было ограничено постоянными
колеями. Точность движения обеспечивалось
системами автоматического управления
с GPS.
В рамках эксперимента
CTF сравнивалась с обычной технологией
со «случайным движением» техники. Статические
камеры контроля выбросов были установлены
в междурядьях зоны «случайного движения»
колес. Камеры были также установлены
на неподверженной воздействию колес
«постоянной грядке»; а также на незасеваемой
и не удобряемой полосе «постоянного движения».
Камеры были помещены в почву на глубину
10 см в линии примерно по контуру, под прямыми
углами к направлению ряда. Четыре комплекта
камер находились на расстоянии около
10 метров друг от друга.
Эксперимент проводился
в течение 48 дней. Образцы были собраны
из верхних частей на 20, 40 и 60 минутах для
анализа метана и закиси азота газовым
хроматографом Shimadzu GC-2014. Интенсивность
потока рассчитывалась из линейного увеличения
концентрации газа. Пробы температуры
почвы и содержания влаги на глубине 10
см были отобраны с помощью регистратора
времени и глубины (TDR), а образцы почвы
были взяты для анализа азота в начале
и в конце этого эксперимента.
В результате опыта средние
уровни выбросов N2O при случайном движении
по почве оказались выше, чем при движении
по постоянной колее. Послепосевные выбросы
при использовании движения техники по
постоянным колеям составили около 40 %
от показателей систем производства сельскохозяйственных
культур без CTF.
В ближайшее время
австралийский ученый планирует продолжить
исследования влияния CTF на выбросы парниковых
газов. По мнению Туллберга, с учетом того,
что закись азота является основным компонентом
выбросов при выращивании сельхозкультур,
применение Controlled Traffic Farming в будущем станет
одним из основных компонентов экологичного
земледелия.
Заключение
Преимущества
системы земледелия с постоянной технологической
колеей:
— ниже стоимость выполнения агротехнических
операций из–за уменьшения потребления
топлива, затрат времени и труда, экономии
на семенах, опрыскивании и удобрении,
10–25 % экономии может быть получено сразу;
— меньше эрозия почвы, и она лучше удерживает
влагу, что обеспечивается правильно выбранным
направлением рядов;
— позволяет проводить
междурядную посадку растений, их культивацию
и подкормку удобрениями;
— сочетается прямым
посевом и дает возможность получить максимальную
прибыль от нее;
— улучшает управление
точными сельскохозяйствнными орудиями
и системами;
— растет производительность.
Даже во время культивации
можно ожидать 50 % экономии топлива от
использования постоянной технологической
колеи. Потери урожая от незасаженных
колей зависят от расстояния между ними.
Но урожайность на «нетоптанных» площадях
выше.
Комбайн, модифицированный
под систему земледелия с технологической
колеей, движется быстрее, чем по обычному
полю, и, имея лучшее сцепление с почвой,
потребляет меньше топлива. Можно еще больше снизить площадь
покрытия поля следами колес, если увеличить
расстояние между технологическими колеями.
Лишь несколько лет
тому назад этот метод «управляемого движения
по полю» вернулся в Европу. Внедренные
в Великобритании, Дании и Голландии системы
CTF на площади в несколько тысяч гектаров
при выращивании зерновых, картофеля и
овощных культур оценены как очень полезные
с агрономической точки зрения. По данным
Чешского университета естественных наук
последние три года системы наведения
и контролируемого движения техники по
полю проходят апробацию и уже внедряются
в сельхозпроизводство.