Исследование о влиянии шин сверхнизкого давления на урожайность и качество озимой пшеницы

(ФГБОУ ВО ВГАУ имени императора Петра I)

УДК 633.11 «324»:631.445.41:629.11.012.5

Отчет

о научно-исследовательской работе

«Оценка влияния удельного давления на почву шин сверхнизкого

давления на полегание растений во всех фазах вегетации»

Шифр: х/д 04-16 от 01.03.2016 г.

Проректор

по научной работе,

доцент, д.т.н.                                                        _____________  В.А. Гулевский

Руководитель темы,

зав. кафедрой агрохимии и почвоведения,

профессор, д. с.-х. н.                                                   _____________ Н.Г. Мязин

Воронеж 2016

Список основных исполнителей:

Реферат

Отчет 45 страниц, 20 таблиц, 10 рисунков, 6 библиограф.  

Шины сверхнизкого давления, уплотнение почвы, чернозем, полегание растений, озимая пшеница, урожайность, качество зерна.

Объектом исследований являются шины сверхнизкого давления на машинах «АВИОН», озимая пшеница, черноземы.

Цель работы – определить влияние шин сверхнизкого давления на машине «АВИОН» на уплотнение почвы, на восстановление примятых растений озимой пшеницы и на величину урожая и его качество на черноземах в фазы кущение, стеблевание, колошение.

Метод исследования – полевой и лабораторный.

Полевые опыты и химические анализы почвы и растений проведены по общепринятым стандартным методикам. В опыте приведены результаты наблюдений за один вегетационный период (март-июль 2016 г.) по изучению влияния шин сверхнизкого давления на машинах «АВИОН» на плотность почвы, восстановление примятых шинами растений, на их урожайность и качество зерна на черноземах Усманского района Липецкой области.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. Состояние вопроса и обоснование проведения исследований

2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты 

2.2. Методы исследований

2.3. Условия проведения опытов

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Влияние шин сверхнизкого давления на машинах «АВИОН» на уплотнение почвы

3.2. Влияние шин низкого давления на машинах «АВИОН» на растения

3.2.1. Полегание озимой пшеницы под действием шин низкого давления

3.2.2. Влияние шин сверхнизкого давления на изменение урожая озимой пшеницы

3.2.3. Влияние шин сверхнизкого давления на качество зерна озимой пшеницы

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Объекты, методы и условия проведения исследований

Исследования проведены в Усманском районе Липецкой области в мелкоделяночных полевых опытах, заложенных на базе производственных посевов озимой пшеницы в селах Грачевское, Краснопольское и Никольское.

2.1. Объекты

Объектами исследований служили:

Специализированная машина «АВИОН» с шинами сверхнизкого давления на почву компании ООО «Авион» (Усманский район, Липецкая область, с. Сторожевое, ул. Большак, д. 42) и озимая пшеница в производственных посевах вышеуказанных хозяйств на соответствующих почвенных разностях.

Машина «АВИОН» выпускается как в модификации для внесения препаратов в жидком виде, так и в модификации для внесения твердых удобрений.

Машина «АВИОН 44-01» представляет собой четырехколесный рамный вездеход на базе российского автомобиля серии «УАЗ-Патриот» и предназначена для внесения гранулированных удобрений и средств защиты растений на поля сельскохозяйственного назначения, таблица 1, рисунок 1, 2.

На машине «АВИОН» установлены шины низкого давления AVTOROS X-TRIM .

Шины марки «AVTOROS» производятся с соблюдением высоких стандартов качества и с высокими эксплуатационными характеристиками. Такой тип шин предполагает очень низкое давление внутри колеса с регулировкой, за счет этого увеличивается площадь соприкосновения шин с грунтом и повышается проходимость транспортного средства, таблица 2, рисунок 3.

Таблица 2 – Характеристика шин низкого давления

Машина «АВИОН» в модификации для внесения гранулированных удобрений снабжена двухдисковым разбрасывателем удобрений AMAZONE и характеризуется следующими рабочими показателями:

- Емкость бункера – 1 т;

- Ширина захвата – 24-36 м;

- Рабочая скорость на поле до 35 км/ч;

- Расход удобрений 50…300 кг/га;

- Производительность – до 1160 га/сутки – по результатам работы весной 2013 года в Агрохолдинге «Кубань» Краснодарского края.

Почва. Почвы, где заложены опыты различались по своим свойствам, (таблица 3). Так, в селе Грачевское опытный участок расположен на черноземе типичном тяжелосуглинистом с нейтральной реакцией солевой вытяжки с высокой емкостью катионного обмена (более 40 мг-экв. на 100 г почвы), с высокой обеспеченностью фосфором и очень высокой обеспеченностью калием. Опытные делянки здесь расположены в 30-100 м от лесной полосы и в 30-100 м от полевой дороги на слабовыпуклом слабопологом склоне.

Таблица 3 – Агрохимические свойства почв

В селе Краснопольское опытный участок представлен черноземом выщелоченным тяжелосуглинистым с самой кислой реакцией из трех объектов. По величине обменной кислотности он относится к среднекислым почвам (рН_KCl – 4,8), имеет высокую величину гидролитической кислотности (8,4 мг-экв. на 100 г почвы), низкую степень насыщенности почвы основаниями (около 77%), но повышенную обеспеченность фосфором и очень высокую обеспеченность калием. Опытные делянки расположены в 30-50 м от взаимно перпендикулярных лесных полос, т.е. вблизи одного из углов поля. По рельефу участок характеризуется как слабовыраженное блюдцеобразное понижение.

Почва на опытном участке в селе Никольское представлена черноземно влажно луговой глееватой тяжелосуглинистой разностью при уровне залегания грунтовых вод < 60 см (в условиях избыточно влажного 2016 г.). Он характеризуется слабокислой реакцией солевой вытяжки (рН_KCl = 5,4), повышенной обеспеченностью подвижным фосфором и обменным калием. По рельефу участок характеризуется как выравненная низменность. Он расположен в 100 м от ручья и в 10 м от полевой дороги.

Растения. На всех опытных участках выращивалась озимая пшеница одного сорта «Московская 56». Наилучшие условия для озимой пшеницы сложились в селе Грачевское, где опытный участок расположен на возвышенной части поля и хорошо дренируется, что оказалось очень важным при небывало обильных осадках 2016 года. Соответственно, наихудшие условия отмечены в опыте в селе Никольском, где на естественную избыточную влажность почвы наложился избыточно высокий уровень весенне-летних осадков. При этом негативное действие на растения процессов оглеения несомненно усилилось.

2.2. Методы исследований

В связи с тем, что изучение влияния машин «АВИОН» на почву и растения проводилось на базе производственных посевов, то наши опыты были заложены в разных хозяйствах с учетом производственной необходимости проведения соответствующих работ в нужные для наших исследований фазы развития растений: весеннее кущение, трубкование, колошение. Исследования в фазу весеннего кущения проведены в с. Грачевское.

В это время проводилась азотная корневая подкормка озимой пшеницы аммиачной селитрой.

В селе Краснопольское изучалось действие шин на почву и на растения, находящиеся в фазе выхода в трубку. В это время поле озимой пшеницы в этом хозяйстве обрабатывалось пестицидами.

В селе Никольское изучалось действие шин на почву и на растения в фазе колошения.

Схема опыта по изучению действия шин сверхнизкого давления на почву и на растения озимой пшеницы в зависимости от фаз ее развития (кущение, трубкование, колошение) включает 6 вариантов, т.е. по 2 однотипных варианта в каждую фазу (контроль - без воздействия шин и «колея» - вариант с воздействием шин), таблица 4.

Особенность проведения данного опыта в том, что ширина опытной делянки соответствует ширине колеи от шин и не может быть более 0,5 м.

Таким образом, при длине делянки (вдоль колеи 1 м) форма опытной делянки – прямоугольная с соотношением сторон 1:2, а площадь составляет 0,5*1 = 0,5 м².

Таблица 4 – Схема опыта

На каждом из трех объектов опыт заложен в четырехкратной повторности, методом организованных повторений, разбросным способом, т.е. повторения не имеют между собой общих границ и располагаются на расстоянии 30-70 м друг от друга.

Отбор почвенных образцов для агрохимического анализа проведен в те же (вышеуказанные) сроки, из пахотного горизонта в шестикратной повторности сразу после воздействия шин на почву. Определение плотности почвы проводилось в слоях 0-10, 10-20, 20-30 и 30-40 см на трех повторениях с трехкратной повторностью на каждой делянке, что в целом составляло 6-9 кратную повторность.

Отбор проб на плотность почвы в селе Грачевское проведен буром с размерами: диаметр 40,2 мм, высота 37,5 мм. В селах Краснопольское и Никольское использован усовершенствованный бурик Качинского с размерами: диаметр 50 мм, высота 40 мм [1]. Достоинства этого бура в том, что он дает более точные результаты, т.к. не уплотняет почву при взятии образца.

Учет урожая озимой пшеницы и отбор растительных образцов проведен в один день на всех трех полях 12.07.2016 г. серпом вручную сплошным методом в четырехкратной повторности. Особенности опыта, как указывалось выше, не позволяют использовать другие методы [5].

В смешанных образцах почвы и растений агрохимические показатели определялись в лаборатории кафедры агрохимии и почвоведения следующими общепринятыми методами [6]:

- влажность – термостатно-весовым методом;

- обменная кислотность почвы (рН_КСl) – потенциометрически (ГОСТ 26483-85);

- гидролитическая кислотность почвы – по Каппену;

- сумма поглощенных оснований – по Каппену-Гильковицу;

- содержание доступных растениям форм фосфора и калия в почве – по Чирикову (ГОСТ 26204-84);

- содержание общего N, Р и К в растениях – методом мокрого озоления по Пиневич;

- масса 1000 зерен – весовым методом ГОСТ 10842-89;

- содержание клейковины – методом отмывания теста в воде.

2.3. Условия проведения опытов

Метеорологические условия проведения опытов (таблица 5) трудно охарактеризовать однозначно. Так, осенью 2015 года до ухода в зиму озимые испытывали некоторый недостаток влаги, особенно в начале вегетации. Однако первая половина начавшегося 2016 года существенно отличалась от среднемноголетних данных по обилию осадков. За январь, февраль и март в целом осадков было почти вдвое больше нормы. Поэтому почва к моменту прогревания и возобновления вегетации озимых получила влагозаряд на всю метровую толщу. А в последующий апрель выпало более четырех месячных норм. В почве ощущался избыток влаги. Даже на пашне иногда стояли лужи, влага не успевала впитываться в почву.

Таблица 5 - Метеорологические условия вегетационного периода  2016г.

*ср.мн. – средние многолетние данные

В мае дополнительно выпало две нормы осадков. Все это обеспечивало заметное увеличение высоты растений озимой пшеницы и способствовало их полеганию в отдельных местах. И только во второй половине июня дожди прекратились, наступила сухая и очень жаркая погода. Поэтому налив зерна шел в неблагоприятных условиях, что могло снизить ожидаемый высокий урожай пшеницы.

Избыточная влажность почвы и высокий стеблестой обеспечили самые жесткие и невыгодные условия для опыта по оценке действия шин на почву и на растения. Ясно, что при более сухой почве давление шин на нее скажется заметно слабее.

3. Результаты исследований

3.1. Влияние шин сверхнизкого давления на машинах «АВИОН» на уплотнение почвы

В отличие от плотности твердой фазы почвы, которая характеризует плотность отдельных частиц, составляющих почву, и таким образом отражает свойства минералов, плотность почвы характеризует в первую очередь рыхлость сложения почвенных агрегатов в единице объема. Выражается она массой почвы ненарушенного сложения со всеми порами в единице объема. Поэтому с данным показателем связаны и им обуславливаются такие свойства как пористость почвы, ее аэрация, воздухообмен, условия для жизни микроорганизмов и корней. Так, при хорошей аэрации корни приобретают максимальную поглотительную способность. В такой почве с наибольшей интенсивностью идут процессы нитрификации и накопления минерального азота, как и в целом, процессы общей биологической активности. Однако при избыточно «вспушенной» почве верхний ее слой хорошо проветривается, и почва теряет влагу.

При значениях плотности почвы более 1,2 г/см³ и в особенности при хорошем увлажнении аэрация ее ухудшается, корни растений снижают свою всасывающую способность, в почве активизируются анаэробные и гнилостные процессы, существенно возрастают потери азота из почвы за счет усиления денитрификации.

Для пахотного слоя черноземов оптимальная для почвы и растений плотность составляет 1,0-1,2 г/см³.

Вся техника, работающая в то или иное время на поле, неизбежно уплотняет ее более или менее сильно, с поверхности или достаточно глубоко, в зависимости от вида техники, ее массы, конструкции колес, а также в значительной степени от влажности почвы.

С влажностью почвы связана ее пластичность и способность противостоять внешнему давлению. Влажная почва легко деформируется и уплотняется, сухая же – может выдерживать без заметных изменений высокие давления на нее. Поэтому важно знать влияние техники на влажную почву, как наиболее поддающуюся уплотнению. Это накладывает ограничения, регламентирующие возможность проведения полевых работ той или иной техникой. Как правило, обычная техника оставляет заметный след (колею) при работе в поле, т.е. заметно уплотняет почву и вызывает снижение урожайности растений в колее.

Изучение степени уплотнения почвы машинами «АВИОН», как указывалось ранее, проведено на разных полях  с неодинаковой почвенной разностью в разные сроки (с марта по июнь) но, что важно подчеркнуть, при повышенной, а иногда и избыточной влажности почвы.

Наименьшей влажностью характеризовалась почва в селе Грачевское весной в период весеннего кущения озимой пшеницы 10.03.2016 г. (таблица 6). Однако и здесь влажность почвы в верхнем слое 0-10 см была близка к уровню предельной полевой влагоемкости и составляла в среднем 31%. С глубиной влажность почвы постепенно снижалась до 26-28% на глубине 30-40 см. В среднем влажность всего слоя почвы 0-40 см в с. Грачевское составляла 29,5%.

Воздействие на почву машины «АВИОН» в селе Краснопольское 5.05.2016 г. проходило в условиях еще большей влажности почвы (таблица 7). Ее влажность в верхнем слое 0-10 см достигала 33-34% и даже на глубине 30-40 см влажность не уменьшалась ниже 30-31%. В среднем в слое 0-40 см влажность почвы в с. Краспольское составляла 31,7%.

Небывало влажный год в сочетании с гидроморфностью почвы в селе Никольское  обуславливали здесь самую высокую влажность почвы, сразу после прохода машины «АВИОН» по полю с озимой пшеницей во время данного эксперимента (1.06.2016 г.), таблица 8.

Таблица 6 – Влажность почвы в опыте, с. Грачевское, 10.03.2016 г.

Таблица 7 – Влажность почвы в опыте, с. Краснопольское, 05.05.2016 г.

Влажность почвы здесь достигала 41-44% в верхнем слое 0-10 см, а в нижнем слое (30-40 см) – 31-32%. Этот уровень влажности соответствовал уровню предельной полевой влагоемкости, так как весь почвенный профиль находился в пределах капиллярной каймы. Грунтовая вода в опыте показалась с глубины 60 см.

Таким образом, испытание действия машины «АВИОН» на уплотнение почвы проходило на всех объектах в условиях повышенной и даже избыточной влажности. В этих условиях почва наименее устойчива к внешним нагрузкам, поэтому в данном эксперименте уплотнение почвы должно быть самым высоким.

Таблица 8 – Влажность почвы в опыте, с. Никольское, 01.06.2016 г.

Измерение плотности почвы, как указывалось выше, проводилось в каждую фазу развития озимой пшеницы (кущение, трубкование, колошение) в слоях 0-10, 10-20, 20-30 и 30-40 см. С учетом известного высокого пространственного варьирования уровня плотности, ее определение проводилось в трехкратной повторности в каждом слое. А, так как площадки отбора проб на поле представлены тоже в трехкратной повторности, то общая суммарная повторность по каждому слою в каждом варианте была девятикратной. Однако, как показали результаты исследований, и этого оказалось недостаточно в условиях данного опыта, чтобы выявить тонкие изменения плотности почвы. Так, в фазу кущения, когда почва еще не полностью прикрыта растениями и когда действие шин на нее идет практически в непосредственном контакте, плотность почвы на контроле в верхнем слое 0-10 см варьировала в пределах 1,00-1,24 г/см³ (таблица 9, с. Грачевское).

После получения среднего значения на каждой площадке варьирование плотности в этом слое стало составлять 1,08-1,21 г/см³ (таблица 10). Среднее значение плотности в этом слое для всего контрольного варианта составляло 1,16 г/см³ при размахе колебаний этой величины 0,13.

Таким образом, истинное значение плотности на контроле в слое 0-10 см может быть любым в пределах 1,16±0,065 г/см³.

Аналогичное полное усреднение значений плотности по всем площадкам на варианте «колея» дает величину 1,18 ±0,085 г/см³. Поэтому установленное в опыте увеличение плотности почвы под действием машины «АВИОН» в слое 0-10 см в фазу кущения пшеницы с 1,16 до 1,18 г/см³ следует принять как статистически незначимое, не выходящее за пределы ошибок в опыте.

Изменения плотности почвы между вариантами в более глубоких слоях тем более следует считать как статистически незначимые в условиях данного опыта. Эти изменения являются следствие значительного пространственного варьирования плотности почвы.

Таблица 9 – Плотность почвы в опыте, с. Грачевское, 10.03.2016 г.

Таблица 10 – Средняя плотность почвы в опыте, с. Грачевское, 10.03.2016 г.