The results of studies of the crop residues sealing of grain crops with pln and pbs plows

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of the work is to improve the quality of embedding crop and plant residues into the soil. The results of experimental studies of the sealing of millet crop residues and their distribution over the depth of the cultivated soil layer by the serial ploughshare plow PNL-8-40 without pre-ploughs and the developed plow PBS-8M are presented. The PBS-8M plow is structurally fundamentally different from the widely used well-known plow PNL-8-40. The body of the PBS plow has a grip width of 60 cm. The right plowshare with a width of 40 cm and the left plowshare with a width of 20 cm are installed on the housing rack, there is no field board. A solid blade is adjacent to the right ploughshare for the entire width. When working with such a PBS plow body, part of the soil layer crumbles with the left plowshare, and the other part crumbles with the right plowshare, shifts, turns around and fits on the crumbled left part. The plowing of the field after harvesting millet by combines with shredders-straw spreaders, was carried out by plows in an aggregate with tractors K-701 and K-744R3. In the first experiment, it was found that during the operation of the PNL-8-40 plow, the straw is laid in depth in rows of various shapes and sizes. On the daytime surface of the field, strips of uncultivated straw were observed in the rows of the closure of the soil layers, which were at a distance of 30-60 cm from each other. In the second experiment, when working with PBS-8M, stubble and millet plant residues were embedded in the arable layer also unevenly, both in depth and in the width of the plow grip. However, the stubble is more evenly mixed with the soil and was at a depth of 8-15 cm. The thickness of the straw layer at the depth of the sealing was from 5 to 12 cm. The technological parameters of the PBS-8M plow contribute to the intensification of the processes of mineralization and humification of crop residues in the soil.

Full Text

Агрономическая эффективность использования незерновой части биологического урожая зерновых и зернобобовых культур (солома, стерня, корневая система) имеет важное значение в регулировании баланса органического вещества, поступающего в почву. Органика после перегнивания служит питательным веществом повторно при развитии растений нового урожая. Сокращается число проходов агрегатов по полю, уменьшается уплотнение почвы, в значительной степени улучшается плодородие почвы [1-4].

При возделывании колосовых культур урожайность незерновой части превышает урожайность зерна в 1,5-2 раза [2]. Весь объем побочной продукции необходимо осенью распределить в обрабатываемом слое так, чтобы он смог перегнить к началу посевных работ весной. Многочисленными опытами доказано, минерализация растительных остатков в почве проходит постепенно в течение осенне-зимнего периода и зависит от качества их заделки, влажности и температуры почвы, достатка кислорода [2, 5, 7]. Качество заделки характеризуется равномерным распределением пожнивных остатков на глубине в слое 0-10 см [2, 5, 6]. Наилучшие показатели заделки пожнивных остатков достигнуты при технологическом процессе основной отвальной обработки почвы, выполняемой лемешно-отвальными плугами общего назначения [2, 5, 6, 9]. Среди таких орудий наибольшее распространение получили плуги навесные серии ПЛН, ПНЛ [8]. Для управления заделкой стерни на раме плуга ПЛН устанавливается предплужник, в корпусе плуга применяются отвалы различной формы: культурный, полувинтовой или винтовой [9].

В ФГБОУ ВО Вавиловский университет разработан навесной лемешно-отвальный плуг серии ПБС, принципиально отличающийся от известного плуга ПЛН. Корпус плуга ПБС имеет ширину захвата 60 см. На стойке корпуса установлены правый лемех шириной 40 см и левый лемех шириной 20 см, полевая доска отсутствует. К правому лемеху на всю ширину примыкает сплошной отвал [10].

При работе такого корпуса плуга ПБС часть пласта почвы крошится левым лемехом, другая часть крошится правым лемехом, сдвигается, оборачивается и укладывается на раскрошенную левую часть [10, 11].

Цель исследований – повышение качества заделки в почву пожнивных и растительных остатков.

Задачи исследований – установить степень и характер заделки стерни и растительных остатков в обрабатываемый пахотный слой почвы лемешно-отвальными плугами общего назначения: серийным ПНЛ-8-40 и разработанным ПБС-8М.

Материал и методы исследований. Перед началом экспериментальных исследований определяли среднюю высоту растительных и пожнивных остатков на поле (рис. 1). Замеры проводились на учетных площадках пяти участков, расположенных по диагонали загона, путем наложения рамки размером 1м×3м. В пределах каждой учетной площадки подсчитывали количество стерни и растительных остатков и производили по 10 измерений с погрешностью ±0,5 см.

 

Рис. 1. Измерение высоты стерни проса

 

До начала движения пахотного агрегата в месте первого прохода на ширину захвата плуга устанавливали с помощью шнура контрольную линию. Шнур располагали горизонтально относительно дневной поверхности поля, который затем служил линией отсчета величин для построения профиля обработанного пласта почвы с распределением стерни по глубине. Глубину заделки растительных остатков измеряли по отвесной стенке вырытой траншеи перпендикулярно направлению движения агрегата. Заделку пожнивных остатков измеряли согласно СТО АИСТ 4.1-2010 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для глубокой обработки почвы. Методы оценки функциональных показателей». На стенке через каждые 10 см (шкала нанесена на шнуре) измеряли расстояние от поверхности почвы до верхней части заделанных в почву пожнивных остатков и расстояние от дна борозды до нижней части пожнивных остатков. По полученным данным устанавливали среднюю глубину заделки пожнивных остатков, протяженность жнивья и площадь распределения жнивья по профилю обрабатываемого пласта почвы. Затем строили график профиля обработанного слоя почвы с нанесением распределения заделанных пожнивных остатков.

Результаты исследований. Исследования проводили в степной почвенно-климатической зоне Левобережного района Саратовской области в условиях хозяйства с. Степное Энгельсского района. Первый опыт включал выполнение технологии основной отвальной обработки почвы агрегатом из трактора К-701 и лемешно-отвального плуга ПНЛ-8-40 без предплужников (рис. 2, а).

 

Рис. 2. Исследование заделки стерни: а – вспашка плугом ПНЛ-8-40; б – профиль пахотного слоя

 

Агрофоном выбрано поле после уборки проса комбайнами с измельчителями-разбрасывателями соломы [8]. Рельеф поля был ровный, микрорельеф маловыраженный, не засоренный камнями. Влажность почвы по глубине обрабатываемого слоя 0-24 см составляла 20,2-22,0%.

Масса пожнивных и растительных остатков составляла в среднем 436 г/м2, высота стерни 18 см. Заделку в почву соломы и стерни проводили после выполнения нескольких проходов агрегата К-701+ПНЛ-8-40 по полю с рабочей скоростью 8,6 км/ч. Профиль обработанного слоя почвы на установочную глубину 24 см в среднем был равномерным (рис. 2, б).

Дневная поверхность обработанного поля имела волнистую форму. Величина высоты гребней составляла не более 9,0 см. Вспушенность обрабатываемого пласта почвы в среднем составляла 8,0 см. Крупных глыб и комков нераскрошенной почвы не наблюдалось. При исследовании профиля было установлено, что незерновая часть урожая – стерня и растительные остатки проса были заделаны в пахотный слой неравномерно как по глубине, так и по ширине захвата плуга (рис. 2, б). Солома уложена рядами различной формы и различной величины. Расстояние между рядами соломы на глубине заделки 12-20 см составляло от 20 до 30 см.

На дневной поверхности поля наблюдались частицы соломы в рядах смыкания пластов почвы на расстоянии 30-60 см. При этом стерня и солома на этой глубине находилась в наклоненном и в горизонтальном положении.

Во втором опыте исследовали технологические показатели плуга ПБС-8М на этом же поле аналогично исследованиям плуга ПНЛ-8-40. Плуг ПБС-8М агрегатировался с трактором тягового класса 5 К-744Р3 (рис. 3, а). При исследовании технологических показателей плуга ПБС-8М при ширине захвата 4,8 м (у плуга ПНЛ-8-40 3,2 м), установочной глубине 24 см и скорости движения агрегата 7,9 км/ч были получены следующие показатели.

 

Рис. 3. Исследование заделки стерни: а) вспашка плугом ПБС-8М; б) профиль пахотного слоя

 

Стерня и растительные остатки проса были заделаны в пахотный слой также неравномерно как по глубине, так и по ширине захвата плуга (рис. 3, б). Однако стерня более равномерно перемешена с почвой и находилась на глубине 8-15 см. Толщина слоя соломы на глубине заделки составляла от 5 до 12 см. Дневная поверхность пашни не перемешана с органикой, стерня уложена горизонтально и ближе к поверхности пашни.

 

Заключение. В результате проведенных экспериментальных исследований, включающих основную отвальную обработку почвы в первом опыте агрегатом К-701+ПНЛ-8-40 и во втором опыте агрегатом К-744Р3+ПБС-8М, установлены глубина и характер распределения незерновой части урожая проса по профилю пахотного слоя. Полученное сечение обработанного пласта плугом ПБС-8М на глубину 24 см в вертикально-поперечной плоскости почвы свидетельствует о распределении стерни слоем 5-12 см на глубине 8-15 см. Технологические показатели заделки стерни плуга ПБС-8М способствуют лучшей интенсификации процессов минерализации и гумификации.

×

About the authors

Vasiliy M. Boykov

Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N. I. Vavilov

Email: elenaboikova06@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6933-8216

Doctor of Technical Sciences, Professor

Russian Federation, Saratov

Sergey V. Starcev

Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N. I. Vavilov

Author for correspondence.
Email: kingofscience@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3310-0035

Doctor of Technical Sciences, Professor

Russian Federation, Saratov

Andrey V. Pavlov

Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N. I. Vavilov

Email: andrej.pavloff2015@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-4447-3964

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Russian Federation, Saratov

Evgeniy S. Nesterov

Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N. I. Vavilov

Email: nesterov21@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0870-7516

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Russian Federation, Saratov

References

  1. Novikov, A. A. & Kisarov, O. P. (2012). Substantiation of the role of root and crop residues in agroceno-ses. Nauchnyi zhurnal KubGAU (Scientific Journal of KubSAU), 78(04), 1–10 (in Russ.).
  2. Scientific foundations of the use of straw as an organic fertilizer. Agricultural industry. Agronomy, agricul-ture, agriculture. Retrieved from: https://universityagro.ru/агрохимия/солома/ (in Russ.).
  3. Volobuev, V. A. & Revenko, V. Yu. (2015). Method of embedding crop and stubble residues of oilseed flax plants into the soil. Мaslichnye kul'tury. Nauchno-tekhnicheskij byulleten' VNIIMK (Oilseeds. Scien-tific and Technical Bulletin of the All-Russian Research Institute of Oilseeds), 1 (161), 96–100 (in Russ.).
  4. Eremin, D. I. & Akhtyamova, A. A. (2015). The rate of decomposition of spring wheat straw under differ-ent systems of basic tillage in the forest-steppe zone of the Trans-Urals. Agrohimiya (Agrochemistry), 1 (28), 16–21 (in Russ.).
  5. Rusakova, I. V. (2016). Theoretical foundations and methods of soil fertility management when using plant residues in agriculture. Vladimir: All-Russian Research Institute of Organic Fertilizers and Peat (in Russ.).
  6. Malakhov, N. V. (2019). Efficiency of multi-depth sealing of crop siderate and straw in increasing soil fer-tility and productivity crop rotation in the conditions of the central areas of the Non-Chernozem zone. Ex-tended abstract of candidate’s thesis. Moscow (in Russ.).
  7. Rates of decomposition of sideral crops. Retrieved from: http://racechrono.ru/biologizaciya-zemledeliya/4802-tempy-razlozheniya-sideralnyh-kultur.html (in Russ.).
  8. Comparative analysis of the technical level of plows according to the results of tests at machine testing stations (2014). Solnechnogorsk: Federal State budgetary institution State Testing Center (in Russ.).
  9. Boikov, V. M., Startsev, S. V. & Churlyaeva, O. N. (2016). Results of studies of stubble embedding in the arable layer with various methods of basic tillage. Agrarnyi nauchnyi zhurnal (Agrarian Scientific Journal), 7, 43–45 (in Russ.).
  10. Boikov, V. M., Boikova, E. V., Startsev, S. V. & Pronin, V. V. (2018). The working element of the tillage tool. Patent 179168, Russian Federation. №2017126955 (in Russ.).
  11. Boikov, V. M., Boikova, E. V., Startsev, S. V., Ageev, A. V. & Karpov, M. V. (2019). Three-hull plough-share plough. Patent 190266, Russian Federation. №2019108862 (in Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Millet stubble height measurement

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Study of stubble incorporation: a – plowing with a PNL-8-40 plow; b – topsoil profile

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Study of stubble incorporation: a) plowing with a PBS-8M plow; b) topsoil profile

Download (1010KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Boykov V.M., Starcev S.V., Pavlov A.V., Nesterov E.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies