Спосіб оптимізації виробництва зерна в 4-пільній сівозміні

Реферат: Спосіб оптимізації виробництва зерна в 4-пільній сівозміні включає застосування різних видів основного обробітку ґрунту з використанням знарядь полицевого і безполицевого типів, передпосівний обробіток ґрунту, внесення мінеральних добрив, догляд за рослинами, вегетаційні поливи та збирання врожаю. Застосовується диференційований за способами та глибиною основний обробіток ґрунту з однією оранкою (на глибину 20-22 см) та одним щілюванням (на глибину 40 см) за ротацію, доза добрив N 97,5 кг на 1 га сівозмінної площі та чергування культур в сівозміні - соя, ячмінь озимий, соя, кукурудза. UA 102662 U (12) UA 102662 U UA 102662 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до галузі сільського господарства, до технології вирощування сільськогосподарських культур. Відомий спосіб вирощування сільськогосподарських культур з різною структурою посівних площ в посушливих умовах півдня України передбачає застосування різних видів основного обробітку ґрунту з використанням знарядь полицевого і безполицевого типів, передпосівний обробіток ґрунту, внесення мінеральних добрив, догляд за рослинами, вегетаційні поливи та збирання врожаю [Агротехнологічні особливості вирощування озимих та ярих культур у посушливих умовах південного Степу: науково-методичні рекомендації. - Херсон: Айлант, 2013. - 39 с]. Недоліком цього способу є зниження продуктивності 1 га сівозмінної площі та підвищення економічних витрат на виробництво продукції за рахунок відсутності наукового обґрунтування способу обробітку ґрунту, системи живлення для кожної окремої культури у сівозміні. Задачею корисної моделі є теоретичне обґрунтування та практичне застосування кращих моделей способів основного обробітку ґрунту, системи живлення та структури посівних площ 4пільних зернових сівозмін. Поставлена задача вирішується тим, що застосовується диференційований за способами та глибиною основний обробіток ґрунту з однією оранкою (на глибину 20-22 см) та одним щілюванням (на глибину 40 см) за ротацію, доза добрив N 97,5 кг на 1 га сівозмінної площі та чергування культур в сівозміні - соя, ячмінь озимий, соя, кукурудза, що забезпечує умовно чистий прибуток на рівні 6900 грн/га, рівень рентабельності 105 % та коефіцієнт енергетичної ефективності 3,3. Спосіб розроблений і експериментально перевірений у відділі зрошуваного землеробства Інституту зрошуваного землеробства НААН в 2012-2014 pp. Технології вирощування сільськогосподарських культур загальновизнані для умов зрошення півдня України окрім факторів, що вивчаються. Повторність в досліді 4-разова, площа посівної 2 2 ділянки 450 м , облікової - для культур звичайного і широкорядного способу сівби - 50 м . Таблиця 1 Схема стаціонарного досліду з вивчення способів основного обробітку ґрунту в плодозмінній сівозміні на зрошенні № вар. 1. 2. 3. 4 5 Система основного обробітку ґрунту Полицева Безполицева Безполицева Диференційована - 1 Диференційована - 2 Обробіток під культури сівозміни кукурудза на зерно 28-30 (о) 28-30 (ч) 12-14 (д) 20-22 (о) 28-30 (о) соя 23-25 (о) 23-25 (ч) 12-14 (д) 12-14 (ч+щ) 12-14 (п) ячмінь озимий післядія 25-27 (о) післядія 25-27 (ч) післядія 12-14 (д) післядія 28-30 (ч) післядія 12-14 (д) соя 25-27 (о) 25-27 (ч) 12-14 (д) 14-16 (ч) 14-16 (ч) Примітка: О - оранка; Ч - чизельне розпушування; Л - лущення; Щ - щілювання, П поверхневе розпушування. 30 35 40 Фактор А [спосіб основного обробітку грунту] Фактор В [доза внесення добрив № 1 N75 кг/га д.р. (кукурудза N120, соя N60, соя N60, ячмінь озимий N60) та № 2 N97,5 кг/га д.р (кукурудза N180, соя N60 + АБМ, соя N60 + ризогумін, ячмінь озимий N90)]. В плодозмінній сівозміні на зрошенні досліджувалось п'ять систем основного обробітку ґрунту, які відрізняються між собою способами, прийомами та глибиною розпушування: система різноглибинного полицевого основного обробітку ґрунту з глибиною розпушування від 20-22 до 28-30 см; система різноглибинного основного обробітку без обертання скиби з такою ж глибиною розпушування; система одноглибинного мілкого (12-14 см) обробітку без обертання скиби під усі культури сівозміни; дві системи диференційованого основного обробітку, за яких протягом ротації сівозміни оранка і глибокий чизельний обробіток чергувалися з мілким безполицевим розпушуванням та доповнювалися у четвертому варіанті під сою щілюванням ґрунту на 38-40 см, а у п'ятому однією оранкою (табл. 1). Поливи проводилися дощувальним агрегатом ДЦА-100МА. 1 UA 102662 U 5 10 15 20 Досліди проводилися на темно-каштановому середньосуглинковому ґрунті з глибиною гумусового горизонту 30-40 см, вмістом гумусу в орному шарі 2,3 %, загального азоту - 0,17 %, валового фосфору - 0,09 %, рН водяноївитяжки -6,8-7,3. Результатами досліджень встановлено, що під впливом різних способів і глибини основного обробітку у період сходів сільськогосподарських культур, в середньому по сівозміні щільність 3 3 складення шару 0-40 см була в межах 1,30-1,33 г/см . Найбільш розпушеним (1,29 г/см ) виявився шар ґрунту 0-40 см у варіанті 1 з використанням полицевого різноглибинного обробітку ґрунту, що відповідає оптимальним параметрам. 3 Найвищі значення досліджуваного показника (1,33 г/см ) відповідали варіанту одноглибинного мілкого обробітку ґрунту, а застосування різноглибинного безполицевого та диференційованого (вар. 2 та 5) обробітку ґрунту призвело до зниження щільності складення на 3 0,02 г/см або 1,5 % за НІР05-0,08. Із заглибленням від 0-10 до 30-40 см в усіх варіантах ґрунт ущільнювався поступово. Протягом вегетаційного періоду щільність складення орного шару підвищувалась в усіх варіантах обробітку ґрунту не залежно від способу і глибини розпушування, досягаючи 1,32-1,36 3 г/см . В прямій залежності від щільності складення орного шару знаходиться його пористість. Так, на початку вегетації сільськогосподарських культур у середньому по сівозміні пористість шару ґрунту 0-40 становила 48,9-50,3 %. Протягом вегетаційного періоду ґрунт ущільнювався і перед збиранням врожаю показники загальної пористості зменшилися і були в межах 47,8-49,3 % (табл. 2). Таблиця 2 Водно-фізичні властивості ґрунту та показники сумарного водоспоживання ланки сівозміни в середньому на 1 га сівозмінної площі (середнє за 2012-2014 pp.) Показники початок вегетації кінець вегетації початок вегетації Пористість, % кінець вегетації початок вегетації Водопроникність, мм/хв. кінець вегетації 3 Сумарне водоспоживання, м /га Складові балансу: 3 - використана волога, м /га - використана волога, % 3 - опади, м /га - опади, % 3 - зрошувальна норма, м /га - зрошувальна норма, % 3 Коефіцієнт водоспоживання, м /т Середньодобове випаровування, 3 м /га Щільність складення, 3 г/см 25 Система основного обробітку ґрунту різноглирізноглиодноглиби- диферен- диференбинна бинна нна мілка ційована-1 ційована-2 полицева безполицева 1,30 1,31 1,33 1,31 1,32 1,32 1,34 1,36 1,33 1,34 50,3 49,7 48,9 49,8 49,5 49,3 48,7 47,8 49,1 48,7 3,3 2,9 2,6 3,1 3,0 2,7 2,5 2,0 2,6 2,5 4702 4629 4486 4622 4586 843 20 1167 26 2692 54 1100 770 17 1167 25 2692 58 1157 627 16 1167 27 2692 57 1389 763 18 1167 26 2692 56 1165 727 18 1167 26 2692 56 1295 41,9 41,3 39,9 41,0 40,8 Найвища водопроникність ґрунту з показниками 3,3 та 3,1 мм/хв на початку вегетації сільськогосподарських культур в сівозміні відмічена у варіанті із застосуванням різноглибинного полицевого та диференційованого - 1 обробітків ґрунту. За системи різноглибинного безполицевого обробітку ґрунту цей показник становив 2,9 мм/хв, в той час як при мілкому одноглибинному безполицевому обробітку на глибину 12-14 см під усі культури водопроникність 2 UA 102662 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 відповідно зменшилась на 26,9-19,2 %. На кінець вегетації водопроникність знизилася від 22,2 до 30,4 % залежно від системи основного обробітку ґрунту, а максимальне зменшення спостерігалося за поверхневого мілкого обробітку. Будь яка технологічна операція з механічного обробітку спрямована на зміну структури ґрунту, за якої відбувається руйнація деякої частини ґрунтових агрегатів, водночас створюються сприятливі умови для утворення значної кількості агрономічно цінних часток. Нашими дослідженнями встановлений вплив основного обробітку на формування водостійкої структури темно-каштанового середньосуглинкового крупномулувато-пилуватого ґрунту. У ґрунті варіанта полицевого різноглибинного обробітку на глибину 23-25 см на початку вегетації у 2013 році в шарі 0-40 см містилося 25,11 % водостійких агрегатів >0,25 мм, у ґрунті варіанта чизельного обробітку (варіант 2) з такою ж глибиною їх вміст знизився та становив 24,92 %. Застосування одноглибинної мілкої системи основного обробітку ґрунту з лущенням на глибину 12-14 см під сою (варіант 3) знизило вміст водостійких агрегатів до 23,44 %, а у варіантах диференційованих систем обробітку з чизельним розпушуванням на глибину 12-14 см та щілюванням на глибину 38-40 см один раз в ротацію їх кількість, навпаки, зростала і становила відповідно 25,30 та 25,36 %. Таким чином, істотної різниці між варіантами на початку вегетації сої не виявлено, вона знаходиться в межах похибки досліду. Аналіз стану запасів вологи осінньо-зимового періоду на час відновлення вегетації та сходів свідчить про те, що різноглибинний полицевий та безполицевий обробіток ґрунту сприяли 3 кращому накопиченню загальної вологи, кількість якої складала 2558 і 2550 м /га. Застосування диференційованих систем (№ 1 і № 2) та безполицевого мілкого одноглибинного обробітку ґрунту не мали істотного впливу на цей показник, який коливався в межах від 2428 до 2499 3 м /га. Кількість продуктивної вологи мала таку ж саму тенденцію і змінювалась в такій же послідовності за варіантами способів основного обробітку ґрунту. Продовження спостережень за запасами ґрунтової вологи та використанням її рослинами протягом вегетаційного періоду сівозміни свідчать, що поливи призначалися своєчасно і поповнювали продуктивну та загальну кількість вологи, якої було достатньо для росту, розвитку рослин та формування врожаю. Так, в середньому за роки досліджень на посівах кукурудзи на 3 зерно та сої проведено по 7,3 поливи зрошувальною нормою відповідно 3300 та 3267 м /га. Найменшу кількість вологи потребували посіви озимого ячменю, де зрошувальна норма 3 становила 933 м /га з кількістю вегетаційних поливів - 2,3. Для підтримання вологості 0,5 метрового розрахункового шару ґрунту на рівні 70 % НВ в середньому за вегетаційний період на посівах сільськогосподарських культур сівозміни було проведено 6 поливів зрошувальною 3 нормою 2692 м /га. Після закінчення поливного сезону споживання вологи культурами та погодні умови поточного року сприяли значному зменшенню як загальної, так і продуктивної вологи на кінцевих фазах вегетації культур. На час збирання врожаю загальні запаси вологи становили 3 3 3 1810-1863 м /га, продуктивної - 472-524м /га, а дефіцит її був 1141-1191 м /га у метровому шарі ґрунту в середньому по сівозміні. Стосовно різних способів основного обробітку ґрунту, встановлено, що кращому використанню, як загальної, так і продуктивної вологи по окремих культурах і в цілому по сівозміні, сприяє проведення більш глибоких обробітків ґрунту, а застосування одноглибинного мілкого обробітку зменшує дефіцит вологи на 2-4,2 %. Сумарне водоспоживання рослин у сівозміні знаходиться в прямо пропорційній залежності від продуктивних запасів вологи і збільшується від мілкого обробітку ґрунту до глибокого. Свого 3 максимуму (4705 м /га) воно сягало при застосуванні різноглибинної оранки, а найменшим 3 (4486 м /га) було при використанні мілкого безполицевого обробітку ґрунту. Застосування диференційованих систем (1, 2) та безполицевого мілкого одноглибинного обробітків ґрунту 3 майже не впливали на цей показник, який коливався в межах від 2527 до 2563 м /га. Основна частина вологи в балансі сумарного водоспоживання приходиться на зрошувальну норму, часткова участь якої коливалася в поточному році від 62-64 %, опадів -22-23 % та ґрунтової вологи 13-16 % від загального показника сумарного водоспоживання. Порівняння агротехнічних прийомів, які вивчалися в досліді, за їх економічною ефективністю свідчить, що найвищий умовно чистий прибуток на рівні 6900 грн на гектар сівозмінної площі з рівнем рентабельності 105 % в середньому по фактору А, отримано при застосуванні диференційованої системи - 1 обробітку ґрунту (вар. 4) Проведення одноглибинного мілкого безполицевого обробітку ґрунту в сівозміні зменшило ці величини, відносно вар. 4 відповідно на 58,2 та 53,3 % (табл. 3). 3 UA 102662 U Таблиця 3 Показники продуктивності ланки сівозміни на 1 га сівозмінної площі при застосуванні дози добрив № 1 з внесенням N75 (середнє за 2012-2014 pp.) Показники 1. Вихід кормових одиниць, т/га 2. Вихід зернових одиниць, т/га 3. Вартість валової продукції, грн 4. Витрати, грн/га 5. Прибуток, грн/га 6. Рентабельність, % 5 Система обробітку ґрунту різноглиодноглибинна диференбинна безполиційована-1 мілка цева 6,42 5,37 6,52 6,27 5,18 6,36 12290 10106 12574 6566 6449 6548 5724 3657 6026 86,4 57,1 92,0 різноглибинна полицева 6,46 6,33 12711 6716 5995 89,0 диференційована-2 6,52 5,95 11508 6537 4971 75,7 Суттєвої різниці між варіантами з безполицевим різноглибинним розпушуванням та системою диференційованого обробітку ґрунту - 2 за цими показниками не виявлено. Близькими за значенням до диференційованої системи було одержано величини при застосуванні полицевого одноглибинного обробітку ґрунту. Чистий прибуток, як і рівень рентабельності більшою мірою, змінювався залежно від доз внесення добрив (фактор В) (табл. 4). Таблиця 4 Продуктивність ланки сівозміни, в розрахунку на 1 га сівозмінної площі при застосуванні дози добрив № 2 з внесенням N97,5 (середнє за 2012-2014 pp.) Показники 1. Вихід кормових одиниць, т/га 2.Вихід зернових одиниць, т/га 3. Вартість валової продукції, гри 4. Витрати, грн 5. Прибуток, грн/га 6. Рентабельність, % Система обробітку ґрунту різноглиодноглибинна диференбинна безполиційована-1 мілка цева 7,36 6,18 7,60 7,12 5,93 7,34 13876 11513 14323 6566 6449 6548 7310 5063 7775 110,3 79,9 118,1 різноглибинна полицева 7,56 7,24 14424 6666 7759 116,4 диференційована-2 7,12 6,79 13079 6537 6543 99,2 10 15 Так, при внесенні N75 на 1 га сівозмінної площі, в середньому по фактору В, умовно чистий прибуток складав 5275 грн/га з рівнем рентабельності 80,0 %. При застосуванні N97,5 на 1га ці показники зросли відповідно до 6890 грн/га та 104,8 %, тобто збільшились на 31 %. Вихід валової енергії з 1 га ланки сівозміни з внесенням дози добрив № 2 за досліджуваних способів обробітку ґрунту збільшився на 12,7-17,9 ГДж або на 11,9-13,5 % з такою ж закономірністю, як і в ланці сівозміни з внесенням дози добрив № 1 (табл. 5). 4 UA 102662 U Таблиця 5 Показники виходу валової енергії та енергетичний коефіцієнт в розрахунку на 1 га сівозмінної площі (середнє за 2012-2014 pp.) Доза добрив № 1 (N75 кг на га) Доза добрив № 2 (N97,5 кг на га) Валова ЕК ЕК Валова енергія, енергетичний енергетичний енергія, ГДж/га ГДж/га коефіцієнт коефіцієнт 1. Різноглибинна полицева 101,8 2,7 118,4 3,2 2. Різноглибинна безполицева 101,0 2,7 115,7 3,2 3. Одноглибинна мілка 84,5 2,4 97,3 2,8 4. Диференційована-1 102,1 2,8 119,5 3,3 5. Диференційована-2 97,7 2,7 112,1 3,1 Система основного обробітку ґрунту 5 10 15 20 Витрати сукупної енергії на формування врожаю в розрахунку на гектар сівозмінної площі у варіанті різноглибинної оранки склали 37, 8 ГДж, у варіанті різноглибинного безполицевого розпушування 36,4 ГДж, при одноглибинному мілкому - 35,2 ГДж та при диференційованих системах обробітку відповідно 36,1 та 35,9 ГДж. Порівняння величини енергетичних коефіцієнтів (співвідношення між енергією одержаного урожаю і витраченою у технічному циклі його вирощування) свідчить, що цей показник виявився найменшим при обох дозах удобрення за мінімізованого обробітку ґрунту і складав 2,4 та 2,8 при дозі внесення добрив № 1 та № 2 відповідно (табл. 5), тоді як при диференційованій системі обробітку ґрунту 1 (вар 4) він набув максимального значення і склав 2,8 та 3,3 відповідно за дози внесення добрив № 1 та № 2. За інших систем основного обробітку ґрунту він становить 2,7 при дозі внесення добрив № 1 та 3,1-3,2 при дозі внесення добрив № 2. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб оптимізації виробництва зерна в 4-пільній сівозміні, що включає застосування різних видів основного обробітку ґрунту з використанням знарядь полицевого і безполицевого типів, передпосівний обробіток ґрунту, внесення мінеральних добрив, догляд за рослинами, вегетаційні поливи та збирання врожаю, який відрізняється тим, що застосовують диференційований за способами та глибиною основний обробіток ґрунту з однією оранкою (на глибину 20-22 см) та одним щілюванням (на глибину 40 см) за ротацію, доза добрив N 97,5 кг на 1 га сівозмінної площі та чергування культур в сівозміні - соя, ячмінь озимий, соя, кукурудза. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5