Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса 8
1.1. Сроки посева 9
1.2. Глубина заделки 11
1.3. Способы посева и средства механизации 13
2. Программа, методика и объекты исследований 21
3. Почвенно-климатические условия района
3.1 Исследования
3.1. Климат 31
3.2. Почвы 39
4. Теоретическое обоснование технологии поверхностного посева семян сосны обыкновенной на малосвязанных почвах
5. Полевые исследования поверхностного способа посева семян сосны обыкновенной на малосвязанных почвах
5.1. Сохранность мульчи (опилок) на посевных лентах 61
5.2. Грунтовая всхожесть семян 69
5.3. Биометрические показатели сеянцев сосны обыкновенной
5.4. Выход стандартных сеянцев сосны обыкновенной 97
6. Экономическая эффективность применения поверхностного способа посева при выращивании сеянцев сосны обыкновенной на малосвязанных почвах
Выводы и рекомендации 108
Список литературы 110
Приложения 122
- Способы посева и средства механизации
- Теоретическое обоснование технологии поверхностного посева семян сосны обыкновенной на малосвязанных почвах
- Грунтовая всхожесть семян
- Экономическая эффективность применения поверхностного способа посева при выращивании сеянцев сосны обыкновенной на малосвязанных почвах
Способы посева и средства механизации
С развитием биологических и агрономических наук вырос и общий уровень лесохозяйственного производства. Углубление знаний в области физиологии питания, роста и развития растений, повышения плодородия почв, а вместе с тем и уровня агротехники, накопленный экспериментальный материал и производственный опыт, выдвинули, если не новые, то во всяком случае более высокие требования к технике посева.
Получение дружных всходов возможно только при обеспечении семян всеми необходимыми условиями для их прорастания. К. А. Тимирязев указывал, что "...условия эти знакомы всякому. Нужна вода - в сухой почве семя не прорастает; нужно тепло - в холодную весну посеянное зерно не обнаруживает следов развития, пока не потеплеет; наконец, нужен воздух - зерно, закрытое глубоко в землю, может пролежать очень долго, не дав ростка"[23].
Исследования ряда ученых показали, что корневая система распространяется довольно равномерно во все стороны. Она занимает площадь в зависимости от физико-механических свойств почвы, обеспеченности питательными веществами и влагой, вида древесно-кустарниковых пород. Площадь питания растения есть функция двух переменных: нормы высева, которая определяет густоту стояния растений и расстояние между ними в продольном направлении, и способа посева, который определит конфигурацию площади питания и расстояния между растениями в конечном направлении. В связи с этим на продуктивность растения влияют как размер, так и конфигурация площади питания.
Профессор В. И. Эдельштейн писал: "С возрастом растений изменяются условия освещения, температура и влажность воздуха и почвы, а также степень обеспеченности растений водой, элементами минерального питания. Вначале комплекс условий более благоприятен при сгущенном состоянии растений, чем при редком" [67]. Таким образом, каждое семя будущего растения должно иметь определенную площадь питания. Первоначально размещение будущих растений проводится во время посева. Машины для посева семян в лесных питомниках, а также способы посева и виды посевов очень схожи с машинами, способами и видами посевов в сельском хозяйстве. В лесном хозяйстве иногда применяют машины, способы и виды посевов из сельского хозяйства [10] .
Существуют несколько способов посева семян древес-но-кустарниковых пород в лесных питомниках: рядовой, ленточный, широкоборозчатый, грядковый [23] , разбросной. Рядовой способ посев впервые появился в Китае. Одна из рядовых сеялок того времени представляла собой деревянный станок на двух полозках. На этом станке укреплялся деревянный стержень. При перемещении этой сеялки по полю конец стержня делал бороздку, в которую руками засыпались семена. Заделка семян производилась при помощи деревянной палки с развилиной на конце [32].
Рядовой посев нашел широкое распространение в нашей стране. Средства механизации этого посева обеспечивает одновременный высев и заделку семян.
При рядовом способе посева между отдельными посевными бороздками дается одинаковое расстояние на всем засеянном участке (рис.1.1). Расстояние между посевными рядками чаще всего устанавливают в пределах 30-4 0 и более см. Такой посев применяют в небольших временных питомниках [23].
В зависимости от количества посевных бороздок в ленте различают двух, трех, четырех, пяти, шести и многострочные ленточные посевы. Ленточный способ наиболее распространен в питомниках. Он позволяет механизировать все основные работы по выращиванию сеянцев [23, 57]. Расстояние между осями соседних посевных бороздок, число бороздок в ленте и ширину междурядий устанавливают с учетом биологических особенностей выращиваемых пород, почвенно-климатических условий питомника и габаритів почвообрабатывающих машин и орудий.
При использовании такого способа посева занимается большая площадь, но такое сужение междурядий отрицательно сказывается на работоспособности сеялок. Узкорядные сошниковые сеялки плохо работают на почвах с повышенной влажностью. В связи с этим преимущество многострочного способа посева проявляется там, где используются бороздообразующие катки, которые своими ребордами-подготавливают посевное ложе для семени, а за счет вращения имеют возможность очищаться чистильщиками от прилипшей почвы. С биологической стороны, равномерное размещение семян на поверхности посевной ленты экономически оправдано [55].
Для быстрорастущих пород расстояние между посевными бороздками несколько больше, чем для медленно растущих. В благоприятных почвенно-климатических условиях посевные борозды можно располагать несколько ближе, чем в плохих условиях.
Для хвойных пород в настоящее время в производстве широко используют шестистрочные трехзвеньевые или двухзвеньевые схемы посева с шириной посевной строчки 1,5...3 см и расстоянием между центрами строчек 10-25 (30) - 10 - 25 (30) - 10 - 70 (60) см или 10 - 10 - 40 -10-10-70 см. При таких схемах посева погонная длина посевных строчек на 1 га составляет около 4 0 тыс. м, а использование площади под посевные строчки - до 12%. Перспективы, особенно для выращивания посадочного материала хвойных пород, ленточные многорядные схемы с равномерным размещением узких строчек в ленте. Например, ленточные десяти- и двенадцатистрочные посевы с шириной посевной бороздки 2...3 см и расстоянием между центрами бороздок 10 см [55]. Ширина посевной ленты с межленточным пространством составляет 150 см. При таких схемах максимально используется площадь посевного отделения в результате резкого увеличения протяженности посевных строк. Посев по таким схемам выполняют сеялкой СЛУ-5-20 [57].
Теоретическое обоснование технологии поверхностного посева семян сосны обыкновенной на малосвязанных почвах
Связанность почвы - способность почвы оказывать сопротивление разрывающему усилию [72, 73]. Бесструктурные почвы, к ним относятся песчан :ые - не обладают связанностью. Каменистые и супесчатые почвы - малосвязанные почвы. Под структурностью почвы подразумевают ее способность естественно распадаться на структурные отдельности и агрегаты, состоящие из склееных перегноем и иловатыми частицами механических элементов почвы [1]. С учетом вышеизложенного и исследований приведенных в 3-ей главе настоящей диссертации отмечаем, что разрабатываемая технология поверхностного посева семян сосны обыкновенной характерна для малосвязанных почв.
В районах с повышенным ветровым режимом одной из серьезных проблем при выращивании сеянцев хвойных пород является сохранение на поверхности посевных лент мульчи (опилок). Различные авторы к этому вопросу подходят по-разному. Одни [54] предлагают периодически мульчировать, другие [106] рекомендуют уплотнять и поверхность посевных лент вместе с мульчей (опилками) с ее предварительным увлажнением, третьи [108, 10 9] на тяжелых связанных почвах, за счет большой влажности почвы весной и одновременнго выполнения всех технологических операций - создавать давление до такой степени, чтобы влага вместе с глинистыми частицами поднимаясь на дневную поверхность связывала мульчу при ее высыхании.
Однако, на малосвязанных почвах (щебенчатых, супесчаных) в достаточном количестве склеивающего материала (глины) практически нет. Поэтому нами выдвинута научная гипотеза - валки почвы созданные вдоль посевных лент (последние нарезаются вдоль господствующих ветров) будут предохранять замульчированные посевные ленты от сноса мульчи с их поверхности.
Один из научных принципов, положенных нами в основу разработки поверхностного посева семян с одновременным сохранением мульчи на посевных лентах - принцип преграждения воздействия воздушного (ветрового) потока на поверхность мульчи. Эта идея была заимствована из защитного лесоразведения о снегоотложении за лесополосой. Активный снегоперенос ветровым потоком на поле осуществляется на расстоянии более пяти высот лесополосы плотной конструкции [28]. Почвенные валы нарезаются поперек господствующих ветров (согласно розе ветров данного района) в весенний период. Схема поперечного разреза такой посевной ленты и ее общий вид, представлены на рисунках 4.1, 4.2. На схеме (рис. 4.1) видно, что посевная лента имеет не только почвенные валы, но она находится ниже поверхности почвы. Это микропонижение создается за счет выемки почвы на образование валиков. Для придания сыпучести почвы при валкопостроении целесообразно посевную ленту профрезеровывать, т. е. создать мелкокомковатую структуру. Следует отметить, что валкообразователь снимая поверхностный слой почвы, не только позволяет ложиться семенам на влажный слой почвы, но уплотнять деформационным клином дно посевной ленты 2 (рис. 4.1), тем самым уменьшает диаметр капиллярных пор, вызывая подъем грунтовой влаги. Бороздооб-разующие катки еще дополнительно уплотняет почву при образовании бороздок 3 (рис. 4.1, 4.2), и еще больше создают возможность подтока влаги к семенам 4, которые находятся в этих бороздках. Мульча (опилки) 5 закрывают дно бороздки слоем 1...1,5 см, а над семенами будет слой мульчи 2...3 см. Расположенные семена в бороздках, даже в случае выдувания с поверхности ленты мульчи остаются закрытыми мульчей.
Фрезерную обработку почвы перед посевом можно проводить отдельным МТА, состоящим из Т-16М+ФПШ-1,3 (рис. 4.3). Тогда габарит посевной ленты по ширине (1200 мм) будет соответствовать ширине профрезерованнои полосы почвы (1300 мм). При мульчировании посевов (мульчирова-телем МСН-0,75 с тяговыми машинами Т-70, Т-25, МТЗ-8 0/82) сохранить ненарушенным почвенный валик проблематично (рис. 4.4). Поэтому посевная машина (сеялка) должна быть комбинированной и совмещать 3-й технологические посевные операции: подготовку посевной ленты с почвенными валками, посев и мульчирование.
Для таких условий нами разработана конструкция сеялки, которая с 1999 года проходит производственную проверку в лесхозах Саратовской области (Балтайский, учебно - опытное лесное хозяйство «Вязовское») и Пензенской области (Камешкирский лесхоз).
Грунтовая всхожесть семян
Показателем, характеризующим развитие растения на первоначальном этапе, является грунтовая (полевая) всхожесть семян. Грунтовая всхожесть семян зависит от агротехники [43]. Заметим, что четкого определения грунтовой всхожести и метода ее определения в учебной [43, 23] и справочной [57] литературе нет, хотя ссылка на коэффициент грунтовой всхожести при расчете нормы высева приводится. Нам думается, что метод определения грунтовой всхожести лесных семян должен быть стандартизирован. С учетом лесорастительной зональности должен устанавливаться и срок ее определения. В условиях Саратовской области Корниенко Ю.А. предлагает определять грунтовую всхожесть семян сосны обыкновенной на 30-й день после посева [46]. К такому же выводу пришел Нов-мятулин Р.Я. в условиях Ульяновской области[55] . Этот временной предел был принят и нами. Результаты определения грунтовой всхожести семян сосны обыкновенной представлены в таблице 5.10.
Из анализа материалов исследований следует, что наибольшая по величине грунтовая всхожесть семян наблюдалась на варианте МФ. Так ее сред: няя величина была выше, чем на контроле (К) на 23,7%. При этом, отметим, что этот показатель за все годы наблюдения не снижался менее 68%, хотя годы исследования характеризовались (по увлажнению) и нормальными и засушливыми. По всей видимости, такая стабильность в весенний период обеспечивается двумя факторами: достаточным количеством влаги в весенний период (в течение месяца) и микропонижением посевной ленты. В результате, последней обеспечивается более стабильный ее доступ к семенам, хотя и расположенным на ее поверхности, но находящейся ниже поверхности почвы на 10-12 см, по сравнению с контролем (глубина заделки семян в почву 1,5...2,0 см) . Эта же стабильность наблюдается и на варианте с МБ. Следовательно, в засушливых условиях Юго-востока, в которых расположена Саратовская область, посев семян сосны обыкновенной в питомниках необходимо проводить с понижением (по отношению к поверхности почвы) посевной ленты.
Материалы однофакторного дисперсионного анализа (табл. 5.11) свидетельствуют о том, что различия, существующие между К и МБ, К и МФ на 5-ти % уровне, значимы. Между МБ и МФ различия отсутстуют, следовательно подтверждается ранее высказанное положение о понижении (по отношению к поверхности почвы) посевной ленты.
Проведенный кореляционный анализ показал, что грунтовая всхожесть (G_V, %) имеет сильную или тесную связь с сохранностью мульчи, с разрывами в посевных валках, с высотой почвенного валка. Коэффициенты вариации соответственно равны 0,95; 0,92 и 0,90. Между G_V и ОТН связь средняя (коэффициент вариации 0,64).
Подбор регрессионных уравнений (табл. 5.12) проводился в два шага. На шаге 1 было установлено, что по показателю критерия p-level, в уравнении аргумент RAZRIV (разрыв в почвенных валках) - не имеет 5-ти % уровень значимости, т. е. вероятность нулевой гид—отезы для него больше 0,05 (0,20). Точность уравнения понизилась приблизительно на 0,001 (было 3,2773, стало 3,2781). Следовательно, в аргументах регрессионного уравнения, образующих зависимость грунтовой всхожести семян, необходимо учитывать: сохранность мульчи на посевных лентах, высоту почвенного валка, отношение ширины посевной ленты к высоте почвенного валка. Обязательным аргументом в уравнении должен быть показатель S_M -сохранность мульчи, так как по t-критерию Стьюдента, этот фактор имеет наибольшее значение. На основании регрессионных уравнений грунтовой всхожести семян (табл. 5.13...5.15) можно сделать вывод о том, что функциональная зависимость (судя по критерию p-level) существует от парных аргументов (S_M и V_V, S_M и ОТН). Зависимость грунтовой всхожести семян, от высоты почвенного валка и отношения ширины посевной ленты к высоте валка не подтверждается по критерию p-level (рф=0,28 0,05) .
Экономическая эффективность применения поверхностного способа посева при выращивании сеянцев сосны обыкновенной на малосвязанных почвах
Выращивание посадочного материала при поверхностном способе посева семян позволяет увеличить выход стандартного посадочного материала, ведет к снижению материальных и трудовых затрат при выращивании сеянцев и повышению эффективности производства.
В расчете экономической эффективности использовались методики Т.А. Кисловой [42], А.А. Петухова [62], И.В. Воронина, А.А. Сенкевича и В.А. Бугаев [9] и др. Кроме этого, применялся справочный материал - "Типовые нормы выработки и расценки на работы, выполняемые в лесных питомниках" [87], "Нормы выхода стандартных сеянцев деревьев и кустарников в лесных питомниках Российской Федерации" [58, 59] и учебная литература [23] . Расчет годового экономического эффекта от внедрения предлагаемых мероприятий проводился по известной формуле [9]: (Сб+Ен Кб) - (Св+Ен Кв) -Ов = Гэ (6.1) где Сб, Св - прямые затраты по базовой и внедряемой технологиям; Ен - нормативный коэффициент (0,15); Кб, Кв - удельные капитальные затраты на технические средства; Ов - объем внедрения, га; Гэ - годовая экономия производственных затрат, руб. В расчет прямых и суммарных приведенных затрат включались: основная и дополнительная зарплата произ водственных рабочих, отчисления на зарплату, стоимость семян, ядохимикатов, удобрений, расходы по эксплуатации и обслуживанию машино-тракторного парка, а так же капитальные затраты на технические средства. Основная зарплата рассчитывалась с учетом вида работ, норм тарифной ставки, стоимость семян, пестицидов, удобрений - по прейскурантам уровня цен 1988г. Перевод цен к уровню 2002 г. осуществлялся умножением на инфляционный коэффициент, равный 2 3,77.
В расчетах и технологических картах (табл. 6.1 и 6.2) использовались данные по фактическому среднему выходу посадочного при существующем и рекомендуемом способах выращивания посадочного материала (сосна обыкновенная) в учебно-опытном лесном хозяйстве «Вязовское». Выход стандартных сеянцев сосны обыкновенной по предлагаемому способу в Балтаиском лесхозе приведен в акте внедрения.
Результаты расчета уровня затрат по РТК на 1 га посевов показывают, что рекомендуемый способ выращивания на 5 98 0 руб. дороже, чем базовый. Выход стандартного посадочного материала повышается в среднем с 1100 до 2250 тыс.шт/га. Количество тракторо-смен уменьшается на 24,3%, машино-смены на 20,0%, а трудовые затраты увеличились на 35,7%. Расчет экономических показателей технологии с использованием поверхностного посева (табл. б.З) показал высокую эффективность рекомендуемых мероприятий. Себестоимость 1 тыс. сеянцев снижается с 104,88 руб. до 53,93 руб., т.е. на 48,6%. Выводы: 1) Поверхностный способ посева семян необходимо совершенствовать. 2) Повышенный ветровой режим в весенний период, приводит к многократному мульчированию посевов. 3) На малосвязанных почвах понижение посевной ленты ниже поверхности почвы на 10...12 см, с одновременным обвалованием ее по краям, позволяет сохранить мульчу в течение 30 дней после посева. Высота почвенного валика над поверхностью почвы составляет 12...14 см. 4) отношение ширины посевной ленты к суммарной высоте почвенного валика 4,5...5,0: сохранность мульчи достигает 90,3%. 5) Фрезерная предпосевная обработка почвы на глубину 10 см обеспечивает построение отрицательной гряды с обволованием без разрывов. 6) Дружность всходов семян сосны обыкновенной при поверхностном строчном способе посева семян, с фрезерной предпосевной обработкой почвы, микропонижением посевной ленты и мульчированием посевов составляет 69,0%, что на 23,7% выше посева семян с заделкой семян в почву. 7) Наибольшая величина биометрических показателей сеянцев сосны обыкновенной как однолетних, так и двухлетних отмечается с фрезерной предпосевной обработкой почвы и совмещением всех посевных технологических операций в одной посевной машине, обеспечивающей микропонижения посевной ленты с одновременным обвалованием, посевом и мульчированием. Высота и диаметр корневой шейки составляет 6,7 см и 1,12 мм, двухлетних - 19,1 см и 3,75 мм, что соответственно на 41,3 и 1,0, 73,1 и 10,6% превышают контрольный вариант. 8) Поверхностный способ посева семян сосны обыкно венной в отрицательную гряду на малосвязанных почвах позволяет получить дополнительно 1150 тыс. шт. стан дартных сеянцев. 9) Себестоимость выращивания 1 тыс. сеянцев при поверхностом посеве семян сосны обыкновенной снижается с 104,8 8 до 53,93 рублей, то есть на 4#,6 . Экономия средств при использовании нового способа посева семян составляет 50950 руб/га.
