Від традиційної технології
до прямої сівби
Світовий досвід землеробства довів, що глибокий щорічний обробіток ґрунту не тільки не дає користі, а й завдає непоправної шкоди, посилюючи ерозійні процеси. Коли вплив людини на землю став набагато відчутнішим, інтенсивнішим, землеробство стикнулося з проблемою швидкої деградації ґрунтів і різким зниженням їхньої родючості.
За останні сто років чорноземні ґрунти втратили понад половину своєї потенційної родючості (гумус, запаси поживних речовин, структура та інші властивості). Спричинюють ці явища: велика розораність земель, широке застосування оранки, висока інтенсивність обробітку ґрунту, незначне повернення органіки в ґрунт. Вирішити цю проблему можна з допомогою новітніх ґрунтозахисних енерго-, ресурсо- і вологоощадних технологій.
За традиційною (класичною) технологією на обробіток ґрунту витрачається величезна кількість ресурсів, як наслідок, посилилися водна й вітрова ерозії, зменшився вміст органічних речовин у ґрунті й, у цілому, погіршився екологічний стан.
Традиційна технологія вирощування сільськогосподарських культур, яка ґрунтується на застосуванні оранки та є значним споживачем енергетичних ресурсів (що значною мірою позначається на собівартості виробленої продукції), уже вичерпала себе внаслідок суцільної деградації ґрунтів і величезної енергоємності. Встановлено, що на таку систему обробітку ґрунту припадає 50% енергетичних і 25% трудових витрат загального обсягу польових робіт.
Останніми роками в світі набуває поширення пряма сівба по стерні чи дернині без будь-якого механічного обробітку ґрунту, за винятком формування мілких борозен (щілин) для висівання насіння. Цей спосіб є продовженням нульового, або хімічного обробітку ґрунту в загальній технології вирощування сільськогосподарських культур. Відмовитись від головного елемента технології — знищення бур’янів за допомогою розпушення ґрунту — стало можливим завдяки гербіцидам.
У Північній і Південній Америці, Австралії цей метод стає загальноприйнятим. У Європі прямий посів застосовується поки тільки на невеликих площах. Слід підкреслити, що мінімальна обробка та прямий посів — не просто інші методи роботи з землею, а зовсім нова система землеробства.
У радянські часи ідею обробітку ґрунту без обертання скиби науково розробляли Овсінський І. Є., Мальцев Т. С., Бараєв О. І., Моргун Ф. Т., Шикула М. К. та ін. Але ці розробки велися в опозиції до офіційної науки, яка гальмувала їх, використовуючи для цього силу влади. Західні країни, що перейшли на мінімізацію обробітку ґрунту й мульчування його поверхні рослинними рештками, витрачають на одиницю вирощеного врожаю вдвічі-вчетверо менше коштів, ніж за технологій, що базуються на застосуванні оранки і вважаються у нас традиційними.
Нульова технологія:
чи справді багато переваг?
На перший погляд, нульова технологія зводиться до трьох операцій: внесення гербіциду, висівання, збирання. Але аналіз типової операційної технології вирощування озимої пшениці для одержання всього 40 ц/га зерна показує, що в такому разі слід застосовувати вісім агрохімікатів. Тому економія коштів на основному обробітку ґрунту перекриється витратами на додаткові агрохімікати, особливо якщо не дотримуватися сівозміни.
Перехід до нульового обробітку можна розглядати не як «технологічний прорив» у науці, не стрибок на вищий рівень знань і технологій, а всього-на всього тимчасовий вихід з критичної ситуації.
Нульові технології мають певну ваду: відсутність оранки може зменшити глибину верхнього шару ґрунту, на яку проникають корені рослин. Якщо корені не можуть проникнути й оживити глибші шари ґрунту, то потенціал ґрунтових ресурсів використовується не повністю.
Досить суперечливою може бути й економічна вигідність цього методу. Для переходу до нульової технології теж потрібні чималі кошти, щоб придбати надзвичайно дорогу і складну нову спеціальну сівалку для прямої сівби, пестициди, навчити людей.
Гостро постає і проблема внесення добрив. Адже тільки невелику їх кількість можна внести в рядки під час сівби, а решту розкидають по поверхні ґрунту, внаслідок чого ефективність фосфорних і калійних добрив зменшується.
Нульова технологія сприяє поширенню шкідливих організмів, оскільки створює ідеальні умови для розвитку бур’янів, шкідників, хвороб. Розрахунки показують, що кошти, потрібні для придбання пестицидів, аж ніяк не менші від витрат для проведення оранки, двох-трьох культивацій тощо.
У нульовій технології немає ані найменшого натяку на вирішення екологічних проблем, що неминуче постануть завтра. Адже немає нешкідливих пестицидів. Вони перетворюють ґрунт, за образним висловом В. М. Федорова, на «мертвого рихляка». Нарешті перед початком застосування нульової технології потрібно здійснити кротове, дренажне, підгрунтове глибоке розпушування тощо. Якщо виконати всі ці агрозаходи, важко говорити про енергоощадність. Тобто цією технологією можуть скористатися лише багаті господарства з високою культурою землеробства.
Курс на біологізацію
Слід зазначити, що паралельно з інтенсифікацією технологій частина вчених послідовно розвивала і пропагувала технології, у яких не допускалося застосування агрохімікатів. Вони зрозуміли, що всепрогресуюча інтенсифікація є чужорідною для природи, і дедалі частіше буде створювати величезні, навіть не передбачувані нині проблеми. Рано чи пізно людство перейде до екологічних технологій.
Останніми роками все більше уваги приділяється біологічним (органічним, екологічним, біодинамічним тощо) технологіям, що засновані на екологізації і біологізації інтенсифікаційних процесів. Біологізація — максимальне узгодження технології з біологічними потребами культури і сорту. Все робиться задля створення якнайкращих умов для розвитку основного об’єкта технології — рослини.
Філософія біологічного рослинництва базується на створенні умов для саморегуляції і самопідтримки агроекосистем, проте це можливе лише в тому разі, коли така система, подібно до природної, буде характеризуватися різноманітністю. Наприклад, набагато стійкішим до несприятливих умов буде агробіоценоз озимої пшениці, що складається із добре розвинених розкущених рослин. Одноманітні агробіоценози, де переважають одностеблові нерозкущені рослини, слабо протистоять стресовим умовам.
Основними ознаками біологічного рослинництва є: правильне використання сівозміни; удобрення за допомогою органіки, рослинних решток, сидератів, соломи тощо; поліпшене засвоєння азоту завдяки бобовим культурам; повна відмова від застосування агрохімікатів.
Глибокі наукові розробки, набуття практичних навичок дасть змогу дещо скоротити різницю у врожайності, хоча, зрозуміло, за біологічного рослинництва вийти на рівень інтенсивних технологій не так просто. Та попри це надзвичайно цінною і привабливою рисою біологізації є відсутність забруднення довкілля, повна екологічна чистота продукції. Біологічна модель сприяє біологічному поверненню в ґрунт елементів живлення і підвищенню природної його родючості.
Таким чином, головне протиріччя сучасного рослинництва зумовлене однобічним підходом до його інтенсифікації. Склалася парадоксальна ситуація: екологічно чисті «фабрики-рослини», які працюють на екологічно безпечних ресурсах сонячної енергії, виявились не тільки енергомарнотратними (зростають потреби у непоновлюваній енергії для одержання кожної додаткової одиниці врожаю), але й найнебезпечнішими для природного середовища внаслідок хімізації технології.
Аналіз результатів експериментальних досліджень і теоретичних розробок останнього десятиліття окреслює два можливі шляхи дальшого розвитку інтенсивних агротехнологій. Визначальною рисою обох є прагнення зменшити витрати і собівартість продукції. Цього можна досягти біологізацією інтенсивної і створенням ресурсозберігаючої технології або впровадженням технології прямої сівби, що базується на хімізації, та сівби по мінімально підготовленій поверхні поля з періодичним глибоким розпушуванням ґрунтів.
Відомі конструкції машин
для прямої сівби
Технологія прямого посіву зернових культур отримує все ширше поширення у світовій практиці. За нульовою та мінімальною технологіями обробляють лише близько 40% світових запасів посівних угідь. Ефективність такого обробітку полягає у значному зниженні енергоспоживання, трудових і грошових витрат головним чином за рахунок відмови від оранки і механічного передпосівного обробітку ґрунту.
За даними однієї агрохімічної компанії, застосування вказаних технологій забезпечують економію палива до 45%, часу — 32%, при цьому змив ґрунту зменшується ушестеро.
Прямий посів найбільш ефективний на вирощуванні зернових культур, але необхідно зауважити, що не всі сільськогосподарські угіддя придатні для нульової технології. Тому доцільним може бути організація дослідних базових господарств у різних ґрунтово-кліматичних зонах і навіть окремих адміністративних регіонах метою накопичення досвіду застосування технології прямого посіву, оскільки при нульовому обробітку ґрунту необхідно враховувати його стійкість до ущільнення, дренування, зміну вмісту гумусу, забур’яненість полів.
Ще на початку 90-х років з урахуванням зарубіжного досвіду були розроблені агротехнічні вимоги на сівалку прямого посіву для застосування в умовах України. Така сівалка повинна забезпечувати, крім посіву зернових, одночасний посів трав і внесення стартових доз мінеральних добрив на полях після обробітку трав, зернових колосових і просапних культур без попереднього механічного обробітку ґрунту. Ширина міжрядь — 150 мм, ширина захвату — 3,6–7,2 м. Сівалка повинна агрегатуватися шеренговим способом із тракторами кл. 3 і 5, ширина агрегату в транспортному положенні — не більше 2,5 м.
Згідно з цими агровимогами в останні двадцять років розроблено багато конструкцій вітчизняних машин, але закордонні виробники, з урахуванням широкого застосування вказаних технологій, набули більшого досвіду в цьому напрямі сільськогосподарського машинобудування.
Так, перші французькі сівалки Huard SD300 з шириною захвату 3 м проектувалися за схемою рядових сівалок із цільної рамою для кріплення дводискових із посиленими дисками діаметром 400 мм сошниками і дисковими ножами діаметром 430 мм з радіальними гофрами.
Компанія Kuhn розробляла сівалки серії SD, які оснащувалися механічною або пневматичною висіваючою системою, мали складні рами з двох брусів, з’єднаних вертикальним шарніром. На задньому брусі розміщені ходова частина, бункер і дводискові сошники. На передньому встановлювалися секції ножів. Складна рама з шарніром покращувала маневреність машини при роботі на криволінійних гонах. Сівалки цієї фірми з шириною захвату до 6 м мають трисекційну конструкцію і оснащуються тільки пневматичними висівними системами (типу Accord) із централізованим бункером. Дводискові сошники, закріплені на рамі на паралелограмних підвісках, спираються на індивідуальні катки.
Італійська фірма Gaspardo пропонує моделі напівнавісних сівалок Direkta з механічною висіваючою системою і моделі сер. Sprint і Gigante — з пневматичною типу Accord. Сівалки цільнорамі, спираються спереду на навісний механізм трактора, а ззаду — на ходові колеса, розміщені за сошниками. Ці сівалки також обладнуються однодисковими сошниками з вирізними дисками, змінними металевими або «плаваючими» обгумованими ребордами та індивідуальними металевими прикочуючими катками з односторонньою конічною поверхнею.
Аналогічні за типом робочих органів сівалки прямого посіву з дводисковими сошниками і дисковими ножами пропонує фірма Great Plains (США). Сошники спираються на індивідуальні котки. Дискові ножі з радіальними гофрами призначені для роботи на грунтах важкого та середнього механічного складу. Посівні агрегати цієї фірми GP 1000 комбінованої конструкції включають у себе шасі з навішеним позаду ходових коліс сівалкою з дводисковими сошниками. Перед колесами на поздовжньому брусі закріплені батареї дискових ножів на індивідуальній підвісці із запобіжною пружиною.
За подібною схемою створені посівні машини деяких іноземних виробників. До другої групи належать машини із загортаючою системою, основу якої становлять сошники з гострим кутом входження у ґрунт.
Так, фірма Amazonen Werke (Німеччина) пропонує сівалку DMC601 Primera з пневматичною висіваючою системою і сошниками наральникового типу. Сошники, закріплені на рамі на паралелограмній підвісці, спираються на індивідуальні катки й оснащені пристроєм для копіювання рельєфу і запобіжниками.
Сівалки мод. 1860 фірми John Deere (США) побудовані на базі схеми широкозахватних культиваторів і автономних пневматичних висівних систем із великими ємкостями бункерів. Загортаючими робочими органами цих сівалок є стрілчасті лапи, або як їх ще називають — лапові сошники.
Подібними сошниками обладнувалися також стерньові сівалки вітчизняного виробництва заводу «Ельворті» («Червона зірка») СЗС-2,1. У цих сівалок сошники кріпляться безпосередньо на рамі без повідків і підпружинені з метою запобігання від поломок при потраплянні на перешкоди. Глибина ходу і загортання насіння регулюється груповим способом шляхом зміни положення сошників відносно рами.
Розглянуті конструкції закордонних посівних машин послужили прототипом для розробки аналогічних машин на ПАТ «Ельворті». Результатом такої роботи є пневматична сівалка-культиватор ALCOR.
Пристрій із робочими органами, які здійснюють внесення насіння і мінеральних добрив у ґрунт, може (після від’єднання візка з пневмобункером) використовуватися як високопродуктивний культиватор суцільного обробітку ґрунту з глибиною культивації до 20 см та продуктивністю 10 га/год.
Сівалка укомплектована лапами для суцільної культивації шириною 370 мм.
Робочі органи встановлені на С-подібних стійках із пружинними механізмами, які оберігають робочі органи від поломок під час наїзду на перешкоду.
Аналіз конструкцій розглянутих сівалок показує, що вони не повністю відповідають агротехнічним вимогам у частині ширини міжрядь, наявності обладнання для одночасного висіву трав, агрегатування з тракторами кл. 5. Крім того, машини закордонного виробництва в більшості випадків порівняно з вітчизняними нерентабельні в експлуатації. Вони мають досить високу питому металоємкість, особливо ті, що обладнані дисковими робочими органами. Цей показник є досить негативним з екологічної точи зору — руйнування структури ґрунту, переущільнення, подальше сприяння поширенню водної ерозії.
Для вибору найбільш перспективного напряму удосконалення машин для прямої сівби зернових культур розглянемо і проаналізуємо конструкції сівалок вітчизняних і зарубіжних фірм, у яких застосовуються сошники різних конструкцій. Найбільшого поширення на сьогодні на ринку сільськогосподарської техніки України отримали сівалки таких фірм, як John Deere, Great Plains, Super Walter, Giorgi, Kuhn, Gaspardo, Poettinger, Amazone та ін.
Більшість із них — сівалки, в яких застосовуються посівні секції із сошниками з тупим (одно-дводискові) та з гострим (сошники типу стрілчастих лап, анкерні тощо) кутом входження у ґрунт.
Питома металоємність сівалок, у конструкціях яких присутні дискові робочі органи, сягає більше одної тонни.
Аналіз показує, що збільшення ширини захвату сівалок із дисковими сошниками можна досягти тільки за рахунок зростання маси. При цьому питома металоємність практично залишається на одному рівні.
Особливої уваги за простотою конструкції заслуговують сівалки з сошниками типу стрілчатих культиваторних лап, які отримали розповсюдження як в іноземних агрегатах Agromaster, John Deere, так і в багатьох вітчизняних: сівалка-культиватор ПАРТНЕР (виробник ПП «Українська аграрна техніка»), сівалки зернотукові «Меланія» (ВАТ «Галещина машзавод»), ALCOR (ПАТ «Ельворті») та ін. Модульна система дозволяє використовувати їх як для сівби, так і культивації, що розширює їх універсальність і збільшує завантаження протягом року. Питома металоємність цих машин дещо нижча порівняно з вище наведеними.
Вирішення такої проблеми досягається встановленням у передній частині дисків різних конструкцій, що розрізають рослинні рештки і тим самим забезпечують нормальну роботу таких посівних секцій. Це призводить до ускладнення конструкції, більш високих витрат енергії і знову ж таки до підвищення питомої металоємкості. Практично за цими показниками вони наближаються до сівалок із дисковими сошниками.
В цьому випадку на увагу заслуговує конструкція сівалок фірми Amazone з сошником Primera DMS, який має гострий кут входження у ґрунт. При такій конструкції сошника швидкість руху забезпечується до 16 км/год. з тиском на нього всього 52 кг і масі сівалки 5500 кг при ширині захвату 6 м (питома металоємність 916 кг), що значно нижче машин аналогічного призначення з дисковими сошниками. Підвіска сошника паралелограмного типу забезпечує точне утримання необхідної глибини вкладання насіння при різних чи змінних швидкостях руху і нерівності рельєфу поля.
Проведений аналіз наявних машин прямого посіву зернових культур показує, що найбільше поширення у їх конструкції отримали дискові, долотовидні, лапові та інші сошники. Своєю чергою, від типу загортаючих робочих органів значною мірою залежить металоємність машин і їх вплив на основний засіб сільськогосподарського виробництва — ґрунт. Для встановлення найбільш перспективного типу і конструкції сошників для забезпечення якісної сівби зернових культур шляхом прямого посіву необхідно провести аналіз найбільш поширених із них.
