Способ внесения удобрений одновременно со вспашкой почвы и устройство для его осуществления

Способ включает подрезание и крошение пласта почвы и подачу удобрений на дно борозд и подачу удобрений на дно борозды. При одновременной подаче удобрений на дно борозд производят разноглубинное рыхление полос шириной 0,35-0,40 м с перепадом глубин на 0,05-0,08 м. В каждой борозде разрушают плужную подошву на расстоянии 1/3-2/3 ширины борозды и на глубину 0,10...0,14 м ниже дна борозды. Устройство содержит раму с последовательно расположенными друг за другом и смещенными в бок на ширину захвата корпусами и механизм подачи удобрений. Каждый корпус выполнен в виде стойки, ножа, башмака, лемеха и полевой доски. Башмак корпуса снабжен резцом для разрушения плужной подошвы. Резец размещен на тыльной грани башмака и смещен от полевой доски на 1/3-2/3 ширины захвата корпуса. Каждая стойка снабжена группой монтажных отверстий для размещения на раме с разным удалением башмака от монтажных отверстий рамы. При этом указанный башмак снабжен резцом, размещенным на тыльной грани башмака и смещенным от полевой доски на 1/3-2/3 ширины захвата корпуса. Каждая стойка снабжена группой монтажных отверстий для размещения на раме с разным удалением башмака от монтажных отверстий рамы. Механизм подачи удобрений содержит бункер для удобрений с дисковыми дозаторами, нагнетатель воздушного потока с гидроприводом, туко- и воздухопроводы, механизм привода дисковых дозаторов и смонтированный за каждой стойкой корпуса смеситель потока удобрений и воздуха. Каждый башмак снабжен распределителем потока удобрений по ширине захвата корпуса. Такие технология и конструктивное выполнение обеспечат равномерное распределение минеральных удобрений по разноглубинным полосам. 2 н.п. ф-лы, 6 ил., 5 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к технологиям и технике для внесения минеральных удобрений при основной обработке почвы.

Известен способ внесения удобрений, включающий образование в почве вертикальных щелей, подачу в них порциями удобрений и фиксирование их по глубине с концентрацией по горизонталям пропорционально плотности насыщения слоев почвы корневой системы, в котором с целью повышения эффективности использования вносимых удобрений корневой системой растений за счет рационального их распределения в почве вертикальные щели выполняют с обеих сторон растений в виде имеющих дно с уклоном в сторону растений лунок, причем на поверхности дна на разных уровнях образуют эквидистантные криволинейные бороздки, а удобрения подаются на последние (SU, авторское свидетельство №1471971. А1. М. кл.⁴ А01С 7/00. Способ внесения удобрений / А.П.Белоконь (СССР). - Заявка №4161299/30-15; Заявлено 17.11.1986; Опубл. 15.04.1989, Бюл. №14 // Открытия. Изобретения. - 1989. - №14).

Описанный способ внесения удобрений эффективен при внесении легкорастворимых в воде удобрений и вносимых лишь поверхностно. Данный способ внесения удобрений работоспособен при наличии достаточного количества влаги в приповерхностном слое почвы. В условиях почвенных зон с острым дефицитом запасов почвенной влаги и осадков он не эффективен.

Известен также способ возделывания сельскохозяйственных культур, включающий рыхление пахотного и подпахотного слоев, образование в подпахотном слое щелей и заполнение их почвой плодородного слоя, в котором с целью повышения урожайности за счет повышения плодородия почвы жидкие органические удобрения вносят раз в 3-4 года, совмещая внесения с комплексной обработкой почвы под пропашные культуры, содержащие щелевание - образование кротовин в подпахотном слое, при этом жидкие органические удобрения вносят в кротовины, а жидкие минеральные удобрения - в зону залегания семян; подготовку почвы под посев осуществляют над кротовинами путем профильного рыхления верхней части стенок щелей и образованием откосов с углом между ними 60-90° (SU, авторское свидетельство №1531877. А1. М. кл.⁴ А01В 79/02. Способ возделывания сельскохозяйственных культур / Н.И.Домрачев, Б.М.Козырев (СССР). - Заявка №4179403/30-15; Заявлено 21.10.1986; Опубл. 30.12.1989, Бюл. №48 // Открытия. Изобретения. - 1989. - №48).

К недостаткам описанного способа внесения удобрений относится то, что удобрения вносятся локально и большинству растений недоступны. Это проявляется практически при большой пестроте растений на учетных делянках.

Наиболее близким аналогом к разрабатываемой нами технологии внесения минеральных удобрений является способ внесения удобрений одновременно со вспашкой почвы, включающий формирование борозды путем подрезания и оборачивания пласта почвы, смещение растительных остатков в борозду, подачу удобрений и закрытие борозды почвой путем последующего подрезания и оборачивания ее пласта, в котором с целью повышения окультуривания почвы подачу удобрений осуществляют на поверхность почвы перед формированием борозды с последующим внесением их в борозду путем смещения вместе с растительными остатками, при этом поступающий в борозду слой смеси удобрений с растительными остатками перемешивают с почвой дна борозды (SU, авторское свидетельство №1824038. А1. М. кл.⁵ А01В 49/06. Способ внесения удобрений одновременно со вспашкой почвы и устройство его осуществления / Г.Ю.Кулиев, Ю.А.Кузнецов, И.М.Панов, И.Г.Гумбатов (СССР). - Заявка №4889399/15; Заявлено 13.12.1990; Опубл. 30.06.1993, Бюл. №24 // Открытия. Изобретения. - 1993. - №24).

Как показал производственный опыт, накопленный десятилетиями в регионе Нижней Волги, внесение минеральных удобрений на дно плужной борозды и укрытие их слоем пожнивных остатков делает их практически недоступными для всех растений. Для разложения органической массы и перевода удобрений в усвояемые формы требуются годовые осадки нормой 600-800 мм. В Нижнем Поволжье их выпадает не более 250-300 мм. Это приводит к неэффективному использованию внесенных удобрений.

По результатам исследований уровня техники в области обработки почвы в качестве наиболее близкого аналога принимаем способ внесения удобрений одновременно со вспашкой почвы, включающий подрезание и крошение пласта почвы, разноглубинную подачу удобрений на дно борозд (WO, заявка №90/15520. МПК А01В 49/06. Опубл. 27.12.1990).

К недостаткам описанного способа внесения удобрений относится низкая степень их усвоения сельскохозяйственными растениями в агрофитоценозах.

В части технических средств для реализации способа внесения минеральных удобрений одновременно со вспашкой известен глубокорыхлитель-удобритель прицепной гидрофицированный с маркой КПГ-2,2, содержащий шасси, туковый ящик с двумя дозаторами, два рабочих органа для безотвальной обработки почвы, вентилятор с приводом от гидромотора, привод дозатора с механизмом разобщения (см. Техническое описание и инструкция по эксплуатации глубокорыхлителя-удобрителя прицепного гидрофицированного КПГ-2,2. - г.Целиноград Казахской СССР: Печатный участок завода «Целинсельмаш», 1980. - 37 с. Копия инструкции приложена к материалам заявки).

К недостаткам описанного технического средства, несмотря на схожесть решаемой нами технологической задачи, относятся низкая равномерность распределения удобрений по ширине захвата рабочего органа, неудовлетворительное крошение пахотного слоя, а при обработке в сухую осень - образование глыб, смыв удобрений с плужной подошвы, неудовлетворительное накопление естественных осадков в пахотном и подпахотном горизонтах.

Известен также рабочий орган машины для внесения удобрений (в почву), включающий стойку с тукопроводами, а также закрепленное с тыльной стороны стойки и соединенное с тукопроводами распределительное устройство, в котором с целью повышения эффективности использования удобрений распределительное устройство выполнено в виде короба П-образного сечения, на одной из боковых стенок которого под углом к его продольной оси закреплен ряд параллельно расположенных пластин, длина которых увеличивается в направлении сверху вниз; пластины закреплены на стенке короба посредством выполненных в нем пазов и болтового соединения; короб в верхней части снабжен расположенной параллельно средней стенке продольной перегородкой, делящей его на две секции, каждая из которых соединена с отдельным тукоприводом (RU, патент №2011327. С1. М. кл.⁵ А01С 15/06. Рабочий орган машины для внесения удобрений / Д.П.Носов, A.M.Нестеренко, В.А.Гранкин (RU). - Заявка №4913245/15; Заявлено 25.02.1991; Опубл. 30.04.1994, Бюл. №8 // Изобретения. - 1994. - №8).

Наиболее близким аналогом в части технического средства к разрабатываемому нами объекту относится средство для внесения удобрений одновременно со вспашкой почвы, содержащее раму, механизм подачи удобрений и последовательно расположенные корпуса плуга для формирования борозды, сбрасывающий механизм в виде установленной на раме под углом к продольной оси устройства бесконечной ленты и корпус плуга для закрытия борозды почвой, причем бесконечная лента выполнена в виде имеющей скребки-грабли цепи, натянутой на закрепленных на вертикальных валах звездочках, в котором устройство снабжено закрепленным на заднем валу бесконечной ленты ротором с приводом для перемешивания удобрений с почвой, причем механизм для подачи удобрений расположен перед плугом для формирования борозды, задний вал бесконечной ленты расположен непосредственно за последним, а сбрасывающий механизм с ротором связаны с рамой шарнирно и снабжены механизмом регулирования их наклона относительно вертикальной плоскости (SU, авторское свидетельство №1824038. А1. М. кл.⁵ А01В 49/06. Способ внесения удобрений одновременно со вспашкой почвы и устройство его осуществления / Г.Ю.Кулиев, Ю.А.Кузнецов, И.М.Панов, И.Г.Гумбатов (СССР). - Заявка №4889399/15; Заявлено 13.12.1990; Опубл. 30.06.1993, Бюл. №24 // Открытия. Изобретения. - 1993. - №24).

К недостаткам описанного устройства, принятого нами в качестве наиближайшего аналога, относится сложность конструкции, невозможность внесения удобрений непосредственно в борозду, сохранение и увеличение толщины плужной подошвы, необходимость оборота пласта почвы и укладку на дно борозды.

По результатам исследования уровня техники в области обработки почвы следует принять в качестве наиболее близкого аналога устройство, посредством которого вносят удобрения одновременно со вспашкой почвы, включающее средства для подрезания и крошения пласта, разноглубинную подачу удобрений на дно борозд (см. заявку WO 90/15520. МПК А01В 49/06; Опубл. 27.12.1990).

К недостаткам описанного устройства относятся ограниченные функциональные возможности.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение - повышение эффективности вносимых минеральных удобрений при основной обработке почвы при возделывании сельскохозяйственных культур, ведущая к повышению урожайности сельскохозяйственных культур и сохранению гумуса в корнеобитаемом горизонте почвы.

Технический результат - повышение эффективности вносимых удобрений при основной обработке почвы.

Указанный эффект в части технологии достигается тем, что в предложенном способе внесения удобрений одновременно со вспашкой почвы, включающем подрезание и крошение пласта почвы и согласно изобретению одновременную подачу удобрений на дно борозд, производят разноглубинное рыхление полос шириной 0,35-0,40 м с перепадом глубин на 0,05-0,08 м, при этом в каждой борозде разрушают плужную подошву на расстоянии 1/3-2/3 ширины борозды и на глубину 0,10...0,14 м ниже дна борозды.

Указанный технический результат в части устройства достигается тем, что в известном устройстве для внесения удобрений одновременно со вспашкой почвы, содержащем раму с последовательно расположенными друг за другом и смещенными в бок на ширину захвата корпусами, каждый из которых выполнен в виде стойки, ножа, башмака, лемеха и полевой доски, и механизм подачи удобрений, согласно изобретению башмак корпуса снабжен резцом для разрушения плужной подошвы, размещенным на тыльной грани башмака и смещенным от полевой доски на 1/3-2/3 ширины захвата корпуса, а каждая стойка снабжена группой монтажных отверстий для размещения на раме с разным удалением башмака от монтажных отверстий рамы, при этом механизм подачи удобрений содержит бункер для удобрений с дисковыми дозаторами, нагнетатель воздушного потока с гидроприводом, туко - и воздуховоды, механизм привода дисковых дозаторов и смонтированный за каждой стойкой корпуса смеситель потока удобрений и воздуха, а каждый башмак снабжен распределителем потока удобрений по ширине захвата корпуса.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлено поперечное сечение верхнего пласта почвы при ступенчато-ярусном внесении минеральных удобрений в корнеобитаемый горизонт и локальном разрушении плужной подошвы.

На фиг.2 схематично изображен плуг-удобритель для ступенчатого внесения гранулированных и сыпучих минеральных удобрений, вид слева.

На фиг.3 - то же, вид в плане.

На фиг.4 показана стойка конструкции СибИМЭ с устройством для внесения удобрений и рыхления плужной борозды, виды справа.

На фиг.5 - то же, вид сзади.

На фиг.6 - то же, вид в плане.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Предложенный способ внесения минеральных удобрений (фосфорных и калийных) реализуют преимущественно в осенний период одновременно со вспашкой почвы при возделывании зерновых колосовых культур, а при возделывании кормовых культур для обеспечения непрерывным зеленым кормом - в любое время года. Способ предусматривает подрезание и крошение пласта почвы на глубину a₁=0,18...0,27 м (фиг.1) и подачу удобрений на дно 1 борозды 2. При одновременной подаче удобрений на дно 1 борозды 2 производят разноглубинное рыхление полос 3 и 4 шириной b_а=0,35...0,40 м. Ширина полос 3 и 4 соответствует ширине захвата стандартизованных корпусов плуга. При указанной ширине полос 3 и 4 достигается высокая степень крошения пласта почвы и сохранение стерневого фона 5 предшествующей сельскохозяйственной культуры. При глубине подрезания пласта a₁=0,27 м выполняют в смежных проходах перепады глубин на a₁-a₂=0,05-0,08 м. В каждой полосе 3 (4) разрушают плужную подошву 6. Рыхление плужной подошвы 6 в каждой полосе 3 (4) выполняют на (1/3...2/3) ее ширины b_a. Ширина зоны 7 рыхления плужной подошвы 6 - 0,06...0,08 м. Рыхление подошвы 6 выполняют на глубину a_р=0,10...0,14 м ниже дна 1 борозды 2.

За осенне-зимний период в полосах 3 и 4 накапливаются осадки. Под воздействием осадков фосфорные и калийные удобрения переходят с твердой фазы в жидкую. При наличии жидкой фазы удобрения вступают в почвенные реакции.

Одновременно с этим за счет восходящих и нисходящих потоков водных растворов почвенный горизонт насыщается питательными растворами. После посева семян сельскохозяйственных культур корни растений пронизывают толщу пахотного слоя. В летний период при снижении запасов почвенной влаги через зоны 7 в полосах 3 и 4 влага поднимается вверх и способствует росту растений и наливу зерна в колосьях.

Ступенчатое выполнение полос 3 и 4 исключает смыв вносимых удобрений в локальные понижения на поле и увеличивает запасы почвенной влаги. Ниже приведены табличные данные эффективности внесенных минеральных удобрений по заявленному способу (таблицы 1 - 5).

Устройство для внесения удобрений одновременно со вспашкой почвы (см. фиг.2...6) содержит раму 8, последовательно расположенные друг за другом и смещенные в бок на ширину захвата корпуса 9, 10, 11 и 12. Каждый корпус 9 (10-12) имеет стойку 13, нож 14, башмак 15, лемех 16 и полевую доску 17. Нож 14 размещен с возможностью демонтажа на фронтальной части стойки 13. Лемех 16 с полевой доской 17 с возможностью демонтажа закреплены на башмаке 15. Башмак 15 и стойка 13 образуют сварной узел. Устройство снабжено механизмом подачи удобрений.

Каждая стойка 13 корпуса 9, 10, 11 и 12 снабжена группой монтажных отверстий в ее верхней части для размещения на раме 8. Это позволяет стойки 13 корпусов 9-12 разместить на раме 8 с разным удалением башмаков 15 от монтажных отверстий рамы 8, обеспечивая этим глубины рыхления a₁ и a₂ (см. фиг.2).

Указанный башмак 15 снабжен резцом 18. Резец 18 размещен на тыльной грани башмака 15 и смещен от полевой доски 17 на 1/3...2/63 ширины захвата b_а корпуса 9 (10, 11, 12).

Механизм подачи удобрений снабжен бункерами 19 и 20 с дисковыми дозаторами 21, нагнетателем 22 воздушного потока с гидроприводом 23, тукопроводами 24 и возодухопроводами 25, механизмом 26 привода дисковых дозаторов 21, кинематически связанного с опорным колесом 27.

За каждой стойкой 13 корпусов 9-12 смонтирован смеситель 28 потока удобрений и воздуха. Каждый башмак 15 снабжен распределителем 29 потока удобрений по ширине захвата корпуса 9 (10, 11 и 12). Распределитель 29 потока удобрений закрыт Г-образным кожухом 30 с набором косопоставленных пластин для беспрепятственного распределения удобрений по ширине захвата корпуса 9-12.

Рама 8 имеет стойку 31 с раскосом 32 и пальцами 33 для соединения с тягами гидронавесной системы агрегатируемого трактора класса тяги 3 тонны силы.

Гидропривод 23 рукавами высокого давления 34 гидравлически связан с гидросистемой агрегатируемого трактора и производит дистанционное включение нагнететеля 22 воздушного потока.

Устройство для внесения удобрений работает следующим образом.

Раму 8 устройства пальцами 33 соединяют с тягами гидронавесной системы трактора, а рукава 34 - с гидрораспределителем. Опорным колесом 27 устанавливают глубину α₁ хода корпусов 9 и 11. Монтажными отверстиями на стойке 13 (см. фиг.4) стойки 10 и 12 устанавливают на глубину хода лемехов 16 на величину a₂ (см. фиг.2). При установившемся движении включают в работу гидропривод 23 с нагнетателем 22 воздушного потока. В бункеры 19 и 20 засыпают удобрения. Каждый бункер 19 (20) обслуживает две стойки (9 и 10, 11 и 12). При движении трактора от опорного колеса 27 получают привод вращения механизм 26 и дисковые дозаторы 21. Ими из бункеров 19 и 20 выносится удобрение в дозированном количестве. Удобрения по тукопроводам 24 подаются в смеситель 28 за счет сил гравитации. Поток удобрений подхватывается воздушным потоком из воздухопровода 25 и под напором направляется в распределитель 29. Им удобрения разносятся влево и вправо по отношению к резцу 18 на башмаке 15 стойки 13 в каждом корпусе 9-12. На образованную лемехом 16 плужную подошву 6 укладываются по ширине захвата минеральные удобрения. Одновременно с этим резцом 18 разрушается плужная подошва 6, обеспечивая равномерное распределение естественных осадков в пахотном и подпахотном горизонтах.

Для доказательства существенности технологии внесения минеральных удобрений приводим результаты поисковых полевых опытов.

Тип почвы, тепло, влага и оптимальное количество питательных веществ в почве являются основными факторами роста и развития сельскохозяйственных культур.

Почва зоны сухих степей Волго-Донского междуречья, к которой относится и Волгоградская область, в основном каштановая и светло-каштановая. Как правило, в весенне-летний сезон, в самый трудно напряженный вегетационный период для развития растений, воздух бывает перегрет (до +39...45°С), а зимой - переохлажден (до -30-36°С). Ветры восточные и юго-восточные (до 15...34 м/с). Они летом иссушают почву, а зимой сносят снег с полей. Летом запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы опускаются ниже 60 мм (гидротермический коэффициент Г.Т.Селянинова - 0,5...0,7). К тому же, светло-каштановые почвы, хотя и богаты обменным калием (250...600 мг/кг), имеют низкое содержание гумуса (не выше 1,5...2%) и резкую солонцеватость.

Обеспечение растений азотом на этих почвах не является проблемой, так как соли аммония и нитратов являются легкоподвижными по глубине. Внесение малоподвижного трудноусвояемого растениями фосфора в виде малорастворимых фосфатов требует непосредственного их внесения в корнеобитаемый (0,10...0,30 м) слой почвы со значительной влагообеспеченностью этого слоя.

Все вышеперечисленные неблагоприятные факторы практически не обеспечивают получение гарантированной урожайности сельскохозяйственных культур в неорошаемом земледелии Волгоградской области и в других областях Нижней Волги.

Для получения в зоне рискованного земледелия оптимально устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур необходимы следующие агротехнические и организационные мероприятия:

- вспашку проводить в основном безотвальную, чтобы оставалась на поле стерня, задерживающая влагу и уменьшающая выдувание снега и гумуса;

- отвальная вспашка должна быть периодической для поверхностного внесения органических удобрений и механической борьбы с сорняками;

- для надежного перемещения в почве влаги вместе с элементами питания и подпитки влагой корнеобитаемого слоя снизу следует хотя бы местно, локально и периодически разрушать плужную подошву (уплотнение дна борозды, создаваемую лезвием рабочего органа плуга);

- на светло-каштановых почвах почвообрабатывающие орудия для плоскорезной обработки не могут рыхлить почву с оставлением стерни и внесением в подпахотный горизонт равномерно-распределенного по ширине захвата слоя минеральных удобрений. В сильно засушливые годы культиваторы-плоскорезы откалывают пласты почвы массой 50...100 кг, отваливая или сдвигая их вправо и влево, нарушая этим стерню, оголяя внесенные удобрения и еще более иссушая почву.

Предлагается для решения этой проблемы использовать при безотвальной обработке почвы стойки корпусов плугов конструкции СибИМЭ, как хорошо зарекомендовавшие себя для обработки пахотного грунта на каштановых почвах. Для этого на раму лемешного плуга следует установить удобрители, а стойки оснастить специальными распределителями удобрений. Тогда с помощью стоек конструкции СибИМЭ при безотвальной вспашке можно вносить основную дозу твердых минеральных удобрений в подпахотные горизонты: 0,10...0,20 м и 0,20...0,30 м. Равномерность распределения вносимых минеральных удобрений по ширине захвата в подпахотных слоях будет обеспечиваться воздушным потоком.

Нами проведены предварительные полевые исследования по эффективности применения плуга-удобрителя. Место проведения полевого опыта - поле учебно-опытного хозяйство «Горная поляна» ФГОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия, расположенное в подзоне светло-каштановых почв.

В задачу исследований входило изучение эффективности предложенной технологии внесения фосфорных удобрений под ячмень сорта Донецкий 44 (репродукция - элита, первый класс семян) при безотвальной обработке почвы по сравнению с традиционным способом внесения под отвальную вспашку, а также при внесении их под предпосевную культивацию зяби. Для этой цели был заложен трехфакторный полевой опыт с внесением удобрений для ячменя по следующей схеме.

I. Безотвальная вспашка зяби на глубину 0,25...0,27 м.

I.1. Без удобрений (контроль).

I.2. P₅₀ - поверхностное внесение фосфорных удобрений под предпосевную культивацию (50 кг д.в./га).

I.3. N₆₀P₅₀ - поверхностное внесение азотных и фосфорных минеральных удобрений под предпосевную культивацию.

I.4. Р₅₀ - внесение фосфорных удобрений на глубину 0,25...0,27 м плугом-удобрителем.

I.5. N₆₀P₅₀ - внесение фосфорных удобрений на глубину 0,25...0,27 м плугом-удобрителем и поверхностное внесение азотных удобрений под предпосевную культивацию.

II. Отвальная вспашка зяби на глубину 0,25...0,27 м.

II.1. Без удобрений (контроль).

II.2. P₅₀ - поверхностное внесение фосфорных удобрений под предпосевную культивацию.

II.3. N₆₀P₅₀ - поверхностное внесение минеральных удобрений под предпосевную культивацию.

II.4. P₅₀ - поверхностное внесение фосфорных удобрений под вспашку зяби на 0,25...0,27 м.

II.5. N₆₀P₅₀ - поверхностное внесение фосфорных удобрений под вспашку зяби на глубину 0,25...0,27 м и поверхностное внесение азотных удобрений под предпосевную культивацию.

Размер делянок: посевной 480 м² (60×8 м) и уборочной 75 м² (1,5×50 м). Повторность опытов - 4-х кратная. В опыте применяли аммиачную селитру и двойной суперфосфат. При поверхностном внесении минеральных удобрений использовали разбрасыватель минеральных удобрений 1РМГ-4 с ветрозащитным устройством. Технология возделывания ячменя на богаре была общепринятой для данной зоны. За основу методики проведения полевого опыта приняты методические указания по географической сети опытов с удобрениями, а также стандартные рекомендации Б.А.Доспехова. Динамику содержания в почве подвижных элементов питания по слоям почвы 0...0,10, 0,20...0,30, 0,30...0,40 м по фазам роста растений определяли электрометрическим ионометром для нитратов; подвижного фосфора - по Мачигину и обменного калия - методом пламенной фотометрии в 1% углеаммонийной вытяжке. Учет урожая ячменя проводили путем сплошной уборки каждой делянки лабораторно-полевым комбайном фирмы «Sampo» с одновременным взвешиванием зерна с каждой делянки опыта. При этом определяли структуру урожая ячменя и распределения корневой массы по слоям почвы.

Рассматривалась биологическая активность в зависимости от способов внесения минеральных удобрений. Для светло-каштановых почв биологическая активность является решающим фактором ее плодородия. В наших исследованиях в качестве показателя биологической активности почвы определяли накопление аминокислот на льняном полотне методом Е.Н.Мишустина и А.Н.Петровой. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Из данных таблицы 1 видно, что при заделке удобрений при культивации (фосфорных удобрений на глубину 0...0,10 м) накопление аминокислот на полотне возрастает по сравнению с контрольным вариантом в фазы кущения и колошения, а к полной спелости ячменя - при общем затухании микробиологических процессов - влияние фосфорных удобрений при этом исчезает.

При заделке фосфорных удобрений плугом-удобрителем на глубину 0,25...0,27 м биологическая активность почвы имеет высокие показатели по сравнению с другими вариантами внесенных удобрений по всем необходимым фазам до уборки урожая ячменя.

Рыхление подошвы дна борозды стимулирует микробиологические процессы не только в слое, куда вносились удобрения, но и выше и ниже лежащие слои почвы.

Изучалась динамика содержания подвижных форм элементов питания в почве под ячменем в зависимости от способов внесения удобрений. Количество питательных веществ в почве в доступной для растений форме характеризует эффективное плодородие почвы. Растения поглощают азот как в аммиачной, так и в нитратной форме. В светло-каштановых почвах нитратная форма является доминирующей, так как реакция почвенного раствора этих почв слабощелочная. Нитраты же являются подвижными формами. Результаты наблюдений за нитратами в почве под ячменем в зависимости от способов внесения минеральных удобрений приведены в таблице 2.

Анализ полученных результатов, представленных в таблице 2, свидетельствует о том, что потребление нитратов проходило до фазы молочной спелости. Содержание их минимальное, а затем, в связи с прекращением выноса азота растениями, наблюдалось повышение этой подвижной формы в почве к уборке урожая. Это указывает на то, что внесенный с удобрениями усвояемый азот полностью растениями израсходован. Внесение фосфорных удобрений плугом-удобрителем на глубину вспашки зяби способствовало лучшему усвоению нитратов из почвы. По всем изучаемым срокам и слоям почвы наблюдалось наименьшее количество этой формы азота.

При внесении в почву фосфорных удобрений лишь часть доступного фосфора их усваивается растениями. Причина в том, что при взаимодействии удобрений с почвой образуются нерастворимые и сравнительно мало растворимые соли доступных для растений соединений фосфорной кислоты.

В снабжении растений фосфором большое значение имеют продуктивные запасы влаги в почве. Чем меньше запасов влаги, тем меньше фосфора находится в растворе и меньше он усваивается корневой системой растений.

Исходя из вышеизложенного, при разработке вопроса о способах внесения фосфорных удобрений на каштановых почвах они должны вноситься на глубину 0,20...0,25 м, где располагается основная масса скелетных и сосущих корней и лучшие условия увлажнения.

Результаты наблюдений за динамикой содержания подвижного фосфора в почве под ячменем в зависимости от способов внесения минеральных удобрений приведены в таблице 3.

Данные таблицы 3 свидетельствуют о том, что количество подвижного фосфора в почве максимально в 1-е фазы роста, а затем оно постепенно уменьшается до фазы колошения. Это связано с потреблением этого элемента питания растениями и микроорганизмами. В фазе полной спелости колоса повышается содержание подвижного фосфора в связи с прекращением потребления его растениями.

При заделке фосфорных удобрений в поверхностный (0...0,10 м) слой под культивацию верхнего слоя подвижный фосфор лишь частично распространяется в нижележащие слои. При заделке фосфорных удобрений плугом-удобрителем на глубину 0,25...0,27 м с одновременным рыхлением подошвы дна борозды количество подвижного фосфора резко возрастает как в горизонте 0,20...0,30 м, так и в близлежащих слоях почвы (0,10...0,20 и 0,30...0,40 м). Это создает благоприятные условия для потребления этого элемента питания в течение всего периода вегетации растений.

Нами отмечалось высокое содержание в каштановых почвах обменного калия как легко доступной формы калия для растений. В связи с повышением концентраций вносимых азотных и фосфорных удобрений возникает вопрос об оптимизации дозы внесения калийного питания. Результаты наблюдений за динамикой содержания обменного калия в слоях почвы под ячменем представлены в таблице 4.

Из представленных числовых данных в таблице 4 и 5 видно, что внесение азотно-фосфорных удобрений под ячмень не приводит к сильному снижению количества обменного калия в наблюдаемых слоях почвы под ячменем. Это указывает на большую обеспеченность элементами питания светло-каштановых почв в подзоне Волгоградской области.

Таким образом, представленные данные полевых исследований по биологической активности почвы и динамике содержания NPK при безотвальной и отвальной вспашках почвы свидетельствуют о высокой эффективности разрабатываемого способа глубокого ярусного внесения (0,25...0,27 м) минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры при работе предлагаемого плуга-удобрителя.

Таблица 1
Биологическая активность почвы под ячменем в зависимости от способов внесения удобрений
Варианты опыта	Биологическая активность по фазам роста, (мкг) аминокислот на 1 г полотна
Кущение	Колошение	Полная спелость
Слой почвы 0...0,10 м
1. Без удобрений	81	78	64
2. Р50 под культивацию	130	85	40
3. P50 плугом-удобрителем	140	120	80
Слой почвы 0,10...0,20 м
1. Без удобрений	109	55	50
2. Р50 под культивацию	180	120	75
3. P50 плугом-удобрителем	210	300	162
Слой почвы 0,20...0,30 м
1. Без удобрений	109	162	102
2. Р50 под культивацию	170	182	60
3. P50 плугом-удобрителем	135	210	140
Слой почвы 0,30...0,40 м
1. Без удобрений	130	70	75
2. P50 под культивацию	160	60	65
3. P50 плугом-удобрителем	135	150	79

Таблица 2
Динамика содержания нитратов в слоях почвы под ячменем
Варианты опыта	Содержание нитратов, мг/кг
19.04.	31.05.	20.06.	17.07.
Слой почвы 0...0,10 м
1. Без удобрений	10,3	9,4	3,6	7,2
2. P50 под культивацию	9,8	7,4	2,9	5,2
3. N60Р50 под культивацию	24,9	12,4	4,2	10,7
4. Р50 плугом-удобрителем	11,0	6,9	2,8	6,0
5. N60Р50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	33,1	11,3	4,8	8,4
Слой почвы 0,10...0,20 м
1. Без удобрений	12,9	8,4	4,5	7,9
2. P50 под культивацию	14,5	9,3	3,9	6,3
3. N60P50 под культивацию	22,6	12,6	3,9	8,1
4. P50 плугом-удобрителем	13,6	8,9	3,9	6,9
5. N60Р50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	27,9	17,3	5,6	7,4
Слой почвы 0,20...0,30 м
1. Без удобрений	11,8	7,3	3,5	7,4
2. Р50 под культивацию	10,7	8,1	3,4	6,9
3. N60Р50 под культивацию	21,3	11,4	5,2	7,2
4. Р50 плугом-удобрителем	12,1	6,9	2,8	8,2
5. N60P50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	20,4	12,8	4,1	9,0
Слой почвы 0,30...0,40 м
1. Без удобрений	16,3	11,4	3,1	6,5
2. P50 под культивацию	9,3	6,8	3,5	6,1
3. N60P50 под культивацию	12,9	10,9	4,1	7,2
4. Р50 плугом-удобрителем	14,2	7,2	2,8	6,4
5. N60P50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	18,3	12,4	5,3	8,7

Таблица 3
Динамика содержания подвижного фосфора в слоях почвы под ячменем
Варианты опыта	Содержание фосфора, мг/кг
19.04.	31.05.	20.06.	17.07.
Слой почвы 0...0,10 м
1. Без удобрений	29,6	30,2	11,2	32,4
2. P50 под культивацию	54,8	52,4	20,4	34,0
3. N60P50 под культивацию	53,0	51,4	18,3	36,7
4. P50 плугом-удобрителем	40,3	39,4	13,9	34,0
5. N60Р50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	47,3	34,9	12,2	38,8
Слой почвы 0,10...0,20 м
1. Без удобрений	30,2	30,2	12,4	20,2
2. Р50 под культивацию	48,8	50,2	22,4	26,3
3. N60Р50 под культивацию	46,9	48,3	16,3	24,1
4. Р50 плугом-удобрителем	41,8	46,3	18,3	22,9
5. N60P50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	39,3	40,0	15,0	23,2
Слой почвы 0,20...0,30 м
1. Без удобрений	28,3	26,2	9,4	12,4
2. P50 под культивацию	36,3	34,2	16,3	20,6
3. N60Р50 под культивацию	34,6	30,8	12,5	21,8
4. P50 плугом-удобрителем	61,8	54,3	24,4	22,2
5. N60P50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	61,4	50,0	21,3	20,0
Слой почвы 0,30...0,40 м
1. Без удобрений	29,1	30,4	9,8	11,3
2. P50 под культивацию	30,4	29,3	10,6	18,9
3. N60P50 под культивацию	31,2	32,4	10,0	19,0
4. Р50 плугом-удобрителем	44,2	42,6	14,4	24,0
5. N60Р50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	43,2	40,9	14,0	21,4

Таблица 4
Динамика содержания обменного калия в слоях почвы под ячменем
Варианты опыта	Содержание фосфора, мг/кг
19.04.	31.05.	20.06.	17.07.
Слой почвы 0...0,10 м
1. Без удобрений	292	257	257	280
2. P50 под культивацию	302	234	214	266
3. N60Р50 под культивацию	342	261	238	294
4. Р50 плугом-удобрителем	266	200	266	266
5. N60Р50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	280	246	260	266
Слой почвы 0,10...0,20 м
1. Без удобрений	216	250	260	222
2. P50 под культивацию	250	250	189	238
3. N60Р50 под культивацию	208	257	201	181
4. P50 плугом-удобрителем	228	238	183	202
5. N60Р50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	232	216	194	198
Слой почвы 0,20...0,30 м
1. Без удобрений	228	234	196	218
2. P50 под культивацию	216	214	204	224
3. N60Р50 под культивацию	234	224	186	228
4. P50 плугом-удобрителем	266	204	212	238
5. N60P50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	254	228	183	202
Слой почвы 0,30...0,40 м
1. Без удобрений	216	190	182	226
2. P50 под культивацию	200	204	182	212
3. N60Р50 под культивацию	216	190	182	198
4. P50 плугом-удобрителем	232	182	198	230
5. N60Р50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	224	194	182	202

Таблица 5
Урожай ячменя в зависимости от способов внесения минеральных удобрений
Нормы и способы внесения удобрений	Урожай зерна, т/га	Прибавка урожая
т/га	%
Безотвальная вспашка
1. Контроль (без удобрений)	2,78
2. Р50 под культивацию	3,35	0,57	21
3. N60Р50 под культивацию	2,87	1,09	39
4. Р50 плугом-удобрителем	3,93	1,15	41
5. N60Р50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	4,47	1,69	61
Отвальная вспашка
1. Контроль (без удобрений)	2,94
2. P50 под культивацию	3,50	0,56	19
3. N60Р30 под культивацию	3,84	0,90	32
4. Р50 под вспашку	3,87	0,93	33
5. N60P50 фосфорные плугом-удобрителем, азотные культивацией	4,42	1,48	50

1. Способ внесения удобрений одновременно со вспашкой почвы, включающий подрезание и крошение пласта почвы и подачу удобрений на дно борозд, отличающийся тем, что при одновременной подаче удобрений на дно борозд производят разноглубинное рыхление полос шириной 0,35-0,40 м с перепадом глубин на 0,05-0,08 м, при этом в каждой борозде разрушают плужную подошву на расстоянии 1/3-2/3 ширины борозды и на глубину 0,10...0,14 м ниже дна борозды.

2. Устройство для внесения удобрений одновременно со вспашкой почвы, содержащее раму с последовательно расположенными друг за другом и смещенными в бок на ширину захвата корпуса, каждый из которых выполнен в виде стойки, ножа, башмака, лемеха и полевой доски, и механизм подачи удобрений, отличающееся тем, что башмак корпуса снабжен резцом для разрушения плужной подошвы, размещенным на тыльной грани башмака и смещенным от полевой доски на 1/3-2/3 ширины захвата корпуса, а каждая стойка снабжена группой монтажных отверстий для размещения на раме с разным удалением башмака от монтажных отверстий рамы, при этом механизм подачи удобрений содержит бункер для удобрений с дисковыми дозаторами, нагнетатель воздушного потока с гидроприводом, туко- и воздухопроводы, механизмом привода дисковых дозаторов и смонтированный за каждой стойкой корпуса смеситель потока удобрений и воздуха, а каждый башмак снабжен распределителем потока удобрений по ширине захвата корпуса.