Home » Agronomía » Problemas de ahorro energético y compactación del suelo

Problemas de ahorro energético y compactación del suelo

By in Agronomía on .

El cultivo del suelo es el método tecnológico de agricultura más intensivo en energía y más caro. Actualmente, representa hasta el 40% de la energía y el 25% de los costos laborales del total del trabajo de campo. A modo de estimación, si recalculamos todos los métodos de labranza para el arado, entonces se mueven 6.000 toneladas de suelo por hectárea al año.

Labranza

Navegación

Labranza

Por ejemplo, cuando se cultivan papas y remolacha azucarera, el consumo de combustible para las operaciones de labranza es del 18% del consumo total, mientras que se cultiva trigo de invierno, maíz y girasol : 41 y 43%.

El método de labranza que consume más energía es el arado, que representa más del 50% del consumo total de combustible. Al mismo tiempo, el consumo de combustible y la intensidad energética del proceso tecnológico aumentan cuando se utilizan tractores de ruedas. Según datos zonales del estaciones de investigación de recuperación de tierras, el uso de tractores de ruedas К-700 para arar aumenta el consumo de combustible en un 22 % en comparación con los tractores ДТ-75 y el consumo total de energía en un 35 %, respectivamente 604 y 812 MJ/ha.

Tabla. Consumo de gasóleo en los cultivos de campo, en kg/ha (M.M. Severnev, 1992)[ref]Farming. Libro de texto para universidades / G.I. Bazdyrev, V.G. Loshakov, A.I. Puponin et al. - Moscú: Editorial "Kolos", 2000. - 551 p.[/ref].

CULTURA
CONSUMO TOTAL
Para arar
PARA OTRAS PRÁCTICAS DE LABRANZA
TOTAL PARA LABRANZA
Trigo de invierno
64
15
11,4
26,5 (41)
Maíz
92
19
18,8
37,8 (41)
Girasol
88
19
18,9
37,9 (43)
Remolacha azucarera
210
23
14,8
37,8 (18)
Papa
260
32,1
16,6
48,7 (18)

Medidas para reducir los costes energéticos

En el sistema de medidas agrotécnicas para reducir los costos de energía, son importantes las siguientes:

  • aumentar la fertilidad del suelo;
  • aumento en el contenido de humus;
  • creación de una capa cultivable de cultivo profundo;
  • mejora de todas las propiedades del suelo;
  • saturación de las rotaciones de cultivos con cultivos con un sistema de raíces de penetración profunda;
  • aplicación de mayores dosis de fertilizantes orgánicos y minerales;
  • el uso de la siembra de césped y la sideración;
  • aplicación de mejoramiento químico;
  • sistema fitosanitario integrado;
  • realizando todo el trabajo de campo en óptimas condiciones agrotécnicas.

Es decir, la creación de una capa arable cultivada ayuda a reducir los costes energéticos para su cultivo y reduce el impacto negativo de la compactación del suelo. Por ejemplo, el consumo de combustible durante el arado de suelo compactado en términos óptimos es de 12-14 kg/ha, mientras que al arar un suelo compactado muy infestado de grama (Elytrigia repens) es de unos 20-25 kg/ha. En suelos bien cultivados, es posible utilizar tecnologías de labranza mínima.

La solución de problemas en la dirección del ahorro de energía y la ecologización son las siguientes medidas organizativas y tecnológicas:

  • desarrollo y aplicación de métodos y tecnologías económicos y respetuosos con el medio ambiente para la labranza con los indicadores de materiales, energía y mano de obra más eficientes con un impacto negativo mínimo en la fertilidad del suelo. Las técnicas deben tener en cuenta las condiciones climáticas y del suelo, las características biológicas y tecnológicas de los cultivos, la disponibilidad de recursos técnicos relacionados en la empresa y las características del paisaje agrícola;
  • el uso de máquinas y unidades combinadas y de corte ancho de alto rendimiento con la máxima combinación de operaciones tecnológicas;
  • introducción generalizada de prácticas de labranza mínima;
  • el uso de tractores con una presión específica más baja de los sistemas de funcionamiento;
  • selección correcta de cuerpos de trabajo de máquinas e implementos de labranza;
  • el uso de un marco simétrico especial como máquina portadora con un conjunto de cuerpos de trabajo de cambio rápido para compilar unidades que realizan varias operaciones tecnológicas en una sola pasada;
  • eliminación de deformaciones residuales en las capas del subsuelo mediante cincelado profundo, ranurado y otros métodos;
  • el uso de llantas en sistemas de tren de rodaje de equipos sobredimensionados, llantas arqueadas y de perfil ancho, ruedas gemelas, semiorugas y orugas neumáticas;
  • agregación racional de tractores y máquinas e implementos de labranza;
  • regulación y optimización de parámetros tecnológicos y modos de operación de velocidad de unidades de labranza;
  • implementación de técnicas de labranza basadas en enrutamiento de tráfico basado en la ciencia. Reducir el número de pasos de equipos por el campo, especialmente vehículos pesados ​​de ruedas, recargando unidades con combustible, fertilizantes, herbicidas, semillas en el borde de los campos.

La investigación y la práctica muestran que es racional utilizar varias técnicas en la rotación de cultivos que combinen lo superficial, lo superficial y lo profundo; labranza en vertedera y sin vertedera, teniendo en cuenta las condiciones edafoclimáticas, el estado fitosanitario del suelo, la rotación de cultivos y las características agropaisajísticas.

Las tareas prometedoras del desarrollo de la agricultura en el campo del ahorro de recursos energéticos y la reducción del impacto negativo de la maquinaria pesada en el suelo son:

  • desarrollo de sistemas de tren de rodaje para la protección del suelo, por ejemplo, nuevos tipos de orugas y motores neumáticos de orugas, neumáticos elásticos de presión ultrabaja, cuerpos de trabajo de máquinas e implementos de labranza, sistemas de máquinas sin tractor (cultivo de puentes o cuerdas), máquinas e implementos combinados, unidades de corte ancho con menor consumo de metal y aceptable presión sobre el suelo;
  • creación de una nueva generación de complejos de máquinas para la protección del suelo de acuerdo con los requisitos y las instrucciones modernas para el desarrollo de la agricultura agropaisajista.

Compactación del suelo

Daños causados ​​por la compactación excesiva del suelo

El uso de máquinas y vehículos de labranza pesada con la tecnología multioperación existente para el cuidado del suelo y los cultivos conduce a una compactación excesiva del suelo bajo la influencia de los sistemas en funcionamiento.

La compactación del suelo conduce a:

  • una disminución en la permeabilidad del agua y el anegamiento de la capa superior, lo que aumenta la erosión del agua;
  • la formación de una costra superficial cuando el suelo compactado se seca;
  • deterioro del intercambio de gases;
  • colocación de semillas de mala calidad y disminución de la germinación en el campo, por ejemplo, la germinación de la cebada se reduce en un 27-30%, el trigo de invierno, en un 23,4%;
  • reducción en el número de microorganismos beneficiosos;
  • ralentizar los procesos microbiológicos y redox, reduciendo así la disponibilidad de nutrientes para las plantas;
  • 24-30% de reducción en la eficiencia del fertilizante.

La pérdida de rendimiento de grano por hectárea debido a la compactación es de 0,82 a 1,24 toneladas, y el consumo excesivo de combustible diesel es de 2,5 a 3,5 kg. Las pérdidas más tangibles se observan en las zonas húmedas.

Una sola pasada del tractor compacta el suelo a una profundidad de 45 cm, con múltiples pasadas, especialmente del tractor К-700, hasta 50-60 cm.

Cuando se cultivan cultivos, las unidades de máquina-tractor realizan de 5 a 15 pasadas por el campo, compactando las capas de suelo cultivable y subarable. Solo en el período de tratamiento previo a la siembra y siembra, los sistemas de funcionamiento de los equipos cubren hasta el 80% del área del campo, y las plantaciones de papas , remolacha azucarera y otros cultivos labrados están expuestas a 3-5 veces el impacto de los agregados solo durante el período de primavera. El área total de sus huellas durante todo el complejo de trabajo de campo alcanza el 100-200% del área de campo.

Según el Departamento de Agricultura de la Academia Agrícola de Moscú, al sembrar con el uso de tractores ДТ-75, el 21,6% del área de campo sufre deformación directa e indirecta, el 29,4% con tractores Т-150К y el 39% con К-700. tractores en conjunto con tres sembradoras. La densidad del suelo sódico-podzólico a lo largo del camino de los tractores de ruedas aumenta en 0,1-0,3 g/cm3, mientras alcanza 1,35-1,55 g/cm3, que es significativamente más alta que la densidad óptima del suelo para cultivos de campo. El rendimiento de los cultivos en la mezcla de avena y veza — trigo de invierno — cebada — papas en la rotación de cultivos en hileras disminuyó en promedio durante 10 años en un 6-22% debido al efecto de compactación de los tractores. La mayor disminución se observó en los tractores de ruedas Т-150К, К-700.

Tabla. Pesos del tractor y presión específica de los sistemas de tren de rodaje sobre el suelo[ref]Agricultura. Libro de texto para universidades / G.I. Bazdyrev, V.G. Loshakov, A.I. Puponin et al. - Moscú: Editorial "Kolos", 2000. - 551 p.[/ref]

MARCA DE TRACTORES
PESO DEL TRACTOR, KG
Presión específica del suelo, kg/cm2
promedio
máximo
МТЗ-52
2700
1,71
5,0
ДТ-75
6100
0,48
2,4
Т-150К
8020
1,64
4,4
К-700
12000
1,70
4,8

Según la Academia de Agricultura de Moscú K.A. Timityazev durante el arado de otoño a una profundidad de 20-22 cm de suelo arcilloso medio soddy-podzólico de la zona No Chernozem a una profundidad de 20-80 cm, la densidad durante 10 años de uso de los tractores Т-150К y К-700 aumentó en 0,1-0,15 g/cm3, alcanzando un valor de 1,38-1,62 g/cm3.

Según los datos de experimentos a largo plazo de la rama del Cáucaso del Norte del Instituto de Investigación de Mecanización Agrícola de toda Rusia, en chernozems, la resistividad del suelo durante el arado de 20-22 cm en la estela de tractores de orugas y ruedas ligeras es 12- 15% más alto que fuera de las pistas, y en las pistas de los tractores Т-150К y К-701, en un 44%. Al mismo tiempo, la calidad del desmoronamiento de la capa del suelo empeoró: fuera de las huellas, el grado de desmoronamiento de la capa fue del 87%, y en las huellas de los tractores Т-150К — 83%, К-701 — 56%. . El efecto de compactación de estos tractores se extiende a una profundidad de 40-60 cm, como máximo, hasta 1 m.

La presión específica admisible para la mayoría de los suelos es de 0,4-0,5 kg/cm2, la máxima de 1,0-1,5 kg/cm2. Sin embargo, los tractores de ruedas saturados de energía tienen un indicador de hasta 3-4 kg/cm2 o más. De acuerdo con el nivel de efecto de compactación sobre el suelo, los tractores domésticos se pueden organizar en el siguiente orden: ДТ-75 < МТЗ-52, МТЗ-100 < МТЗ-82 < Т-150К, К-700 < К-701.

La sobreconsolidación del suelo conduce al deterioro de las propiedades agrofísicas , biológicas y agroquímicas . A una profundidad constante de la capa cultivada, se forma una capa de arado, una capa excesivamente compactada que afecta negativamente los regímenes de agua , aire y temperatura del suelo.

La sobreconsolidación más fuerte ocurre cuando la humedad del suelo es alta. Por esta razón, la condición óptima para el cultivo del suelo es el estado de madurez física, que está dentro del rango de humedad para suelos sódico-podzólicos: 12-21 %, suelos de bosques grises: 15-23 %, suelos chernozem: 15-24 %. . Para todo tipo de suelos, la humedad recomendada para el procesamiento no es superior al 65-70% HB. La presión admisible sobre suelo húmedo al 60 % de HB para rastras de principios de primavera es de 0,3-0,4 kg/cm 2 , durante el tratamiento previo a la siembra — 0,5-0,6 kg/cm 2 , procesamiento principal — no superior a 1-1,5 kg/cm 2 .

La pérdida de rendimiento de los cultivos extensivos en el eslabón de la mezcla de avena y veza — trigo de invierno — cebada — patatas en el eslabón de la rotación de cultivos en hileras en promedio para dos rotaciones fue del 6-22%, dependiendo de la acción de compactación de los tractores. La mayor disminución se observó al utilizar los tractores T-150K y K-700.

Según los cálculos del Instituto del Suelo. V. V. Dokuchaev, la pérdida total de cultivos de cereales debido a la compactación del suelo en el país alcanza los 13-15 millones de toneladas, la remolacha azucarera , más de 2 millones de toneladas, el grano de maíz , alrededor de 0,5 millones de toneladas.

Tabla. Efecto de los sistemas de rodaje de los tractores en el rendimiento de los cultivos en el campo en las condiciones de Non-Chernozem, centner/ha (N.S. Matyuk, media de 10 años, 1993)[ref]Farming. Libro de texto para universidades / G.I. Bazdyrev, V.G. Loshakov, A.I. Puponin et al. - Moscú: Editorial "Kolos", 2000. - 551 p.[/ref].

Трактор
CAMBIO DE VICIA-AVENA POR HENO
TRIGO DE INVIERNO
CEBADA
PAPA
PROMEDIO, %
Sin sello, control
55,3
42,2
37,0
282
100
МТЗ-80
52,4
40,6
32,6
271
94
ДТ-75 (Т-150)
48,4
40,2
33,1
263
91
Т-150К
47,8
37,5
31,4
250
87
К-700
46,4
34,0
31,4
235
78

El procesamiento de suelos compactados está asociado con un aumento en los costos de energía. Según los cálculos, el consumo de combustible en el procesamiento de suelos compactados aumenta considerablemente, por ejemplo, al arar en más de 1 millón de toneladas por año.

La razón principal de la disminución de los rendimientos de los cultivos durante la compactación del suelo es el deterioro de las condiciones para la formación de un poderoso sistema de raíces y su vigorosa actividad. Según la Estación Experimental Agrícola de Minnesota (EE.UU.), el aumento de la densidad del suelo margoso de 1,16 a 1,38 g/cm2 reduce la longitud de las raíces de los guisantes en un factor de 6,2 y la masa en un factor de 1,9. La compactación del suelo provoca la formación de un sistema radicular superficial, que afecta la nutrición mineral de las plantas, que se deteriora en un 36-42%, incluso con suficiente humedad.

Medidas para reducir la compactación del suelo

La base del sistema de medidas para limitar el nivel de impacto de los equipos pesados ​​sobre el suelo son las medidas preventivas encaminadas a reducir el número de pasadas de los equipos y aflojar el suelo durante su cultivo, aplicando dosis aumentadas de fertilizantes orgánicos y enriqueciendo con materia orgánica, encalado o yeso, mejorando la estructura.

Para evitar la consolidación excesiva, el suelo se trata cuando alcanza la madurez física. En todos los tipos de suelos, el procesamiento se lleva a cabo con un contenido de humedad de no más del 60-70% del contenido de humedad.

De acuerdo con las recomendaciones de la Academia Rusa de Ciencias Agrícolas, los límites de carga permisibles en suelo arcilloso-podzólico húmedo (60% de la capacidad de humedad más baja) durante la rastra de principios de primavera son 0.3-0.4 kgf/cm2, durante el cultivo previo a la siembra — 0.5-0.6, con el principal — 1,0-1,25 kgf/cm2. Para un chernozem arcilloso pesado típico, la presión sobre el suelo durante el cultivo principal no debe exceder 0.8-1.0 kgf/cm2, mientras que el tratamiento de siembra y pre-siembra — 0.4-0.6 kgf/cm2.

Para reducir la compactación del suelo durante los trabajos de principios de primavera, por ejemplo, arado, siembra y cultivo previo a la siembra, es necesario utilizar tractores de oruga o tractores con neumáticos gemelos, cadenas neumáticas y, si es posible, evitar el uso de tractores de ruedas como Т -150К, К-701.

Los trenes de rodaje de los tractores causan daños especialmente graves en los cultivos de cereales de invierno y en los pastos durante la aplicación de fertilizantes nitrogenados a principios de la primavera. Las abonadoras pesadas compactan el suelo, por lo que es recomendable utilizar aviones o tractores con orugas neumáticas para el abono.

Cuando se utilizan tractores de ruedas, se agregan de tal manera que la huella del tractor coincide con la huella del implemento remolcado. La oruga del tractor y del implemento remolcado se afloja adicionalmente durante el trabajo previo a la siembra, y la profundidad a lo largo de la oruga se aumenta en 3-4 cm. Las unidades se reabastecen con semillas, fertilizantes, herbicidas o combustible fuera del campo o en lugares especialmente designados. carreteras.

La optimización de las rutas de movimiento de la maquinaria agrícola por el campo es una medida preventiva importante para evitar la compactación excesiva del suelo. Para ello, establezca rutas permanentes (pistas) para el movimiento de las unidades durante la siembra, el cuidado de las plantas. El movimiento de maquinaria a lo largo de rutas constantes utilizando las mismas marcas permite reducir el área de compactación del suelo en 1,7-2,7 veces en comparación con el movimiento incontrolado.

Al cuidar cultivos en hileras, el movimiento repetido del equipo debe realizarse a lo largo de la misma pista a lo largo de la cual se realizó el aterrizaje. El incumplimiento de esta regla provoca daños a las plantas por parte de los cuerpos de trabajo del cultivador, ya que el ancho del espacio entre hileras a tope no siempre se mantiene durante la siembra.

La minimización de la labranza proporciona una reducción en el número de pasadas de equipos por el campo, lo que se logra combinando varias operaciones y técnicas tecnológicas y realizándolas en un flujo de trabajo. Este enfoque permite reducir el número de pasadas por el campo de 2 a 3 veces.

La reducción de la compactación del suelo se logra reemplazando o reduciendo el número de labores profundas por superficiales y superficiales mediante el uso de unidades de alto rendimiento de corte ancho en campos con poca maleza. Entonces, en las condiciones de la zona de estepa, el arado de otoño para los cereales de principios de primavera se reemplaza por el procesamiento de corte plano utilizando agregados de corte ancho, por ejemplo, КПШ-9, КПШ-5, КПШ-11.

La desconsolidación del suelo mediante labranza mecánica se logra mediante labranza a diferentes profundidades en rotación de cultivos; una combinación de labranza con y sin vertedera; corte plano, disco, cincel, etc. Dichos sistemas pueden reducir la carga sobre el suelo y el área de compactación en un 30-40%.

Una técnica efectiva para descompactar el suelo de horizontes subarables es periódica, realizada una vez cada 3-4 años, cincelando a una profundidad de 30-40 cm.El cincelado profundo destruye el arado, afloja la capa subsuperficial compactada y mejora el agua y el aire. permeabilidad. Para esto, se utilizan subsoladores de cincel ПЧ-2.5, ПЧ-4.5, arados desgarradores ППВ-5-50, arados subterráneos, herramientas para procesamiento sin vertedera como paraplow, arados con cuerpos recortados.

La mayor eficiencia de aflojamiento profundo de las capas subterráneas se logra cuando se cultivan cultivos de labranza: maíz, papas, remolacha azucarera y otros, así como cultivos de invierno. Al mismo tiempo, el rendimiento de los cultivos labrados aumenta en un 15-20%.

Las técnicas de aflojamiento profundo también se realizan en el sistema de agricultura de recuperación de curvas de nivel. En suelos con riesgo de erosión hídrica, el aflojamiento profundo a lo largo de la pendiente ayuda a convertir la escorrentía superficial en escorrentía del subsuelo, lo que aumenta el almacenamiento de agua y reduce la escorrentía del suelo.

Literatura

Agricultura. Libro de texto para universidades / G.I. Bazdyrev, V. G. Loshakov, A.I. Puponin y otros — M .: Kolos Publishing House, 2000. — 551 p.

Fundamentos de la tecnología de producción agrícola. Agricultura y producción de cultivos. ed. VS Niklyaev. — M .: «Épica», 2000. — 555 p.