CC BY
20
УДК 631.358
ЭФФЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ МИНИМАЛЬНОЙ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Б.Х. Ахалая, кандидат технических наук С.И. Старовойтову доктор технических наук П.А. Еремин, инженер М.В. Иванов, инженер А.Ш. Акопян, инженер
Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ Е-mail: [email protected]
Аннотация. В настоящее время все большую популярность приобретает метод обработки почвы, который в мире принято называть технологией «Strip-Till». Основная особенность данного метода состоит в том, что одновременно с рыхлением верхнего плодородного слоя на глубину обработки в землю вносятся минеральные или органические удобрения, при этом обрабатывается не вся площадь, а ее часть. Технология полосного земледелия «Strip-Till» содержит лучшие свойства традиционной и безотвальной обработок почвы, при котором обрабатывается только узкая полоса посева (15-25 см) с образованием небольшого гребня, а около 2/3 поля остается необработанным. Одним из основных преимуществ внедрения «Strip-Till» является отсутствие переходного периода, значительно снижающего экономическую эффективность. Использование такой технологии обработки, особенно в первые годы, позволяет сократить затраты на выращивание в 2-3 раза по сравнению с традиционной технологией с применением вспашки. В основном, данная технология применяется для возделывания пропашных культур (кукурузы, подсолнечника, свеклы), а также под сою. В некоторых хозяйствах по технологии «Strip-Till», кроме кукурузы, сои и сахарной свеклы, выращиваются хлопчатник, подсолнечник, картофель, а также томаты, капуста и др. овощные культуры, при этом высев семян может проводиться обычными (не стерневыми) сеялками в разрыхленные полосы. В работе представлена разработка новой конструкции комбинированного рабочего органа для полосной обработки почвы по методу «Strip-Till», которая ведется в ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. Ключевые слова: полосная обработка почвы, плодородие, культивация, щелевание,урожай, экология.
Технологию обработки почвы «Strip-Till» (рис. 1) широко применяют во многих странах Европы.
Рис. 1. Обработка почвы по системе «Strip-Till»
Это связано с преимуществами данного вида возделывания почвы:
- в разрыхленные полосы одновременно с внесением удобрений в зависимости от готовности почвы зачастую производится и посев семенного материала, вследствие чего растения в период активного роста и развития получают все необходимые питательные вещества в достаточном количестве прямо под корни. Благодаря этой технологии у культур развивается мощная корневая система, что способствует получению хорошего урожая в будущем;
- особенно очевидны плюсы данного метода во время засушливых сезонов, когда хорошо развитая корневая система позволяет растениям получать влагу из более глубоких горизонтов почвы и, несмотря ни на что, давать обильные урожаи, при этом около 2/3 земельного участка вообще никак не обрабатывается;
Journal of VNIIMZH №4(36)-2019
109
- за счет отсутствия традиционной механической обработки с оборотом плодородного слоя снижаются потери влаги в грунте, поддерживается постоянная температура земельного горизонта. При этом технология «Strip-Till» позволяет значительно экономить дорогостоящие ресурсы; и самое главное - при данном способе обработки земли сохраняется ее естественное плодородие и снижается риск образования ветровой и водной эрозии;
- данный метод позволяет почве восстанавливать свои силы естественным образом, благодаря этому улучшается плодородный слой почвы, увеличивается популяция полезных бактерий и микроорганизмов, которые содействуют образованию микро- и макроэлементов;
- благодаря тому, что удобрения непосредственно с зерном попадают на требуемую глубину в нужном количестве, обеспечивается последующая равномерность всходов, что является еще одним немаловажным плюсом для повышения общей урожайности. При этом значительно экономится общее количество затрачиваемых удобрений и стимуляторов роста;
- на практике показано, что технология «Strip-Till» способна увеличить урожайность большинства культур до 25%. Это стало возможным благодаря развитию более мощной и разветвленной корневой системы растений, которая позволяет культурам охватывать большую площадь плодородного горизонта;
- последние исследования в области сберегающих технологий обработки почвы показали, что после применения способа «StripTill» содержание гумуса в земле увеличилось до 5%, при этом необработанная полоса земли выступает в роли своеобразного буфера, взаимодействуя с обработанным участком и способствуя обеспечению обменных процессов, восстанавливая и нормализуя жизнедеятельность и плодородность земли.
Целенаправленное полосное рыхление грунта производится два раза в год: осенью и весной. После прохода агрегата на поверхности земли остаются междурядья, защищенные соломой. По словам фермеров, которые
практиковали метод «Strip-Till» на протяжении многих лет, их расходы на удобрения и средства защиты культур снизились до 40%. При этом урожайность увеличилась в среднем на 15-20%. Однако, как и любая другая система земледелия, технология «Strip-Till» имеет свои недостатки. Она достаточно сложна, поэтому требует определенной квалификации агрономов, поскольку при ее применении необходимо учитывать большое количество факторов, влияющих на технологию. Кроме того, сельхозпроизводителям понадобятся высокоточные навигационные станции для быстрого нахождения предварительно обработанных и необработанных рядов (полос). Высокая точность сигнала и четкое позиционирование позволяют выращивать на подготовленных и обработанных участках промежуточные культуры, которые способствуют оздоровлению почвы, обогащая ее полезными веществами и микроэлементами. Применение технологии «StripTill» является экономически выгодным, экологически обоснованным способом обработки почвы, при котором повышается урожайность возделываемой культуры и восстанавливается плодородный слой почвы.
Одним из главных условий повышения эффективности производства конкурентоспособной сельскохозяйственной продукции является обеспеченность агропромышленного комплекса высокоэффективными машинными технологиями, агрегатами и техническими средствами для обработки почвы, к числу которых относятся и культиваторы [1].
Наиболее распространенными видами культиваторов являются те, которые снабжены двухсторонними стрельчатыми и подрезными лапами, производящие подрезания сорняков с одновременным рыхлением почвы на глубину 8-16 см. Ими оснащены многие почвообрабатывающие агрегаты [2,3].
Расстановка рабочих органов в культиваторах выполняется с таким расчетом, чтобы они не забивались сорняками, не оставляли огрехов, что ведет к неудовлетворительной работе. Известно, что многократные проходы почвообрабатывающих агрегатов по полю, связанные с необходимостью выполне-
ния нескольких операций, приводят к чрезмерному уплотнению и распылению почвы. Под действием колес тракторов агрегатные комочки почвы разрушаются, распыляются, плотность почвы повышается, а капиллярность и влагопроницаемость уменьшаются. Все это ведет к снижению урожая. Многократная предпосевная обработка затягивает посев, что также неблагоприятно сказывается на урожае. Особенно вредна многократная обработка в зонах недостаточного увлажнения и на легких бесструктурных почвах. При интенсивной обработке теряется органическое вещество вследствие выветривания и водной эрозии, ухудшается структура почвы, возрастает потеря влаги и образование глыб. Поэтому современные методы обработки почвы все активнее предусматривают использование комбинированных машин и агрегатов, позволяющих за один проход выполнять несколько операций в различных сочетаниях. В ВИМе наработан богатый опыт по разработке различных почвообрабатывающих агрегатов, в т. ч. теоретического и экспериментально характера [4].
Целью настоящей работы является повышение качества полосной обработки почвы с совмещением нескольких операций. Поставленная цель достигается тем, что в комбинированном рабочем органе, содержащем держатель, два крыла с лезвиями, наплавленными износостойким слоем на ее лобовой части от носка лапы до места крепления к держателю, и долото, щелеватель выполнен в виде двух смонтированных на цапфах дисков, установленных под углом 20-25° к вертикальной оси и жестко закрепленных на концах крыльев с возможностью их демонтажа. На держателе культиватора размещен кронштейн с жестко закрепленными на нем семяпроводом и прикатывающим каточком. Каточки выполнены с шипами и с прижимной пружиной, установленными с возможностью регулировки по высоте и демонтажа, при этом параметры высоты рабочей части лапы, длины шипа, диаметры каточка и ще-левателя определены соотношением 1:1:2:3. Комбинированная лапа культиватора [5] содержит держатель 1 и два крыла 2 с лезвия-
ми 3, лобовую часть 4, долото 5 и щелева-тель 6, цапфы 7 дисков щелевателя 6. На держателе 1 культиватора размещен кронштейн 8 с семяпроводом 9 и прикатывающим ка-точком 10 с шипами 11 и прижимной пружиной 12 (рис. 1).
Рис. 1. Комбинированная лапа культиватора с двумя щелевателями
Выполнение щелевателя в виде двух смонтированных на цапфах дисков, установленных под углом 20-25° к вертикальной оси, позволяет нарезать щели для циркуляции водо-воздушного режима в непосредственной близости от вертикальной плоскости размещения семян, высеянных семяпроводом. Следом за семяпроводом вращающимся каточком уплотняется почва, а выполнение его с шипами обеспечивает возможность для дополнительного доступа влаги.
Размещение на цапфах дисков, жестко закрепленных на концах крыльев с возможностью их демонтажа, а на держателе культиватора - кронштейна с жестко закрепленными на нем семяпровода и прикатывающим каточком с шипами и с прижимной пружиной, позволяет при необходимости комбинированную лапу культиватора легко перевести на однооперационный режим работы, то есть на культивацию почвы.
Во время движения культиватора долото, закрепленное на лобовой части лапы, рыхлит почву, и лезвия лапы, имеющие заточку, обеспечивают полное подрезание корней сорняков. Щелеватель в виде двух дисков нарезает щели, одновременно через семяпровод высеваются семена, вращающимся каточком с по-
Лоигпа! оГ VNIIMZH №4(36)-2019
111
мощью прижимной пружиной прикатывается почва для улучшения ее контакта с семенами. Щелеватель способствует улучшению процесса регулирования водовоздушного режима, происходящего в почве, необходимого для корневой системы растений.
Изготовлением дисков щелевателя с углом заточки 8-10° не только улучшается процесс работы, поскольку на рабочей поверхности диска не скапливаются растительные остатки, но и снижается тяговое сопротивление агрегата. В результате за один проход агрегат выполняет рыхление верхнего слоя почвы без оборота пласта, подрезания сорняков, нарезания щелей, высева семян, при-катывания почвы. С помощью демонтажа дополнительных рабочих органов лапы культиватора обеспечивается перевод его на одну операцию - культивацию. Применение предлагаемой конструкции комбинированной лапы культиватора обеспечивает повышение качества полосной обработки почвы, эксплуатационной надежности щелевателя и беспрепятственный доступ оросительной воды в нижележащие слои, доступные для корневой системы растений, что делает лапу культиватора универсальной. Наличие щелевателя способствует более устойчивому ходу культиватора и обеспечивает улучшение качества обработки почвы до 10%.
Литература:
1. Измайлов А.Ю., Шогенов Ю.Х. Разработка интенсивных машинных технологий и новой энергонасыщенной техники для производства основных видов сельскохозяйственной продукции // Техника и оборудование для села. 2016. № 5. С. 2-5.
2. Лобачевский Я.П., Колчина Л.М. Современное состояние и тенденции развития почвообрабатывающих машин. М., 2005. 116 с.
3. Лобачевский Я.П. Горизонтальная составляющая тягового сопротивления плужного корпуса // Интеллектуальные машинные технологии и техника для реализации Госпрограммы развития с. х. М., 2015.
4. Лобачевский Я.П. Теоретические и технологические аспекты работы рыхлительного рабочего органа // С.-х. машины и технологии. 2016. № 5. С. 17-23.
5. Пат. 2600687 РФ. Лапа культиватора / Измайлов А.Ю. и др. Заяв. 21.09.15; Опубл. 27.10.16
Literatura:
1. Izmajlov A.YU., SHogenov YU.H. Razrabotka inten-sivnyh mashinnyh tekhnologij i novoj energonasyshchen-noj tekhniki dlya proizvodstva osnovnyh vidov sel'skoho-zyajstvennoj produkcii // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2016. № 5. S. 2-5.
2. Lobachevskij YA.P., Kolchina L.M. Sovremennoe so-stoyanie i tendencii razvitiya pochvoobrabatyvayushchih mashin. M., 2005. 116 s.
3. Lobachevskij YA.P. Gorizontal'naya sostavlyayushc-haya tyagovogo soprotivleniya pluzhnogo korpusa // In-tellektual'nye mashinnye tekhnologii i tekhnika dlya real-izacii Gosprogrammy razvitiya s. h. M., 2015.
4. Lobachevskij YA.P. Teoreticheskie i tekhnologicheskie aspekty raboty ryhlitel'nogo rabochego organa // S.-h. ma-shiny i tekhnologii. 2016. № 5. S. 17-23.
5. Pat. 2600687 RF. Lapa kul'tivatora / Izmajlov A.YU. i dr. Zayav. 21.09.15; Opubl. 27.10.16
EFFICIENT TECHNOLOGY OF ENERGY-SAVING SOIL TREATMENT B.H. Ahalya, candidate of technical sciences S.I. Starovoitov, doctor of technical sciences P.A. Eremin, engineer M.V. Ivanov, engineer A.Sh. Akopyan, engineer Federal research agroengineering centre VIM
Abstract. Currently, more and more popular is becoming the method of soil cultivation, is called in the world as "Strip-Till" technology. The main feature of this method is in the soil upper fertile layer loosening, simultaneously at the depth of processing, mineral or organic fertilizers are introduced into the ground, and not the full area, but its part is processed. The "Strip-Till" agriculture technology contains the best properties of traditional and non- mold-board tillage of soil strip processing, when only a narrow band of sowing (15-25 cm) is treated with the small ridge formation, and about 2/3 of the field is remained untreated. One of the main "Strip-Till" implementation's advantages is the interim period's absence, economic efficiency's significantly reducing. Such processing technology using, especially in the first years, allows to reduce the cultivation's costs in 2-3 times in compared to traditional plowing using technology. Basically, this technology is used for the row crops' cultivation (corn, sunflower, beet), as well as soy. In some "Strip-Till" technology farms, in addition to corn, soybeans and sugar beets, cotton, sunflower, potatoes, as well as tomatoes, cabbage and other vegetable crops are grown, and seeds sowing can by conventional (not stubble) seeders at loosened strips be carried out. The paper combined working body for strip tillage by the "Strip-Till" method's new design development, that is conducting in FGBNYFNAC VIM is presented. Keywords: strip tillage, fertility, cultivation, soil crevice, harvest, ecology.
