Информационно-образовательный портал
e-mail: mail@infobraz.ru

УПЛОТНЕНИЕ ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Реферат. Уплотнение почвы может быть рассмотрено как результат естественной усадки почвогрунта и как последствие воздействия ходовых частей тракторов, прицепов, сельхозмашин и транспортных средств. Уплотнение почвы происходит и под воздействием рабочих органов почвообрабатывающих машин. Снижение уплотнения почвы возможно применением технологии возделывания сельскохозяйственной культуры с использованием движения по одной и той же колее; мостовых технологий; широкозахватных агрегатов; минимализации обработки почвы; комбинированных машин и агрегатов, а также при совершенствовании технологии возделывания культуры, уменьшении количества механизированных операций и т. п. Важное значение для оценки влияния уплотнения почвы ходовыми частями тракторов, сельскохозяйственных машин, транспортных средств имеет интенсивность их воздействия, которая оценивается удельным давлением на почву.

Ключевые слова: уплотнение почвы, почвогрунт, сельскохозяйственная машина, технология, рабочие органы, способы движения.

Цель исследования: выявить факторы, влияющие на уплотнение почвы при возделывании сельскохозяйственных культур, и дать рекомендации по его минимизации.

Методика исследований преду­сматривает проведение теоретического анализа уплотнения почвы при выполнении агротехнических приемов в соответствии с технологией возделывания сельскохозяйственных культур.

Результаты и обсуждение

Тех­нология возделывания культуры, перечень и технология выполнения основных операций по возделыванию сельскохозяйственной культуры, применяемые технические средства оказывают решающее влияние на уплотнение почвы.

Уплотнение почвы может быть рассмотрено как результат естественной усадки почвогрунта и как последствие воздействия ходовых частей тракторов, прицепов, сельскохозяйственных машин и  различных транспортных средств. Вторая составляющая уплотнения почвы есть не что иное, как остаточная деформация почвогрунта, образовавшаяся под воздействием внешних сил – сил тяжести машин, передаваемых почве через колеса и гусеницы тракторов.

Уплотнение почвы может быть вызвано и воздействием рабочих органов сельскохозяйственных машин. Особенно велико это воздействие у лемехов и долот почвообрабатывающих машин. В процессе обработки почвы лемеха изнашиваются, что приводит к образованию затылочных углов, которые имеют тем большее значение, чем больше износ. Зависимость уплотнения почвы от степени износа лемехов изучена и теоретически освещена в работах [1, 4, 5, 10, 12, 13].

Уплотнение почвы происходит и при работе незатупленных рабочих органов почвообрабатывающих ма­шин. При взаимодействии клина (рабочего органа, лемеха, долота) с почвой первоначально происходят сжатие и деформация почвогрунта до тех пор, пока деформации почвы не вызовут и не создадут впереди клина напряжения, превышающие напряжения, при которых начинаются образование трещины и последующее разрушение пласта почвы. При этом впереди клина создается фронт деформации, распространяющийся и в сторону подпахотных горизонтов. Поскольку реологические модели почвогрунтов состоят из упругих и пластических (вязких) деформаций, т. е. почвы обладают упругими и  вязкими свойствами, то после того, как воздействие внешних сил прекращено, остаются пластические остаточные деформации почвы. Эти деформации накапливаются и создают уплотненный слой почвы ниже уровня хода рабочего органа в почве. Для уменьшения доли остаточных деформаций почвы необходимо принять меры к повышению содержания в ней органических веществ, растительных остатков.

На уплотнение почвы влияют и технология выполнения конкретной операции, и состав машинно-тракторного агрегата (МТА). Выбор состава МТА зависит от многих факторов. Составы МТА, отвечающие требованиям ресурсосбережения, приведены во многих научных работах (Зангиев, 2001; Левшин А. Г., 2005; Халилов М. Б., 2010).

Одним из решающих факторов выбора энергосредства являются условия работы. Длина гона – фактор, характеризующий площадь поля. Этот показатель берется за основу при выборе состава МТА для лущения, вспашки, дискования, культивации посева и т. д. Каждому сочетанию природно-производственных условий, размеру полей с  длиной гона L соответствует оптимальная мощность двигателя трактора NH0. При этом приведенные затраты имеют минимальное значение: Сп = Смин. Рекомендуемые диапазоны ресурсосберегающих потребных мощностей двигателей тракторов для выполнения заданных операций основаны на классе длины гона (Зангиев А. А., 1996).

При выполнении операций по обработке почвы необходимо стремиться минимизировать длину пути, проходимую МТА по полю. Это позволит сократить площадь поля, уплотняемую ходовыми частями тракторов и колесами сельскохозяйственных машин. При этом могут применяться различные способы движения.

Длина пути, проходимого МТА при обработке 1 га площади поля при различных способах движения, складывается из длины рабочего хода LP, длины пути, проходимого при повороте Lп. Формулы для вычисления Lр и Lп при различных способах движения даны у С. А. Иофина, и Г. П. Лышко (1984).

Количество проходов по полю  nп обратно пропорционально ширине захвата машинно-тракторного агрегата ВА.

nп = (1)

Площадь поля, подвергаемая уплотнению при одном проходе, равна:

– при использовании гусеничных тракторов:

Sуп1= 2Вгус·( Lр· nп+ Lп· Кп), (2)

где Кп – количество поворотов при обработке 1 га; Вгус – ширина гусениц трактора, м;

– при использовании колесных тракторов тракторов:

Sуп2= 2 · (nпк Впк+ nзк· Взк) · (Lр· nп+ Lп· Кп), (3)

где Впк – ширина передних колес, м. Взк – ширина задних колес, м; nзк – количество колес (сдвоенные ­
nзк = 2, строенные nзк = 3);

– при использовании полугусеничных тракторов:

Sуп3= 2 · (nпк Впк + Вгус) · (Lр· nп + Lп· Кп). (4)

В двух последних случаях площадь, уплотненная передними колесами, накладывается на площадь, уплотняемую задними колесами. При  определении площади уплот­нения можно сложить эти площади или рассматривать ее как площадь, подвергающуюся повторному уплотнению.

В этом случае величину Впк принимаем равной нулю.

Аналогичные подходы возможны при рассмотрении уплотняющего воздействия колес прицепов, сельскохозяйственных машин, транспортных средств.

Площадь поля, уплотняемая сельхозмашиной:

Sуп.схм = Вк.схм · nксхм · Lz , (5)

где Вк.схм – ширина колес сельхозмашины, м; nксхм – количество колес с/х машин, шт.; Lz – суммарная длина пути, пройденного сельскохозяйственной машиной при движении по полю, м.

Lz = Lпов + Lр, (6)

где Lпов – длина пути, пройденного при выполнении поворотов и разворотов, м; Всхм – ширина захвата сельскохозяйственной машины, м.

Площадь поля, уплотняемая сцепкой:

Sуп.сц = Вк.сц· nк.сц · LΣ, (7)

где Вк.сц– ширина колес сцепки, м; nксц– количество колес сцепки; LΣ суммарная длина пути сцепки.

Суммарная площадь уплотнения почвы колесами при возделывании данной сельскохозяйственной культуры:

Sуп = + + + , (8)

где – площадь, уплотненная
колесами тракторов при выполнении i-й ­операции; – площадь, уплотненная колесами сельскохозяйственных ­ма­­шин при выполнении i-й опе­рации; – площадь, уплотненная
колесами транспортных средств при выполнении i-й операции; – площадь, уплотненная
колесами сцепкой при выполнении i-й операции; u – количество меха­низированных операций при вы­полнении всех видов работ по возделыванию сельскохозяйственной культуры.

Целевая функция снижения уплотнения почвы имеет вид

Sуп → min. (9)

Решению данной целевой функции отвечают, в частности, возделывание сельскохозяйственной культуры с использованием технологии движения по одной и той же колее, мостовые технологии, применение широкозахватных агрегатов, минимализация обработки почвы, использование комбинированных машин и агрегатов, совершенствование всех процессов, уменьшение количества механизированных операций и т. п.

Важное значение для оценки влияния уплотнения почвы ходовыми частями тракторов, сельскохозяйственных машин, транспортных средств имеет интенсивность их воздействия. Она зависит от массы машины и площади контакта движителей с почвой, т. е. от величины силы тяжести, приходящейся на единицу площади. Для колес сельскохозяйственных машин оценка их влияния на уплотнение почвы должна проводиться с учетом не только веса самой сельхозмашины, но и вертикальной составляющей сил сопротивления рабочих органов почвообрабатывающих агрегатов, которая передается на опорные колеса. При этом необходимо учесть наличие гидравлических систем погружения ведущих колес трактора, обеспечивающих передачу части сил сопротивления и веса машины на них.

Для уменьшения удельного веса, приходящегося на единицу площади контакта движителей с почвой, на практике прибегают к сдваиванию колес. Разработаны рекомендации по снижению давления в шинах колесных тракторов, используемых при выполнении сельскохозяйственных работ. Это позволяет увеличить пятно контакта шин с почвой. Так, применение сдваивания колес на тракторах К-701 снизило давление на почву до 0,5 кг/см2; строенные колеса обеспечили давление на почву в пределах 0,36 кг/см2. Для уменьшения степени уплотнения почвы рекомендуется применять энергонасыщенные тракторы и энергосредства приводной концепции, такие как УЭС «Полесье» и др. Они предназначены для работы с машинами, имеющими активные ротационные рабочие органы, для которых не требуется развивать высокое тяговое усилие.

При этом возможно использование энергосредств, имеющих малый вес и, соответственно, оказывающих меньшее по сравнению с тракторами тяговой концепции удельное давление на почву.

Выводы

Для снижения уплотнения почвы рекомендуются:

– возделывание сельскохозяйственной культуры с использованием технологии движения по одной и той же колее, мостовых технологий, применение широкозахватных агрегатов;

– минимализация обработки почвы, использование комбинированных машин и агрегатов, совершенствование технологии возделывания культуры и уменьшение количества проходов техники по полю.

Для колес сельскохозяйственных машин оценка их влияния на уплотнение почвы должна проводиться с учетом не только веса самой сельхозмашины, но и вертикальной составляющей сил сопротивления рабочих органов почвообрабатывающих агрегатов, которая передается на опорные колеса. При этом необходимо учесть наличие гидравлических систем погружения ведущих колес трактора, обеспечивающих передачу части сил сопротивления и веса машины на них.

Для уменьшения степени уплотнения почвы рекомендуется применять энергонасыщенные тракторы и энергосредства приводной концепции, такие как УЭС «Полесье».

Для уменьшения удельного веса, приходящегося на единицу площади контакта движителей с почвой на практике, прибегают к сдваиванию колес. Стоит придерживаться рекомендаций по снижению давления в шинах колесных тракторов, используемых при выполнении сельскохозяйственных работ.

Литература

  1. Халилов М. Б., Халилов Ш. М., Жук А. Ф. Почвовлагосберегающие агроприемы при возделывании зерновых культер в условиях Республики Дагестан // Проблемы развития АПК региона. – 2016.  – Т. 1, № 1-2(25). – С. 119–123.
  2. Магомедов Н. Р., Халилов М. Б., Бедоева С. В. Ресурсосберегающие приемы обработки почвы под озимую пшеницу в равнинной зоне Дагестана // Российская сельскохозяйственная наука. – 2017. – № 1. – С. 33–35.
  3. Халилов М. Б., Джапаров Б. А., Халилов Ш. М. Исследование эффективности использования культиваторных лап нового поколения // Научное обозрение. – 2014. – № 7-1. – С. 33–36.
  4. ­Хали­лов М. Б., Халилов Ш. М., Ис­ма­илов А. Б. и др. Исследование энергозатрат на возделывание сельскохозяйствен­ной культуры // Проблемы развития АПК региона. – 2014. – Т. 18, № 2-18(18). – С. 72–76.
  5. Халилов М. Б., Сулейманов С. А., Халилов Ш. М. Щелевание как эффективный агротехнологический прием в почвозащитной агротехнологии // Проблемы развития АПК региона. – 2013. – № 4. – С. 79.
  6. Халилов М. Б., Джапаров Б. А.Комбинированные приемы предпосевной подготовки почвы в условиях предгорной зоны Дагестана // Проблемы развития АПК региона. – 2013. – Т. 15, № 3-15(15). – С. 73–76.
  7. Халилов М. Б., Сулейманов С. А., Халилов Ш. М. Почвозащитные агротехнологии в  Республике Дагестан // Проблемы развития АПК региона. – 2013. – Т. 16, № 4-16(15). – С. 78–80.
  8. Халилов М. Б.. Байбулатов Т. С., Халилов Ш. М. Анализ технологии и обоснование технологических схем машин для обработки почвы в условиях Республики Дагестан // Научное обозрение. – 2011. – № 1. – С. 4–8.
  9. Халилов М. Б., Сулейманов С. А., Халилов Ш. М. Почвозащитные агротехнологии в республике Дагестан // Научная жизнь. – 2011. – № 4. – С. 65–68.
  10. Халилов М. Б. Выбор орудий для основной обработки почвы // Механизация электрификация сельского хозяйства. – 2005. – № 6. – С.  35.
  11. Халилов М. Б., Бедоева С. В. Исследование влияния предшественников и приемов обработки лугово-каштановой почвы на урожайность озимой пшеницы // Научная жизнь. – 2016. – № 11. – С. 62–70.
  12. Жук А. Ф., Халилов М. Б., Ха­лилов Ш. М. Совершенствование систем обработки почвы // Проб­лемы развития АПК региона. – 2016. – Т. 1, № 1-1(25). – С. 167–169.
  13. Халилов М. Б., Халилов Ш. М. Исследование процесса деформации подпахотных слоев почвы // Проблемы развития АПК региона. – 2014. – № 3(19). – С. 86–89.
  14. Халилов М. Б., Халилов Ш. М. Теоретическое исследование динамики клина и энергозатрат при высоких скоростях обработки почвы // Проблемы развития АПК региона. – 2011. – № 4(8). – С. 52–56.

Метки: Агрономия, лесное и водное хозяйство