Всему начало -- плуг и борозда

05 Сентября 2006

   Выполнение агротребований -- главное условие энергосберегающих технологий основной обработки почвы. ПОВЫШЕНИЕ урожайности сельскохозяйственных культур и плодородие почвы тесно связаны с качеством пахоты, являющейся самым энергоемким процессом в полеводстве. На выполнение ее затрачивается примерно 30--40 проц. от всех энергозатрат на полевые работы.

   Особенность основной обработки почвы заключается в том, что затраты труда и механической энергии на ее выполнение непосредственно не дают продукции, а только в сочетании с природными факторами создают условия для протекания биологических и физико-механических процессов в почве, обеспечивающих будущий урожай. Таким образом, качество вспашки является основным гарантом получения урожая. Поэтому производительность пахотных агрегатов должна определяться физическим объемом работы при обязательном выполнении агротребований к процессу.

Агрономической наукой установлено: чем выше крошение пласта, лучше перемешивание почвы в пахотном горизонте и заделка пожнивных остатков, тем эффективнее плодородие и биологическая активность пашни, а значит, больше и урожай. По данным Почвенного института РАН имени В. В. Докучаева, качество вспашки считается хорошим, когда степень крошения пласта не ниже 80 проц., заделка растительных остатков не ниже 97 проц., а содержание частиц меньше 0,25 мм не более 5 проц. Важнейшим агротехническим показателем качества пахоты является крошение почвы. Академик П. А. Костычев считал, что рабочие органы плуга "тем удачнее, чем лучше они крошат почву". Высокое крошение почвы улучшает доступ в нее воды и воздуха, уменьшает испарение почвенной влаги из пахотного горизонта.

   Таким образом, заявления отдельных представителей западных фирм, выпускающих плуги, прозвучавшие на Международной выставке "Белагро-2005" в Минске, что, дескать, качество вспашки в настоящее время не имеет значения, есть орудия для поверхностной обработки пашни, являются несерьезными.

Лемешно-отвальные плуги, согласно испытаниям МИС, при обработке большинства типов почв, особенно тяжелых, не обеспечивают требуемого крошения (степень крошения почв колеблется от 34 до 70 проц.) и перемешивания пласта, выровненности поверхности пашни. Дополнительные же обработки поверхности пашни катками, культиваторами, зубовыми и дисковыми боронами значительно увеличивают общие затраты энергии и средств на подготовку почвы к посеву, вызывают уплотнение и распыление пахотного слоя. В данном случае поверхностные обработки доводят качество предыдущего процесса -- вспашки -- до требований агротехники и фактически являются вынужденными.

Пахотные агрегаты, безотносительно конструкции рабочей машины и характера воздействия рабочих органов на почву, обязательно должны выполнять заданные агротребования. Нельзя экономить энергию за счет невыполнения агротехники против агротехнически необходимого ее количества.

Лемешно-отвальные плуги всю необходимую для работы энергию получают через прицепное устройство трактора, который должен иметь для реализации мощности двигателя большой сцепной вес. Повышение производительности пахотных агрегатов связано с увеличением ширины захвата плуга и тягового усилия трактора, что требует дальнейшего повышения мощности двигателя и массы трактора (мощность современных тракторов достигает 340--400 кВт, масса -- 14000 кг).

   Увеличение массы пахотных агрегатов ведет к излишнему расходу топлива и энергии на его перемещение по полю, к росту непроизводительных затрат энергии, связанному с уплотнением почвы ходовой системой трактора. По расчетам, на передвижение массы пахотного агрегата расходуется до 30 проц. мощности двигателя. Считается, что на перемещение одной тонны массы агрегата на вспашке затрачивается до одного килограмма топлива на гектар.

   Кроме того, использование тяжелых пахотных агрегатов вызывает уплотнение как пахотного, так и подпахотного горизонтов почвы на глубину до 1,0--1,2 м, при этом плотность (объемная масса) в горизонтах может повышаться до 1,5--1,8 г/см3. Высокое уплотнение ухудшает условия жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, снижает

плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур, делает большую часть влаги непродуктивной. Движение колес тяжелых тракторов по борозде вызывает переуплотнение и дальнейшее ухудшение агрофизических свойств почвы.

Оптимальная плотность почвы для развития корневой системы растений находится в узких пределах -- 1,0--1,3 г/см3. Исследования показывают, что увеличение или уменьшение плотности почвы по сравнению с оптимальной на 0,1--0,2 г/см3 вызывает снижение урожая на 20--40 проц. На глинистых и суглинистых почвах уплотнение существенно ухудшает крошение, а количество комков диаметром больше 10 см в верхнем слое составляет 38--45 проц.

   Уплотнение в верхнем пахотном горизонте до глубины 30--40 см имеет наибольшую величину, глубже его величина уменьшается примерно в 2 раза. Увеличение опорной поверхности тракторов применением сдвоенных колес позволяет снизить уплотняющее воздействие в поверхностном горизонте до глубины 30 см на 15 проц., в подпахотном горизонте оно определяется только массой трактора.

Ученые Почвенного института РАН имени В. В. Докучаева экспериментально показали, что уплотнение почвы, вызванное ходовыми системами тяжелых тракторов, сохраняется на протяжении двух и более лет, т.е. ее быстрого самовосстановления не происходит.

Многолетние исследования ученых России, Беларуси, Болгарии, Германии, Эстонии и других стран отмечают снижение урожайности в результате уплотнения почвы ходовыми системами тракторов: кукурузы на зерно -- до 30 проц., озимой пшеницы -- до 27, сахарной свеклы -- до 15, ячменя -- до 24, картофеля -- до 25 проц.

СЛЕДОВАТЕЛЬНО, возникает объективное противоречие между необходимостью повышения производительности и экономичности пахотных агрегатов и проблемой уплотнения почвы тяжелыми тракторами и почвообрабатывающими машинами и орудиями.

Повышение производительности и качества работы пахотных агрегатов, уменьшение массы тракторов, рациональное и полное использование мощности двигателей требуют совершенствования технологии вспашки, создания новых орудий и способов передачи энергии от двигателя к рабочей машине. Одним из рациональных направлений повышения качества вспашки и улучшения использования мощности тракторов является применение плугов с комбинированными рабочими органами (см. фото). Такой орган состоит из пассивного корпуса и активного ротора, который вращается при помощи гидропривода. Пассивный корпус имеет узкую рабочую поверхность, ротор состоит из верхних вертикальных лопаток, установленных под углом к оси вращения, и нижних наклонных лопаток, установленных под углом к горизонту. Особенностью комбинированного рабочего органа является сочетание наиболее экономичного способа отрезания пласта от массива с эффективным способом крошения и перемешивания слоев почвы ротором. Технологический процесс вспашки происходит следующим образом: пассивный корпус отрезает пласт от дна и стенки борозды, частично разделяет его на крупные глыбы и направляет на вращающийся ротор, который верхними лопатками крошит и сбрасывает верхние слои почвы на дно борозды. Одновременно нижние лопатки производят зачистку дна борозды и сообщают вертикальное перемещение нижним слоям почвы. Совместное действие нижних и верхних лопаток ротора позволяет осуществить крошение, перемешивание и оборот пласта. Таким образом, в технологическом процессе, выполняемом комбинированными рабочими органами, только операция отделения почвенного пласта от массива осуществляется пассивным корпусом за счет тягового усилия трактора. А операции крошения, перемешивания, оборота и укладки пласта в борозду производятся ротором, потребляющим мощность двигателя через гидропривод, который, кстати, позволяет бесступенчато регулировать частоту вращения роторов.

   Двухпоточная передача мощности двигателя на рабочую машину -- через гидропривод и прицепное устройство трактора -- обеспечивает полное использование мощности двигателя, создает возможность уменьшения веса трактора, повышения КПД и производительности пахотного агрегата. Плуги с комбинированными рабочими органами имеют меньшее тяговое сопротивление и значительно повышают качество вспашки по сравнению с лемешно-отвальными. На привод роторов передается 30--36 проц. от мощности, затрачиваемой на выполнение технологического процесса вспашки.

Вспашка плугами с комбинированными рабочими органами на всех почвах (кроме многолетних трав) обеспечивает по крошению и заделке растительных остатков предъявляемые агротехнические требования: степень крошения почвы составляет 80--87 проц., заделка растительных остатков -- 97--98 проц. Такие плуги при вспашке супесчаных, суглинистых и других почв способны подготовить поле под посев технических и пропашных культур за один проход агрегата, а при вспашке тяжелых почв для подготовки поля под посев требуется провести лишь поверхностную обработку пашни зубовыми боронами или культиватором с прикатыванием. Уменьшение поверхностных обработок и затрат энергии на их проведение имеет особое значение при посеве озимых культур.

   Недостаточное внимание разработке и выпуску плугов с активными рабочими органами можно объяснить тем, что механический привод на плуге представляет сложную, металлоемкую конструкцию, а гидравлическая система отбора мощности трактора и выпускаемое гидравлическое оборудование не позволяли сделать привод гидравлическим. Практически сложилась следующая ситуация: тракторостроители не занимаются разработкой мощной гидравлической системы отбора мощности, так как для ее использования отсутствуют соответствующие сельскохозяйственные машины; заводы, выпускающие сельхозмашины, не разрабатывают машины с активными рабочими органами, поскольку тракторы не имеют необходимой гидравлической системы для их привода, а потребитель не обладает должными знаниями об их возможностях и не делает заказов.

   Но в настоящее время гидравлическое оборудование выпускается промышленностью, и применение гидропривода на плуге является реальным. Кроме того, имеется много сельскохозяйственных машин, на которых механический привод следует заменить на гидравлический. Так что, думаем, настало время Минскому тракторному заводу по спецзаказу оборудовать тракторы мощной гидравлической системой отбора мощности двигателя, для чего можно использовать регулируемый гидронасос типа НП-90. Его привод производится от ВОМ трактора через редуктор, а управление насосом осуществляется механизатором из кабины трактора.

   При отвальной вспашке на поле образуются свальные гребни и разъемные борозды, суммарная площадь которых в зависимости от размеров и формы поля достигает 19,5 проц. На этой площади урожайность, согласно исследованиям, снижается на 30--40 проц. по сравнению с остальной площадью поля. Чтобы не иметь на поле свальных гребней и разъемных борозд, широко применяются оборотные плуги для гладкой вспашки, которая позволяет без дополнительных затрат увеличить урожайность на 10--12 проц., повысить производительность и качество работы посевных агрегатов, снизить потери урожая при работе комбайнов. При внедрении интенсивных технологий для ликвидации гребней и борозд на поле вводится дополнительная технологическая операция "Заделка борозд тяжелой дисковой бороной", связанная с дополнительным проходом по вспаханному полю тракторного агрегата. Но его тоже можно избежать.

   В заключение считаем необходимым отметить, что наступило время принимать действенные меры по защите полей от переуплотнения ходовыми системами тракторов и сельскохозяйственных машин. Создание средств механизации обработки почвы, возделывания и уборки урожая должно отвечать условиям ее сохранения. Для уменьшения уплотняющего воздействия пахотных агрегатов на почву следует повысить внимание к созданию плугов с комбинированными рабочими органами, использующих двухпоточный способ потребления мощности двигателя, позволяющих значительно уменьшить вес трактора, повысить производительность и экономическую эффективность пахотных агрегатов. Перспективным направлением в почвообработке является создание оборотных плугов с комбинированными рабочими органами для гладкой вспашки. Необходимо усилить работы по оценке энергетического совершенства плугов и пахотных агрегатов при испытаниях на МИС, так как отсутствие методики определения КПД плуга и пахотного агрегата открывает широкий простор для субъективных оценок. Также нужно разработать экспресс-метод для оценки агротехнических показателей при выполнении технологического процесса вспашки, который является самым важным и дорогим в полеводстве.

Владимир Хатеновский, директор ОАО "Минскоблагросервис".

Михаил Подскребко, профессор, доктор технических наук.

Подготовлено по материалам газеты "Белорусская Нива"                                                            Скачать в формате WinWord