Исследование качества заделки верхнего слоя почвы ярусными плугами

Полный текст

Ярусный плуг обрабатывает почву на разных уровнях, что позволяет улучшить структуру почвы, дренаж и доступность питательных веществ, уменьшить ее плотность [1, 2]. Качественная заделка верхнего слоя почвы позволяет вести эффективную борьбу с сорной растительностью механической обработкой верхнего горизонта [3-6].

На данный момент наиболее известным из серийно выпускаемых ярусных плугов считается ПНЯ-4-42. Он может применяться на различных типах почв, включая легкую и среднюю глину, чернозем и серозем. Способен работать на участках с уклоном до 8 градусов и обрабатывать почву на глубину до 27 см [1].

Основной недостаток ярусных плугов, применяемых для глубокой обработки почвы, состоит в больших энергетических затратах на выполнение технологического процесса, а также в образовании «плужной подошвы» лезвиями лемехов, что снижает урожайность сельскохозяйственных культур [7].

Повысить эффективность основной глубокой обработки почвы можно за счет объединения технологического процесса двухъярусной вспашки почвы с рыхлением подпахотного горизонта [8, 9].

Конструктивно-технологическая схема разработанного комбинированного плуга состоит из корпуса верхнего яруса, выполняющего подрезание и оборот верхнего слоя почвы, и безлемешного корпуса нижнего яруса, долото которого выполняет рыхление подпахотного горизонта и нижнего слоя почвы с последующим оборотом нижнего слоя почвы отвальной поверхностью корпуса нижнего яруса [8, 9].

Цель исследований – повышение качества заделки верхнего горизонта при ярусной обработке почвы.

Задачи исследований – оценить степень заделки верхнего слоя почвы по глубине при ее обработке ярусными плугами.

Материал и методы исследований. Для проведения исследований в качестве энергетического средства применялся трактор ХТЗ-16131, который агрегатировался с серийным плугом ПНЯ-4-42 и комбинированным плугом.

Для определения профиля борозды в начале опыта выбирался ровный участок поля. На этом участке поля производился один рабочий ход агрегата. В обработанную часть поля устанавливалась стойка (бороздная стойка) с учетом того, чтобы при контрольном проходе пахотного агрегата она не помешала корпусам плуга. Противоположно ей на расстоянии 3,4 м на необработанный участок была установлена другая стойка (полевая стойка). На расстоянии 1,5 м от полученных стоек, по ходу движения агрегата, устанавливались дополнительно две стойки (бороздная и полевая). Место бороздовых стоек определялось таким образом, чтобы при следующем проходе экспериментального плуга они не мешали его корпусам. В результате в горизонтальной проекции четыре стойки образовали собой прямоугольник со сторонами 3 и 1,5 м. На бороздовые и полевые стойки были уложены и зафиксированы рейки со шкалой, образуя координаты в продольном направлении (рис. 1).

 

Рис. 1. Определение профиля дневной поверхности почвы

 

При помощи прибора с уровнем все четыре стойки были выведены в горизонтальную плоскость. Соединяя начала координат, на рейки была уложена передвижная линейка для снятия координат в поперечном направлении. Затем при помощи отвеса производились замеры профиля поля до и после прохода почвообрабатывающего агрегата. Шаг замеров составлял 5 см по всей длине поперечной линейки. Затем отвес прикладывался к контрольной линейке для получения вертикальной координаты.

Для обеспечения беспрепятственного прохода агрегата снималась поперечная линейка и продольные рейки. После прохода агрегата рейки и линейка возвращались на исходные позиции.

После прохода экспериментального плуга производился замер профиля. Для замера профиля дна борозды снимался верхний рыхлый слой почвы до уплотненного ложа. Затем производился замер профиля дна борозды (рис. 2).

 

Рис. 2. Профилирование дна борозды

 

Для определения координат перемещения верхнего и нижнего слоев почвы использовалась разработанная частная методика закладки пронумерованных фишек. Фишки размером до 0,02 м располагались в двух уровнях: первый уровень на поверхности почвы, второй – на глубине 0,08…0,10 м. Закладывалось 8 рядов по 6 фишек в ряду.

Расстояние между фишками в ряду 0,05 м. Ряды закладывались с учетом того, что фишки из этих рядов будут захватываться первым и вторым корпусом верхнего яруса (по четыре ряда на корпус). Ширина одного корпуса 0,45 м, поэтому расстояние между 5 и 6 рядами 0,15 м, а между остальными рядами 0,10 м. Первый ряд заложен на расстоянии 0,05 м от носка верхнего яруса предыдущего прохода, для этого борозда была расчищена и определен след от носка предыдущего прохода. Заделка фишки на глубину 0,08 м осуществлялась при помощи приспособления, представляющего собой «рукоятку» с загнутой частью, равной 0,08 м (рис. 3).

 

Рис. 3. Закладка фишек на глубину

 

Предварительно в почве при помощи приспособления выполнялись отверстия на глубину 0,08 м, затем в отверстия опускалась и доставлялась на дно фишка. После закладки всех фишек отверстия засыпались, а на поверхности устанавливалась фишка верхнего уровня.

Для определения конечных координат фишек удалялся верхний рыхлый слой почвы (рис. 4) до появления фишек и определялись их конечные координаты. Для наиболее точного определения места расположения фишек почва удалялась под углом 45°. Качество укладки верхнего пласта почвы также оценивалось и по полноте заделки растительных и стерневых остатков и семян сорняков, находящихся изначально на поверхности поля. Данные показатели определялись по количеству оставшихся растительных остатков на поверхности поля.

 

Рис. 4. Профилирование дна борозды

 

Результаты исследований. Реализация ярусной вспашки комбинированным плугом обеспечивает агротехнически требуемое качество крошения (размер фракций до 50 мм) в обрабатываемом слое почвы не менее 75% на различных глубинах обработки 0,3…0,45 м в диапазоне рабочих скоростей 1,5…2,5 м/с (рис. 5).

 

Рис. 5. Качество крошения почвы от глубины ее обработки комбинированным плугом

 

При рабочих скоростях движения 1,5; 2,0 и 2,5 м/с и глубине обработки почвы 0,3 м качество крошения составило 80,4; 81,9 и 82,5% соответственно, при рабочей глубине обработки – 0,35 м составляло 75,1; 77,5 и 80,4%, при глубине рыхления 0,40 м – 75,0; 75,5 и 77,3% и при глубине 0,45 м – 75,8, 75,3 и 76,0%. Приведенные экспериментальные данные показывают, что с увеличением глубины обработки почвы, качество ее крошения незначительно снижается, но при этом лучшие результаты достигаются при более высоких рабочих скоростях движения. После предлагаемой ярусной обработки комбинированным плугом количество заделанных растительных и стерневых остатков и семян сорняков составило 97,7…98,8%, что объясняется наличием длиностебельных сорняков. При этом глубина заделки верхнего слоя почвы (пожнивных растительных и стерневых остатков и семян сорняков) изменялась в зависимости от глубины обработки и практически не изменялась в зависимости от скорости движения (рис. 6) [8].

 

Рис. 6. Зависимость глубины заделки верхнего слоя почвы от глубины обработки

 

Результаты исследований распределения фишек по глубине горизонта почвы (рис. 7) подтверждают эффективность ярусной обработки почвы в борьбе с сорной растительностью за счет заделки семян сорной растительности с транспортировкой верхнего слоя почвы в борозду на заданную глубину обработки почвы.

 

Рис. 7. Распределение фишек по глубине горизонта почвы

 

При этом обработка плугом ПНЯ-4-42 позволяет заделать на глубину более 0,2 м – 86,1% фишек, а экспериментальная ярусная обработка комбинированным плугм позволяет заделать на глубину более 0,2 м – 96,6 % фишек, что лучше по качеству заделки специальным серийным ярусным плугом.

Приведенные данные показывают высокое качество предлагаемой обработки комбинированным плугом, так как известно, что заделка верхнего слоя почвы с семенами сорняков на глубину 0,18 м обеспечивает снижение засоренности поля до 90 % [3, 5, 6, 9].

Заключение. Комбинированный плуг позволяет обеспечить более качественную заделку верхнего слоя с содержащимися в нем семенами сорных растений, что может повысить эффективность борьбы с сорной растительностью, а также найти свое применение в технологиях, предусматривающих заделку органических и минеральных удобрений в корнеобитаемый слой.

Об авторах

Максим Павлович Ерзамаев

Самарский государственный аграрный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Erzamaev_MP@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2843-3513

кандидат технических наук, доцент

Россия, Усть-Кинельский, Самарская область

Дмитрий Сергеевич Сазонов

Самарский государственный аграрный университет

Email: Sazonov_DS@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5119-8614

кандидат технических наук, доцент

Россия, Усть-Кинельский, Самарская область

Евгений Иванович Артамонов

Самарский государственный аграрный университет

Email: artamonov.evgenij.ivanovich@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0093-8213

кандидат технических наук, доцент

Россия, Усть-Кинельский, Самарская область

Евгений Сергеевич Нестеров

Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н. И. Вавилова

Email: nesterov21@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0870-7516

кандидат технических наук, доцент

Россия, Саратов

Список литературы

Дополнительные файлы