Определение качественных показателей технологического процесса ярусной обработки почвы

Полный текст

Во многих странах для глубокой обработки почвы используются орудия, которые отличаются простотой конструкции и надежностью в эксплуатации. Они включают раму на опорных колесах, на которой установлено несколько рабочих органов для рыхления [1, 2].

Наиболее типичным является рабочий орган глубокого рыхлителя, состоящего из прямой или криволинейной стойки, на которой закреплено плоское или фигурное долото. Для увеличения зоны рыхления на стойках дополнительно крепят уширители [1, 2, 3].

В настоящие время сельскохозяйственная промышленность серийно выпускает чизельные плуги с прямой и наклонной стойкой, плуги общего назначения, плуги с почвоуглубителями, а также ярусные отвальные плуги [1, 3, 4].

По агротехническим требованиям достаточно срезать и заделать на дно борозды верхний слой, толщиной 0,1 м, а поверх него уложить нижний слой почвы [5, 6]. При этом даже без оборота верхнего и нижнего пластов обеспечивается заделка пожнивных остатков, семян сорной растительности, органических и минеральных удобрений. Рекомендуется отношение толщин обрабатываемых пластов корпусами верхнего и нижнего ярусов равное 1, так как это условие способствует получению наилучшего крошения почвы при ярусной вспашке [7, 8, 9, 12-14].

Цель исследований – повышение качества технологического процесса ярусной обработки почвы.

Задача исследований – оценить качество крошения почвы и заделки семян сорной растительности по глубине при ее обработке ярусными плугами.

Материалы и методы исследований. В Самарском государственном аграрном университете разработан метод обработки почвы, при котором происходит одновременное рыхление нижней части почвы и подпахотного слоя с последующим оборотом нижнего слоя. Этот метод позволяет улучшить структуру почвы и устранить образование уплотненного слоя почвы, который обычно возникает при традиционной вспашке [4].

Технологический процесс предложенного метода ярусной обработки почвы с разрыхлением подпахотного горизонта осуществляется разработанным комбинированным плугом [10], состоящим из рамы и рабочих органов верхнего и нижнего ярусов. Верхний ярус включает в себя плужный корпус с лемешно-отвальной частью, а рабочий орган нижнего яруса представляет собой корпус безлемешного типа с отвалом и долотом [9].

Для проведения исследований комбинированный плуг и серийный плуг ПНЯ-4-42 агрегатировались с тракторами Т-150К и ХТЗ-16131 (рис. 1).

 

Рис. 1. Комбинированный плуг на полевых исследованиях: а – общий вид комбинированного плуга; б – комбинированный плуг в работе

 

Исследования выполнялись на опытных участках поля, где угол наклона участка в любом направлении был не более 2º. По почвенным условиям участок был однородным, то есть почва в различных местах имела одинаковые характеристики. Плотность, влажность, макроагрегатный состав не отличались более чем на ±5 %.

Качество заделки растительных и пожнивных остатков при реализации технологического процесса предлагаемой ярусной обработки оценивалось по полноте и глубине заделки растительных и стерневых остатков и семян сорняков, находящихся изначально на поверхности поля. Оценка качества заделки семян сорной растительности выполнялась после обработки почвы комбинированным и серийным плугами на скоростях движения пахотного агрегата 1,5; 2,0 и 2,5 м/с [9].

После проведения ярусной обработки почвы на заданную глубину, производился поперечный срез обработанного пахотного горизонта (рис. 2). Измерение глубины заделки пожнивных остатков осуществлялось по их положению относительно горизонтальной профилирующей рейки в пятикратной повторности для каждого скоростного режима и глубины обработки.

 

Рис. 2. Определение глубины заделки пожнивных остатков

 

Методика оценки степени засоренности почвы сорняками состоит из трех этапов: отбор проб почвы, удаление илистой фракции с помощью воды, проходящей через сито с отверстиями 0,25 мм, и выделение семян сорняков [9, 11].

Отбор проб для анализа влияния способа обработки на качество обработки проводился по слоям 0-0,1, 0,1-0,2, 0,2-0,3, 0,3-0,4, 0,3-0,5 м с девятикратным повторением, поперек прохода почвообрабатывающего агрегата.

Отбор проб проводился в 6-10 равномерно распределенных точках на поле. В каждой точке бур погружали в почву вертикально до нужной глубины, затем поворотом по часовой стрелке отделяли образец и извлекали его из почвы. Отбирались образцы почвы по слоям, начиная с 0-0,1 метра и далее с шагом 0,1 метра. Образцы помещались в пакеты или коробки с этикетками и отправлялись в лабораторию для анализа, где их доводили до воздушно-сухого состояния и хранили до начала анализа.

Отбор образцов почвы проводился по методу малых проб, который разработал Б. А. Доспехов. Этот метод предполагает уменьшение объема почвы, отбираемого в каждом образце, что снижает трудозатратность. В результате увеличения числа отбираемых образцов повышается репрезентативность выборки, а также уменьшается вариация малых проб по сравнению с большими.

В рамках обследования определенного участка или делянки полевого эксперимента, мы провели сбор не менее 10-20 отдельных проб, каждая из которых весит около 0,3-0,5 килограмма. Сбор осуществлялся отдельно по каждому слою (0-0,1, 0,1-0,2, 0,2-0,3, 0,3-0,4, 0,4-0,5 метра). Все эти образцы были объединены, и из них был подготовлен один смешанный образец, вес которого составляет 250-300 граммов. Перед этим образцы были высушены до воздушно-сухого состояния. Затем из этого смешанного образца были отобраны два средних образца, каждый из которых весит 100 граммов, и с ними проводились дальнейшие исследования [9].

Удаление илистой фракции из образца почвы проводили по методу И.Н.Шевелева. Для этого образец помещали на сито с квадратными ячейками размером 0,25 см и промывали его в баке, заполненном водой на три четверти. Растирали комочки почвы, не надавливая на образец, периодически извлекали сито из воды для ускорения процесса удаления илистых частиц. Затем образец тщательно промывался в другой ёмкости или под струёй воды до тех пор, пока вода не становилась полностью прозрачной [9].

Выделенные из образца семена помещались на разборную доску (рис. 3), разделяли их по видам и подсчитывали количество.

 

Рис. 3. Разборная доска с семенами сорных растений после удаления илистой части

 

Результаты исследований. После ярусной вспашки серийно выпускаемым лемешным плугом ПНЯ-4-42 на глубину 0,35 м (рис. 4, а), гребнистость дневной поверхности почвы в среднем составила 0,08 м, что существенно превысило допустимые значения по агротехническим требованиям (не более 0,05 м) на 0,03 м. Высота продольных неровностей на дне обработанного слоя почвы составила ±0,03 м, что незначительно превышает агротехнические требования [9].

После обработки почвы на глубину 0,4 метра с использованием коминированного ярусного плуга (рис. 4, б), средняя гребнистость почвы составила 0,052 метра. Этот показатель соответствует агротехническим стандартам. Профиль неровностей дна подпахотного обработанного слоя почвы после прохода безлемешных рыхлительных корпусов нижнего яруса, образован в виде бороздок глубиной до 0,05 м, что не значительно превышает аналогичные допустимые показатели по агротехническим требованиям для лемешно-отвальных рабочих органов [9].

 

Рис. 4. Профили дневной поверхности и дна обработанного горизонта после: а) ярусной вспашки плугом ПНЯ; б) ярусной вспашки комбинированным плугом

 

Таблица 1

Распределение семян сорной растительности по глубине горизонта почвы, %

ФОН	Горизонт почвы, м
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
До обработки	69,7	18,1	9,8	2,4	0
ПНЯ-4-42	3,9	18,6	54,9	22,6	0
Комб.плуг	3,4	10,3	45,6	38,7	2

 

Обработка почвы серийным плугом ПНЯ-4-42 позволяет заделать 77,5% семян сорной растительности на глубину более 0,2 м., а применение предлагаемого комбинированного плуга позволяет повысить качество заделки семян сорной растительности до 86,3 %.

 

Таблица 2

Качество крошения почвы пахотного горизонта от глубины ее обработки комбинированным плугом, %

Скорость, м/с	Глубина обработки, см
	30	35	40	45
1,5	80,4	75,1	75	75,8
2	81,9	77,5	75,5	75,3
2,5	82,5	80,4	77,3	76

 

При обработке почвы на глубине 0,3 метра и рабочих скоростях 1,5, 2,0 и 2,5 м/с, степень крошения составила 80.4%, 81.9% и 82.5% соответственно. При увеличении глубины обработки до 0,35 метра, эти показатели снизились до 75,1%, 77,5% и 80,4% соответственно. На глубине 0,4 метра качество крошения снизилось до 75% при всех трех рабочих скоростях, а на глубине 0,45 метра - до 75,8%, 75,3% и 76% соответственно. Таким образом, с увеличением глубины качество крошения почвы незначительно снижается, однако лучшие результаты достигаются при использовании более высоких рабочих скоростей [9].

Заключение. Применение предлагаемого комбинированного плуга позволяет повысить качество заделки семян сорной растительности в сравнении с ярусной обработкой выполняемой серийным плугом ПНЯ-4-42. Разработанный комбинированный плуг при рабочей скорости 1,5-2,5 метра в секунду обеспечивает более высокое качество обработки почвы, чем серийный плуг ПНЯ-4-42, средняя высота гребней на обработанной поверхности составляет 0,052 метра, степень крошения почвы при этом составляет 75,3-82,5%, что соответствует агротехническим требованиям.

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

Никита Максимович Ерзамаев

Самарский государственный аграрный университет

Email: erzamaev.nm@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-7445-0699

студент

Россия, Усть-Кинельский, Самарская область

Список литературы

Дополнительные файлы