Особенности безотвальной послойной обработки почвы в засушливых условиях

Важнейшей задачей рационального использования почвы является обеспечение расширенного воспроизводства плодородия, одним из условий которого является создание глубокого рыхлого слоя, наличие которого позволяет минимизировать приемы последующих обработок пласта и обеспечить условия для накопления гумуса.

Однако  применение известных рабочих  органов  для глубокой обработки почвы не позволяет интенсифицировать все факторы, обеспечивающие повышение и воспроизводство эффективного плодородия. Наиболее полно этого можно достичь применением     комбинированного     рабочего     органа, разуплотняющего   нижние горизонты,   обеспечивающего дифференциальное крошение слоев почвы, создающего мульчированный слой на поверхности и повышающего эрозионную устойчивость, т.е. осуществляющего глубокое послойное рыхление. При этом улучшается структура почвы, влагонакопление и аэрация корнеобитаемого слоя, что активизирует процессы нитрификации и позволит использовать растению дополнительные питательные вещества.[1]

В зоне недостаточного увлажнения исключительную роль играет запас влаги в почве к началу вегетационного периода. Так как в конце лета в этой зоне в корнеобитаемом слое запасы доступной растениям влаги совершенно ничтожны, то ее содержание к весне следующего года почти полностью определяется количеством поздних осенних осадков, степенью использования талых вод, а также приемами обработки почвы по ее накоплению и сохранению.

При разработке и обосновании параметров рабочих органов необходимо    учитывать    физико-механические    свойства обрабатываемой среды таким образом, чтобы технологические процессы разработанных машин способствовали накоплению и сбережению влаги в почве в условиях недостаточного увлажнения.

Получены данные по физико-механическим свойствам почвы на опытном поле ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии

Данные механического анализа свидетельствуют о том, что почвенный покров района исследований представлен черноземами обыкновенными слабогумусными мощными легкоглинистыми на лессовидных глинах, являющихся их почвообразующей породой. Исследования находили, что содержание водопрочных агрегатов увеличивается с ростом глубины взятия образца почвы и обусловлено особенностями строения твердых фаз, количеством органического вещества, образующего в результате необратимой коагуляции пленку вокруг агрегатов. Заметна более высокая водопрочность нижней половины пахотного (15 - 25 см) и подпахотного (25 - 35 см) слоев почвы. Так в нижней половине пахотного количество водорастворимых агрегатов на 17,4% выше по сравнению с верхним, а в подпахотном - на 24,6%. Из вышеизложенного следует, что на черноземной почве углубление пахотного слоя и перемешивание с подпахотным вполне 126

целесообразно, поскольку в культуру водятся структурные слои с более водопрочными агрегатами и ускоряются микробиологические процессы. Из физики земледелия известно, что обработкой (даже при оптимальной влажности) невозможно обеспечить повышение водопрочности в почвенных агрегатах. Водорастворимость микроагрегатов в разных почвенных горизонтах находится в соответствии с распределением перегноя по профилю почвы. Однако при высоких температурах почвы и окружающего воздуха процессы разложения растительных остатков могут протекать интенсивно лишь при наличии влаги внутри пласта, что обеспечивает образование и накопление перегноя. В противном случае процессы разложения растительных остатков продолжаются до образования минеральных веществ, а образование органических веществ не наблюдается. В связи с этим необходимы мероприятия по влагонакоплению и влагосбережению.

Анализ известных конструкций для основной безотвальной обработки почвы позволил выявить следующие тенденции

Рисунок 1 - Тенденции развития объекта - рабочий орган для основной безотвальной обработки почвы. [2,3]

Так к первоначальной конструкции глубокорыхлителя в виде прямолинейной стойки с долотом (1 рисунок 1) добавляются лапы (уширители щели, кротователи и т.п.. К недостаткам относятся низкое качество обработки почвы, повышенное тяговое сопротивление рабочего органа и следовательно сниженные качественные показатели работы.

Для снижения тягового сопротивления рабочего органа и улучшения заглубляемости, прямолинейные стойки трансформируются в криволинейные или наклонные (2 рисунок 1) по ходу движения.

Придание степени подвижности рабочему органу относительно стойки (например, лапам в поперечно-вертикальной или долоту в продольно-горизонтальной плоскости) позволяет уменьшить тяговое сопротивление и улучшить качество рыхления (2.1 рисунок 1). Дальнейшей тенденцией (3 рисунок 1) совершенствования рабочего органа является наклон стойки не только по ходу движения, но и в сторону (например, paraplow фирмы Howard), что обеспечивает лучшее разуплотнение пласта и является начальным этапом формирования тенденции развития послойной обработки почвы.

Указанная тенденция находит свое логическое продолжение в оснащении конструкции рабочим органом для мелкой обработки почвы, закрепленным на стойке (4 рисунок 1). Конструкции рабочих органов, данного типа обеспечивают послойное рыхление следующими элементами: долотом, наклонной частью стойки и рабочим органом для мелкой обработки почвы. Однако за счет увеличения зоны деформации повышается тяговое сопротивление рабочего органа, которое можно снизить, используя криволинейную режущую кромку (4.1 рисунок 1) вместо прямолинейной.

Низкое качество рыхления переуплотненных почв, обусловленное повышенной твердостью, которая линейно коррелирует с плотностью, можно улучшить за счет рационально выбранных параметров и режимов функционирования рабочего органа. Известно [5], что крошение осуществляется по поверхностям наименьшего сопротивления, если рабочий орган не стремиться сам непосредственно создать поверхность раздела, что имеет место лишь при подрезании пласта. Поэтому улучшение качества крошения не должно приводить к повышению энергозатрат на обработку почвы, понизить которые возможно за счет рационального сочетания крошащих и режущих элементов рабочего органа.

Анализ тенденций развития рабочих органов землеройных машин позволяет выделить криволинейную режущую кромку как конструктивное решение, имеющее перспективное направление совершенствования технологического процесса рыхления в части снижения энергоемкости. Исследование формы рабочего органа показало, что при обработке связного грунта криволинейной кромкой усилие резания, а следовательно и тяговое сопротивление снижается на 10 – 20% по сравнению с обработкой прямолинейной режущей кромкой в одинаковых условиях. [4] Это объясняется характером взаимодействия пласта с рабочим органом, наличием помимо лобового также и косого резания, при котором наряду с деформациями сжатия в направлении движения, имеет место сдвиг грунта в стороны по поверхностям скольжения (наименьшего сопротивления). Уменьшение тягового сопротивления рабочего органа при дугообразной форме по сравнению с прямолинейной обусловлено меньшей длиной режущей кромки по отношению ко всей площади поперечного сечения обрабатываемого пласта. Исследования [4] показали, что полукруглые режущие профили эффективно использовать даже при небольшой ширине рабочего органа землеройной машины.

В связи с вышеизложенным целесообразно применять рабочий орган с режущей кромкой круглой формы при обработке почвы в засушливых условиях с целью снижения энергоемкости рыхления пласта. При этом требуется некоторое усовершенствование элементов конструкции землеройных рабочих органов в части их адаптации к технологическому процессу обработки почвы без оборота пласта с учетом физикомеханических свойств обрабатываемой среды.