GRNTI 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
Abstract. The subsoiling tillage is aimed at weakening the surface runoff of water and transferring it to the subsurface. The main methods of non-plowing treatment are subsoiling, flat and chisel processing, milling, chinking, deepening of the arable layer of the soil. However, the working units of existing tools for subsoiling tillage do not provide sufficient accumulation and preservation of moisture in the soil, its optimum density for the development of the root system of plants, and are characterized by increased energy intensity. This article presents the agrotechnical aspects of subsoiling, which contributes to a decrease in the development of erosion processes and an increase in moisture accumulation in the soil in conditions of a deficiency in soil moisture. The description of the soil-cultivating tool with working units of drive action is given. The results of the influence of the proposed treatment method on the agrotechnical indices of the soil are obtained.
soil cultivation, working unit, moisture accumulation.
Введение. В последние годы наблюдается возрастание среднегодовой температуры, неравномерное выпадение атмосферных осадков в вегетационный период и частое повторение засухи [2]. В сложившихся условиях земледелие функционирует в условиях дефицита почвенной влаги, низкой эффективности использования выпадающих осадков, снижения плодородия почвы, вызванного нарушением агротехнических требований обработки почвы и ее переуплотнением.
В условиях недостатка атмосферных осадков и дефицита почвенной влаги необходимо уделять большое внимание эффективному накоплению и сбережению почвенной влаги, накапливаемой особенно в осенне-весенний периоды. Способность почвы накапливать влагу во многом зависит от ее плотности [4]. На переуплотненных почвах наблюдается поверхностный сток весенних талых вод, а также осенних осадков, что отрицательно сказывается на накопление влаги и развитие корневой системы растений. Особенно, это наблюдается на склоновых сельскохозяйственных угодьях. Для территории Среднего Поволжья характерно расположение свыше 70% пашни на склонах различной крутизны (до 10 – 42,4%, 1-30 – 52%, 3-50 – 5,6%) [3].
В связи с этим актуальными задачами для земледелия в этих условиях являются накопление влаги в осенне-зимний и весенний периоды в засушливые годы, рыхление пахотного слоя почвы при использовании ресурсосберегающих технологий обработки почвы и предотвращение эрозии почвы.
Для решения этих задач в настоящее время применяются различные мероприятия, которые направлены на улучшение влагообеспеченности почвы, а также защиту почв от эрозии. К агротехническим мероприятиям в основном относятся различные способы обработки почвы, которые должны обеспечивать наиболее полное накопление влаги атмосферных осадков в пахотном слое почвы. Для предотвращения смыва почвы на склоновых землях применяются специальные противоэрозионные технологии обработки почвы, а также внедряются смешанные посевы пропашных и зерновых культур [4].
Анализ существующих способов обработки почвы, направленных на накопление влаги в почве показал, что применение известных почвообрабатывающих машин не всегда удовлетворяет агротехническим требованиям и не в полной мере обеспечивает накопление влаги. Кроме того, эти машины требуют больших энергозатрат, т.к. обработка почвы производится тяговыми рабочими органами, которые образовывают влагоудерживающий рельеф (лунки, борозды, щели и т.п.).
Таким образом, возникает необходимость разработки и применения новых технологий обработки почвы и технических решений. Наиболее перспективным направлением в совершенствовании машин для влагонакопительной технологии обработки почвы является применение рабочих органов приводного действия [8].
На рисунке 1 представлена схема технологического процесса рабочего органа для безотвальной обработки почвы [1, 5, 6, 7].
Воздействие рабочих органов почвообрабатывающей машины на почву осуществляется в направлении почти перпендикулярном к ее поверхности на глубину до 30 см, образуя углубление и одновременно разрушая поверхностный монолит пахотного слоя. При этом углубления располагаются в шахматном порядке, что исключает появление сплошной линии, по которой мог бы происходить поверхностный сток и возникала бы опасность развития эрозионных процессов. При этом происходит рыхление нижнего слоя пахотного горизонта и разрушение плужной подошвы, что существенно увеличивает его способность к поглощению влаги.
Применение рабочего органа для обработки почвы способствует снижению энергоемкости процесса. Это достигается тем, что при обработке почвы происходит скалывание и отрыв почвенного пласта вместо сжатия и сдвига, как более энергоемких процессов. Кроме того, при этом уменьшается буксование движителей трактора и соответственно мощность на перемещение агрегата, так как горизонтальная составляющая реакции почвы в процессе входа рабочих органов в нее совпадает с направлением движения агрегата и создает подталкивающее усилие.
Условия, материалы и методы исследований. Для агротехнической оценки предлагаемого способа обработки почвы были проведены полевые опыты с применением экспериментального рабочего органа. Оценка проводилась на агрофоне - стерня зерновых культур по следующим показателям: сохранение стерни, влажность и плотность почвы, водопроницаемость, запас воды по слоям и общий запас воды в почве, с использованием стандартных методик.
Анализ и обсуждение результатов исследований. Результаты агротехнической оценки были проанализированы и приведены в виде зависимостей на рисунке 2а, из которых видно, что влажность почвы была наибольшей на участках, обработанных рабочим органам, наименьшие значения влажности отмечаются на участках без обработки. Запас влаги в почве увеличился на 62%, который составил в среднем 954 м3/га за период проведения опытов на участке, обработанным рабочим органом.
1. Vafin N.F. The procedure for calculating the ripper parameters for subsoiling with rotational-vibrational working units. [Poryadok rascheta parametrov rykhlitelya dlya bezotvalnoy obrabotki pochvy s rotatsionno-kolebatelnymi rabochimi organami]. / N.F. Vafin, A.V. Matyashin, I.M. Salakhov // Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - The Herald of Kazan State Agrarian University. - 2011. - №2. - P. 95-96.
2. Vtoroy otsenochnyy doklad Rosgidrometa ob izmeneniyakh klimata i ikh posledstviyakh na territorii Rossiyskoy Federatsii: Obscheye rezyume. [The second assessment report of Roshydromet on climate change and their consequences on the territory of the Russian Federation: General summary]. - M., 2014. - P. 60.
3. Gatina L.T., Gaysin R.I., Gubeeva S.K. Development of the agrolandscape approach in the organization of agriculture of the Republic of Tatarstan. [Razvitie agrolandshaftnogo podkhoda v organizatsii selskogo khozyaystva Respubliki Tatarstan]. // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. - Modern problems of science and education. - 2013. №6.
4. Kormschikov A.D. Tekhnika i tekhnologii dlya sklonovykh zemel. Teoriya, tekhnologicheskiy raschet, razvitie. [Technics and technology for sloping lands. Theory, technological calculation, development]. - Kirov: NIISKh Severo-Vostoka, 2003. - P. 298.
5. Matyashin A.V. Sovershenstvovanie tekhnologiy i sredstv mekhanizatsii v zhivotnovodstve i rastenievodstve s ispolzovaniem sharnirno-rychazhnykh mekhanizmov. // Nauchnoe izdanie / Materialy vyezdnogo zasedaniya RAN. (Perfection of technology and mechanization means in animal husbandry and plant growing with the use of articulated-lever mechanisms. // Scientific publication. / Proceedings of the visiting session of the Russian Academy of Sciences). - Kazan: Izdatelstvo Kazanskogo GAU, 2015. - P. 265-272.
6. Patent №2321195 RF, MPK51 A01V 11/00. Pochvoobrabatyvayuschee orudie dlya bezotvalnoy obrabotki pochvy. (The patent №2321195 of the Russian Federation, MPK51 A01V 11/00. Soil-cultivating tools for subsoiling. / Yu.I. Matyashin, A.V. Matyashin, I.M. Salakhov, N.Yu. Matyashin, L.G. Naumov // Declared on April 20, 2007. Published 10.04.2008. Bulletin №10).
7. Salakhov I.M. Obosnovanie parametrov i rezhimov raboty mashiny dlya glubokoy bezotvalnoy obrabotki pochvy. // Aktualnye voprosy sovershenstvovaniya tekhnologiy i tekhnicheskogo obespecheniya selskokhozyaystvennogo proizvodstva. / Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Instituta mekhanizatsii i tekhnicheskogo servisa. (Substantiation of parameters and operation modes of the machine for deep subsoiling. / I.M. Salakhov // Actual issues of improving technology and technical support for agricultural production. / Proceedings of International Scientific and Practical Conference of the Institute of Mechanization and Technical Service). - Kazan: Izdatelstvo Kazanskogo GAU, 2012.
8. Tekhnicheskoe obespechenie innovatsionnykh tekhnologiy v rastenievodstve. [Technical support of innovative technology in plant growing]. / Yu.I. Matyashin and others; edited by D.I. Fayzrakhmanova. - Kazan: Izd-vo Kazanskogo GAU, 2009. - P. 220.
