ГРНТИ 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
Безотвальная обработка почвы направлена на ослабление поверхностного стока воды и перевода её во внутрипочвенную. Основными приемами безотвальной обработки являются безотвальная вспашка, плоскорезная и чизельная обработка, кротование, щелевание, углубление пахотного слоя почвы. Однако рабочие органы существующих орудий для безотвальной обработки почвы не обеспечивают достаточное накопление и сохранение влаги в почве, оптимальную ее плотность для развития корневой системы растений и отличаются повышенной энергоемкостью. В данной статьи представлены агротехнические аспекты безотвальной обработки почвы, которая способствует снижению развития эрозионных процессов и повышению влагонакопления в почве в условиях дефицита почвенной влаги. Приведено описание почвообрабатывающего орудия с рабочими органами приводного действия. Получены результаты влияния предлагаемого способа обработки на агротехнические показатели почвы.
обработка почвы, рабочий орган, влагонакопление.
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. Вафин, Н.Ф. Порядок расчета параметров рыхлителя для безотвальной обработки почвы с ротационно-колебательными рабочими органами / Н.Ф. Вафин, А.В. Матяшин, И.М. Салахов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2011. - №2. - С. 95-96.
2. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации: Общее резюме. - М., 2014. - 60 с.
3. Гатина Л.Т., Гайсин Р.И., Губеева С.К. Развитие агроландшафтного подхода в организации сельского хозяйства Республики Татарстан // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - №6.
4. Кормщиков А.Д. Техника и технологии для склоновых земель. Теория, технологический расчет, развитие. - Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2003. - С. 298.
5. Матяшин А.В. Совершенствование технологий и средств механизации в животноводстве и растениеводстве с использованием шарнирно-рычажных механизмов // Научное издание / Материалы выездного заседания РАН. - Казань: Издательство Казанского ГАУ, 2015. - С. 265-272.
6. Патент №2321195 РФ, МПК51 А01В 11/00. Почвообрабатывающее орудие для безотвальной обработки почвы / Ю.И. Матяшин, А.В. Матяшин, И.М. Салахов, Н.Ю. Матяшин, Л.Г. Наумов // Заявлено 20.04.2007. Опубл. 10.04.2008. Бюл. №10.
7. Салахов, И.М. Обоснование параметров и режимов работы машины для глубокой безотвальной обработки почвы / И.М. Салахов // Актуальные вопросы совершенствования технологий и технического обеспечения сельскохозяйственного производства / Материалы международной научно-практической конференции Института механизации и технического сервиса. - Казань: Издательство Казанского ГАУ, 2012.
8. Техническое обеспечение инновационных технологий в растениеводстве / Ю.И. Матяшин [и др.]; под ред. Д.И. Файзрахманова. - Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2009. - 220 с.
