Новое орудие для компенсационной обработки почвы

В результате исследований был проведен анализ основных факторов, влияющих на технологическую эрозию, обоснована рациональная конструкция рабочих органов нового орудия для обработки почвы на склоновых землях, определены оптимальные конструктивные и технологические параметры.
Интенсивность водной и технологической (механической) эрозии на склоновых землях зависит от многих взаимосвязанных между собой факторов. Основными из них является крутизна склона, способ обработки почвы, растительный покров, тип почвы, климат.
Под технологической эрозией следует понимать постоянное перемещение вниз по склону верхнего плодородного слоя почвы под действием рабочих органов орудий и силы гравитации.
Как показали результаты исследований, технологическая эрозия напрямую зависит от климатических особенностей, свойств почвы и интенсивности ее обработки. В Поволжье эти факторы можно разделить на две группы, это постоянные которые не меняются во времени и изменяющиеся (рис. 1).

Основные факторы, влияющие на процесс технологической эрозии в склоновых агроландшафтах Поволжья: 
- Постоянные;
- Изменяющиеся;
- Крутизна склона, град.;
- Способ обработки почвы; 
- Севооборот;
- Количество обработок;
- Длина склона, м; 
- Глубина обработки почвы;
- Скорость движения почвообрабатывающего агрегата;
- Рельеф (выпуклость, вогнутость); 
- Конструктивные параметры рабочих органов почвообрабатывающего орудия; 
- Гранулометрический состав почвы;
- Влажность почвы при обработке;
- Количество пожнивных и растительных остатков на поверхности поля; 

Вторая группа факторов представляет собой большое значение в том плане, что они оказывают существенное влияние на технологическую эрозию, и в то же время их можно изменить, применяя, например, различные рабочие органы и приемы обработки почвы.
В настоящее время с целью снижения эрозии на склоновых землях обработку почвы проводят поперек склона плугами или орудиями с рыхлящими рабочими органами. Такие обработки позволяют в некоторых условиях сократить только водную эрозию.

При обработках склонов отвальными плугами происходит сталкивание пахотного слоя вниз по склону, за счет отбрасывания почвы отвальной поверхностью корпусов. При этом применение отвальных плугов на смытых почвах с небольшой толщиной плодородного слоя невозможно ввиду того, что происходит вынос менее плодородной почвы на поверхность поля. После обработки склоновых участков оборотными плугами, поверхность поля получается выровненной и рыхлой, которая при снеготаянии и ливнях легко размывается и подвергается водной эрозии. Поэтому проблема сохранения плодородия на склоновых землях и повышения их увлажненности требует дальнейших технологических и конструкторских разработок.

Разработанный в институте сельского хозяйства Юго-Востока способ компенсационной обработки почвы и орудие для его выполнения позволяет формировать на поверхности поля из пожнивных остатков в смеси с почвой гребне-стерневые кулисы. При этом создание поперек склона противоэрозионных кулис осуществляется в результате подрезания верхнего 3-6 см слоя почвы с пожнивными остатками и его перемещения постоянно вверх по склону. Таким образом, обеспечивается возврат ранее смытого водной и
технологической эрозией верхнего плодородного слоя и создание из него противоэрозионного микрорельефа, значительно снижающего водную эрозию на склонах. Кроме того, способ компенсационной обработки почвы позволяет за один проход агрегата произвести перенос (возврат) 80-150 т/га почвы вверх по склону на расстояние до 
40 см. В зависимости от степени эрозионной опасности обрабатываемых полей, данный способ может применяться как на зяблевой обработке, так на паровой обработке в летний период.

Результаты исследований
С целью обоснования рациональных рабочих органов орудия для компенсационной обработки почвы и определения оптимальных конструктивно-технологических параметров, была проведена серия опытов. Исследования проводились на склоне южной экспозиции с величиной уклона 3-5°. Почва чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый. Влажность пахотного слоя составляла – 19,5%, твердость – 2,1 Мпа. Предшественник озимая пшеница, высота пожнивных остатков была равна 20,3 см, масса – 257 г/м2.
Изучались два типа рабочих органов:
- Лемешно-подрезающие рабочие органы с прямыми боковыми обрезами отвалов.
- Лемешно-подрезающие рабочие органы со скошенными боковыми обрезами отвалов.

По полученным опытным данным построены графические зависимости параметров созданной кулисы 
(В – ширины и h – высоты) от типа рабочих органов и скорости движения агрегата (рис. 2).

Анализ графика (рис.2) показывает, что лемешно-подрезающие рабочие органы со скошенными боковыми обрезами отвалов обеспечивают более равномерное перемещение вверх по склону подрезанного верхнего слоя почвы. С увеличением поступательной скорости движения агрегата с 1,1 до 2,7 м/с, средняя высота кулисы – h незначительно уменьшается с 142 до 114 мм, а ширина кулис – В при этом увеличивается в среднем на 70 мм, с 280 до 350 мм.

У рабочих органов с прямыми боковыми обрезами отвалов эти параметры изменяются в более широких пределах. Средняя высота кулис – h от 97 до 162 мм. Ширина кулис – В от 251 до 400 мм. С увеличением скорости движения почвообрабатывающего агрегата с данными рабочими органами под действием силы инерции происходит более интенсивное отбрасывание перемещаемой почвенно-стерневой массы. В результате кулисы получаются более растянутыми по ширине, имеются места сгруживания перемещаемой массы с высотой кулис равной до 340 мм и шириной более 450 мм.

На рисунке 3 представлены результаты исследования по определению оптимального угла крошения – ? лемеха лемешно-подрезающего рабочего органа. Исследования проводились при глубине подрезания верхнего слоя почвы, а=4 см и, а=6 см. Анализ результатов показывает, что в обоих вариантах при углах крошения ?=30-35°, не обеспечивается равномерное подрезание верхнего слоя почвы вследствие периодического выглубления рабочих органов. При углах крошения – ? более 45° также наблюдается неравномерная глубина хода лемешно-подрезающих рабочих органов и сгруживание перемещаемой почвенно-стерневой массы.

Заключение
Для восстановления утраченного плодородия на склоновых землях, путем перемещения при обработках верхнего слоя почвы постоянно вверх по склону, наиболее предпочтительными являются лемешно-подрезающие рабочие органы со скошенными боковыми обрезами отвалов, с углом крошения лемехов ?=40°, позволяющие формировать противоэрозионные кулисы с заданными параметрами при скорости движения агрегата ?=1,1-2,7 м/с.

 Экспериментальными исследованиями определено, что разработанный почвообрабатывающий агрегат, в зависимости от глубины обработки, за один проход позволяет произвести перенос (возврат) 80-150 т/га ранее утраченной почвы вверх по склону на расстояние до 40 см.

 Способ компенсационной обработки почвы и орудие для его выполнения целесообразно применять на склоновых землях с уклоном до 8°, не засоренных камнями, на зяблевой обработке и летних обработках паровых полей.

Н. М. Соколов, С.Б. Стрельцов,  В.В. Худяков, ФГБНУ  «НИИСХ Юго-Востока»,
В.П. Графов, С.А. Либерцев,  П.А. Покусав, ФГУП  «Аркадакская СХОС»