Методы исследования. 
Эффективность использования универсальных культиваторов для разноглубинной обработки почвы

Агротехнические и эксплуатационно-технологические показатели культиватора определены по ГОСТ 24 055–88, ГОСТ 24 057–88. Данные технологических испытаний проанализированы и представлены в таблицах 1, 2, 3. Агротехнические показатели универсального культиватора КФУ-4,0 были проведены по ОСТ 10 4.2−2007 при лабораторно-полевых испытаниях.

Основная часть

Обработка почвы — приемы механического воздействия на почву, способствующие повышению ее плодородия и созданию лучших условий для роста и развития растений. Применяя обработку почвы, придают пахотному слою оптимально рыхлое мелкокомковатое строение, улучшают водный, воздушный и тепловой режимы почвы; активизируют микробиологические процессы в ней, очищают поля от сорняков, вредителей и возбудителей болезней с.-х. культур, заделывают в почву удобрения и т. д. Выбор приема обработки почвы обусловливается климатическими условиями, биологическими особенностями возделываемых культур и их назначением. Эффективность обработки почвы во многом зависит от технологических свойств почвы. Основные приемы следующие: оборачивание — перемещение в вертикальном направлении слоев почвы, различающихся по агрономическим свойствам, например, заделка верхнего распыленного, бесструктурного и выворачивание нижнего, более структурного горизонта. Оборачиванием почвы заделывают также пожнивные остатки, дернину, удобрения, осыпавшиеся семена сорняков, зачатки вредителей и болезней с.-х. культур. Оно осуществляется при вспашке и лущении. Рыхление (крошение) — дробление крупных почвенных комков на мелкие комочки, которые увеличивают пористость почвы и ее аэрацию. В результате усиливается биологическая деятельность и накапливаются доступные для растений питательные вещества. Рыхление уничтожает также почвенную корку, задерживающую рост растений и усиливающую потерю воды. Осуществляют эту операцию или одновременно с др. операциями (оборачиванием, перемешиванием), или отдельно. Поверхностное рыхление достигается при бороновании; более глубокое (10−12 см) — при культивации; глубокое (20 см и более) — при обработке плугами со снятыми отвалами, плоскорезами-глубокорыхлителями и другими орудиями. Крошение почвы одновременно с ее оборачиванием происходит при вспашке плугами с предплужниками и лущении; крошение и частичное перемешивание — при фрезеровании почвы [10]. Перемешивание создает однородный слой с равномерным распределением органических веществ, минеральных удобрений, извести или гипса. Этот прием применяют при почвоуглублении. Перемешивание осуществляют плугами без предплужников, а также рыхлящими, но не оборачивающими орудиями. Уплотнением достигается более тесное размещение почвенных комочков, увеличение капиллярной и уменьшение некапиллярной пористости. Разрушаются глыбы, пашня несколько оседает, уменьшается проветривание почвы и испарение из нее влаги, создаются лучшие условия для прорастания семян и т. д. Для уплотнения почвы применяется ее прикатывание катками. Выравнивание обеспечивает лучшие условия для посева, ухода за посевами и уборки урожая, а также снижает испарение воды из почвы. Оно достигается при бороновании, культивации, прикатывании и шлейфовании, в орошаемом земледелии — также планировкой поверхности почвы. Подрезание сорняков совмещают с оборачиванием, рыхлением и перемешиванием почвы при вспашке, лущении и культивации или проводят отдельно, используя различные культиваторы. Борозды, гряды и гребни устраивают в условиях избыточного увлажнения для регулирования воздушно-термического и пищевого режимов почвы, а также на полях, подверженных водной эрозии, для задержания талых вод, предупреждения смыва почвы и в орошаемом земледелии (для бороздного полива) [2, 10].

Система обработки почвы под яровые и озимые культуры складывается из основной, предпосевной и послепосевной обработки. Основная обработка почвы под яровые культуры — зяблевая обработка почвы, проводимая летом и осенью предшествующего посеву года. Она включает послеуборочное лущение жнивья и зяблевую вспашку после появления всходов сорняков в районах с продолжительной и теплой осенью. Под озимые культуры основную обработку почвы начинают с осени предшествующего посеву года или с весны и лета в год посева озимых (ранний, занятый, сидеральный, кулисный пары). Предпосевную обработку почвы под яровые культуры проводят в весенний период, под озимые — в весенне-летний. В системе предпосевной обработки почвы под яровые и озимые культуры преобладают приемы поверхностной обработки — боронование, культивация, прикатывание; под картофель и некоторые другие культуры, применяют также глубокое рыхление почвы, а в зоне достаточного и избыточного увлажнения — перепашку зяби. Система обработки почвы на землях, подверженных водной и ветровой эрозии, включает специальные приемы. Например, против водной эрозии применяют глубокую вспашку плугом с почвоуглубителями, глубокое безотвальное рыхление и т. п. Все виды обработки почвы осуществляют поперек склона (по горизонталям), т. е. перпендикулярно к направлению стока воды. Для предотвращения ветровой эрозии осуществляют безотвальную обработку почвы плоскорезами с сохранением стерни.

По назначению культиваторы делятся на три группы: для сплошной обработки почвы (паровые), для междурядной (пропашные) и специальные (садовые, противоэрозионные и др.) [2, 10].

Для рыхления почвы используют рыхлящие рабочие органы на жестких или пружинных стойках, для рыхления почвы и уничтожения сорняков — стрельчатые лапы. К каждому трактору в зависимости от глубины обработки и состояния почвы подбирают агрегат с соответствующей шириной захвата.

Для обработки тяжелых по механическому составу почв под озимые, пожнивные и поукосные посевы, обработки невспаханного поля после прохода лущильника используются культиваторы. Помимо фрезерного рабочего органа с горизонтальной или вертикальной осью вращения, они могут комплектоваться рыхлящими лапами нижнего слоя, катками.

На любых по гранулометрическому составу почвах ежегодная отвальная вспашка, в особенности на склонах, приводит к эрозии почвы и повышенным затратам на производство продукции.

Известно, что весенняя обработка почвы под картофель чизельными орудиями дает наибольшие прибавки урожая.

Очевидно, что с точки зрения интегрированной защиты картофеля от сорняков наиболее целесообразно использование комбинированных почвообрабатывающих агрегатов с рабочими органами, не имеющими режущих кромок. С этой целью на Гомельском заводе литья и нормалей был изготовлен экспериментальный образец культиватора универсального КФУ-4,0. Он способен выполнять лущение стерни с созданием мульчированного слоя глубиной 0,05−0,06 м, основную обработку почвы на глубину до 0,23 м с одновременной поверхностной обработкой планчато-зубовыми рабочими органами на глубину до 0,09 м, а также культивацию почвы на глубину до 0,18 м. Основные назначения планчато-зубовых рыхлителей — обеспечивать разрушение образованных культиватором при дополнительной (поверхностной или мелкой) обработке почвы на отдельные комочки для создания верхнего мульчирующего слоя без «выворачивания» влажных частиц почвы на поверхность с одновременным вычесыванием сорняков. Программой и методикой технологических испытаний предусматривалось определение агротехнических, эксплуатационно-технологических и энергетических показателей эффективности его работы. Агротехнические и эксплуатационно-технологические показатели культиватора определены по ГОСТ 24 055–88, ГОСТ 24 057–88. Данные технологических испытаний сведены в таблицах 1 и 2.

Рис. 1.Универсальный культиватор для разноглубинной обработки почвы:

h1 — глубина обработки почвы лапами-рыхлителями (h1=до 0,23 м.);

h2 — глубина обработки почвы планчато-зубовыми рыхлителями для создания мульчирующего слоя (h2 = 0,05−0,09 м);

• 1 — планчато-зубовые рыхлители; 2 — рыхлительная лапа с пружинной стойкой;
• 3 — рама культиватора; 4 — опорное колесо.

Результаты исследований универсального культиватора, проведенные в лабораторно-полевых условиях при обработке зяблевой вспашки со скоростью движения агрегата при выполнении операции- 12,8 км/ч согласно агротехническим требованиям, представлены в табл. 1.

Таблица 1. Агротехнические показатели универсального культиватора КФУ-4,0 при лабораторно-полевых испытаниях.

Анализ табл. 1 показывает, что испытания в лабораторно-полевых условиях проводились согласно агротехническим требованиям для обработки почвы при проведении культивации. По данным исследований, рабочая скорость агрегата при испытаниях составила в среднем 12,8 км/ч, что входит в предел агротехнических требований при культивации почвы — 7−12 км/ч.

Глубина обработки рабочими органами также соответствовала агротехническим требованиям (для лап-рыхлителей — не более 23 см, для планчато-зубовых рыхлителей — не более 9 см [6]) и составила для лап18,8 см, для планчато-зубовых рыхлителей — 8,4 см.

Показатели культиватора КФУ-4,0 определились по ОСТ 10 4.2−2007. Эксплуатационные показатели культиватора представлены в табл. 2.

Таблица 2. Эксплуатационно-технологические показатели универсального культиватора КФУ-4,0.

Таблица 3. Энергетические показатели универсального культиватора.

Анализ табл. 2 и 3 показывает, что при проведении испытаний универсального культиватора КФУ-4,0 его тяговое сопротивление агрегата при обработке зяблевой вспашки составило 12,0 кН, а удельное тяговое сопротивление агрегата — 3,3 кН/м. Производительность агрегата при обработке почвы составила: основного времени — 4,3 га; за час работы (показатель агротехнических требований — 2,6−4,4 га/ч) эксплуатационного времени — 2,7 га. За час работы (по агротехническим требованиям) пределы показателя составляют 2,1−2,7 га. [6]). Удельный расход топлива за время основной работы составил 4,6 кг/га.

Таким образом, можно сказать, что испытания универсального культиватора КФУ-4,0 проводились согласно агротехническим требованиям.

Разноглубинная обработка почвы универсальным культиватором проводилась следующим образом: рыхление почвы на глубину до 0,09 м осуществлялось рабочими органами планчато-зубовых рыхлителей в виде прямых пальцев с заостренными окончаниями длиной рабочей части 0,085 м и диаметром 0,01 м, которые при движении агрегата заглубляются в почву. Рыхление на глубину до 0,23 м осуществлялось лапами-рыхлителями, что позволило совместить безотвальную обработку почвы с рыхлением верхнего слоя почвы, создавая мульчированный слой.

Культиватор КФУ-4,0 был испытан на лущении стерни и культивации почвы по зяблевой вспашке перед посадкой картофеля и на безотвальной вспашке. Поля, на которых испытывался культиватор, имели ровный рельеф и по механическому составу — суглинистые и супесчаные почвы. Средняя глубина обработки за один проход планчато-зубовых рыхлителей составила 0,084 м, что и определило высокое качество крошения почвы в обрабатываемом слое, где фракции почвы размером до 0,05 м составили 98,6%. Гребнистость поверхности поля при агротехнической оценке составила 0,021 м, что соответствует требованиям к машинам для предпосевной обработки почвы.

По энергетической оценке удельный расход топлива за время основной работы составил 4,6 кг/га. Условия работы при агрегатировании с трактором Беларус-1221 (обработка почвы по зяблевой вспашке) позволяли обрабатывать почву со средней рабочей скоростью 12 км/ч, что предопределило высокую производительность агрегата — 4,4 га/ч при средней фактической ширине захвата 3,7 м.

Технологическими испытаниями установлено, что культиватор универсальный КФУ-4,0 обеспечивает высокую производительность и надежность выполнения технологического процесса при работе на скоростях 12−13 км/ч. Достоинством машины является высокое качество обработки почвы в зоне рабочих органов. За один проход культиватора КФУ-4,0 его планчато-зубовые рабочие органы, «вычесывая» сорняки из почвы, лишают их среды обитания, что приводит их к гибели. При обработке почвы за один проход тем же культиватором с блоком планчато-зубовых рыхлителей под посев редьки масличной получены высокие результаты.

Для лущения стерни и культивации почвы ПО «Гомсельмаш» были изготовлены также широкозахватные культиваторы КФУ-7,3 и КФУ-7,8. Их агротехническая характеристика приведена ниже в табл. 4.

Таблица 4. Агротехнические показатели универсальных культиваторов КФУ-7,3 и КФУ-7,8.

Анализ табл. 4 показывает, что при проведении испытаний универсальных культиваторов КФУ-7,3 и КФУ-7,8 уничтожение сорных растений в зоне обработки почвы составило 100%, а производительность составила: культиватора КФУ-7,3 — 4,3−8,2 га/ч, культиватора КФУ-7,8 — 3,7−8,8 га/ч. Совмещение операций безотвальной вспашки с подготовкой семенного ложа под картофель культиваторами универсальными КФУ-4,0, КФУ-7,3, КФУ-7,8 позволяет уменьшить ресурсные затраты в сравнении с традиционной технологией в 2−2,1 раза.

По результатам выполненных исследований и опытно-конструкторских работ можно добавить, что, производя обработку почвы со скоростью 12,8 км/ч, универсальный культиватор КФУ-4,0 показал хорошие экономические результаты: расход топлива за время основной работы составил 4,6 кг/га, производительность равна 4,3 га/ч.