Рис. 1. Изменение структуры почвы при уплотнении

Специально для ИА REGNUM казахстанский республиканский информационно-аналитический сельскохозяйственный журнал «Аграрный сектор», №1 (27), март 2016 (http://agrosektor.kz/): статья доктора технических наук, профессора, директора Костанайского филиала КазНИИМЭСХ В.Л.Астафьева «Ходовые системы тракторов и уплотнение почвы».

* * *

Третью весну подряд земледельцы Северного Казахстана оказываются в довольно нетипичной ситуации — почва перед посевом переувлажнена. Чтобы проводить механические обработки и сев, приходится дожидаться, когда она «дозреет» и приобретет все необходимые технологические свойства. Зачастую сроки так поджимают, что земледельцы стараются начать обработку при первой возможности выезда в поле. Но тут возникает проблема — влажная почва после прохода высокопроизводительной колесной и довольно тяжелой техники переуплотняется. А если резко потеплеет и в первые недели после сева установится жара (как было в 2014 и 2015 годах), то тяжелые и солонцеватые почвы превратятся в бетон, пробиться через который молодым росткам будет очень сложно.

Каждый агроном решает эту проблему по-своему — одни прикатывают почву на большой скорости для раздавливания корки, другие вынуждены пересевать отдельные поля. Но в любом случае потери урожайности и дополнительные затраты достаточно чувствительны.

* * *

В Северном Казахстане более 60% почв представлено средними и тяжелыми суглинками, оптимальная плотность которых для возделывания зерновых и пропашных культур не должна превышать 1,2−1,3 г/см3 (Табл. 1) [1].

В то же время за последние 15−20 лет произошло повышение мощности и тягового класса применяемых на возделывании сельскохозяйственных культур тракторов. Их масса возросла с 7−14 тонн (у ЦТ-75 и К-701) до 16−20 тонн у тракторов типа К-744Р2 и К-744Р3. Это привело к увеличению удельного давления движителей на почву (табл. 2).

Наименьшее негативное воздействие на почву обеспечивается при применении гусеничных тракторов (табл. 2). В этом случае при весенне-полевых работах обеспечивается снижение удельного давления на почву в 5−5,4 раза по сравнению с применением тракторов К-701 и К-744, уплотнение почвы при однократном проходе гусеничного трактора ниже на 20−30% по сравнению с «Кировцем».

Опыт применения гусеничных тракторов в течение 10−15 лет в ТОО «Алтынсарино» (Б. П. Князев), КХ «Шулер Э. Ф.» (Э. Ф. Шулер) Костанайской области свидетельствует о том, что прибавка урожайности по сравнению с применением тракторов «Кировец» на весенне-полевых работах составляет 3−5 ц/га, то есть 30−50% от урожайности 10 ц/га.

Однако низкая производительность агрегатов на базе гусеничных тракторов и нехватка квалифицированных механизаторов вынудили эти хозяйства перейти на применение более мощных колесных тракторов.

Таблица 1. Оптимальная плотность для возделывания зерновых и пропашных культур

Плотность, г/см3

В то же время за последние 15−20 лет произошло повышение мощности и тягового класса применяемых на возделывании сельскохозяйственных культур тракторов. Их масса возросла с 7−14 тонн (у ДТ-75 и К-701) до 16−20 тонн у тракторов типа К-744Р2 и К-744Р3. Это привело к увеличению удельного давления движителей на почву (Табл. 2).

Таблица 2. Воздействие движителей тракторов на почву

Наименьшее негативное воздействие на почву обеспечивается при применении гусеничных тракторов (табл. 2). В этом случае при весенне-полевых работах обеспечивается снижение удельного давления на почву в 5−5,4 раза по сравнению с применением тракторов К-701 и К-744, уплотнение почвы при однократном проходе гусеничного трактора ниже на 20−30% по сравнению с «Кировцем». Опыт применения гусеничных тракторов в течение 10−15 лет в ТОО «Алтынсарино» (Б. П. Князев), КХ «Шулер Э.Ф.» (Э. Ф. Шулер) Костанайской области свидетельствует о том, что прибавка урожайности по сравнению с применением тракторов «Кировец» на весенне-полевых работах составляет 3−5 ц/га, т. е. 30−50% от урожайности 10 ц/га. Однако низкая производительность агрегатов на базе гусеничных тракторов и нехватка квалифицированных механизаторов вынудили эти хозяйства перейти на применение более мощных колесных тракторов.

Как видно из таблицы, удельное давление движителей всех колесных тракторов и создаваемое уплотнение почвы существенно выше допускаемого оптимального значения (0,6 кг/см2). Причем величина удельного давления движителей на почву зависит не только от массы трактора, но и от нагрузки на его крюке. При максимальной нагрузке увеличение удельного давления колесных тракторов «Кировец» составляет около 40% и достигает 2,5−2,7 кг/см2 (Табл. 2).

Уплотнение почвы наиболее существенно в весенний период, при высокой влажности почв, когда при многократных проходах происходит кумулятивный эффект. При проходе трактора под его колесами влажная почва сдавливается, как губка. Часть влаги выдавливается на поверхность и испаряется, а оставшаяся часть вдавливается в нижние слои почвы и становится недоступной растениям из-за образования в пахотном горизонте чрезвычайно плотных слоев (Рис. 1).

Уплотненные зоны концентрируются и распространяются на расстояние 0,8−1 м в обе стороны от следов колесного трактора и на глубину до 0,6 м. [1].

Рис. 1. Изменение структуры почвы при уплотнении

Обработка уплотненных почв требует дополнительных затрат энергии, тяговое сопротивление почвоообрабатывающих машин возрастает до 40%, что в свою очередь вызывает повышенный расход топлива.

Существует несколько способов снижения уплотняющего воздействия на почву колесных тракторов. Первый — замена колеса на трехосные тележки с гусеничной цепью Quadtrac. При этом движитель сохраняет преимущества и колеса (высокая скорость движения — до 40 км/ч), и гусеницы (низкое удельное давление до 0,5 кг/см2.(Рис. 2).

Рис. 2. Трехосные тележки Quadtrac

Однако этот способ слишком дорог — установка сменных трехосных тележек обходится в $90 тыс.

Второй способ заключается в установке сдвоенных шин.(Рис. 3).

Рис. 3. Трактор К-744Р2 на сдвоенных шинах

Удельное давление на почву составляет 0,5−0,6 кг/см2, стоимость установки комплекта — около 2,5 млн тенге при установке сдвоенных шин производства стран ближнего зарубежья, дальнего зарубежья — в три раза выше.

Третий способ — установка широкопрофильных шин шириной 1 м (Рис. 4).

Рис. 4. Трактор К-701 на широкопрофильных шинах

Удельное давление на почву составит 0,7−0,9 кг/см2, стоимость установки шин производства стран ближнего зарубежья — около 2 млн тенге.

Четвертый способ заключается в установке сверхшироких шин низкого давления (ширина 1,2 м) — Рис. 5.

Рис. 5. Трактор К-744Р3 на сверхшироких шинах (СШНД)

Удельное давление на почву составит 0,6−0,7 кг/см2, стоимость установки — 2,4 млн тенге. Для хозяйств северного региона Казахстана приемлемы последние три варианта (Рис. 3−5).

Преимущества применения широкопрофильных и сдвоенных шин проявляются в существенном снижении уплотнения почвы и связанных с ним потерь урожая, увеличении выработки агрегатов, уменьшении расхода топлива до 30−40%, снижении буксования и износа шин примерно в 2,5 раза.

По данным немецкой компании Grasdorf Wennekamp, при использовании на тракторах широкопрофильных шин низкого давления производительность повышается на 40%, а затраты снижаются на 30%, а при использовании сдвоенных колес производительность повышается на 80%, а затраты снижаются на 45% (Табл. 3).

Таблица 3. Сравнительный анализ работы тракторов в зависимости от типов шин (данные компании Grasdorf Wennekamp)

Шины

Производительность,%

Расходы на эксплуатацию

100

100

112

90

144

69

181

55

Однако только уменьшением удельного давления движителей тракторов проблему уплотнения почвы не решить. Дело в том, что при проведении весенне-полевых работ на возделывании зерновых культур (закрытие влаги, предпосевная культивация, посев, боронование или прикатывание посевов) движителями колесных тракторов уплотняется 50−60% площади поля, а на возделывании пропашных культур — более 90%. Причем до 30−40% площади поля уплотнено двукратно, 10−20% — трехкратно.

Потери продукции на переуплотненных тяжелых суглинистых почвах достигают 20% при возделывании зерновых культур и 40% — при возделывании пропашных. Снижение доли уплотненной площади поля примерно вдвое можно обеспечить при сокращении количества проходов агрегатов по полю в весенний период, например, при нулевой технологии обработки почвы.

Но такая технология в условиях Северного Казахстана проходит производственную адаптацию и пока не может быть рекомендована для широкого круга хозяйств.

Передовой опыт хозяйств Австралии свидетельствует о том, что снизить площадь уплотнения почвы в весенний период можно при введении постоянной технологической колеи (Рис. 6). Основным требованием в этом случае является кратность ширины захвата применяемых машин в технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Поэтому переход на эту технологию требует переоснащения машинно-тракторного парка хозяйства. Как правило, технологию возделывания сельскохозяйственных культур по постоянной технологической колее в Австралии применяют в хозяйствах с высокой культурой земледелия.

Рис. 6. Внесение минеральных удобрений посевным комплексом по постоянной технологической колее. Австралия, штат Квинсленд

С введением постоянной технологической колеи уплотненная площадь составляет 15−20% площади поля, а прибавка урожая при применении колесных тракторов высокого тягового класса может достигать 15−35% по сравнению с уровнем урожайности в настоящее время.

* * *

Литература

Забродский В. М. и др. Ходовые системы тракторов /В.М.Забродский, А. М. Файнлейб, Л. Н. Кутин, О.Л.Уткин-Любовцев. — М.: Агропромиздат, 1986. — 272 с.