Рис. 1. Изменение структуры почвы при уплотнении
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

Механический состав

Плотность, г/см3

ЗерновыеПропашные
Песчаная1,2−1,351,3−1,5
Супесчаная1,2−1,31,1−1,4
Легкосуглинистая1,2−1,31−1,3
Тяжелосуглинистая1,1−1,21−1,2

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

Марка трактораМасса, кгУдельное давление движителей, кг/см2Уплотнение почвы при одном проходе трактора, г/см3
ДТ-75М70000,51,15
Т-4А83000,51,2
МТЗ-8036001,21,32
Т-150К82001,4−21,35
К-70113 5001,5−2,51,42
К-744Р215 7001,6−2,61,5
К-744Р317 500−20 0001,7−2,71,55

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
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
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
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
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)
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

Стандарные шины с высоким давлением

100

100

Стандарные шины со сниженным давлением

112

90

Широкопрофильные шины

144

69

Сдвоенные колеса спереди и сзади

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
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.

Читайте ранее в этом сюжете: Плодородие или удобрение?

Читайте развитие сюжета: В Татарстане полностью провалена система защиты растений