Приведенатехнология противоэрозионной обработки почвы, включающая двухъярусное безотвальное рыхление почвы. Описаны принцип работы и результаты исследований двухъярусного рыхлителя.
Ключевые слова: технология, рыхление, почва, эрозия, водная эрозия, двухъярусный рыхлитель.
Введение. В последнее время эрозия наносит ощутимый ущерб сельскому хозяйству Узбекистана. Чрезмерная обработка почвы приводит к распространению ветровой и водной эрозии почв. Установлено, что сильной степени ветровой эрозии подвержены почвы пустынной зоны Узбекистана, к которым относятся территории Центральной Ферганы, Сырдарьинского, Жиззахского, Кашкадарьинского, Сурхандарьинского, Бухарского областей. Вследствие ветровой деятельности в отдельных хозяйствах на указанных территориях урожайность сельскохозяйственных культур резко снижается [1, 2]. В зоне сильной ветровой деятельности многократное выдувание приводит к облегчению механического состава и резкому уменьшению гумуса, азота и фосфора в почве.
Систематическая пахота земель и интенсификация сельского хозяйства, особенно на склонах, приводит к увеличению доли площадей, подвергающихся эрозии. Водная эрозия и дефицит влажности почвы на склонах богарных земель является одной из серьёзных проблем. В республике Узбекистан пригодные к сельскому хозяйству богарные земли составляют 2 млн. 130 тысяч гектаров [3], из них 756,8 тыс. гектаров пашни. 10,1 % богарных земель подвергнуты водной, 76,6 % — ветровой эрозии и 7,5 % — водной и ветровой эрозии [1, 2].
К важнейшим мероприятиям по предупреждению эрозии почв, получению высоких урожаев на склоновых землях относятся система обработки почвы, соответственно технологии обработки почв и технические средства. Но применяемые технологии и технические средства для допосевной обработки почвы в Узбекистане не только не предупреждают, но и способствуют возникновению и развитию процессов эрозии, так как производство сельскохозяйственной продукции на землях подверженных эрозии в настоящее время базируется на широком использовании устаревших технологий и технических средств.
Одним из перспективных направлений повышения плодородия почвы склонов путем создания и накопления в ней органических соединений, сохранения и накопления влаги и предотвращения ветровой и водной эрозии является система обработки почвы, включающей чередование безотвального рыхления с отвальной вспашкой.
Многочисленные исследования и практика показывают, что почвообрабатывающие машины, применяемые для безотвальной обработки почв, подверженных эрозии не обеспечивают требуемое качество обработки почвы, энергоёмки и малопроизводительны.
Существующие технологии безотвальной обработки почвы, применяемые в странах СНГ и зарубежом предусматривают рыхление на определенную глубину обработки почвы, плугами-рыхлителями с наклонными стойками [4, 5]. При этом все рабочие органы рыхлителей осуществляют обработку почвы на одинаковую глубину. В результате при обработке почвы существующими рыхлителями образованные небольшие треугольные гребни на дне борозды не позволяют удерживать и накапливать дождевые воды после обильных и ливневых дождей, что приводит к возникновению водной эрозии. Кроме того, за рубежом выпускаются разные плуги-рыхлители, предназначенные для обработки почвы на глубину 20–30, 30–35, 35–45 и 50–60 см, что приводит к увеличению номенклатуры машин.
Разработанная нами технология позволяет получить на дне борозды ступенчатое дно с большими гребнями, что способствует полному задержанию и накоплению почвенных вод, в результате чего предотвращается водная эрозия. Для осуществления данной технологии разработан двухъярусныйрыхлитель с разновеликими — верхними и нижними рыхлительными рабочими органами [6, 7].
Объекты и методы исследований.Объектом исследований является двухъярусный рыхлитель и реализуемый им технологический процесс. При исследованиях использованы основные положения и методы земледельческой механики, математического анализа, математической статистики, и общие методы определения агротехнических, энергетических и экономических показателей работы машин.
Обсуждение результатов.Двухъярусный рыхлитель содержит раму 1, на которой поочередно установлены рабочие органы 2 и 3 (рис.1). Каждый рабочий орган состоит из наклонной в поперечно-вертикальной плоскости стойки 4 и закрепленного на ней ножа 5, долота 6, полевой доски 7 и рыхлительной пластины 8. Наклонная часть стойки верхнего рабочего органа 2 выполнена с меньшей высотой, а наклонная часть нижнего рабочего органа 3 с большей высотой. На нижнем рабочем органе 3 рыхлительная пластина закреплена на уровне рыхлительной пластины верхнего рабочего органа (рис.2). При установке её в нижней части нижнего рабочего органа она работает в уплотненном в подпахотном слое почвы, что приводит к резкому повышению тягового сопротивления рыхлителя.
Рис. 1. Технологический процесс работы двухъярусного рыхлителя
Рис. 2. Схема расположения рабочих органов двухъярусного рыхлителя
Двухъярусный рыхлитель работает следующим образом. На склонах полей с уклоном α обработку почвы двухъярусным рыхлителем проводят поперек склона. В процессе обработки почвы долото 6 рабочего органа 2 с меньшей высотой наклонной части, внедряясь в пахотный слой, скалывает почвенную стружку (рис.1). Возникшие трещины распространяются на поверхности почвы под определенным углом 
. Продвигаясь вперед со скоростью движения агрегата, долото поднимает отделенную от массива почву. В этот момент в зону деформированной долотом почвы внедряется нож 5 стойки 4. Отколотая долотом почва, поднимаясь по нему, поступает на нож 5, затем на рыхлительную пластину 8, при этом происходит изгиб и растягивание пласта почвы в продольном и поперечном сечениях, что приводит к ее интенсивному разрушению.Этот процесс завершается при сходе стружки с рабочих поверхностей рыхлительной пластины 8 под действием инерционных сил и сил тяжести. Долото 6 нижнего рабочего органа 3, идущее за верхним рабочим органом, внедряясь в подпахотный слой — ниже плужной подошвы, скалывает почвенную стружку и под действием ножа и рыхлительной пластины также интенсивно разрыхляет почву.
После прохода двухъярусного рыхлителя образуется ступенчатое дно борозды с периодическим углублением (внутрипочвенные гребни), пересекающим уплотненную подошву. Внутрипочвенные гребни способствуют полному задержанию и накоплению почвенных вод (особенно после ливневых осадков), соответственно предотвращают водную эрозию.
В зависимости от почвенно-климатических условий и физико-механических свойств почвы нижние рабочие органы можно установить через два верхних рабочих органа. При этом увеличивается расстояние между ступенями на дне борозды. Сравнительные экспериментальные исследования различных схем двухъярусного рыхлителя показали, что наиболее целесообразным является двухъярусный рыхлитель с чередованием верхнего и нижнего рабочих органов. Исследования показали, что двухъярусный рыхлитель с чередованием верхнего и нижнего рабочих органов имеет на 21,75 % меньшее удельное тяговое сопротивление по сравнению с рыхлителем с двумя нижними рабочими органами.
На основе исследований типа рабочих органов, взаимного расположения, режимов работы и устойчивости движения рыхлителя с верхними и нижними рабочими органами установлено, что наиболее рациональной конструктивной схемой двухъярусного рыхлителя с наклонными стойками является плужная схема с чередованием верхнего и нижнего рабочих органов с нижним перегибом стойки; качественное рыхление с наименьшими энергетическими затратами обеспечивается при продольном и поперечном расстояниях между рабочими органами соответственно 50–60 см и 35–40 см.
Результаты хозяйственных испытаний показали, что двухъярусный рыхлитель по основным показателям работы существенно превосходят серийные машины, способствуют предупреждению сохранения почв от ветровой и водной эрозии, позволяют улучшить качество обработки почвы, снизить энергозатраты и удельный расход топлива, повысить производительность агрегатов. Двухъярусный рыхлитель по устойчивости глубины обработки почвы, гребнистости поверхности почвы, сохранению стерни и содержанию эрозинно-опасных частиц показывает лучшие показатели по сравнению с плугом ПЛН–4–35. При работе двухъярусного рыхлителя в слое 0–5 см количество эрозионно-опасных частиц уменьшается в 2,07 раза. Экспериментальный рыхлитель по сравнению с лемешным плугом имеет на 18,96 % выше производительность и соответственно меньший удельный расход топлива.
Заключение. Проведенные испытания и технико-эконимические расчеты экспериментального образца двухъярусного рыхлителя с наклонными стойками показали, что применение рыхлителя позволяет сократить затраты труда на 18,75 %, расход топлива на 19,12 %, способствует пловышению производительность труда на 18,96 % по сравнению с лемешными плугами.
Литература:
- Географический атлас Узбекистана// Госкомземгеодезкадастр, –Ташкент, 2012, — С.130–131.
- Насриддинов М. М., Хамраев М. Б., Насриддинов М. Р. Интенсификация использования пустынных почв. — Ташкент: Мехнат, 1989. — 102 с.
- Махсудов Х. М. Эрозия почв аридной зоны Узбекистана. — Ташкент: Фан, 1989. — 168 с.
- Борисенко И. Б. Совершенствование ресурсосберегающих и почвозащитных технологий и технических средств обработки почвы в острозасушливых условиях Нижнего Поволжья: Автореф. дисс….докт. техн. наук.– Волгоград, 2006. — 23с.
- Труфанов В. В. Глубокое чизелевание почвы. — М.: Агропромиздат, 1989. — 136 с.
- Патент РУз № 00701. Плуг-рыхлитель / Маматов М. Ф., Мирзаев Б. С. и др. // Бюл.изобр. — 2012. — № 3.
- Патент РУз № 00850. Плуг-рыхлитель / Маматов М. Ф., Мирзаев Б. С. и др. // Бюл.изобр. — 2013. — № 11.
