Механизация обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур - РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
БелАгроМех
    BE EN RU
ТИПОГРАФИЯ
+375 17 280-35-60
Пн-Чт: 8.30-17.30, Пт 8:30-16:15
+375 17 280-87-86
    BE EN RU

Механизация обработки почвы и посева сельскохозяйственных культур

Авторы: Зав. лабораторией обработки почвы и посева, канд. техн. наук Н.Д. Лепешкин; старший научный сотрудник, канд. техн. наук А.А. Точицкий; научный сотрудник Н.Н. Дягель

С древнейших времен земледелец совершенствует механизацию обработки почвы и посева. Эволюционный путь исторически прошел от простейшего «рухадло» до современного сложного плуга, от лукошка с семенами до высокопроизводительной автоматизированной сеялки, от отдельных однооперационных орудий до сложных комбинированных машин, выполняющих ряд технологических операций за один проход по полю машинно-тракторного агрегата.

Вопросы механизации и сегодня остаются важнейшими в системе агротехнических мероприятий по производству продуктов растениеводства.

В основные задачи обработки почвы и посева входят:

  • улучшить физические свойства почвы, тем самым создать благоприятные условия для протекания биологических, физико-химических и физических процессов, обеспечивающих повышение ее плодородия;
  • уничтожить максимальное количество сорняков, вредителей и возбудителей болезней растений;
  • заделать растительные остатки, минеральные и органические удобрения на определенную глубину, тем самым создать однородный пахотный слой, благоприятный для развития корневой системы растений;
  • подготовить мелкоструктурный выровненный посевной слой и подуплотненное ложе для семян, обеспечивающие благоприятные условия для заделки семян и их произрастания;
  • высеять семена на подуплотненное ложе, равномерно распределив их по глубине и площади поля.

От качества выполнения перечисленных задач во многом зависит судьба урожая возделываемых культур. Многочисленные исследования и многолетний опыт возделывания, например, зерновых показывает, что потери стеблестоя на единице площади поля могут достигать 60 %. Причины таких потерь связаны прежде всего с качеством подготовки почвы и сева, которые определяют уровень полевой всхожести, дружность всходов и выравненность растений. Чем дружнее всходы и более выравнены по мощности растения в начале вегетации, тем меньшее их количество выпадает из посева в дальнейшем развитии.

Система подготовки почвы к посеву состоит из основной и предпосевной обработки почвы. Основная обработка включает следующие приемы: лущение жнивья или разделку дернины и вспашку отвальную (с оборотом пласта) или безотвальную. При необходимости выполняются еще полупаровая культивация и подпочвенное рыхление. Предпосевная обработка почвы направлена на подготовку семенного ложа и выполняется на небольшую глубину (до 8 или 15 см).

Эти две составляющие обработки почвы неразрывны и только вместе определяют качество подготовки почвы к посеву.

Механическая обработка почвы кроме качественной стороны должна быть еще и рациональной, почво-, влаго- и ресурсосберегающей.

В последние годы в земледельческой практике ряда развитых стран все шире применяют новую прогрессивную технологию выращивания сельскохозяйственных культур – минимальную обработку почвы. Применение ее стало возможным благодаря использованию специальных комбинированных машин, выполняющих за один проход по полю несколько операций, а также расширению производства гербицидов для борьбы с сорняками.

Для условий Республики Беларусь, где до 70 % пашни расположено на легких супесчаных, песчаных и торфяных почвах, минимальная обработка имеет особо важное значение для снижения эрозионных процессов почвы и сохранения ее плодородия, накопления и сохранения почвенной влаги, снижения затрат труда, времени и топлива на обработке.

В Республиканском унитарном предприятии «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства» завершаются работы по созданию перспективного комплекса машин для обработки почвы и посева. При этом работы ведутся в направлении:

  • повышения качества обработки почвы и посева путем создания новых рабочих органов машин;
  • совмещения технологических операций путем создания высокопроизводительных комбинированных машин;
  • применения нетрадиционных минимальных систем обработки почвы и посева путем создания специальных машин.

Для основной обработки почвы созданы и освоены в производстве новые плуги для загонной и гладкой вспашки к тракторам всех классов. Плуги оборудованы корпусами с полувинтовыми отвалами и углоснимами или предплужниками, обеспечивающими более полный оборот пласта и заделку растительных остатков (рис. 1).

ППЗ-5–40

Рис. 1. Плуг ППЗ-5–40Р

Особое внимание уделяется созданию оборотных и поворотных плугов для гладкой вспашки. В условиях республики, где преобладают мелкоконтурные поля, применение оборотных плугов вместо загонных экономически оправдано несмотря на их большую стоимость. Они имеют ряд преимуществ:

  • не образуют свальных гребней и разъемных борозд, устранение которых требует проведения дополнительных операций;
  • сокращают сроки и повышают качество предпосевной обработки почвы;
  • имеют на 10–15 % более высокую производительность за счет сокращения времени на выполнение поворотов;
  • имеют в два раза большее количество корпусов, благодаря чему удваивается объем наработки на отказ для замены почворежущих элементов.

Созданы оборотные плуги 4-, 5-, 6-, 7- и 8-корпусные к тракторам классов соответственно 2, 3, 4 и 5 (рис. 2).

ППО-5–40

Рис. 2. Плуг ППО-5–40

Создается комплекс плугов поворотных для гладкой вспашки. На РУП «Минский завод шестерен» освоено производство навесных поворотных плугов ПНГ-3–43 и ПНГ-(4+1)-43. Эти плуги оборудованы корпусами с симметричными лемешно-отвальными поверхностями, осуществляющими оборачивание пласта как вправо, так и влево к направлению движения агрегата. Плуги просты по устройству и дешевы при изготовлении, позволяют выполнять вспашку, как и оборотные плуги, челночным способом без образования свальных гребней и разъемных борозд. При этом лемешно-отвальная поверхность корпуса плуга обеспечивает повышение срока службы лемехов и отвалов в 1,5–2,0 раза. При этом достигается хорошее крошение пласта, ровная поверхность пахоты и полная заделка растительных остатков на глубину 12–14 см. Применяются эти плуги на легких и средних незадернованных почвах (рис. 3).

Плуг ПНГ-(4+1)-43

Рис. 3. Плуг ПНГ-(4+1)-43

Подпочвенное рыхление. В результате многократных проходов техники по полю ходовыми системами тракторов уплотняются как пахотные, так и подпахотные слои почвы. При этом, как показывают исследования, уплотнение подпахотных слоев почвы носит аккумулятивный характер, который приводит к накоплению остаточных деформаций. По данным исследований Белорусского института почвоведения и агрохимии, подпочвенные слои 25–40 см большинства почв республики имеют плотность 1,43–1,58 г/см3, то есть близкую к критической 1,6–1,7 г/см3, в которую не проникают корневые волоски растений. Такое состояние подпахотных слоев почвы в засушливые годы снижает накопление продуктивной влаги в метровом слое на 9–20 %, а в засушливые периоды приводит к увяданию растений и снижению их урожайности.

Для совмещения вспашки с приемами подпочвенного рыхления и выравнивания пахоты в РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства» разработан и поставлен на производство на РПДУП «Экспериментальный завод» РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства» агрегат комбинированный АКР-3 к тракторам класса 3 (рис. 4). Он состоит из рыхлительных рабочих органов, расположенных в два яруса, и спирально-трубчатых катков. За один проход по полю он обеспечивает качественное объемное рыхление почвы на глубину до 35 см, выравнивание и подуплотнение верхнего слоя. Особенно эффективно его применение в технологиях возделывания пропашных культур (свеклы, картофеля, кукурузы). Глубокое подпочвенное рыхление почвы осенью после вспашки под свеклу и кукурузу, а весной под картофель повышает урожайность возделываемых культур на 7–26%.

АКР-3

Рис. 4. Агрегат АКР-3

Предпосевная обработка почвы. Период с момента прорастания семян и до образования собственных органов питания (корней и листьев) является самым критическим в жизни культурного растения, в течение которого оно оказывается беспомощным в борьбе за существование. Сказанное обусловливает чрезвычайно высокие требования к формированию семенного ложа.

Многочисленными агрономическими исследованиями установлено, что для нормального прорастания семян они должны быть уложены на подуплотненное ложе и закрыты рыхлым слоем. Уплотненный слой (ложе) должен иметь плотность 1,1–1,3 г/см3. В такой слой проникают корни растений, в нем хорошо развиты капилляры, а растения обеспечиваются влагой независимо от складывающихся погодных условий после посева. Верхний рыхлый слой защищает плотное ложе от испарения влаги и иссушения, через него происходит воздухообмен и поступает тепло.

В последние годы разработан и получил распространение второй способ подготовки семенного ложа. Сущность его заключается в формировании уплотненной бороздки, укладке в нее семян и прикатывании их катками, ширина обода которых несколько больше ширины бороздки. При таком способе обеспечивается порядковое прикатывание почвы с оставлением рыхлых междурядий. Семена компактно укладываются в уплотненный слой почвы, имеют с ней хороший контакт, а при использовании загортачей закрыты рыхлой почвой.

Для предпосевной обработки почвы с формированием сплошного подуплотнённого ложа разработаны, освоены в производстве и нашли широкое применение в нашей стране и за ее пределами агрегаты комбинированные широкозахватные с пассивными рабочими органами АКШ-3,6, АКШ-6, АКШ-7,2 и их модификации, адаптированные к различным природно-производственным условиям и агрофонам. Применение этих агрегатов позволяет за один проход сформировать посевное ложе по всем правилам агротехники и тем самым повысить урожайность зерновых культур на 1,5–4,4 центнера с гектара при экономии 4–7 кг топлива на гектаре (рис. 5).

АКШ-6

Рис. 5. Агрегат АКШ-6

Наряду с машинами с пассивными рабочими органами для повышения качества обработки суглинистых почв, особенно тяжелых, центром разработаны агрегаты комбинированные почвообрабатывающие с активными (приводимыми от ВОМ трактора) рабочими органами АКП-3; АКП-4; АКП-6. Особо эффективно их применение в составе комбинированных почвообрабатывающе-посевных агрегатов, которые комплектуются двумя сменными уплотнительными катками для подготовки сплошного или порядкового семенного ложа (рис. 6).

АКП-6

Рис. 6. Агрегат АКП-6

Для посева зерновых, зернобобовых, льна, трав и других культур в центре разработаны и освоены в производстве на ОАО «Брестский электромеханический завод» новые пневматические полуприцепные сеялки – зернотравяная С-6 и зернотуковая С-6Т, пришедшие на смену навесной пневматической сеялке СПУ-6.

Сеялка С-6Т к тракторам класса 1,4 имеет две емкости бункера: для семян (900 л) и удобрений (260 л), благодаря чему одновременно с семенами высевает в рядки и стартовую дозу удобрений. В сеялках используется оригинальная запатентованная система механического группового дозирования посевного материала и пневматического транспортирования его в сошники с предварительным делением в горизонтально расположенных делительных головках. Сеялки складываются в транспортное положение, оборудованы маркерами и автоматической системой контроля за процессом сева и образования технологической колеи (рис. 7).

С-6Т

Рис. 7. Сеялка С-6Т

Еще больший влаго- и ресурсосберегающий эффект достигается при совмещении предпосевной обработки почвы и посева, при котором разрыв между обработкой почвы и посевом практически отсутствует и семена укладываются во влажную почву. Для этой цели созданы комбинированные почвообрабатывающе-посевные агрегаты с пассивными рабочими органами АПП-3; АПП-4,5; АПП-6 к тракторам соответственно классов 1,4; 2,0 и 3,0. Применение таких агрегатов обеспечивает повышение производительности труда до 60 % и снижение расхода топлива до 2 кг/га по сравнению с раздельным применением агрегатов АКШ и сеялок СПУ. Производство агрегатов освоено на ОАО «Брестский электромеханический завод» (рис. 8).

АПП-4,5

Рис. 8. Агрегат АПП-4,5

Наряду с агрегатами АПП с пассивными рабочими органами завершается разработка высокопроизводительных комбинированных почвообрабатывающе-посевных агрегатов со сменными активными и пассивными рабочими органами шириной захвата 3, 4 и 6 м (рис. 9).

АППA-6

Рис. 9. Агрегат АППА-6

Агрегат АППА-6 к тракторам класса 5 выполнен в полуприцепном варианте и состоит из зернотуковой сеялки и почвообрабатывающей машины (адаптера). Бункер имеет две емкости: для семян (2770 л) и удобрений (770 л). Для высева используется оригинальная система механического группового дозирования материала и пневматического транспортирования его в сошники с предварительным делением в горизонтальных делительных головках.

Для заделки семян используется система сошник+каток, семена и удобрения укладываются в подуплотненные бороздки с последующим прикатыванием их в рядках. В агрегате предусмотрены три сменных почвообрабатывающих адаптера. Адаптер для работы на суглинистых почвах состоит из ротационного культиватора и уплотняющего катка, на легких почвах применяется адаптер с пассивными рабочими органами типа АКШ. В качестве адаптера для мульчирующей обработки стерневых фонов под посев применяется ножевидная борона с зубчатым катком.

Агрегат оборудован автоматической системой контроля за процессом сева и образованием технологической борозды.

Для механической борьбы с сорняками созданы навесные бороновально-прополочные агрегаты АБП-6, АБП-9 и АБП-12 к тракторам соответственно классов 0,6; 1,4 и 2,0. Они оборудованы пятью рядами пружинных зубьев с механизмом регулирования угла наклона их к почве, что позволяет изменять в большом диапазоне режим взаимодействия с почвой. Благодаря этому агрегат может использоваться на довсходовом и послевсходовом бороновании посевов, весеннем бороновании озимых зерновых, закрытии влаги на легких по механическому составу почвах, разрыхлении почвенной корки, выравнивании почвы, сгребании многолетних сорняков. Агрегаты имеют высокую производительность при расходе топлива до 2,5 кг на гектаре и эффективности уничтожения однолетних нитевидных сорняков до 97 %. Освоено производство новых машин на ОАО «Ляховичский райагросервис», ОАО «Дрогичинский трактороремонтный завод» и других предприятиях.

Минимальная обработка почвы. Исследованиями РУП «НПЦ НАН Беларуси по земледелию» установлено, что на окультуренных дерновоподзолистых почвах наиболее эффективными системами обработки почвы являются системы, предусматривающие чередование (50 на 50 %) в севообороте глубокой вспашки или безотвального рыхления под парозанимающие и пропашные культуры с мелкой основной обработкой под зерновые культуры. При этом сокращение числа отвальных обработок в севообороте при строгом соблюдении сроков их проведения и качества не приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, ухудшению физических свойств почвы и увеличению засоренности посевов.

Для выполнения системы безотвальной минимальной обработки почвы и посева создана и освоена в производстве необходимая техника.

На РПДУП «Экспериментальный завод» РУП «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйства» освоен в производстве специальный комбинированный агрегат для минимальной обработки почвы АКМ-4 к тракторам класса 2–3 (рис. 10). Агрегат оборудован двумя рядами дисковых батарей с чередующимися сплошными и вырезными дисками, двумя рядами рыхлительных стрельчатых лап и одним рядом спирально-трубчатых катков. Благодаря такому набору рабочих органов АКМ-4 может применяться в системе минимальной обработки почвы под посев озимых зерновых, пожнивных крестоцветных и поукосных культур, а также на лущении жнивья, полупаровой осенней обработке зяби, осенней обработке полей после уборки кукурузы, свеклы и картофеля, ранневесенней обработке зяби и заделке удобрений.

АКМ-4

Рис. 10. Агрегат АКМ-4

На окультуренных полях с наличием небольшого количества соломистых и других пожнивных остатков в безотвальной минимальной системе обработки почвы можно использовать также чизельно-дисковые культиватор КПМ-4, выпускаемый ОАО «Дзержинский завод «Агромаш», и КЧД-6 (рис. 11), освоение которого ведется на КУПП «Лунинецкий ремонтно-механический завод».

КЧД-6

Рис. 11. Культиватор КЧД-6

Разновидностью системы минимальной обработки почвы и посева является прямой посев, для выполнения которого разработана и освоена в производстве ОАО «Брестский электромеханический завод» сеялка зернотукотравяная СПП-3,6 к тракторам класса 2 (рис. 12). Она состоит из вырезных дисков, двухдисковых сошников и прикатывающих катков. Бункер имеет три емкости: для семян зерновых, трав и удобрений. Благодаря такому набору рабочих органов посев обеспечивается за один проход по полю.

Сеялка используется на посеве поукосных, пожнивных промежуточных, озимых зерновых и на подсеве трав в дернину.

СПП-3,6

Рис. 12. Сеялка СПП-3,6

Использование на легких почвах безотвальных минимальных технологий и новой техники позволит существенно снизить эрозионные процессы, улучшить водный режим, повысить плодородие почв и урожайность возделываемых культур при снижении до 60 % эксплуатационных затрат.

Дальнейшее развитие механизации ведет к созданию многофункциональных комбинированных агрегатов – комбайнов, совмещающих все технологические операции обработки почвы, внесения удобрений, посева или посадки сельскохозяйственных культур.