Технологічні процеси, операції та системи обробітку ґрунту
Одним з основних заходів, спрямованим на підвищення родючості ґрунту і зростання врожайності сільськогосподарських культур, є механічний обробіток ґрунту, тобто вплив на нього робочими органами знарядь і машин для створення оптимальних умов вирощування культурних рослин.
Обробітком ґрунту створюють сприятливі умови для біологічних процесів, що зумовлює нагромадження доступних рослинам поживних речовин, сприяє видаленню з ґрунту вуглекислого газу, поліпшує умови фотосинтезу. На правильно оброблених ґрунтах підвищується ефективність внесених добрив. Завдяки обробітку створюються сприятливі умови для використання поживних речовин із глибших шарів ґрунту, для проростання насіння бур’янів, сходи яких знищують подальшим обробітком. Завдання механічного обробітку ґрунту залежать від конкретних умов виробництва. Так, на дуже забур’янених полях основним його завданням є повне знищення бур’янів. За обробітку задернілих ґрунтів (цілинні, культурні пасовища) знищується багаторічна рослинність і створюються сприятливі умови для якісної сівби та росту молодих рослин. У посушливих районах головне завдання обробітку ґрунту полягає у створенні умов для кращого використання вологи й зменшення її непродуктивних витрат (випаровування з поверхні ґрунту, стікання в яри, річки тощо). У районах надмірного зволоження основним завданням обробітку є поліпшення повітряного, теплового і поживного режимів ґрунту. У районах поширення вітрової ерозії, а також на схилах, де є загроза водної ерозії, головним і першочерговим завданням системи обробітку ґрунту є запровадження спеціальних заходів для підвищення протиерозійної стійкості ґрунту.
Для високоякісного своєчасного обробітку ґрунту й підвищення врожайності культур вирішальне значення має правильне та ефективне використання сучасної сільськогосподарської техніки.
Залежно від завдань обробітку і властивостей ґрунту, ступеня його окультуреності застосовують різні ґрунтообробні знаряддя. З тим застосовують такі операції: перевертання скиби, розпушування та кришення, перемішування, вирівняння поверхні, ущільнення, обробіток із залишенням на поверхні стерні, спеціальний обробіток.
Перевертання скиби
Перевертання скиби передбачає вертикальне взаємне переміщення верхнього та глибшого шарів ґрунту, що забезпечує загортання в ґрунт післяжнивних решток, дернини, добрив тощо, знищення бур’янів і шкідників сільськогосподарських культур. Більш ущільнений і засмічений насінням бур’янів верхній шар ґрунту переміщується вниз, а на поверхню вивертаються глибші його шари з кращими фізичними властивостями, але бідніші на поживні речовини — тут менш активна діяльність мікроорганізмів (бракує свіжої органічної речовини). Верхній шар ґрунту біологічно активніший, бо в ньому більше аеробних мікроорганізмів. При вивертанні глибшого шару наверх в умовах кращого доступу повітря не лише підвищується його біологічна активність, а й упродовж певного періоду зберігається біологічна активність переміщеного вниз верхнього шару, що дуже важливо для поліпшення умов живлення рослин і посилення фотосинтезу. Скибу перевертають плугом. Частково ґрунт перевертається й під час обробітку іншими знаряддями (лемішними лущильниками тощо). Однак перевертання скиби має й недоліки: збільшуються витрати вологи, посилюється загроза водної та вітрової ерозій. Саме тому насамперед у районах поширення вітрової ерозії не варто застосовувати такий обробіток. Не обов’язково щороку проводити оранку і в інших районах. Останнім часом є обґрунтовані пропозиції щодо уникнення полицевого обробітку.
Розпушування та кришіння
Основним завданням розпушування (змінювання взаємного розміщення частинок і збільшення об’єму ґрунту) і кришіння (зменшення розміру ґрунтових частинок) є забезпечення нещільного розміщення частинок ґрунту й одночасне збільшення загальної пористості, особливо некапілярної; посилення аерації ґрунту і збільшення його водопроникності; інтенсифікація аеробних процесів; знищення кірки на поверхні ґрунту; подрібнення брил до дрібногрудкуватого стану.
Залежно від особливостей рослин, ґрунту і клімату, змінюються вимоги до розпушеності орного шару. Іноді орний шар розпушують на повну його глибину або навіть і глибше, застосовуючи, наприклад, ґрунтопоглиблення. Подекуди обробіток проводять так, щоб розпушені прошарки чергувалися з ущільненими (наприклад, у південних районах під час обробітку чистих парів для зменшення випаровування). Саме тому застосовують різні знаряддя:
• для розпушування орного шару на повну глибину — плуги, для глибших шарів — ґрунтопоглиблювачі;
• для розпушування орного шару на певну глибину — борони, культиватори, чизель-культиватори, фрези.
Для створення прошарків розпушеного і відносно ущільненого ґрунту поєднують роботу культиваторів і котків. Для кришення ґрунту можна застосовувати багато видів знарядь, але найефективнішими є фрези.
Перемішування
Перемішування здійснюють культиваторами й іншими знаряддями, а частково й плугами. Найкраще перемішується ґрунт під час обробітку фрезою. Перемішуванням ґрунту передбачається утворення однорідного орного шару, що досягається рівномірним розподіленням у ньому післяжнивних решток, гною, вапна, гіпсу тощо. Однорідність орного шару потрібна для створення умов, які б забезпечили рівномірний розвиток культур і їх одночасне дозрівання.
Вирівнювання поверхні
Вирівнювання поверхні — важливий захід для зменшення випаровування вологи з поверхні ґрунту, а також для рівномірного загортання насіння під час сівби (сприяє одержанню рівномірних і дружних сходів). За вирощування озимих на вирівняних площах рослинам не загрожує вимокання. На вирівняному ґрунті ефективніше використовуються машини й знаряддя під час сівби, догляду за рослинами та збирання врожаю, підвищується продуктивність праці. Для вирівнювання поверхні ґрунту застосовують борони, шлейфи, волокуші та легкі котки.
Ущільнення
Для нормального розвитку рослин надмірно розпушений ґрунт незрідка доводиться ущільнювати. З тим змінюється співвідношення між капілярною і некапілярною пористістю, посилюється підняття вологи до поверхні ґрунту й висіяного насіння, збільшується теплопровідність і прогрівання ущільненого шару ґрунту. Завдяки післяпосівному коткуванню посилюється контакт насіння з ґрунтом. Насіння швидше бубнявіє, що пришвидшує його проростання й забезпечує появу дружних сходів. У посушливих районах ущільнення зменшує випаровування вологи, що відбувається під впливом конвекційно-дифузного процесу (провітрювання ґрунту). Для ущільнення ґрунту застосовують котки різних конструкцій.
Обробіток із залищенням на поверхні стерні
Це є основною технологічною операцією в районах поширення вітрової ерозії. Стерня, що лишається на поверхні, захищає ґрунт від вивітрювання, сприяє затриманню снігу, зменшує шар промерзання, завдяки чому ґрунт краще вбирає весняні талі води. Такий спосіб обробітку має також інші переваги проти обробітку перевертанням — не треба старанно вирівнювати поверхню ґрунту, бо на полі немає ні роз’ємних борозен, ні звальних гребенів; немає потреби в таких заходах, як ранньовесняне боронування зябу і посівів озимих тощо. Для обробітку ґрунту, на поверхні якого зоставили стерню, залежно від потрібної глибини застосовують плоскорізи-глибокорозпушувачі, плоскорізи-культиватори тощо, а в агрегаті з ними голчасті борони, штангові культиватори, стерньові сівалки й ін.
Спеціальний обробіток
Спеціальний обробіток — це оранка ущільнених, болотних ґрунтів, плантажна та ярусна оранка, глибоке розпушення, фрезерування ґрунту, буріння ям для садіння дерев тощо.
Залежно від способу механічного обробітку ґрунту ґрунтообробні машини й знаряддя поділяють на три групи:
• тракторні плуги й інші машини та знаряддя загального призначення для основного обробітку ґрунту;
• ґрунторозпушувачі, плуги й інші машини спеціального призначення;
• машини та знаряддя для поверхневого обробітку ґрунту.
Тракторні лемішні плуги загального призначення застосовують для оранки з перевертанням скиби, причому оранка може бути звально-розгінною або рівною (без звальних гребенів і розгінних борозен). На плуги за звально-розгінної оранки встановлюють правоперевертальні корпуси, а на плуги за рівної «гладенької» оранки — право- і лівоперевертальні корпуси, які працюють поперемінно за прямого або зворотного ходах плуга. До знарядь для основного обробітку ґрунту належать також плуги-лущильники, плуги для безполицевої оранки, культиватори-плоскорізи для обробітку ґрунтів, схильних до вітрової ерозії.
До машин і знарядь спеціального призначення залічують плуги чагарниково-болотні, плантажні, садові; для кам’янистих ґрунтів — ярусні, лісові, дискові, розпушувачі для передплантажного і передпосадкового обробітку ґрунту; фрези для обробітку ґрунту на осушених болотах, ямокопачі й ін.
Машини та знаряддя для поверхневого обробітку поділяють на такі групи:
• лущильники;
• борони (зубові, сітчасті, дискові, шлейф-борони тощо) для розпушування ґрунту, боротьби з бур’янами та вирівнювання поверхні поля;
• культиватори для суцільного і міжрядного обробітку ґрунту;
• котки для ущільнення ґрунту, розбивання грудок і вирівнювання поверхні;
• фрези для суцільного і міжрядного обробітку ґрунту;
• комбіновані машини, які за один прохід виконують кілька технологічних операцій обробітку ґрунту.
За способом приєднання до тракторів і самохідних шасі ґрунтообробні машини та знаряддя бувають начіпними, напівначіпними й причіпними.
Начіпною називають машину або знаряддя, маса яких за переведення в транспортне положення цілком сприймається ходовою частиною трактора. До напівначіпних належать машини й знаряддя, маса яких за транспортування сприймається частково трактором, а частково опорними колесами машини або знаряддя. Причіпні машини й знаряддя мають власний колісний хід, який сприймає масу машини під час холостих переїздів і під час роботи. Начіпні машини й знаряддя в 1,5–2,0 рази легші, ніж причіпні, значно простіші за конструкцією, їх легше транспортувати. Продуктивність начіпних машин і знарядь дещо вища, ніж причіпних.
Ю. Г. ВОЖИК, д-р техн. наук; В. А. ВОЛЬСЬКИЙ, канд. техн. наук;
П. І. ВІТРУХ, науковий співробітник; Р. В. КОЦЮБАНСЬКИЙ, аспірант
Національний науковий центр «Інститут механізації та електрифікації сільського господарства»
