З журналу: №2 2015
Рубрика: Консультації фахівця
Андрій Калінін, доктор технічних наук
На етапі інтенсивне розвиток картоплярських господарств немислимо без використання багатого зарубіжного досвіду, накопиченого колегами з Європи. Більшість елементів механізованих технологій, які пропагують провідні країни-виробники картоплі, знайшли своє застосування на полях практично кожного вітчизняного картопляра. Значною мірою перехід на такі технології з використанням останніх розробок засобів механізації дозволив підвищити загальний рівень виробництва картоплі, знизити витрати праці та покращити якість продукції. Однак, незважаючи на помітні позитивні зрушення, наші виробники часто виявляються заручниками низки обставин (несприятливі погодні умови, погіршення стану ґрунту тощо), які не дають змоги досягти середніх європейських показників у виробництві картоплі. У цьому огляді представлені результати досліджень динаміки ґрунтового стану в зоні розвитку кореневої системи картоплі під час використання інтенсивних механізованих технологій для розуміння причин виникнення проблем, з якими стикається більшість вітчизняних картоплярів.
За основу оцінки ґрунтового стану було прийнято твердість ґрунту (аналог його щільності), тобто опір ґрунту при впровадженні в нього плунжера з конічним наконечником. Вимірювання значень опору ґрунту проводилося одночасно з визначенням глибини впровадження наконечника. Даний показник відображає можливість проникнення кореневої системи картоплі вглиб грунтового пласта (відомо, що коренева система картоплі може проникати на глибину до 130 см) для повнішого розкриття потенціалу рослин та підвищення їх стійкості до несприятливих погодних умов.
Безперешкодний розвиток кореневої системи картоплі можливий, якщо твердість ґрунту не перевищує 1,0 МПа, проте поширення кореневої системи вглиб ґрунтового горизонту відбувається і при більших значеннях даного показника, але вже з меншою інтенсивністю. Діапазон значень твердості 1,1-2,5 МПа прийнятий за зону середнього ущільнення, коли для проникнення коренів між ґрунтовими елементами потрібно підвищене зусилля та рослина витрачає на цю роботу більше енергії. Твердість ґрунту в діапазоні 2,6-4,5 МПа прийнята за зону сильного ущільнення, коли розвиток кореневої системи значно утруднений, але залишається можливим. При цьому рослина витрачає ще більше енергії на розвиток коріння, знижуючи потенціал розвитку бульб нового врожаю. Ступінь ущільнення ґрунту зі значеннями твердості понад 4,5 МПа прийнята за зону переущільнення, в якій поширення кореневої системи стає неможливим. Умовні позначення зон ущільнення представлені на рис.1 для подальшої візуальної оцінки їхнього розподілу під час обробітку картоплі.
Дослідження динаміки ґрунтового стану проводилися на дерново-підзолистих ґрунтах легкого механічного складу, найбільш сприятливих для виробництва картоплі. Господарство при вирощуванні картоплі використовує загальноприйняту європейську технологію, в якій мінімізовано кількість проходів сільськогосподарських машин для зниження механічного впливу на ґрунт з боку ґрунтообробних агрегатів та посадкових машин. Для проведення передпосадкової обробки використовувався комбінований культиватор Thorit 10/6 KUA компанії Lemken, посадка картоплі проводилася сажалкою GL 36T компанії Grimme, одноразова міжрядна обробка грунту здійснювалася пасивним культиватором-гребнеутворювачем GH 6. Використання інших знарядь, структурних матеріалів картоплі не передбачала. Тому стан ґрунту було похідним від впливу перерахованих вище машин. Заміри проводилися: по центру гребеня в місці розташування насіннєвих бульб/картопляних гнізд, слідом сажалки і слідом трактора по всій ширині посадкового агрегату. Усього було зроблено 100 вимірів (через кожен метр пройденого шляху), що дозволяє говорити про реальну картину зміни параметрів ґрунтового стану з високим ступенем статистичної достовірності. За нульову позначку було прийнято рівень денної поверхні поля до початку проведення весняно-польових робіт. Вимірювання твердості грунту проводилися після проведення передпосівної обробки, після посадки картоплі (обидві операції виконувались в один день), після проходу гребнеутворювача (14 днів після посадки) і перед початком збирання картоплі (90 днів після проведення гребнеутворення). Таким чином, дослідження дозволяли побачити динаміку зміни ґрунтового стану після кожної технологічної операції, а також оцінити результати післядії кожної машини, яка використовується у технології вирощування картоплі. Результати вимірювання твердості ґрунту представлені на рисунках 2-5.
На рис.2 представлено розподіл твердості ґрунту по ширині захоплення ґрунтообробного агрегату. З цього малюнка видно, що після проведення передпосадкової обробки зона нормального ущільнення на неущільнених ходовими системами ділянках відзначається на глибині до 25 см, зона середнього ущільнення розташовується на глибині від 25 до 35 см, а нижче цієї позначки ущільнення приймає значення, що свідчать про помітні труднощі проникнення кореневої системи. Підвищені значення твердості ґрунту за слідом ходових систем ґрунтообробних агрегатів відзначаються нижче за відмітку 10 см, тобто глибини передпосадкової обробки. Ці дані показують важливість використання широкозахоплювальних агрегатів для передпосадкової обробки ґрунту з метою мінімізації площі ущільнення ходовими системами, а також виконання якісної підготовки ґрунту за один прохід агрегату.
Для дослідження впливу посадкового агрегату на зміни ґрунтового стану виміру твердості ґрунту проводилися безпосередньо після проходу сажалки. Розподіл зон ущільнення після проведення цієї технологічної операції представлено на рис. 3. Аналіз даних показав, що сошникова група посадкового агрегату не сприяє погіршенню ґрунтового стану у місці контакту з ґрунтом, тому в центрі гребеня, у місці розташування насіннєвих бульб, розподіл зон ущільнення по глибині залишився без зміни порівняно зі станом ґрунту після передпосадкової обробки.
По сліду коліс трактора зона середнього ущільнення відзначається безпосередньо з поверхні ґрунту, однак у нижніх шарах розташування межі зони високого ущільнення залишилося без значних змін по глибині. Значне ущільнення ґрунту викликане впливом ходових систем посадкового агрегату. За слідом коліс сажалки зона високого ущільнення починається з глибини 25 см, а на позначці 50 см ступінь ущільнення досягає критичних значень (проникнення кореневої системи картоплі за таких показників неможливе). Такий вплив на ґрунти ходових систем посадкового агрегату викликано значним навантаженням на них, особливо при повному завантаженні бункерів для насіння та добрив. Даний малюнок дає розуміння необхідності використання на сажалках ширших шин зі збільшеним діаметром з метою зниження впливу на грунт, що ущільнює.
На рис. 4 представлено розподіл зон ущільнення після проходу пасивного культиватора для міжрядної обробки посадок картоплі, оснащеного пружною гребнеобразующей плитою. Вимірювання параметрів ґрунтового стану показали, що після виконання цієї операції в центральній частині гребенів, у місці формування бульб нового врожаю та розвитку основної маси кореневої системи картоплі, практично відсутня зона нормального ущільнення (тільки верхній шар на маківці гребеня товщиною не більше 5 см). Бульби нового врожаю змушені розвиватися в умовах середнього ущільнення, на глибині від 15 см до 55 см відзначається зона високого ущільнення, важкопрохідна для кореневої системи картоплі, а понад 55 см відзначено зону переущільнення, куди коренева система проникнути не здатна. Після додаткової дії на ґрунт коліс трактора верхня межа зони високого ущільнення відзначена вже на глибині 25 см, що свідчить про погіршення умов розвитку кореневої системи картоплі слідом трактора. У цьому місці шар із середнім рівнем ущільнення скоротився приблизно на 10 см. Положення зон ущільнення ґрунту, сформованих ходовою системою посадкового агрегату, залишилося практично без змін. Аналіз отриманих даних показав, що, в основному, погіршення умов розвитку картоплі пов'язане із застосуванням гребнеутворюючої плити, яка виробляє ущільнення ґрунту шляхом тривимірного стиснення в поздовжньо-вертикальній площині. У зв'язку з цим при використанні машин для міжрядного обробітку ґрунту з суцільною гребнеутворювальною плитою необхідно виконувати таке налаштування її кута нахилу, щоб мінімізувати ущільнення ґрунту верхньою поличкою плити.
Результат впливу комплексу машин для обробітку картоплі за інтенсивною технологією формування умов розвитку кореневої системи даної культури представлений на рис.5. Виміри проводилися перед початком збирання. Аналіз даних показав, що стан ґрунту, сформований культиватором-гребнеобразователем, значно погіршився у зв'язку з природним усадкою гребенів протягом трьох місяців після проходу даного агрегату. Бульби нового врожаю змушені були розвиватися в умовах високого та середнього ущільнень, а на глибині понад 25 см повсюдно відзначається зона переущільнення. Наявність переущільнення близько до поверхні ґрунту не тільки стримує розвиток та роботу кореневої системи картоплі, а й значно ускладнює проникнення вологи в нижні шари при випаданні опадів чи поливі. Всі ці фактори ведуть до зниження врожайності картоплі та погіршення умов збирання, особливо у роки з надмірним рівнем опадів в осінній період.
На підставі представлених матеріалів про динаміку ґрунтового стану, при обробітку картоплі від початку проведення польових робіт до завершення вегетаційного періоду можна зробити висновок про необхідність більш ретельного налаштування ґрунтообробних агрегатів, правильного вибору типів машин та їх комплектування з урахуванням ґрунтово-кліматичних та господарських умов виробництва даної культури . До складу комплексу машин повинні обов'язково входити системи розпушування (на глибину не менше 20-25 см) для виключення переущільнення ґрунту в зонах розміщення основної маси кореневої системи картоплі та формування бульб нового врожаю.