Файл: Экономическая эффективность почвозащитной технологии и комплекса противоэрозионной техники (сборник научных трудов)..pdf

то есть как при сжимающем, так и при растягивающем значениях внешних возмущающих сил.

Возмущения могут быть механические, являющиеся результатом земледелия, и природные: гравитационные и физические. Если первые два пояснения не требуют, то «а возмущениях, обусловленных происходящими в почве физическими явлениями, следует остановиться.

Как известно, физические свойства почвы изменяют­ ся главным образом в зависимости от ее влажности. В результате действия сил притяжения воды к смачивае­ мой поверхности частиц в почвенной массе возникает капиллярное давление, абсолютное значение которого тем больше, чем больше удельная поверхность материала. Капиллярное давление возникает во всех случаях, когда происходит движение воды под действием капиллярных сил и оказывает на почвенный материал сжимающие воздействия. Эти воздействия, вызывающие сжатие поч­ венной массы при высыхании, приобретают такие зна­ чения, при которых внутренние связи «разрываются». В засушливые летние периоды можно наблюдать верти­ кальные разрывы (трещины) пахотного и подпахотного горизонтов, глубина которых достигает одного и более метров, и ширина— до 10 см. Образование трещин про­ исходит по плоскостям наименьшего сопротивления разрыву связных почв. В засушливых районах энергия этих деформаций почвы приобретает значительную ве­ личину и может быть одинакового порядка с количест­ вом энергии, затрачиваемой в земледелии. Однако опи­ санный процесс носит относительно длительный харак­ тер и. поэтому, не может быть сравним с деформациями, производимыми сельскохозяйственными машинами-ору­ диями.

Рассмотрим работу плоскореза-глубокорыхлителя.

Согласно (3) почва до обработки находится в на­ пряженно-равновесном состоянии покоя. Конструкция рабочего органа и стойки тлубокорыхлителя такова, что при осуществлении ими горизонтальной и вертикальной поверхностей раздела наблюдается выброс около стойки значительного количества почвенного материала на дневную поверхность. Таким образом, вертикальная по­ верхность раздела представляет собой значительной ши­ рины щель, внешние напряжения на этой поверхности «снимаются» до нуля (сг=0), и согласно выражению (4) наступает процесс деформирования пласта. Деформация

136

заключается в горизонтальном перемещении почвенно­ го материала в направлении, обусловленном разностью векторов внутреннего и внешнего напряжений. В рас­ сматриваемом случае перемещение материала происхо­ дит со стороны необработанной части поля нормально к вертикальной поверхности раздела. Перемещение ма­ териала затухает в результате наступления нового рав­ новесного состояния системы. При этом выброшенный на поверхность в результате обработки почвенный мате­ риал в горизонтальном балансе новых напряжений участия не принимает.

С течением времени гравитация, являющаяся един­ ственной причиной равновесной плотности почв, опреде­ ляет баланс вертикальных составляющих напряжений: поверхность поля приобретает волнистый устойчивый характер .

Профиль кривизны поверхности поля имеет синусо­ идальный характер с периодом, равным ширине захвата одного рабочего органа плоскореза-глубокорыхлителя, и. амплитудой, определяемой массой почвы, выброшенной на поверхность.

Таким образом, одной из причин образования неров­ ностей полей является выброс почвы при обработке на, поверхность, что следует отнести к серьезным недостат­ кам конструкции орудий. Выброс почвы может быть предотвращен выполнением двух условий.

1.Передняя грань стойки рабочего органа глубокорыхлителя должна быть наклонена в направлении дви­ жения орудия так, чтобы угол, образуемый этой гранью

игоризонтом, был равен или был несколько меньше уг­ ла трения почва—сталь.

2.Образование вертикальной поверхности разделадеформированием почвы стойкой рабочего органа долж­ но опережать образование горизонтальной поверхности раздела, производимое рабочим органом. Поэтому стой­ ка должна соединяться с рабочим органом около вер­ шины сходящихся лезвий рабочего органа-плоскореза.

Взасушливый летне-осенний период внешние капил­ лярные напряжения преодолевают внутренние связи связной почвы (о чем говорилось выше). В этом случае направление горизонтальной составляющей деформации,,

противоположное описанному выше, так как а>ггк и вы­ ражается в сжатии скелета почвы, в сокращении его* объема, что приводит к образованию вертикальных тре-

13?

тцин. В этот период работа глубокорыхлителя заключает­ ся в отрыве или скалывании различных по величине тлыб, нередко весьма крупных, и перемещении их в на­ правлении движения орудия на произвольные расстоя­ ния. Весной, после наступления напряженно-равновесно­ го состояния почвы как системы, поверхность таких по­ лей представляет собой бугристую, кочкообразную кар­ тину. Подобные неровности поверхности определяются только состоянием почвы ® период обработки, то есть весьма прочными внутренними связями. Поэтому основ­ ная обработка в засушливый летне-осенний период

.должна быть противопоказана, тем более, что и с агро­ номической точки зрения является нецелесообразной.

Деформации почвы кодовыми органами тяжелых машин (тракторы, зерноуборочные комбайны и грузовые автомобили) также являются причиной образования не­ ровностей поверхности поля и объясняются недостаточ­ ной несущей способностью почвы.

Несущая способность почвы зависит от величины опорной поверхности движителя и от физико-механичес­ ких свойств почвы: сил сцепления и внутреннего трения связных почв. Поскольку последние изменяются в широ­ ких пределах в зависимости от влажности почвы, то и несущая способность также принимает различные зна­ чения: чем выше влажность почвы, тем меньше ее несу­ щая способность.

Деформация почвы движителями (колееобразование) сопровождается околоконтактными зонами повышенно­ го внешнего напряжения, нарушающими равновесие поч­ ва—система. Это обстоятельство приводит к так называе­ мому боковому распору; при этом некоторая часть поч­ венного материала «течет» в зоны пониженного напря­ женного состояния под действием сил, обусловленных разностью напряжений Д=а—а .

Поскольку интенсивность возмущающего воздейст­ вия движитель—почва значительна, процесс перемещения почвы является кратковременным, так как часть энергии рассеивается. Следует отметить, что если с трактором, -образующим колею, агрегатируются почвообрабатываю­ щие орудия, то возникает кажущееся, обманчивое впе­ чатление о заделывании колеи. Однако с течением вре­ мени в результате гравитационного «выравнивания» плотности почвы обнаруживается волнистый характер поверхности поля. Параметрами чередования следов яв­

338

ляются ширина колеи трактора (комбайна) и ширина захвата агрегата (жатки).

Меры борьбы с деформациями движитель—почва не­ обходимы лишь в те периоды сезонных полевых работ, которые характеризуются низкой несущей способностью (высокой влажностью) почвы и заключаются, во-первых, в ограничении количества проездов по полю, если в этом нет особой необходимости, и, во-вторых, в увеличении опорной поверхности ходовых органов машин (примене­ ние уширителей колес, широкопрофильных шин, шин по­ вышенной грузоподъемности, сдвоенных шин и т. д .).

Возможны случаи, когда неровности поверхности по­ ля являются результатом сочетания описанных выше причин: колееобразования и основной обработки почвы.

Неровности поверхности полей не так уж безобидны, как мы привыкли о них думать. Рассмотрим, каковы их отрицательные функции в земледелии.

Неровности предъявляют к машинам—орудиям требо­ вание копировать обрабатываемые поля. Это обстоя­ тельство тормозит разработку, проектирование и произ­ водство сельхозмашин, чрезмерно усложняет их, а сле­ довательно, снижает надежность, повышает их стои­ мость. Неровности полей всегда ухудшают равномер­ ность глубины заделки семян при посеве, увеличивают на 10—20°/о испаряющую поверхность полей.

Работа мобильных агрегатов на невыровненных по­ лях сопровождается значительными продольно-попереч­ ными колебаниями машин со всеми вытекающими пос­ ледствиями: травматизм механизаторов; пульсирующие и знакопеременные нагрузки в агрегатах, узлах и несущих конструкциях машин, а. следовательно, и преждевре­ менный износ; снижение производительности тракторов и комбайнов: перерасход топлива и многое другое.

В целом нужно отметить, что неровный характер по­ верхности полей повышает себестоимость сельскохозяй­ ственной продукции и снижает уровень культуры земле­ делия.

Отметим еще одну парадоксальную особенность, за­ ключающуюся в следующем. Конструктивные недостат­ ки техники и не всегда умелое ее использование послу­ жили причиной образования неровностей поверхности полей. Агротребования к технике, предписывающие не­ обходимость копирования неровностей при почвообработке, узаконили их. Почвообрабатывающая техника,

13Э

копируя неровности, сохраняет их вместо того, чтобы «сравнять с землей».

Ремонт поверхности полей не требует значительных капиталовложений. Необходимо устранить первопричи­ ны, описанные выше, а для этого нужно в агротребова­ ниях к почвозащитному комплексу машин произвести изменения:

1.Исключить необходимость копирования поверхнос­ ти при почвообработке и посеве.

2.Включить требование: все виды деформации поч­ вы, производимые орудиями и машинами, не должны сопровождаться неравномерным перемещением почвен­ ного материала в горизонтальных направлениях.

ЛИТЕРАТУРА

Качинский Н. А. Физика почвы. Изд. «Высшая школа», М., 1965.

Нерпин С. В., Чудновский А. Ф. Физика почвы. Изд. «На­

Исследование сжатия почвы при различных скоростях дефор­ мации. Почвоведение, № 1, 1938.

ПОТЕРИ УРОЖАЯ ПРИ ПОДБОРКЕ ВАЛКОВ НА ПОСЕВАХ С РАЗЛИЧНОЙ ШИРИНОЙ

МЕЖДУРЯДИЙ

Северный Казахстан является одним из основных районов возделывания зерновых. Ежегодный валовый сбор зерна по совхозам и колхозам шести северных об­ ластей республики составляет около 21000 тысяч тонн, что более 60 процентов валового сбора, зерновых по Казахстану.

Казахстан и Западная Сибирь выращивают самые ценные сорта яровых пшениц. Являясь производителем этих сортов пшениц, Казахстан должен всячески обере­ гать их качественные характеристики. Важную роль в сокращении потерь зерна должен сыграть выбор наибо­ лее рационального способа уборки, разработки наиболее

140

совершенной технологии его выполнения. Система ма­ шин для уборки урожая должна базироваться на пер­ спективной технологии, отвечающей природно-климати­

назначенные для этой дели валковые жатки по техноло­

из хлебной массы, поступающией с двух сторон, с двух потоков. Данные двухпоточные жатки имеют выбросное окно с одной стороны. Часть срезанной хлебной массы располагается непосредственно против выбросного окна, образуя один поток, а остальная масса укладывается на транспортер и перемещается к выбросному окну, об­ разуя второй поток.

Как показывает практика, а также данные исследо­ ваний, |Валки, сформированные жаткой ЖВН-6, не отве­ чают предъявляемым агротребованиям, особенно это проявляется при укладке валков на хлебостоях, имею­ щих широкие посевные междурядия и большую нерав­ номерность распределения по площади (табл. 1).

Н1

до 23 см привело к росту потерь за подборщиком в 2,6—■ 3,3 раза. Еще большие потери наблюдаются при подборе валков, уложенных в направлении посева, которые со­ ставили по фону СЗС-9 5,1 процента выращенного уро­ жая, что в 3,4 раза больше допускаемых по агротребо­ ваниям к валковым жаткам. Основными факторами рос­ та потерь при подборе валков, уложенных в направле­ нии посева, явились: большее количество проваливших­ ся сквозь стерню и неподобранных пальцами подборщи­ ка одиночных стеблей и большее проседание валка от момента укладки до его подбора.

Различное число и длина провалившихся стеблей сквозь стерню объясняется неравноценными условиями, в которые попадают срезанный стебель, падающий с транспортера жатки на поверхность стерни при укладке

Из данного отношения видно, что при углах ориента­ ции стеблей меньше 45 градусов, критическая длина зависаемого стебля при его укладке в направлении посева больше и возрастает с уменьшением угла ориентации.

На рисунке 1 показаны расчетные кривые критичес­ ких длин стеблей в зависимости от угла ориентации при укладке вдоль и поперек посева при различной ширине посевных междурядий. Учитывая, что в условиях Север­

сов, можно сказать, что при укладке валка в направле­ нии посева минимальная ширина междурядий, а точнее, ширина незасеянной полоски между рядками не долж­ на превышать 5—6 см. Такой способ посева обеспечит

142