2. Агротехнічні вимоги до обробітку ґрунту.

Передумова диференціації технологічних процесів і засобів механізації об’єктивно існує через біологічні особливості вирощуваних культур та розмаїтість умов виконання обробітку ґрунту. Формально умови поділяють на ґрунтово-кліматичні, агротехнічні та технічні. Наближення до оптимального для сільськогосподарських культур стану ґрунту, у межах концепції «точного землеробства», відбувається через досягнення найбільшої відповідності між технічними можливостями машинно-тракторних агрегатів і ґрунтово-кліматичними умовами й агротехнічними вимогами до них. Тому формалізовані умови і вимоги до основного обробітку ґрунту є важливим підґрунтям сучасних ґрунтообробних машин.

Основою для оптимізації стану ґрунту є вимоги рослин до ґрунтового середовища, в якому проростає насіння, розвивається і формується коренева система. Створені моделі ґрунтових середовищ є першоосновою при виборі способів механізованого обробітку ґрунту і засобів для його здійснення, які дають змогу створити водно-повітряний режим, що відповідає умовам, ефективно використати добрива й істотно підвищити врожайність культурних рослин.

Чим ближче можливості машин до вимог вирощуваних культурних рослин, тим вищі адаптивність засобів і ефективність їх роботи. Як правило, наближення до вимог здійснюється послідовним застосуванням кількох груп ґрунтообробних машин для основного, передпосівного та міжрядного обробітку ґрунту.

3. Способи механізованого обробітку ґрунту

Існує безліч способів механізованого обробітку ґрунту, серед яких можна

виокремити кілька типових. Основною технологічною ознакою розподілу є співвідношення в них процесів обертання та розпушення скиби ґрунту під час її обробітку.

Оранку, або полицевий спосіб обробітку ґрунту, здійснюють плугами. Він полягає у підрізанні оброблюваної скиби, її підніманні з розпушенням й обертанням на 130…180 % та укладанні на дно попередньо відкритої борозни. Цей спосіб характеризується майже повним очищенням поверхні поля від пожнивних решток (на 95…100 %), загортанням у ґрунт органічних, малорухомих мінеральних добрив, придушенням бур’янів, значним зменшенням щільності орного шару та збільшенням його порозності. Недоліками оранки є зниження ерозійної стійкості поверхні поля (на схилах по фону оранки може втрачатися 7,8…63,5 т/га ґрунту), утворення ущільненої «підошви», висока питома енергоємність, значні втрати продуктивної вологи в теплий період року. Плужна «підошва» виникає внаслідок дії на ґрунт вертикальної складової сили на лезі лемеша. Товщина залишкової деформації ґрунту від дії лемеша залежно від умов роботи становить 5...15 см. Особливості технологічних процесів роботи плугів різних типів наведено нижче. Чизельний спосіб обробітку ґрунту (рис. 1.2, б – г) виконують культиваторами, розпушувачами чи комбінованими машинами. Цей спосіб полягає у підрізанні, розпушенні оброблюваної скиби без обертання та її укладанні в свою закриту борозну (його подано у трьох основних варіантах виконання). У загальних рисах він відрізняється збереженням на поверхні поля значної кількості (60…80%) рослинних решток, збереженням до 20 % вологи в ґрунті та зменшеною на 25...45 % енергоємністю процесу роботи. Залежно від робочих органів він, зокрема, забезпечує повне або неповне підрізання бур’янів. При повному підрізанні бур’янів чизельний спосіб називають плоскорізним. Суцільне глибоке розпушення ґрунту без обертання скиби (рис. 1.2, б) плоскорізами-глибокорозпушувачами (ПГ-3-5, ОПТ-3-5, ГУН-4 та ін.) дає змогу послабити ерозійні процеси, зменшити втрати ґрунту на схилах до 3...24 т/га. Проте суцільне розпушення ґрунту без обертання скиби не усуває ущільненої «підошви» від дії лемешів, характеризується високою енергоємністю процесу чизелювання та недостатньою якістю розпушення (менше ніж 70 %) скиби ґрунту. Смужне розпушення ґрунту (власне, чизелювання), що є чергуванням розпушених та нерозпушених смуг (рис. 1.2, в), дає змогу руйнувати ущільнену «підошву», сприяє проникненню вологи та коріння рослин у нижні шари ґрунту. Цей спосіб обробітку виконують знаряддями чизельного типу (ПЧ-2,5, ЩРП-3-70, КШП-5,6 та ін.) на глибину до 40 см. При цьому шар ґрунту до 20 см розпушують суцільно. Недоліком способу є неповне підрізання бур’янів через брак перекриття по ширині захвату чизельних лап. Розпушення верхнього шару ґрунту має значну нерівномірність, що ускладнює створення передбачених агротехнікою умов для вирощуваних культур. Комбіноване чизелювання полягає у суцільному розпушенні верхнього (12...22 см) та періодичному нижнього (на 5...15 см глибше за ущільнену «підошву») шарів ґрунту. Збільшення площі поверхні дна борозни сприяє кращому проникненню вологи в нижні горизонти. Запаси вологи порівняно із оранкою збільшуються на 18...20 %. При цьому втрати гумусу, азоту, фосфору і калію знижуються в 5 – 10 разів. Наведені вище варіанти чизелювання широко застосовуються на чистих від рослинних решток агрофонах, схилових землях, у місцевостях, що зазнають вітрової та водної ерозій.

Дисковий спосіб обробітку ґрунту, або дискування — суцільне розпушення дисковими робочими органами на глибину до 25 см, що здійснюється дисковими знаряддями. Він характеризується підрізанням, розпушенням з частковим обертанням та укладанням у борозну обробленої скиби зі зміщенням її у поперечному і поздовжньому напрямках порівняно з вихідним положенням. Цей спосіб є проміжним між полицевим та чизельним. Він значно поширений в Україні завдяки високій продуктивності агрегатів та технологічній надійності роботи на перезволожених та пересушених ґрунтах з великою кількістю (до 120 ц/га) рослинних решток. Водночас у разі застосування цього способу зберігається ущільнена «підошва», розпилюється структура верхнього шару ґрунту на пересушених ґрунтах, створюється значна кількість ерозійно небезпечних частинок ґрунту в його верхньому шарі (особливо при кількох проходженнях агрегату).

В Україні застосовують також інші способи обробітку ґрунту (фрезами з горизонтальною та вертикальною осями обертання, глибоке ярусне розпушення, плантажну оранку тощо), які великого поширення не набули, проте доцільні в певних специфічних умовах.

Основні способи обробітку ґрунту передбачають виконання таких елементарних процесів:

• обертання ґрунту — взаємне переміщення верхнього та нижнього шарів

скиби ґрунту у вертикальній площині;

• розпушення ґрунту — руйнування зв’язків (зменшення розмірів грудочок) та збільшення відстаней між елементами ґрунтового середовища;

• ущільнення ґрунту — зменшення відстаней між елементами ґрунтового середовища та підвищення щільності обробленого шару;

• вирівнювання поверхні поля — зменшення нерівностей переміщенням

виступних грудочок у западини та борозенки;

• перемішування ґрунту — зміна взаємного розміщення агрегатів ґрунтового середовища в об’ємі оброблюваного шару;

• підрізання бур’янів — розрізання розміщених в оброблюваному шарі ґрунту коренів та кореневищ бур’янів на кілька частин, що сприяє їх знищенню або пригніченню.

Ці процеси реалізуються комплексно в різних комбінаціях.