Стан і перспективи покращення обладнання для лущення та наддрібного обробітку ґрунту

Кліматичні зміни протягом останніх десятиліть поставили серйозні виклики перед стабільним та високопродуктивним землеробством. Одним із ключових завдань є акумуляція вологи та ефективне збереження її в ґрунті після збору ранніх зернових, особливо в посушливих регіонах. 

Успішне вирішення цієї проблеми значною мірою залежить від конструкційних особливостей робочих елементів. Вони повинні забезпечувати якісне підрізання бур’янів, рівномірне подрібнення та розподіл рослинних решток на поверхні ґрунту, а також стабільність глибини обробки.

Сучасні ґрунтообробні машини потребують вдосконалення за критеріями енергоефективності, довговічності, продуктивності та універсальності для роботи в різних умовах. Тому наукове обґрунтування конструкційно-технологічних аспектів робочих елементів для лущення та ультрадрібного обробітку ґрунту є актуальною проблемою, вирішення якої сприятиме розвитку ресурсоощадних землеробських систем.

Технологічна роль лущення та ультрадрібного обробітку ґрунту

Одним із найважливіших завдань сучасного землеробства є збереження родючості ґрунтів та накопичення запасів вологи в них в умовах посушливих регіонів. У цьому контексті, лущення стерні та ультрадрібний обробіток ґрунту займають ключове місце як базові операції в технологіях мінімального обробітку ґрунту. 

Лущення ґрунту – це агротехнічний захід, який виконується одразу після збирання врожаю шляхом підрізання бур’янів, розпушування ущільненого верхнього шару, часткового загортання рослинних решток та стимулювання проростання падалиці. Основна глибина лущення становить 6-10 см, а іноді сягає 12 см, залежно від типу знаряддя та умов поля. Його головна мета – створення оптимальних умов для накопичення та збереження вологи. 

Під час ультрадрібного обробітку ґрунту на глибину 2-5 см відбувається руйнування поверхневої кірки, покращення газообміну та формування мульчованого шару, що перешкоджає випаровуванню вологи. На відміну від глибшого обробітку, цей захід практично не порушує структури орного горизонту, зберігаючи природну макро- та мікропористість ґрунту. 

Лущення та ультрадрібний обробіток також сприяють поступовому накопиченню гумусу, оскільки мульча перетворюється на органічну речовину, збагачуючи верхній шар ґрунту. В результаті формується мульчований горизонт з підвищеним вмістом органічної речовини, який покращує структуру та підвищує водопроникність. 

Ефективне виконання ультрадрібного обробітку ґрунту забезпечує рівномірність проростання насіння, оскільки мульчований шар стабілізує температуру та вологість ґрунту. Це особливо важливо в умовах посушливих регіонів, де втрати вологи навіть у верхніх 2-3 см ґрунту можуть суттєво вплинути на схожість культур. 

Отже, технологічна роль лущення та ультрадрібного обробітку полягає не лише в механічному впливі на поверхневий шар, а й у регулюванні водного, повітряного та теплового режимів ґрунту, що забезпечує оптимальні умови для росту сільськогосподарських культур та сталий розвиток агроекосистем. 

На сучасному етапі перед аграрною наукою стоїть актуальне питання збереження вологи в ґрунті, особливо протягом літнього періоду в посушливих регіонах. Успішне вирішення цього питання дозволить вчасно проводити сівбу озимих культур та забезпечити можливість інтенсивного проростання їхнього насіння та розвитку рослин. 

Досягти ефективного збереження вологи допомагає ультрадрібний обробіток ґрунту завдяки руйнуванню поверхневої кірки. Окрім того, під час ультрадрібного обробітку ґрунту відбувається підрізання бур’янів, зменшення питомих витрат пального, а також створюється мульчований шар, що стабілізує температуру та вологість ґрунту. Виконують цю технологічну операцію знаряддями, оснащеними спеціальними робочими елементами, які мають різні конструктивні форми.

Аналіз сучасного ринку технічних засобів

На ринку України представлено значну номенклатуру технічних засобів для лущення та ультрадрібного обробітку ґрунту як вітчизняних виробників, так і світових брендів. Найбільш поширеними є дискові робочі елементи, проте також застосовуються зубові елементи на ланцюговому з’єднанні, котки-подрібнювачі та ободоподібні ротаційні елементи.

Таблиця 1. Технічні характеристики дискових лущильників

Таблиця 2. Технічні характеристики знарядь для ультрадрібного обробітку ґрунту

Конструктивні особливості та ефективність робочих органів

Коток-подрібнювач Horsch Cultro ТС (рис. 1) забезпечує якісне подрібнення рослинних решток, оскільки вся маса знаряддя припадає на котки. Завдяки цьому можна проводити ультрадрібний обробіток ґрунту не тільки на стерні пшениці, а й на полях після ріпаку, кукурудзи та соняшнику. Висока продуктивність знаряддя досягається завдяки здатності працювати на відносно вищих швидкостях (до 20 км/год).

Рис. 1. Коток-подрібнювач Horsch Cultro TC

Застосування ножових котків дозволяє досягти максимальної продуктивності завдяки високій робочій швидкості, а також забезпечує високу якість подрібнення й мульчування рослинних решток та їх рівномірний розподіл на поверхні поля. Знаряддя з таким робочим елементом можна також застосовувати на подрібненні сидератів. 

Система обробітку ґрунту Kelly Tillage (рис. 2) передбачає використання універсального знаряддя для ультрадрібного обробітку ґрунту, яке подрібнює рослинні рештки та ефективно розподіляє їх по поверхні поля. Це знаряддя містить дискові робочі елементи, встановлені на ланцюговому з’єднанні, що дозволяє досягти значної продуктивності при відносно невеликих витратах пального (до 7,7 га/год при витратах пального 2,5-4 л/га), а також використовувати це знаряддя для передпосівного обробітку ґрунту та для загортання сидератів.

Рис. 2. Система обробітку ґрунту Kelly Tillage
Залежно від кількості рослинних решток та бур’янів, а також бажаного ступеня їх подрібнення, можна використовувати в конструкції знарядь суцільні сферичні диски (рис. 3), сферичні диски з вирізами на зовнішній кромці (рис. 4), зубчасті диски (рис. 5) та зубові робочі елементи на ланцюговому з’єднанні (рис. 6). 

Рис. 3. Сферичний диск Рис. 4. Сферичний диск із вирізами на зовнішній кромці Рис. 5. Зубчастий диск

Рис. 6. Зубовий робочий орган на ланцюговому з’єднанні
Кількість збереженої вологи залежить від ступеня збереження рослинних решток на поверхні ґрунту. За результатами дослідження УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого, обробіток стерні знаряддям для ультрадрібного обробітку ґрунту КД-4,0 забезпечує значно більшу кількість рослинних решток на поверхні ґрунту та якісніше підрізання бур’янів, ніж звичайний дискатор. 

Таблиця 3. Порівняльні результати досліджень ефективності обробітку стерні

Культиватор дисковий КД-4,0 (рис. 7) виробництва ТОВ «Краснянське СП «АГРОМАШ» оснащений робочими елементами типу конічного обода, що дозволяє ефективно підрізати стерню, подрібнювати рослинні рештки, утворюючи мульчу, та рівномірно розподіляти її на поверхні поля, забезпечуючи збереження та накопичення вологи в ґрунті. Загальний вигляд ободоподібного робочого елемента діаметром 690 мм наведено на рисунку 8.

Рис. 7. Дисковий культиватор КД-4,0

Рис. 8. Ободоподібний робочий орган
Зазначений культиватор можна використовувати для раннього весняного закриття вологи та передпосівного обробітку ґрунту під ранні ярі зернові, технічні та дрібнонасіннєві культури.

Ще одним технічним засобом для ультрадрібного обробітку є Vaderstad Carrier (рис. 9) з хвилястими дисками. У такому виконанні він може працювати на глибину 2-3 см, забезпечуючи якісний ультрадрібний обробіток ґрунту. Перевагою цього культиватора є можливість встановлення робочих елементів різних форм та розмірів, що забезпечує обробіток ґрунту на глибину від 3 см до 16 см.

Рис. 9. Дисковий культиватор Vaderstad Carrier

Обробіток ґрунту на глибину 2-3 см досягається завдяки хвилястому диску CrossCutter (рис. 10).

Рис. 10. Диск CrossCutter
Хвилясті диски порівняно зі сферичними дисками забезпечують кращу якість мульчування та меншу глибину обробітку. Це особливо стає вагомим за великої кількості решток після таких культур, як ріпак, кукурудза та соняшник. Обробіток ґрунту здійснюють на швидкості до 20 км/год. 

Висновки

Застосування сучасних знарядь для лущення та ультрадрібного обробітку ґрунту забезпечує закриття вологи, контроль бур’янів, зменшення ерозії ґрунту та питомих енергетичних витрат. Перспективним напрямом розвитку знарядь для лущення та ультрадрібного обробітку ґрунту є використання в їхній конструкції ободоподібних ротаційних робочих елементів. Їхнє застосування забезпечує інтенсифікацію підрізання, перемішування та мульчування ґрунту.
В. Адамчук, доктор техн. наук, професор, академік НААН, В. Вольський, канд. техн. наук, старший дослідник, докторант, Б. Іванов, аспірант (Інститут механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України)
Я. Новак, доктор техн. наук (Університет природничих наук в Любліні, Польща)