О том, как бороться с машинной деградацией почв — прямым следствием движения по полям различной тяжелой техники — и какие шаги по переоборудованию парка техники необходимо предпринять хозяйствам, взявшим курс на восстановление плодородия, разбирались в российском журнале «Агротехника и технологии». Приводим основные тезисы.

(А для тех, кто не готов осилить этот лонгрид – сразу смотрите элегантное решение этой проблемы от американских специалистов в финале материала)

Проблема деградации почв неоднократно обсуждалась фермерами всего мира. Дело в том, что за эти годы интенсификация сельского хозяйства возросла на порядок, соответственно, присутствие на полях различных сельхозмашин увеличилось, как и их вес.

Следы от сельскохозяйственных машин при традиционной технологии перекрывают от 80 до 100% посевных площадей. При этом средний вес трактора составляет не менее 10-20 т, зерноуборочный комбайн весит под 30 т, а самоходный свеклоуборочный и того больше — 50-60 т. Если учесть, что техника выезжает на поля около 12-15 раз за сезон, неудивительно, что проблема обострилась, — переуплотнение почвы имеет накопительный характер.

Исследования показывают: если почва уплотнена, она не может впитывать воду. Иными словами, уплотненная почва подобна плотно сжатой губке — в ней нет места для воздуха и воды. И, что еще хуже, в таком спрессованном состоянии образуется непроницаемый слой, который препятствует дренированию избыточной влаги.

В регионах с дефицитом осадков при переуплотнении значительная часть воды стекает с поверхности поля, а оставшаяся часть быстро испаряется. Следовательно, в корнеобитаемом слое становится невозможным накопление воды, и при малейшем затруднении с осадками растения испытывают сильный дефицит влаги. Через уплотненный слой корни растений не смогут пробить себе дорогу к более глубоким слоям почвы в поисках воды. Отсюда возникает иссушение почвы, ее растрескивание и конечное снижение урожайности.

А в регионах с коэффициентом увлажнения свыше единицы проблема иная: там происходит застой влаги, вымокание растений и образование «водоемов» на поле.

Оптимальный с точки зрения агрономии состав почвы — 50-45 % твердых веществ (минеральные частицы), около 5 % гумуса (органические вещества), 25 % воздуха и 25 % воды. И если такое соотношение поддерживать в течение года, то вполне возможно приблизиться к потенциально возможному плодородию почвы и продуктивности культур. Однако избыточное уплотнение влечет уменьшение свободного пространства, необходимого для перемещения воды, воздуха и роста корней растений. В благоприятных условиях корневая система озимой пшеницы может проникать в почву на глубину до 1,5-2 м, а сахарной свеклы — до 3 м. Упершись в уплотненный слой, такие культуры резко снижают урожайность, особенно в засуху.

Особенно чувствительны к переуплотненным почвам сахарная свекла и кукуруза, а также культуры со стержневой корневой системой: подсолнечник, горох, соя, рапс, и др. При этом озимые культуры менее чувствительны, чем яровые.

Первым шагом к снижению остроты проблемы должно стать уменьшение давления на почву путем оптимизации и переоборудования машинно-тракторного парка хозяйства.

Специалисты компании CLAAS при полевых работах рекомендуют ориентироваться на средний уровень давления шин в районе 0,9 бар, что приводит к увеличению пятна контакта и улучшает тягово-сцепные характеристики машины. «При возрастании давления до 1,2 бар тяговая мощность трактора в среднем снижается на 12 %, при 1,5 бар — на 25 %, а при 1,9 бар — на целых 38 %, — поясняет менеджер по продукту Ральф Хенке. — Соответственно, на почву оказывается более сильное воздействие».

Однако работать с таким давлением позволяют лишь специальные шины — бескамерные, низкого и сверхнизкого давления. Такие покрышки, как правило, имеют больший размер (по сравнению со стандартными) и мягкую, но при этом прочную боковину.

За счет этой боковины шины могут растягиваться как в ширину, так и в длину, увеличивая при этом пятно контакта. Специалист отмечает, что с помощью широкопрофильной резины давление на почву возможно снизить на 6-7 кг/см 2.

На мягких шинах

Как объяснили в компании Trelleborg, в основном ведущие мировые производители шин предлагают сельхозрынку два вида (точнее две технологии) специальных шин с очень низким давлением для работы в поле: IF (Improved Flexion) и недавно разработанную VF (Very Flexible). «Шины, сделанные по технологии IF, могут работать с давлением 1-1,2 бар, при этом грузоподъемность шины увеличивается на 20 % по сравнению обычной радиальной сельскохозяйственной шиной», — объясняет специалист.

Шины VF еще мягче, они могут работать с супернизким давлением. У разных производителей эта величина колеблется от 0,6 до 0,8 бар. При этом грузоподъемность шины возрастает на 40 %. Такие покрышки в основном предназначены для тракторов и комбайнов с автоматической регулировкой давления в шинах, которое меняется в зависимости от транспортного или полевого режима работы.

Однако использовать такие шины можно лишь при условии установки более широких дисков.  И если стандартные шины имеют размер 710/70R 42, то шины VF — 710/60R 42.

Основными поставщиками сельхозшин сверхнизкого давления на наш рынок можно назвать компании «Мишлен», Mitas, Trelleborg и Bridgestone.

Снизить давление

Как рассказали в компании ATG, многотонные машины, работающие на полях, оказывают значительное давление на почву, становясь причиной уплотнения и разрушения земель сельскохозяйственного назначения. В результате такого воздействия происходит истощение почв, снижается урожайность культур и падает рентабельность производства.

С другой стороны, постоянная нагрузка на ходовую часть самих машин приводит к необходимости чаще ремонтировать технику. Простой во время ремонта также негативно отражается на эффективности сельскохозяйственного производства.

Этот комплекс причин стал стимулом для поиска таких способов, которые бы позволили минимизировать антропогенную нагрузку на почву и снизить простои техники. В ходе многочисленных исследований выяснилось: одним из наиболее эффективных способов решения этих задач является снижение давления в шинах, которыми оснащается сельскохозяйственная техника.

Добиться снижения давления в шинах возможно несколькими способами. Если речь идет об обычных шинах, то необходимо правильно подобрать давление, исходя из конкретных условий эксплуатации. Например, снижение скорости при сохранении исходной нагрузки позволяет уменьшить давление. Но данный способ снижения давления применим, только если будут изменены условия эксплуатации: скорость или нагрузка.

В целом более эффективным методом является применение специальных шин с технологиями IF и VF, сама конструкция которых изначально подразумевает уменьшение давления на почву, или, в случае необходимости, позволяет эксплуатировать шины со стандартным давлением, но увеличенной несущей способностью.

Шины радиальной конструкции обладают важным преимуществом: они обеспечивают более плоское пятно контакта, что уменьшает воздействие на почву. Флотационные шины, в отличие от стандартных, сконструированы таким образом, чтобы в любых условиях оставаться на поверхности. И, конечно, радиальные флотационные шины обеспечивают минимальное воздействие на почву.

Таким образом, для снижения давления на почву и повышения урожайности необходимо выбирать современные специализированные шины и регулировать давление в зависимости от условий эксплуатации.

Спарка

Еще один способ снизить давление колесной техники на почву — установка сдвоенных или даже строенных колес. Применение таких колесных систем позволило снизить удельное давление на почву на 20-50 % и повысить проходимость агрегатов и их тяговое усилие.

Сейчас практически все современные заводы-изготовители сельхозмашин предлагают комплектное решение техники на спарке.

Минусами сдвоенных колес является заметное увеличение габаритов, радиуса поворота и повышенный износ резины.

На машинах, имеющих одинаковый диаметр задних и передних колес, например в тракторах классической компоновки, предпочтительнее использовать широкие шины низкого давления без сдваивания колес, говорят специалисты.

Гусеницы

Наименее травмирующим почву видом движителей являются гусеницы: разница в площади пятна контакта между колесными и гусеничными системами составляет от 50 до 150 %.

Так, согласно исследованиям компании «Мишлен», обычные одиночные шины имеют пятно контакта около 1,2 м², сдвоенные шины — около 2,5 м², тогда как площадь контакта средних гусениц составляет приблизительно 3,2 м². Соответственно, при сопоставимой мощности гусеничные машины давят на почву в почти 3 раза меньше, чем их колесные аналоги.

Еще одним преимуществом гусеницы является снижение пробуксовок. При движении с пробуксовкой происходит сдавливание и сдвиг верхнего слоя почвы с образованием гладкой поверхности, которая уплотняется при высыхании и образует поверхностное уплотнение. Кроме того, в момент пробуксовки колеса зарываются в почву, образуя колею, под которой формируется более глубокое уплотнение.

Но, благодаря большому пятну контакта, пробуксовка гусеничного трактора не превышает 2%, тогда как у колесного даже на спарке может достигать 15%.

Эксперименты, проводимые компанией Fendt, показали, что при прочих равных условиях (соблюдении технологии, одних и тех же обработках, условиях уборки и т. д.) перевод техники на гусеницы позволяет получить прибавку урожайности 4%.

С двух на четыре

Один из недавних революционных трендов среди гусеничных тракторов сельхозназначения — переход на дельтатраки — треугольные гусеницы, располагающиеся аналогично колесам по паре с каждой стороны трактора.

Законодателем мод в этом вопросе стала компания Сase IH с моделью Quadtrac с шарнирно-сочлененной рамой. Подобная конструкция, по мнению экспертов, лучше копирует рельеф, обеспечивает стопроцентный контакт всех четырех гусениц с почвой даже при неровных полях и предотвращает нагребание почвы гусеницами при разворотах.

Более того, по словам специалистов Case IH, с увеличением пятна контакта отпадает необходимость в балластных грузах, так как масса машины одинаково равномерно рассредоточивается между четырьмя гусеницами. Это позволяет увеличить тяговое усилие и не возить балластный груз. Именно поэтому на гусеничных тракторах Case IH Quadtrac необходимость в дополнительных балластных грузах сведена к минимуму.

Сейчас свои концепции четырехгусеничных тракторов представили на рынок и другие компании-производители.

К плюсам гусеничных тракторов можно отнести компактность по ширине: имея большую площадь пятна контакта, таким машинам удается не выходить за разрешенные транспортные габариты, в отличие от громоздких шин низкого давления и тем более спарки. Однако, не смотря на армированные резиновые гусеницы, частые и длительные перегоны по щебенке для гусеничной техники вредны. В этом, а также в довольно высокой стоимости заключается главный недостаток этих машин.

Также следует учитывать, что сами гусеницы дороже, чем колеса, но они компенсируют разницу в затратах экономией топлива.

Что давит?

Для того чтобы комплексно подойти к проблеме переуплотнения почвы, специалисты советуют проанализировать давление всех видов самоходной техники, которая так или иначе появляется на полях. Помимо мощных тракторов, которым сейчас уделяется большое внимание, на поле достаточно часто работают относительно легкие машины средней мощности, такие как МТЗ 82 или 1221, давление которых на почву не менее ощутимо.

Кроме того, нельзя сосредотачиваться только на тракторах. Комбайны, без которых сбор урожая невозможен, в силу своего веса гораздо сильнее давят на почву. И проблема переуплотнения не может быть решена без снижения давления на почву этих гигантов.

В среднем зерноуборочный комбайн восьмого класса весит около 18 т. Если прибавить к нему вес бункера, то, по самым скромным подсчетам, по полю регулярно проходит машина весом 20-25 т. При этом варианты снижения веса для комбайна все те же: шины низкого давления, спарка и гусеницы.

Западные производители сельхозтехники уже несколько десятков лет предлагают оснащать свои зерноуборочные и кормоуборочные комбайны шинами низкого давления. Так, например, кормоуборочные комбайны Krone Big М могут поставляться на трех видах шин, в том числе низкого давления и с системой автоматической накачки, степень которой зависит от твердости почвы и дорожного полотна. Похожие системы появились и у белорусских «Палессе».

Главный уплотнитель

Но главным бедствием современных полей с точки зрения уплотнительного эффекта специалисты называют выезд на поля грузовиков для погрузки зерна во время уборочной кампании. И последствия от таких “дорог” гораздо хуже и болезненней, чем от проходов другой специальной сельскохозяйственной техники.

Самым оптимальным выходом из ситуации будет применение бункеров-перегрузчиков. В отличие от грузовиков, бункеры-перегрузчики оснащаются широкопрофильными шинами или гусеницами, поэтому их использование минимизирует негативное воздействие на почву в процессе уборки и исключает проезды грузовиков по полю. Эти же агрегаты можно использовать в логистических цепочках во время посевной кампании, а также для загрузки семян и минеральных удобрений в посевные комплексы.

А теперь – элегантное решение американских специалистов.

Как передает корреспондент AgroPravda.com, Case IH предложил ряд простых алгоритмов, которые способствуют снижению уплотнения почвы, и, как следствие – повышению урожайности сельхозкультур.

Очевидно, что от колес и гусениц техники, проходящей по полю, создаются уплотнения поверхности. И самый простой способ снизить повреждения почвы – это минимизировать прохождение вне этих путей во время последующих операций. При этом такая минимизация не должна быть слишком затратной. Такую идею высказал специалист по технологиям точного земледелия Айан Бичер-Джон, глава всемирной консалтинговой компании по вопросам точного земледелия. И предложил практические решения.

«Небольшие усовершенствования к системам управления могут иметь масштабные последствия», – рассказывает Бичер-Джонс. «Тип почвы обычно не имеет особого значения - каждый повреждается по-своему, а благодаря уменьшению количества путей и создаваемого ими уплотнения, исследования показывают ощутимые финансовые преимущества в плане снижения стоимости выращивания растений и повышения урожайности, которые достигаются главным образом благодаря поддержанию и сохранению структуры».

Бичер-Джонс утверждает: предотвращение уплотнения почвы эффективнее и дешевле, чем устранение последствий. «Для исправления проблем и поддержания структуры могут помочь как природные, так и механические средства. Примерами использования природных средств является повышение популяции дождевых червей и высадка покровных культур. К механическим средствам следует отнести системы автоматического вождения, управляемые с помощью сигнала RTK. Такие системы обеспечивают точность до 2,5 см, которая гарантирует снижение уровня уплотнения почвы на участках регулярного прохождения техники. При этом важной особенностью таких систем является то, что они не требуют значительных дополнительных инвестиций».

Он добавил, что фермеры, которые сейчас работают с системами автоматического вождения на базе RTK или рассматривают такую ​​возможность, уже имеют под рукой большую часть технологических решений, которые необходимы для минимизации колейности, и не требуют дополнительных инвестиций в оборудование нужной ширины.

Полномасштабные системы постоянных технологических колей (Сontrolled Traffic Farming - CTF) используют полностью идентичные контролируемые маршруты прохождения техники без изменений год за годом. И своевременное использование соответствующего и надлежащим образом настроенного оборудования в правильных условиях поможет снизить уплотнение почвы до минимума при работе с любыми системами обработки и культивации земли.

«Фермеры должны искать лучший способ выполнения полевых работ с минимальным образованием колей - особенно при уборке и перевозке урожая. Тем не менее, если в определенные годы - например, во влажный сезон или при использовании в севообороте культур, которые не собирают с помощью комбайнов - не удается точно следовать по отпечаткам предыдущих прохождений техники, – это вовсе не «конец света». Сокращение площади колей к минимуму в течение длительного промежутка времени все равно обеспечит значительные выгоды».

То же касается и ситуаций, когда приходится работать на поверхности под углом, пахать поле для заделки семян трав или реструктурировать почву, говорит Бичер-Джонс. Такие процессы могут быть шагом назад для системы постоянных технологических путей, но если они необходимы для улучшения агрономических характеристик земли, то фермерам не следует их бояться.

Важно то, что независимо от типа операций образования колей в процессе их выполнения должно быть минимальным. Кроме следования одними и теми же путями, следует следить за оптимальным давлением в шинах, оптимальной загрузкой для минимизации проскальзывания колес, и т.д. Возможно, стоит сменить ширину гусениц, чтобы разница с шириной колеи других видов техники была минимальной. «Даже самые маленькие достижения в этом направлении в конце концов дадут положительные результаты» – говорит Бичер-Джонс.

Наконец, процесс сбора урожая может влиять на состояние земли в течение следующего года, – отмечает он. Изучение карт сбора урожая может обнаружить взаимосвязь между зонами низкой урожайности и зонами уплотнения почвы.

«Полноценная система технологических путей CTF не нужна для того, чтобы обеспечить правильное расположение тракторов во время загрузки. В таких ситуациях могут помочь разгрузочные шнеки, конечные насадки которых способны выгружать урожай на большем расстоянии. А установка передних гусеничных движителей может помочь удерживать вес самого комбайна в пределах меньших и более узких полос. Наконец, если комбайн не планируется заменять в ближайшем будущем, но его рабочая ширина не соответствует плану сокращения площади колей, то может помочь замена жатки».

Ганс-Вернер Эдер, менеджер по маркетингу продукции Case IH регионе EMEA

Ганс-Вернер Эдер, менеджер по маркетингу продукции Case IH регионе EMEA, отмечает, что при рассмотрении инвестиций в системы точного земледелия фермерам следует уделить пристальное внимание стабильности и надежности покрытия, которое обеспечивают провайдеры связи, а также учесть способность предлагаемых систем к работе в случае потери сигнала.

«Мы продолжаем наращивать площадь покрытия общеевропейской сети RTK+ от Case IH, чтобы наши клиенты, пользующиеся системами автоматического вождения, могли работать без малейших перерывов, а помогать им в этом призвана наша технология xFill, которая компенсирует разрывы в маловероятном случае потери сигнала», - пояснил он.

«Сеть RTK + пока состоит из 979 базовых станций и предоставляет стабильное покрытие, необходимое клиентам в любом месте расположения, чтобы сполна воспользоваться главным преимуществом RTK - повторяемой точностью прохождения на уровне 2,5 см, которая позволяет свести к минимуму площадь путей от техники и уплотнение почвы в этих путях. По мере того как площадь фермерских хозяйств увеличивается и может пересекать границы государств (в частности, в материковой Европе), очень мало кто способен обеспечить покрытие, которое охватывало бы всю европейскую территорию».

Способность тракторов Case IH способствовать минимизации повреждения почвы будет расширена уже со следующего сезона путем совершенствования решение AccuTurn Pro, которое будет обеспечивать преимущества повторяющейся точности RTK в 2,5 см при работе на поворотных полосах/концах гона.

«Это новое усовершенствование, доступное на всех тракторах Case IH с системой автоматического вождения AccuGuide, которое использует сигнал RTK, позволяет совместить преимущества системы автоматического управления трактором/навесным оборудованием на концах гона - HMC II - с преимуществами технологии автоматического вождения на базе RTK, которая направляет технику при заходе на следующий прогон, таким образом снижая уплотнения грунта и обеспечивая содержание техники в существующих путях».

Ганс-Вернер Эдер также призвал фермеров при замене комбайнов и основных тракторов учитывать, оснащаются они системами управления, которые лучше всего подходят для имеющихся в хозяйстве почв и условий работы.

«Преимущества распределения веса комбайна по отпечаткам, более удлиненными в продольном направлении, чем в поперечном, в вопросе минимизации площади путей были доказаны успехом гусеничных комбайнов Axial-Flow, в то время как ширина жаток и длина разгрузочных шнеков на всех моделях были спроектированы таким образом, чтобы позволить технике в любых ситуациях оставаться в наработанных колеях. Уже более двух десятилетий Quadtrac демонстрирует преимущества шарнирно-сочлененной 4-гусеничной конструкции над 2-гусеничной конструкцией с дифференциальным механизмом поворота. Magnum Rowtrac показал, что техника может плодотворно работать на базе гусеничных движителей и в случае частичного оснащения ими, и при этом нет никакой необходимости прибегать к дифференциальному управлению. Все эти модели оснащаются простыми в использовании системами AccuGuide от Case IH на базе технологии RTK, которые обеспечивают повторяющуюся точность, что позволяет минимизировать площадь уплотненного грунта и добиться быстрой окупаемости инвестиций».

Подробнее о технике Case IH читайте на сайте производителя: www.caseih.com.