Спецвозможности
Техника и оборудование

Прикатывающие катки сеялок: конструкционные преимущества, недостатки и перспективы развития

07.09.2018
965
Прикатывающие катки сеялок: конструкционные преимущества, недостатки и перспективы развития фото, иллюстрация

 

 

 

Основная цель агротехники для посева пропашных культур - это создание оптимальных условий для прорастания семян и появления дружных всходов, то есть обеспечение их необходимым количеством тепла, влаги и воздуха.

 

 

 

При точном высеве скорость появления всходов и их равномерность зависят не только от всхожести семян, но и от условий, созданных для него рабочими органами сеялки. Сегодня уже есть сорта, которые способны обеспечивать всхожесть до 90% и выше. Но только качество посевного материала не может в полном объеме гарантировать получение высоких урожаев. Только совместное действие главных факторов влияния на урожай - качество семян и правильное выполнение технологического процесса для создания оптимальных условий для его роста - могут дать ожидаемый результат.

Изучение почвенных условий произрастания и всхожести семян пропашных культур в лабораторных и полевых условиях показало, что они должны быть разными в соответствии с фазами появления всходов (рис. 1). Экспериментально было доказано, что набухание и прорастание семян начинается при влажности почвы 12-14%, и только при наличии более 20% влаги прорастает все жизнеспособные семена. Поэтому, чтобы получить высокую полевую всхожесть, его следует размещать в семенном слое почвы с влажностью не ниже 20%. Причем слой почвы в ростковой зоне над семенами должен быть оптимально разработанным, с размером почвенных частиц 1-5 мм. Крупные частицы почвы в семенном слое хотя и не уменьшают уровень прорастания, однако получение всходов задерживают.

 

 

 

  • Также важным аспектом получения дружных всходов является влияние агрегатного состава почвы. Так, крупные частицы, 10-20 мм и больше, значительно уменьшают количество сходов, каждый процент крупной фракции снижает всхожесть на 1-2%. К тому же крупногрудковая поверхность почвы увеличивает потери влаги, что отрицательно влияет на одновременное появление растений.

Многолетние исследования показывают: чем больше глубина заделки семян, тем ниже его полевая всхожесть и более поздние и неравномерные всходы. В посевном слое почвы достаточное количество влаги бывает только ранней весной или после дождей. К тому же сохраняется она очень короткое время, особенно при стремительном росте температуры и под влиянием суховеев. В таких условиях очень эффективным является прием прикатывания высеянных семян. Причем чем качественнее его выполнить, тем эффективнее будет подтягиваться к поверхности капиллярная влага, а соответственно, и быстрее появятся всходы. Но прикатывание катком посевной секции следует выполнять таким образом, чтобы обеспечить максимально приемлемые условия для ускорения появления всходов. Это возможно, если уплотнения от действия прикатывающего катка будет происходить с обеих сторон семени, а между зонами уплотнения будет рыхлый слой почвы, который имеет способность создавать благоприятное пространство для свободного роста растений.

Таким образом, семена пропашных культур следует высевать во влажную почву на уплотненное семенное ложе, в котором нужно обеспечить капиллярное подтягивание влаги из нижних слоев. Сверху семя должно быть прикрыто слоем разрыхленной мелкогрудковатой почвы, что обеспечивает свободный доступ влаги, воздуха и тепла к семенам и может способствовать лучшему его прорастанию.

При высеве серийными специализированными сеялками фактическое распределение семян по глубине далеко от оптимального. А поскольку влажность верхнего, росткового, слоя почвы всегда ниже оптимальной и по большей части даже меньше минимального ее значения, то часть семян, которая в результате вертикальных колебаний сошника попадает в верхний слой почвы, не дает всходов. Последние появляются с опозданием только после осадков (дождя). Если семена попадают в более глубокие слои почвы, то часть их также теряют всхожесть из-за недостатка энергии прорастания. Рабочие органы должны обеспечивать контакт семян с почвой, особенно с нижними слоями, не допускать перемешивания верхних сухих слоев с нижними, влажными, и прикатывать (уплотнять) почву с обеих сторон ряда.

Итак, совершенствуя конструкции основных рабочих органов секции пропашной сеялки, которые непосредственно влияют на формирование условий прорастания семян (семенной сошник и прикатывающий каток), можно создать грунтовые условия, близкие к оптимальным, и повысить динамику прорастания семян пропашных культур на 10-15%.

Основным эффективным приемом ускорения появления всходов растений пропашных культур является прикатывание семян, высеянных и завернутых влажными слоями почвы. Этот агроприем улучшает распределение семян по глубине, уменьшает испарение влаги и способствует ее подтягиванию из нижних слоев почвы. Однако конструкция прикатывающего катка может значительно влиять на условия прорастания семян и даже изменять их. Об этом свидетельствует и имеющееся разнообразие выполнения прикатывающих катков зарубежными производителями.

Самые распространенные сеялки для пропашных культур имеют сменные рабочие органы, которые позволяют использовать их для выполнения процессов прикатывания в различных почвенно-климатических условиях.

Секции сеялок таких фирм, как Monosem, Amazon, Maschio Gaspardo, Nodet Gougis, Kuhn, Franz Kleine комплектуют набором различных вариантов катков : гладкими цилиндрическими металлическими с резиновым покрытием, различаются диаметром (от 200 до 300 мм) и шириной (от 60 до 200 мм), одинарными или спаренными; гладкими, с ребордами, прутками; расположенными параллельно или под углом друг к другу (V-образно). Отличаются они, в основном, лишь использованием шин, которые предотвращают налипание почвы. Однако представленные производителями конструкции все же в полной мере удовлетворяют требования по созданию оптимальных условий для прорастания семян и универсальности применения.

  • На основе наблюдения и анализа процесса работы катков различных конструкций было установлено, что прикатывание высеянных семян цилиндрическим катком ухудшает общую пористость почвы (рис. 2). Плотность почвы после такого прикатывания по всей глубине борозды составляет 0,7-1,3 г / см3, тогда как величина оптимальной плотности по всей глубиной борозды не должен превышать 0,9 г / см3, а дна борозды - не более 1,1 -1,2 г / см3. В то же время использование катков, состоящие из двух конусных частей, может удовлетворить указанным требованиям. Такое техническое решение, в свою очередь, уменьшает разницу между лабораторной и полевой всхожестью семян от 18-35 до 12-18%.

Также было установлено, что конструктивные особенности заделывающих рабочих органов высевающих секций имеют существенное влияние на агрофизические свойства почвы в зоне размещения семян, поскольку способны изменять его водный и воздушный режимы. Уплотнения поверхностного слоя почвы после посева семян способствует ускоренному появлению проростков пропашных культур, но вместе с этим препятствует выходу ростков на поверхность почвы. Поэтому был сделан вывод, что сеялки для пропашных культур могут заделывать семена без последующего уплотнения почвы в зоне их размещения. В таком случае уплотнение почвы следует обеспечить в боковой зоне заложенного в посевное ложе семени, а над ним создать сравнительно рыхлый слой почвы, который способствует беспрепятственному выходу семенных ростков на поверхность почвы.

Исследуя работу катков посевных секций сеялок различных конструкций, можно сделать вывод, что качество уплотнения почвы обусловлено его физико-механическими свойствами и зависит от удельного давления, скорости движения и конструктивных параметров прикатывающих катков.

В результате исследований было выяснено, что катки с вогнутым профилем рабочей поверхности смещают почву к середине обода, образуя колею выпуклой формы, ухудшает всхожесть семян.

  • Цилиндрические катки (рис. 3, варианты 4, 5) во время выполнения технологического процесса не обеспечивают существенных преимуществ по сравнению с работой резинового катка. Благодаря похожему профилю рабочей поверхности, такие катки смещают частицы почвы в глубину и в стороны от линии размещения семян, оставляя глубокую колею, что приводит к усложнению прорастания семян.
    Особо следует отметить несовершенство конструкции V-образного катка, в результате работы которого под действием боковых сил происходит перемещение почвенных частиц на значительное расстояние в поперечном направлении борозды по следу сошников. Кроме того, смещение частиц почвы происходит и в направлении движения сеялки, что негативно влияет на прорастание семян. Оптимальной можно считать конструкцию спаренного катка с конусными полуободами, которая способна в значительной мере удовлетворить условия агротехники, что также подтверждается опытами зарубежных ученых. Но наряду с преимуществами есть некоторые недостатки такой конструкции: поскольку этот каток металлический, то качество его работы ухудшается при повышенной влажности почвы (в таком случае для нормальной работы необходима дополнительная нагрузка катка), к тому же размеры рабочего органа очень значительны, что не дает возможности использования в современных конструкциях посевных секций.

Для возможности дальнейшего совершенствования конструкции прикочувальний катков сеялок для посева пропашных культур необходимо иметь представление, что происходит в почве после их прохождения, как деформируется почвенная среда и уплотняются слои почвы вглубь. С этой целью с помощью метода крашеных грунтовых слоев были проведены лабораторные исследования для выяснения характера распределения полей деформаций почвы под влиянием самых распространенных конструкций прикатывающих катков в составе секций пропашных сеялок.

Данные о характере распределения деформаций вследствие действия катка эллиптического профиля показали, что максимальные деформации образуются точно по вершине эллипса профиля прикатывающего катка, в свою очередь, приводит к увеличению величины плотности почвы в зоне прямо над высеянными семенами. Такое проявление уплотнения негативно влияет на скорость прорастания семян.

Поскольку V-образный каток имеет такую ​​конструкцию, что между соседними катками сохраняется расстояние не менее 30 мм (ее уменьшение предопределяет забивание катков почвой и в конце концов приведет к неработоспособности уплотнительных орудий), то максимальные деформации происходят в основном по краям наибольшего погружения профилей катков в почву. В результате этого в середине строки между прикатывающими катками наблюдается зона минимальных деформаций, что говорит о неуплотнённом участке значительной ширины, что гораздо больше ширины ряда, в котором размещено семя. А это, в свою очередь, является отклонением от требований агротехники по прикатыванию семян пропашных культур.

Анализ распределения зон деформаций коническим катком показал, что их конфигурация наиболее полно отвечает требованиям прикатывания посева, поскольку образует максимальные деформации на концах конической поверхности прикатывающего катка и минимальные - в зоне прорастания семян. Поэтому конический каток образует участки уплотнения с обеих сторон от высеянных семян в непосредственной близости от него, что способствует подтягиванию капиллярной влаги непосредственно к семени.

Но вместе с преимуществами конических катков они имеют и существенный недостаток: в частности, при увеличении нагрузки на каток верхний слой почвы над семенами может переуплотняться и таким образом препятствовать быстрому появлению всходов.

Для устранения негативных явлений во время прикатывания современные конструкторы-разработчики, используя преимущества как V-образных катков, так и цилиндрических конструкций, предлагают различные прототипы рабочих органов. Но, к сожалению, производители не спешат использовать полученные результаты для совершенствования современных образцов пропашных сеялок, отдавая предпочтение классическим конструкциям.

Таким образом, на основе приведенного выше можно сделать вывод, что сегодня основной недостаток при исполнении прикатывания семян пропашных культур - неравномерное и неоптимальное уплотнение почвы с обеих сторон от семени и над ним - до сих пор не устранены, что свидетельствует о необходимости ведения дальнейшей поисковой работы в этом направлении и разработки более совершенной конструкции рабочего органа в соответствии с технологическими требованиями. Определяющим критерием для дальнейшей работы может быть не только удовлетворение требований агротехники по прикатыванию высеянных семян, но и универсальность нового рабочего органа (возможность использования одного вида катков во время высева различных видов пропашных культур). Это, в свою очередь, даст возможность уменьшить модельный ряд катков и удешевить стоимость сеялки в целом.

 

Д. Артеменко, канд. тех. наук, доцент кафедры сельскохозяйственных машиностроения, Центральноукраинский национальный технический университет

Интервью
Государственная продовольственно-зерновая корпорация Украины (ГПЗКУ) - единственный государственный оператор зернового рынка Украины, лидер в сфере хранения, переработки и экспорта зерновых и
Наталія Гордійчук, засновниця компанії "Агрітема"
"Агритема" своими биорешениями кардинально меняет подход к земледелию. О биоинновациях, которые более 10 лет компания предоставляет аграриям, рассказывает основательница — Наталья Гордейчук.

1
0