При работе агрегатов, выполняющих операции по основной обработке почвы орудиями отвального и безотвального типов, удельные энергозатраты на формирование структурно-агрегатного состава почвы на единицу площади поверхности разделов почвенных агрегатов зависят от различных агрофизических условий обрабатываемого слоя почвы [1 – 3]. При рассмотрении удельного расхода топлива почвообрабатывающими агрегатами как одного из элементов энергозатрат установлено, что увеличение глубины обработки почвы приводит к повышению топливных затрат [4, 5].

По данным нормативных материалов, увеличение удельного расхода топлива пахотным агрегатом Т-150К + плуг ПЛН-5-35 с изменением глубины основной обработки от 20 – 22 до 27 – 30 см для разных групп норм на пахотные работы (IV – VII) составляет 27,7 – 26,5 % [6]. При этом тяговое сопротивление орудий, а соответственно и удельный расход топлива напрямую связаны с влажностью почвы, находящейся в упругопластичном или вязкопластичном состоянии [7, 8].

Цель исследования – оценка удельных энергозатрат на формирование структурного состава почвы и топливных затрат при основной обработке почвы орудиями отвального и безотвального типов под пропашные культуры в зависимости от глубины обработки и влажности пахотного слоя почвы.

Материал и методы исследования. Тяговые испытания и расчёты по оценке удельных энерго- и топливных затрат при основной обработке под кукурузу на зерно различными почвообрабатывающими орудиями отвального и безотвального типов проводились на опытном полигоне ФГБНУ «Ставропольский НИИСХ». Почва: чернозём обыкновенный среднесуглинистый, гумус в обрабатываемом слое почвы – 2,7 %, подвижный фосфор – 20,6 мг/кг, обменный калий – 208 мг / кг. Диапазон влажности обрабатываемого слоя почвы при испытаниях равен 14 – 24 %. Испытания проводились агрегатом в составе трактора Т-150К, оборудованного электронной установкой ЭМА-ПМ, с орудиями: плугом с различными типами отвалов, плоскорезом-глубокорыхлителем, безотвальными орудиями с чизельными стойками, стойками СибИМЭ и «Параплау» при глубине обработки 20 – 22 и 25 – 27 см. Площадь поверхности разделов определяли по формуле:

(1)

где а1… а – содержание частиц определённого диаметра, %;

D1… D – диаметр частиц, см.

Зная тяговую мощность трактора и суммарную площадь поверхности разделов образующихся комков, рассчитывали удельный расход мощности на единицу поверхности разделов комков почвы по формуле:

Sp = N / g, (2)

где g – удельный расход мощности на 1 м² поверхности разделов, образующихся комков, кВт/м²;

N – тяговая мощность трактора, кВт;

Sp – площадь поверхности разделов комков, м^2..

Результаты исследования. Установлено снижение удельной мощности на крошение почвы при влажности 14 % при обработке стойками СибИМЭ и «Параплау» в сравнении со вспашкой с культурными отвалами на 22 и 20 %. При повышении влажности пахотного слоя почвы до 19,5 % отмечалось меньшее значение удельной мощности при обработке стойками СибИМЭ и чизельными стойками плуга ПЧ-4,5 на 0,15 и 0,14 кВт/м² в сравнении со вспашкой (табл. 1).

1. Удельная мощность на крошение почвы при различной влажности пахотного слоя, кВт/м²

Орудия основной обработки	Влажность пахотного слоя, %
	14,0				19,5
	тяговая мощность, кВт	степень крошения (фракции < 50 мм), %	площадь поверхности разделов, м²	удельная мощность, кВт/м²	тяговая мощность, кВт	степень крошения (фракции < 50 мм), %	площадь поверхности разде-лов, м²	удельная мощность, кВт/м²
Плуг ПЛН-5-35 с культурными отвалами	58,1	67,2	108,2	0,54	68,6	74,8	120,4	0,57
Плуг ПЛН-5-35 с винтовыми отвалами	60,7	67,0	107,9	0,56	70	68,3	109,9	0,64
Плоскорез ПГ-3-100	60,3	57,6	92,7	0,65	53,1	61,6	99,2	0,54
Чизельный плуг ПЧ-4,5	51,6	58,5	94,2	0,56	52,4	75,9	122,2	0,43
Стойки СибИМЭ	44,3	64,3	103,5	0,42	51,8	77,1	124,1	0,42
Стойки типа «Параплау»	40,4	58,2	93,7	0,43	49,5	58,7	94,5	0,52

Тяговые испытания орудий на различных глубинах основной обработки почвы с расчётом удельных показателей расхода топлива показали значимое возрастание этих показателей с увеличением глубины обработки различными орудиями от 20 – 22 до 25 – 27 см на 1,6 кг/га. При этом отмечалось существенное снижение средних значений удельного расхода топлива при обработке чизельным плугом (– 4,5 кг/га) и стойками типа «Параплау» (–5,9 кг/га) в сравнении со вспашкой при практически равных затратах при обработке стойками СибИМЭ (табл. 2).

2. Удельный расход топлива в зависимости от глубины основной обработки почвы, кг/га

Глубина обработки, см (фактор А)	Орудия основной обработки (фактор А)				Разница средних значений по фактору (В)
Глубина обработки, см (фактор А)	плуг с культурными отвалами ПЛН-5-35 (контроль)	плуг со стойками СибИМЭ	плуг чизельный ПЧ-4,5	плуг со стойками «Параплау»	Разница средних значений по фактору (В)
20 – 22	20,9	19,1	15,2	15	17,5
25 – 27	21,6	21	18,2	15,7	19,1
Разница с контролем (средние), +/–	21,2	– 1,2	– 4,5	– 5,9	+ 1,6
НСР₀₅ фактора А = 1,76 кг/га; F_ф=22 > F_т= 3,1; НСР₀₅ фактора В = 1,25 кг/га; F_ф=8,1 > F_т= 4,3;

В процессе основной обработки почвы при различной влажности пахотного слоя установлено значимое увеличение удельного расхода топлива при обработке плугом с винтовыми отвалами (+5,4 кг/га) и снижение средних значений при обработке чизельным плугом (– 4,3 кг/га), плоскорезом (–9,9 кг/га) и стойками типа «Параплау» (–6,5 кг/га) в сравнении с контролем (табл. 3; рис. 1). Не установлено значимых изменений удельного расхода топлива в среднем по всем системам основной обработки при влажности пахотного слоя 18,4 и 19,5 %.

Рис. 1 – Удельный расход топлива в зависимости от влажности пахотного слоя почвы (W), кг/га

3. Удельный расход топлива в зависимости от влажности пахотного слоя почвы, кг/га

Влажность, % (фактор В)	Орудия основной обработки почвы (фактор А)						Разница средних значений по фактору (В)
Влажность, % (фактор В)	плуг с культурными отвалами ПЛН-5-35 (контроль)	плуг с винтовыми отвалами ПЛН- 5-35	стойки СибИМЭ	плуг чизельный ПЧ 4,5	плоскорез ПГ-3-100	плуг со стойками «Параплау»	Разница средних значений по фактору (В)
14,0	21,7	26,5	19,2	16,1	10,6	13,4	17,9
18,4	16,2	22,5	15,3	13,8	8,0	11,3	14,5
19,5	16,4	23,0	15,7	14,0	8,3	11,6	14,8
20,6	18,3	24,3	17,4	14,7	9,0	12,4	16,0
24,0	25,0	28,2	24,0	17,4	11,8	16,1	20,4
Разница с контролем (средние), +/–	19,5	+5,4	– 1,2	– 4,3	– 9,9	-6,5
НСР₀₅ фактора А = 1,8 кг/га; F_ф=68 > F_т= 2,3 НСР₀₅ фактора В = 1,65 кг/га; F_ф=15 >F_т= 2,5

Выводы.

1. Установлено снижение удельной мощности на крошение почвы (влажность обрабатываемого слоя 14 и 19,5 %) при обработке стойками СибИМЭ в сравнении со вспашкой с культурными отвалами на 22 и 26 % соответственно.

2. Увеличение глубины обработки различными орудиями до 25 – 27 см повысило удельный расход топлива в среднем на 1,6 кг/га, при меньшем среднем его расходе при обработке безотвальными орудиями – на 3,9 кг/га в сравнении со вспашкой с культурными отвалами.

3. Наименьший средний расход топлива (14,5 кг/га) по отвальным и безотвальным обработкам установлен при влажности пахотного слоя 18,5 %, при этом наиболее значимое снижение расхода топлива в сравнении с отвальной вспашкой отмечается при обработке плоскорезом – 9,9 кг/га.

Литература

1. Алексеев В.В., Максимов И.И., Сякаев И.В. Энергетическая оценка механического воздействия на почву почвообрабатывающих машин и орудий // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2012. № 3 (28). С. 70– 72.

2. Сироткин В.М., Сироткин В.В. Энергетическая оценка состояния почвы и степени влияния на неё почвообрабатывающей техники // Учёные записки Казанского государственного университета. Т. 150. Серия 4. Казань, 2008. С. 98 – 107.

3. Старовойтов С.И., Старовойтова Н.П., Чемисов Н.Н. О крошении суглинистой почвы // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2014. № 3. С. 30 – 34.

4. Российская технология обработки почвы и посева на основе собственных конкурентоспособных инновационных машин / Н.К. Мазитов, Я.П. Лобачевский, P.C. Рахимов [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 7. С. 68 – 70.

5. Энергетическая оценка культур и полевых севооборотов / А.П. Дробышев // Аграрная наука – сельскому хозяйству: III Междунар. науч.-практич. конф.: сб. статей. Барнаул, 2008. Кн. 1. С. 265 – 267.

6. Сборник нормативных материалов на работы, выполненные машинно-технологическими станциями (МТС). М. ФГНУ «Росинформагротех». 2001.190 с.

7. Кузыченко Ю.А. Топливно-энергетические показатели работы МТА при различных агрофизических условиях в пахотном слое почвы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 1 (75). С. 13 – 15.

8. Беляев В.И. Повышение эффективности обработки почвы и посева зерновых культур при использовании перспективных машинно-тракторных агрегатов: дис. ... д-ра техн. наук. Барнаул. 2000. 411 с.