И на камнях растет картофель!

Засоренность камнями является определенным препятствием для эффективного использования земель сельскохозяйственного назначения. Наличие камней в почве приводит к повреждениям рабочих органов машин и агрегатов, работающих непосредственно в земле или близко к ее поверхности, а также требует значительных затрат на ежегодное проведение дополнительных операций по удалению камней из верхнего слоя. Кроме этого, при возделывании картофеля содержание камней в клубнеобитаемом слое приводит к появлению уродливых клубней (из-за близкого прилегания клубней к камням), а также к повреждению их поверхности во время проведения уборочных работ, где клубни и камни интенсивно перемещаются относительно друг друга. Все это приводит к снижению качества выращенной продукции и ухудшению ее сохранности при закладке на длительное хранение.

При этом необходимо отметить, что значительные территории с высоким содержанием камней в почве по своим климатическим условиям являются зонами, благоприятными для возделывания картофеля, обусловленными умеренной температурой в течение всего периода вегетации и достаточным уровнем осадков. Поэтому для решения задачи производства картофеля на почвах с высоким содержанием камней картофелеводы различных стран применяют самые разнообразные технологические решения. Данные решения зависят от величины и плотности убираемых камней, степенью и характером засоренности почвы камнями и дальностью их транспортировки. Предлагаем читателям ознакомиться с наиболее часто используемыми технологическими приемами возделывания картофеля на почвах с высоким содержанием камней.

1. Сплошное удаление камней перед проведением полевых работ.

Традиционно сплошное удаление камней, вновь появившихся на поверхности поля в зимний период, проводится весной перед началом проведения полевых работ. Для этих целей используют камнеуборочные машины непрерывного действия, которые выделяют камни методом прочесывания, подкапывания или валкования.

К первому типу машин относится широко известная в России модель УКП-0,6 (рис.1), которая используется для уборки камней размером 12…65 см и массой 10…65 кг. Данная машина убирает камни, находящиеся на поверхности поля и на глубине до 10 см. Подбор камней производится гребенкой, которая состоит из 11 стальных зубьев. Зубья гребенки заглубляют в почву и прочесывают верхний слой. Выделенные камни поднимаются вдоль зубьев гребенки, и после накопления определенной массы камней гребенка опрокидывается в накопительный бункер. Процесс сбора камней продолжается до заполнения бункера емкостью 1,2 м3, после чего машина отъезжает на край поля и с помощью гидроцилиндров выгружает камни. При значительной засоренности поля камнями производят сплошное его прочесывание, а при малой засоренности к каждому камню подъезжают в отдельности.

Подкапывающие камнеуборочные машины предназначены для уборки камней размером 6…40 см, залегающих на поверхности почвы и на глубине до 12 см. Процесс сбора камней напоминает процесс уборки картофеля комбайном элеваторного типа с тем отличием, что выделение камней происходит на решетчатом сепарирующем транспортере и все рабочие элементы машины имеют повышенную прочность. Однако машины данного типа не нашли широкого применения в сельском хозяйстве и преимущественно используются на очистке от камней пляжных зон отдыха.

При удалении камней размером от 5 до 40 см методом валкования их подбор с поверхности поля и с глубины до 10 см производится вращающимся навстречу движению валу с зубьями, установленными по винтовой линии. Вал располагается под определенным углом относительно поперечной плоскости машины и при его вращении зубья, заглубляясь, выталкивают камни вперед и в сторону к месту формирования валка. Далее камни подбираются камнеподборщиком, движущимся вдоль валка, и собираются в накопительном бункере машины. При реализации данного метода уборки камней различают однофазный и двухфазный приемы.

В первом случае обе операции выполняются одной машиной (рис. 2), у которой два боковых вала направляют камни к центу и далее валок специальным ротором направляется в накопительный бункер. Выгрузка бункера производится на краю поля. Ширина захвата подобных машин составляет от 4-х до 5 м.

При двухфазном способе уборки камней формирование валка и его дподбор производится за два прохода двумя различными машинами. Первоначально по полю проходит валкователь (рис.3), который имеет один вал с приводом от ВОМ трактора и производит формирование валка с правой или левой стороны (в зависимости от производителя техники) по ходу движения агрегата. Ширина захвата валкователя достигает до 4-х м. Далее подбор камней производится подборщиком (рис.4), который движется по центру валка, и подает их вращающимися граблинами в накопительный бункер. Ширина приемной части подборщика достигает до 1,5 м. После наполнения бункера подборщик выгружает камни на краю поля путем опрокидывании бункера. Привод подающих граблин может производиться от ВОМ трактора или от гидромотора.

Обязательным условием эффективного сбора камней при реализации всех вышеперечисленных приемов является тщательная обработка верхнего слоя почвы и отсутствие крупных элементов органической массы (корневища многолетних трав, длинные стебли соломы и т.п.). Это связано с тем, что рыхлая земля легко просеивается через прутья или решетки сепарирующих рабочих органов и накопительных бункеров и не вывозится за пределы поля. Кроме этого, дополнительный проход машинотракторных агрегатов по полю приводит к уплотнению почвы по следу прохода техники, особенно, в ранние сроки, когда уплотнение распространяется в более глубокие слои почвенного горизонта. Уборка камней данными способами производится на глубину до 10-12 см, чего не совсем бывает достаточно при возделывании картофеля.

2. Возделывание картофеля на сепарируемых грядах.

Данный способ возделывания картофеля получил широкое распространение в Англии, в прибрежных зонах Балтийского моря и в предгорьях европейских горных массивов (Карпаты, Альпы, Балканы и т.д.). Применение предварительной сепарации почва на глубину до 20 см может выполняться на почвах с самым различным механическим составом от тяжелых суглинков до легких супесей. От типа почв будет зависеть только комплектация машины для ее сепарации.
Суть данной технологии заключается в том, что на поле формируются гряды, которые затем сепарируются и после сепарации производится посадка картофеля в зону, свободную от камней и комков.

Первая операция выполняется грядообразователями (рис. 5), которые формируют гряды высотой до 60 см (от дна борозды до поверхности гряд). В зависимости от типа камней, находящихся в почве, грядообразователи оснащены двумя различными системами защиты рабочих органов от поломок: срезной болт на стойках крепления рабочих органов; гидравлическая защита с использованием пневмогидравлических аккумуляторов. Для небольших хозяйств предлагается грядообразователь с двумя корпусами, которые за один проход формируют 1,5 гряды. Для крупных хозяйств имеется возможность применения трехгрядового грядообразоавтеля с черырьмя корпусами. Первый грядообразователь для своей работы требует трактор свыше 130 л.с., а второй свыше 250 л.с., причем трактора должны быть оснащены системой силового/позиционного регулирования положением навески. Для более интенсивного крошения гряды на грядообразователях могут быть установлены дополнительные рыхлительные лапы с пружинной защитой или со срезным болтом. Ширина основания гряд составляет от 180 до 215 см с зависимости от ширины междурядья посадочных машин.

Сразу же вслед за грядообразователями приступают к работе сепараторы почвы (рис.6), задачей которых является подкапывание гряды и сепарация почвы с выделением из нее камней и комков, соизмеримых с размером клубней. Крупные камни размером свыше 180 мм поступают в накопительный бункер, а более мелкие примеси направляются поперечным транспортером между смежными грядами. В дальнейшем, комки и камни на дне борозды приминаются ходовыми системами последующих машинотракторных агрегатов и служат своеобразной «булыжной мостовой», что обеспечивает повышенную их проходимость, особенно, осенью, в период повышенного увлажнения. Для тяжелых типов почв используют комбинацию сепарирующих рабочих органов: первичный вал с металлическими звездами (для крошения нижнего слоя гряды) + 7 рядов полиуретановых звезд + сепарирующий транспортер + поперечный отводящий транспортер. Для легких типов почв интенсивность сепарации несколько снижена за счет использования первичного вала с металлическими звездами + 2 ряда полиуретановых звезд + короткий сепарирующий транспортер + ряд полиуретановых звезд + второй сепарирующий транспортер + поперечный отводящий транспортер. По желанию потребителя данные сепараторы могут быть оборудованы выгрузным элеватором для полного удаления с поля камней с помощью транспортных средств, высота загрузки которых составляет не более 2 м. Для агрегатирования сепаратора требуется трактор мощностью свыше 130 л.с.

После проведения сепарации почвы на грядах производят посадку картофеля сажалками (2-х, 4-х или 6-ти рядными) с обязательным формированием полнообъемных гребней высотой не менее 28 см (рис.7). Для того, чтобы рыхлая почва, раздвигаемая сошниками, не выходила за пределы гряды и не смешивалась с выделенными камнями, на сажалках установлены ограничительные пластины. Данные ограничительные пластины направляют почву в гребнеобразующую плиту для формирования гребней. Длина пластин равна расстоянию от линии носков сошников до заделывающих дисков. После завершения посадки никаких операций по обработке почвы в междурядьях не производят для исключения попадания камней в зону размещения клубней.

Применение технологии возделывания картофеля на сепарируемых грядах хоть и требует повышенных затрат времени и энергии в период проведения посадочных работ, однако значительно экономит расходы на проведение уборки за счет того, что уборочные машины выполняют работу на повышенной скорости за счет хорошего выделения клубней из мелкокомковатых гребней. При этом поверхность картофеля не травмируется камнями, что обеспечивает высокое выращенной продукции.

Ширина захвата сажалки зависит от размера хозяйства. При незначительных объемах производства достаточно использовать двухрядную сажалку. При этом нарезку гряд производят однорядным грядообразователем. В крупных хозяйствах используют трехрядный грядообразователь и шестирядную сажалку.

Для средних размеров хозяйств рационально использовать четырехрядную сажалку, однако такую машину нужно оборудовать системой смещенного центра тяги, а нарезку гряд рекомендуется проводить тракторами, оснащенными спутниковой навигацией. При этом система навигации должна использовать корректирующий сигнал от локальных базовых станций RTK. Для посадки картофеля на сепарированных грядах могут использоваться сажалки ложечного и ременного типа. Сажалки ременного типа могут высаживать некалиброванный семенной материал без снижения качества выполнения технологической операции. Наиболее часто данный тип сажалок применяется при возделывании семенного картофеля высоких репродукций. Независимо от типа сажалок они должны быть адаптированы к посадке картофеля на грядах.

3. Уборка картофеля на каменистых почвах с разделением вороха по удельному весу.

Для сокращения затрат при возделывании картофеля на каменистых почвах в значительных объемах (свыше 300 га) североамериканские фермеры акцентируют внимание на процесс выделения камней во время проведения уборочных работ. Все предыдущие работы выполняются в том же порядке, как и на обычных почвах, только с тем отличием, что все почвообрабатывающие и посадочные машины оснащены различными системами защиты рабочих органов от поломок при наезде на препятствия.

Для уборки картофеля на почвах, засоренных камнями, используют комбайны, которые оснащаются системой разделения примесей по удельному весу (рис.8). Данные машины производят подкапывание гребней и на сепарирующих транспортерах отделяют все мелкие примеси, а с помощью редкопруткового транспортера выделяют ботву и длинные растительные остатки. Далее картофельный ворох поступает по транспортеру в разделительную камеру, где под действием вакуума или под избыточным давлением воздуха производится разделение потока по удельному весу.

При работе вакуумного камнесепаратора AirHead (рис. 9) клубни картофеля, обладая более низким удельным весом, увлекаются потоком воздуха в направлении к вентилятору и переносятся на выгрузной транспортер, который подает очищенный ворох на выгрузку в транспортное средство. Более тяжелые камни и почвенные комки остаются на транспортере и выносятся в бункер для сбора камней. Данный способ выделения камней из картофельного вороха широко используется среди картофелеводов США и многие компании, выпускающие машины для производства картофеля, устанавливают такие системы сепарации на картофелеуборочные комбайны или на стационарные камнеотделители, которые используются при очистке вороха перед закладкой на хранение. Однако, для работы вакуумного сепаратора AirHead требуются значительные затраты энергии на привод вентилятора. Для этих целей на комбайнах устанавливают дополнительный двигатель мощностью не менее 150 л.с., который используется только для привода вентилятора.

Для решения сложной задачи выделения камней из картофельного вороха и значительного снижения затрат энергии на проведение данной операции компания Grimme разработала уникальную систему разделения вороха под действием избыточного давления AirSep (рис. 10). При работе системы AirSep картофельный ворох подается на наклонную решетку, совершающую колебательные движения, сквозь которую подается воздух от вентилятора. Камни и комки, обладая более высоким удельным весом скатываются на транспортер для отходов, а клубни картофеля выталкиваются потоком воздуха на отводящий транспортер. Применение AirSep системы выделения камней и комков во время уборки картофеля требует значительно меньших затрат энергии, поэтому для привода вентилятора достаточно мощности собственной гидравлической системы комбайна, которая приводится от ВОМ трактора. За разработку системы сепарации AirSep компания Grimme получила золотую медаль немецкого сельскохозяйственного общества DLG на выставке Agritechnika 2013 в Ганновере.

При работе вышеописанных систем сепарации вороха AirHead и AirSep камни и комки по транспортеру поступают в накопительный бункер, после наполнения которого оператор выгружает его на поле (желательно на краю) и камни высыпаются на землю в виде небольшой кучи. После завершения уборки камни подбираются погрузчиками, грузятся в транспортные средства и вывозятся за пределы поля.

Возделывание картофеля на каменистых почвах с применением картофелеуборочных комбайнов, оборудованных системами сепарации вороха по удельному весу (AirHead и AirSep), обеспечивает самую высокую производительность проведения полевых работ и самые низкие затраты на выделение камней. Однако, для применения вышеописанного способа уборки картофеля требуется обеспечить хорошее формирование кожуры клубней ввиду того, что при первоначальной сепарации вороха на прутковых транспортерах картофель и камни движутся в одном потоке.

Заключение.

В завершение настоящего обзора можно отметить, что в арсенале современных средств механизации существует довольно много способов, которые позволят хозяйствам
решить непростую задачу производства картофеля на почвах, засоренных камнями. Несомненно, применение предлагаемых средств потребует дополнительных затрат
энергии, времени и материальных ресурсов, однако это позволит получить продукцию более высокого качества с высокими потребительскими свойствами, что обеспечит
возврат выполненных вложений в виде более высокой стоимости качественного товара.