Уплотнение грунта в пазухах: ТР 73-98 «Технические рекомендации по технологии уплотнения грунта при обратной засыпке котлованов, траншей, пазух»

Засыпка грунта в пазухи котлованов

Технология уплотнения грунта обратной засыпки котлована в Москве и МО

по устройству фундаментов и при помощи бульдозера(для перемещения грунта, расположенного у бровок котлованов или вдоль боковых сторон траншей) грунтом, разработанным экскаватором.

А разравнивание грунта вокруг фундаментов на расстоянии не менее 0,8 м осуществляется вручную слоями толщиной 0,1…0,2 м. Обратную засыпку выполняют послойно с уплотнением каждого слоя, толщина не должна превышать величин, указанных в технологических характеристиках грунтоуплотняющих машин и виброплит.

Каждый последующий ход грунтоуплотняющих машин во избежание пропусков в уплотнении должен перекрывать предыдущий на 0,2-0,4м в зависимости от материала.

Уплотнение грунта выполняется механизировано, используя грунто-уплотняющие машины

На уплотняемость грунта влияют многие факторы: механический состав, связность, начальная плотность и его влажность; толщина уплотняемых слоёв, способы уплотнения, параметры применяемых машин, число проходов механизмов по одному следу. Выборе грунтоуплотняющих машин следует руководствоваться их данными.

Малосвязанные и несвязанные супесчаные и песчаные грунты уплотняют прицепными и самоходными катками на пневмоколесном ходу, вибрационными катками, катками с гладкими вальцами. Требуемая степень уплотнения грунта достигается с наименьшими затратами при оптимальной влажности, которое для несвязных грунтов составляет 8-12%, а связных — 18-20%.  

ТЕХНОЛОГИЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА ПРИ ОБРАТНОЙ ЗАСЫПКЕ КОТЛОВАНОВ СКАЧАТЬ МОЖНО НИЖЕ

Контроль плотности грунта осуществляется определением объемной массы его скелета путем отбора проб, плотномерами и приборами с использованием радиоактивных изотопов.

Условия качества земляных работ по обратной засыпке

Земляные сооружения должны выполняться в соответствии с проектной документацией и требованиями СНиП, для этого систематически контролируется качество работ.

При отрывке котлованов траншей проверяют правильность расположения их осей, размеров в плане и вертикальных отметок. Отклонение дна котлована под сборные фундаменты допускается не более 5 см от проектных. Нельзя допускать переборов грунта. Случайное снятие грунта ниже проектной отметки подлежит исправлению путем подсыпки тем же грунтом с тщательным уплотнением.

Все выемки следует защищать от стока поверхностных вод. Котлованы и траншеи нельзя долго оставлять открытыми. При возведении насыпей и обратных засыпок особое внимание обращают на тщательность уплотнения грунта, а также систематически проверяют соответствие их поперечных сечений проектным размерам. Нельзя увеличивать крутизну откосов земляного полотна.

При приемке работ приемной комиссией предъявляют исполнительные чертежи земляного сооружения, указывая на них допустимые отклонения от проекта.

Ведомость машин и механизмов при производстве земляных работ.

 Все вопросы вы можете задать менеджеру по телефону или заказать выезд нашего мастера к вам на строительный участок для консультаций. 

Предотвращение уплотнения почвы

Введение

Экономика ферм двадцать первого века побуждает фермеров увеличивать размер своих операций. Для повышения эффективности труда сельскохозяйственное оборудование обычно увеличивается в размерах. Тракторы, комбайны, кормоуборочные комбайны, зерновозы и кормовозы, разбрасыватели навоза и грузовики с известью стали больше, чем раньше. Двадцать лет назад, например, в Пенсильвании были распространены 2,5-тонные разбрасыватели навоза коробчатого типа, тогда как сегодня разбрасыватели жидкого навоза могут весить 20 или 30 тонн. Увеличение размера сельскохозяйственной техники может привести к значительному уплотнению почвы, что может негативно сказаться на продуктивности почвы, а также на качестве окружающей среды.

Цель уплотнения почвы

Наши знания об уплотнении почвы значительно расширились за последние два десятилетия, особенно после публикации результатов международного проекта, состоящего из более чем 20 экспериментов по уплотнению почвы в Северной Америке и Европе. На основе этой работы исследователи обнаружили, что: (1) уплотнение в верхнем слое почвы связано только с контактным давлением на грунт, (2) уплотнение в верхней части грунта связано как с контактным давлением на грунт , так и с 0010 нагрузка на ось, и (3) уплотнение в нижних слоях грунта связано только с нагрузкой на ось (рис. 1).

Рисунок 1. Уплотнение верхнего слоя почвы вызвано контактным давлением, тогда как уплотнение нижнего слоя почвы вызвано осевой нагрузкой.

В кратком изложении международного проекта по уплотнению почвы уплотнение из-за нагрузки на ось в 10-12 тонн снижает урожай примерно на 15 процентов в первый год, а через 10 лет после уплотнения снижается до 3-5 процентов. Ведущие исследователи предположили, что 10 процентов потери урожая в первый год были связаны с уплотнением верхнего слоя почвы и верхней части недр. Последствия уплотнения верхнего и верхнего слоя почвы исчезли примерно через 5 и 10 лет соответственно (рис. 2). Потеря урожая от трех до пяти процентов, по-видимому, была связана с глубоким уплотнением недр, которое не исчезло в течение периода, когда проводились измерения (12 лет для самых продолжительных экспериментов). Вывод состоит в том, что уплотнение нижнего слоя почвы, практически говоря, является постоянным, и поэтому его следует всеми средствами избегать, тогда как уплотнение верхнего слоя почвы и уплотнение верхнего слоя почвы являются временными и должны быть максимально ограничены. Два других важных вывода из этих исследований: (1) поверхностная обработка почвы (отвальная вспашка в большинстве экспериментов) не уменьшала полностью уплотнение поверхности и (2) глубокое проникновение инея не уменьшало уплотнение нижнего слоя почвы (большинство экспериментов проводилось в северных широтах, где зимой почва обычно промерзает до 40-50 дюймов).

Рисунок 2. Эффекты уплотнения верхнего слоя почвы (а) и верхней части недр (б) носят временный характер, в то время как глубокое уплотнение подпочвы (в) является практически постоянным.

Ключи к предотвращению уплотнения почвы

Нагрузка на ось

Нагрузка на ось является первым фактором, который необходимо учитывать при уплотнении почвы. Нагрузка на ось — это общая нагрузка, поддерживаемая одной осью, обычно выражаемая в тоннах или фунтах. Сельскохозяйственное оборудование с высокой нагрузкой на ось вызовет уплотнение верхнего и нижнего слоя почвы, в то время как низкая нагрузка на ось вызовет уплотнение только верхнего слоя почвы и верхней части почвы (рис. 3). Глубокое уплотнение подпочвы можно лишь частично уменьшить с помощью рыхлителей, и это требует значительных затрат. Было показано, что циклы замораживания/оттаивания и сушки/увлажнения не устраняют уплотнение почвы на такой глубине. Наконец, биологическая активность сосредоточена в верхнем слое почвы и, следовательно, также мало способствует смягчению глубокого уплотнения почвы. Поэтому крайне важно избегать глубокого уплотнения грунта. Ключом к устранению глубокого уплотнения подпочвы является поддержание низкой нагрузки на ось.

Рисунок 3. Низкая нагрузка на ось вызывает уплотнение только в верхнем слое почвы и верхней части подпочвы, тогда как высокая нагрузка на ось вызывает уплотнение и в нижнем слое почвы.

Величина вызванного уплотнения верхнего и нижнего слоя почвы также зависит от наличия близко к поверхности естественного или вызванного движением транспорта поддона (рис. 4). В однородной почве напряжение будет передаваться с поверхности вглубь профиля почвы. В почве с поддоном или плотной подпочвой стресс почвы имеет тенденцию концентрироваться у поверхности.

Рисунок 4. В однородном грунте уплотнение распространяется вглубь, тогда как в грунте с твердым покрытием уплотнение концентрируется над твердым покрытием.

Какая критическая нагрузка на ось может привести к уплотнению грунта? Исследования показали, что 10-тонная нагрузка на ось почти всегда вызывает глубокое уплотнение подпочвы (глубиной более 20 дюймов) в полевых условиях от влажных до влажных. Если почва сухая, глубокое уплотнение почвы маловероятно, даже при высоких осевых нагрузках. Нагрузка на ось в 10 тонн — это лишь грубая точка отсечки, но рекомендуется ограничить нагрузку на ось максимум 10 тоннами. Шведские исследователи несколько лет назад заявили, что нагрузка на ось в 6 тонн способствует уплотнению грунта. Нагрузка на ось менее 5 тонн вряд ли вызовет уплотнение подпочвы, хотя может привести к значительному уплотнению поверхности.

Чтобы оценить опасность уплотнения подпочвы, начните думать о самом тяжелом оборудовании на ферме. Типичными кандидатами являются разбрасыватель навоза, комбайн и зерновоз. Среднюю нагрузку на ось можно рассчитать, разделив общий вес груженого автомобиля (например, 16 тонн) на количество осей (например, 2 оси), что даст среднюю нагрузку на ось 8 тонн. Однако в целом нагрузка распределяется неравномерно по всем осям. В таком случае самая тяжелая ось будет определять, произойдет ли уплотнение грунта. Поэтому лучше всего взвешивать каждую ось на переносных или сельскохозяйственных весах. Нагрузку на ось можно уменьшить, снизив нагрузку или увеличив количество осей.

Цели управления уплотнением почвы

1. Полностью избегать уплотнения почвы.
2. Максимально ограничить уплотнение верхнего слоя почвы.

Стратегии уменьшения уплотнения грунта

• Уменьшить нагрузку
• Увеличить количество осей

Давление при контакте

Давление при контакте — это давление, оказываемое шиной или гусеницей на поверхность почвы, выраженное в фунтах на квадратный дюйм (пси). Снижение контактного давления приведет к меньшему уплотнению верхнего слоя почвы (рис. 5). В полностью гибких шинах поверхностное контактное давление аналогично давлению в шине. У большинства сельскохозяйственных шин контактное давление на поверхность примерно на 1–2 фунта на квадратный дюйм выше, чем давление в шине из-за жесткости шины. Лучший способ определить контактное давление — рассчитать нагрузку на колесо в фунтах и ​​разделить ее на площадь соприкосновения шины с почвой (в квадратных дюймах). Это даст вам среднее контактное давление под этой шиной в фунтах на квадратный дюйм. Снижение контактного давления повлияет на уплотнение верхнего слоя почвы, но не на уплотнение подпочвы (таблица 1). Таблица 1 ясно показывает, что шины, работающие при давлении 35 фунтов на квадратный дюйм, вызывали более высокие нагрузки на глубине 14 дюймов и создавали колеи, которые были более чем в два раза глубже, чем шины, работающие при давлении в шинах 12 фунтов на квадратный дюйм. Однако при 22 дюймах не было отмечено разницы в измеренном напряжении между обеими шинами, поскольку нагрузка на шины была одинаковой.

Рис. 5. Увеличение площади основания снижает уплотнение поверхности, но все же может вызвать глубокое уплотнение подпочвы, если нагрузка на ось высока.

Таблица 1. Результаты экспериментов по напряжению под шинами (ШР 20,0/70-20), накачанными до различного давления (нагрузка на шину 3,6 т).

Давление накачки (psi)	Пиковое напряжение при глубине 14 дюймов (psi)	Пиковое напряжение при глубине 22 дюйма (psi)	Глубина колеи	Глубина колеи 0072 (in)
Адаптировано из JJH van den Akker, WBM Arts, AJ Koolen и HJ Stuiver. «Сравнение напряжений, уплотнений и увеличения сопротивления проникновению, вызванное шиной с низким давлением на грунт и обычной шиной». Исследование почвы и обработки почвы 29 (1994): 125-134.
35	28	11	2,01
12	18		1,14	18		1,14	0090

Стратегии уменьшения уплотнения верхнего слоя почвы

1. Снизить давление в шинах до минимально допустимого давления
2. Использовать шины повышенной проходимости
3. Использовать гусеницы или сдвоенные шины вместо одинарных шины большего диаметра для увеличения площади пятна контакта
4. Используйте тракторы с приводом на четыре колеса или передние колеса или гусеницы для распределения нагрузки по большей площади пятна контакта
5. Правильный балласт трактора для каждой полевой операции

Контактное давление неравномерно под шиной из-за жесткости боковины (рис. 6). Область высокого напряжения больше, когда шина накачана до высокого давления и сосредоточена под центром шины. В правильно накачанной шине область высокого напряжения меньше, тогда как самые высокие напряжения сосредоточены у края шины.

Рисунок 6. Одна и та же шина, накачанная до низкого и высокого давления. При низком давлении в шине самые высокие напряжения концентрируются вблизи края шины и занимают меньшую площадь, тогда как при более высоком давлении в шине более высокие напряжения концентрируются ниже центра шины и занимают большую площадь. Из главы 10: «Уплотнение почвы» Р. Т. Шулера, В. В. Касади и Р.Л. Рапер, 2000 г., Системы консервирующей обработки почвы и управление ею, MWPS-45, 2-е изд., с. 74.

Распространенный вопрос: лучше ли треки, чем дуалы? Ответ заключается в том, что это зависит от давления в шинах дуалов. В исследовании, проведенном в штате Огайо, гусеничный трактор мощностью 310 л.с. сравнивался с трактором мощностью 350 л.с. с двойным приводом. Двойные были накачаны до 24 и 6 фунтов на квадратный дюйм соответственно. Общая пористость использовалась в качестве меры уплотнения. Трактор с чрезмерно накачанными сдвоенными патрубками вызывал наибольшее уплотнение и наименьшее при использовании с надлежащим давлением накачивания (Рисунок 7). Это показывает, что сдвоенные машины могут так же хорошо предотвращать уплотнение верхнего слоя почвы, как и гусеницы, при условии, что давление в шинах остается низким.

Рисунок 7. Двойные шины, надутые при высоком давлении, вызывали большее уплотнение, чем гусеницы, в то время как те же самые двойные шины вызывали меньшее уплотнение, если их накачивали при низком давлении. От Р. Г. Хофта, Э. Д. Нафзигера, Р. Р. Джонсона и С. Р. Олдрича. 2000. Современное производство кукурузы и сои. Шампейн, Иллинойс: Публикации MCSP.

Гусеницы обладают некоторыми преимуществами, такими как длинная, но узкая контактная площадка. Таким образом, доля обрабатываемого поля меньше, чем при использовании двойных устройств. Также известно, что гусеницы обеспечивают лучшее сцепление с дорогой, чем шины. Однако очень низкое среднее контактное давление под гусеницей не раскрывает всей картины. Лента гибкая, и под осями ленты имеются карманы высокого давления, которые могут быть такими же высокими, как и под шинным трактором (Рисунок 8). Каждая ось гусеницы представляет собой проход по почве, вызывающий немного большее сжатие. Наконец, гусеницы имеют тенденцию увеличивать время пребывания нагрузки на почве, что увеличивает ее уплотнение. В заключение, гусеничные тракторы могут вызывать такое же уплотнение при той же общей нагрузке на транспортное средство, что и тракторы на шинах.

Рисунок 8. Хотя в среднем контактное давление под резиновыми гусеницами низкое, существуют очаги высокого напряжения, которое может быть равным или превышать давление под радиальными шинами, накачанными до низкого давления. От Р. Г. Хофта, Э. Д. Нафзигера, Р. Р. Джонсона и С. Р. Олдрича. 2000. Современное производство кукурузы и сои. Шампейн, Иллинойс: Публикации MCSP.

Использование шин большего диаметра увеличивает длину пятна контакта и, следовательно, снижает контактное давление без увеличения доли проходимой части поля. Наконец, переднеприводные и полноприводные тракторы уменьшают уплотнение верхнего слоя почвы, поскольку вес распределяется более равномерно (рис. 9).). Помните, однако, что у полноприводного трактора могут быть более высокие нагрузки на ось, чем у двухколесного трактора, из-за большей общей массы транспортного средства, что увеличивает вероятность уплотнения грунта. Правильная балластировка трактора — это простая задача, которая может значительно снизить нагрузку на ось, а также повысить эффективность трактора.

Рисунок 9. Одним из преимуществ полноприводных или переднеприводных тракторов является более равномерное распределение веса. От Р. Г. Хофта, Э. Д. Нафзигера, Р. Р. Джонсона и С. Р. Олдрича. 2000. Современное производство кукурузы и сои. Шампейн, Иллинойс: Публикации MCSP.

Количество проходов и скорость движения

Исследования вспаханных почв показали, что примерно 75 процентов увеличения плотности почвы и 90 процентов проседания колес происходит во время первого прохода. Однако уплотнение, вызванное последующими проходами, может причинить такой же вред урожаю, потому что небольшие изменения плотности почвы теперь находятся в высоком диапазоне, что, скорее всего, будет вредным для роста корней. Было также показано, что чем дольше время пребывания груза в почве, тем больше увеличение плотности. Следовательно, (1) ограничьте процент посещаемого поля, (2) сосредоточьте повторное движение на полосах движения, чтобы там можно было принять меры по исправлению положения, и (3) двигайтесь быстрее, чтобы сократить время простоя нагрузки.

Содержание влаги в почве

Мониторинг влажности почвы чрезвычайно важен для предотвращения уплотнения почвы. Большинство исследований уплотнения проводятся при содержании влаги, близком к полевой вместимости (примерно через 24 часа после проливного дождя), чтобы смоделировать наихудшие сценарии. Если фермеры могут не выходить на свои поля, когда почва слишком влажная, уплотнение почвы вряд ли станет проблемой. Сухая почва может выдерживать высокие нагрузки на ось и высокое контактное давление без неблагоприятных последствий. Однако проблема заключается в том, что такие факторы, как оптимальное время посева или сбора урожая, часто диктуют, что фермер будет находиться в поле при неоптимальных условиях влажности почвы для движения транспорта.

Езда по влажной почве вызывает колейность, проскальзывание и повышенное уплотнение почвы. Сухая почва не может быть сжата до такой же плотности, как влажная. Однако при содержании влаги выше «предела пластичности» уплотнение почвы снижается, так как все поры заполнены водой, которую невозможно сжать. Тест плотности по Проктору используется для определения предела пластичности или оптимального содержания воды для уплотнения (рис. 10). Хотя это ценный тест для дорожных инженеров, езда по сельскохозяйственной почве, влажность которой выше допустимого предела для пластика, сопряжена со многими проблемами. Колейность и проскальзывание оказывают разрушительное воздействие на структуру почвы, которое будет трудно исправить.

Рисунок 10. Инженеры используют тест плотности Проктора для определения «оптимального содержания воды для уплотнения». Кривая Проктора показывает, что почва, близкая к насыщению, не может быть сжата так сильно, как при пластическом предельном содержании воды.

Движение по очень влажной почве (особенно при высоких нагрузках и давлении в шинах) вызывает эффект «гидравлического тарана». Верхний слой почвы очень быстро уплотняется до насыщения. Поскольку воду нельзя сжать, поверхностные напряжения теперь напрямую передаются на недра. Поэтому движение по очень влажной почве, скорее всего, приведет к ее уплотнению. Вспашка одним колесом в борозде также непосредственно уплотняет почву.

Выводы

Глубокое уплотнение подпочвы является постоянным и его следует избегать любой ценой. Этого можно добиться, поддерживая нагрузку на ось ниже 10 тонн, а предпочтительно ниже 6 тонн. Уплотнения верхнего слоя почвы можно избежать, уменьшив давление в шинах, используя шины повышенной проходимости, сдвоенные шины, радиальные шины или гусеницы, а также применяя шины большого диаметра. Рекомендуется сократить количество поездок по полю и уменьшить общую площадь на фактически пройденный акр. Следует всегда избегать вождения по почве, влажность которой выше предельно допустимой для пластика.

Подготовлено Сьордом Дукером, доцентом кафедры управления почвой

Не выходите на поле, пока почва не будет готова – новости о полевых культурах

Сейчас конец мая, поэтому «оптимальная» дата посева кукурузы и сои уже прошла . Оптимальная дата посадки предполагает, что почва «пригодна» для посева – если почва непригодна, оптимальная дата посадки сохраняется до тех пор, пока почвенные условия не станут подходящими. Чрезвычайно влажная погода этой весной заставила почву перенасытиться и задержала посадку. Поэтому мы задаемся вопросом: стоит ли утрамбовывать эту культуру в землю, если вы наносите ущерб полю, когда сажаете? Что за небольшое уплотнение, если оно означает, что урожай попадет в землю раньше?

Подумай об этом!

Что такое уплотнение почвы?

Уплотненная почва имеет гораздо более низкую пористость (Университет Миннесоты, https://www. extension.umn.edu/agriculture/soils/tillage/soil-compaction/)

Почва состоит примерно на 45% из минералов, 25% воздух, 25% воды и 5% органических веществ. Когда почва уплотняется, частицы почвы сжимаются вместе, и воздушное пространство уменьшается. Меньшее воздушное пространство означает меньшее количество пор в почве и более высокую объемную плотность.

Различают три типа уплотнения:

1. Поверхностное уплотнение (в пределах обрабатываемой почвы) за счет поверхностного давления
2. Уплотнение при сдвиге из-за протаскивания оборудования через почву
3. Подпочвенное (глубокое) уплотнение под нагрузкой

Все они вызваны тем, что происходит на поверхности почвы, но от некоторых гораздо труднее избавиться.

Последствия уплотнения почвы

Уплотнение и, как следствие, уменьшение воздушного пространства / пористости почвы создает целый ряд проблем в полевых условиях:

Уплотненные почвы имеют гораздо более низкую скорость инфильтрации (https://stormwater. pca.state.mn.us/index.php?title=Turf)

• Почвенная инфильтрация уменьшается
• поглощение питательных веществ снижается
• развитие корней снижено
• корневое проникновение менее глубокое
• водоудерживающая способность почвы снижена
• эрозия почвы усиливается

Это не рецепт здорового урожая, и результаты очевидны во время сбора урожая. В хороших условиях выращивания уплотнение может снизить урожайность кукурузы на 10-35 бушелей с акра. В плохих условиях потеря урожая может составлять до 60%!

Потенциальная урожайность может снизиться на несколько процентов, если посадка будет отложена в ожидании улучшения состояния почвы. Но для того, чтобы компенсировать потенциальные потери, вызванные уплотнением, требуется много преимуществ от более ранней даты посадки!

Задержка роста урожая из-за уплотнения (Фултон и Ширер, OSU)

Масштабы проблем уплотнения

В среднем в год сбора урожая при традиционной системе возделывания 70% или более поля могут быть обработаны. Даже в системе нулевой обработки можно обрабатывать до 50% поля. Это значительная часть поля, которое, вероятно, будет иметь некоторое уплотнение.

От 75% до 80% уплотнения происходит при первом проходе по полю. Проезд по полю даже один раз создаст проблемы. Повторное движение по той же трассе создаст дополнительное уплотнение, но большая часть ущерба уже нанесена. Таким образом, чтобы уменьшить уплотнение всего поля, лучше использовать существующую гусеницу; это концепция, лежащая в основе управляемого трафика (CTF). В системах CTF трафиком занимается всего 15% поля.

Уплотнение после многократного прохода (Fulton and Shearer, OSU)

Как влажность почвы влияет на уплотнение?

Влияние уплотнения на урожайность во влажные и засушливые годы (Wolkowski and Lowry, 2008)

В хороших условиях некоторое уплотнение может быть действительно полезным – оно способствует хорошему контакту семян с почвой при посеве. Когда условия влажные, это другая история. Влажная почва уплотняется намного быстрее и легче, чем сухая – любая польза от контакта семян с почвой нивелируется отрицательными последствиями снижения инфильтрации, меньшей аэрации, повышенной денитрификации и более высокой вероятности возникновения болезней корней.

Влажные почвы также уплотняются глубже, чем сухие почвы. По мере того, как шины трактора погружаются в землю, почва снаружи шины отталкивается, и площадь контакта шины с землей становится намного больше. Это может звучать хорошо, НО из-за того, что почва отодвинута, контактное давление на краю шины намного ниже, а контактное давление в центре намного выше и более сконцентрировано. Это приводит к более глубокому уплотнению во влажных почвах.

Уплотнение глубже во влажных почвах (Адаптировано из Soehne, Сельскохозяйственная инженерия, 1957)

Как узнать, что уплотнение присутствует?

Ищите! Серьезное уплотнение видно в колеях и следах от шин, замедленном росте растений, дефиците питательных веществ, запруде и т. д. Это видно вблизи и при съемке сверху. С изображениями сверху, особенно изображениями роста NDVI, очень очевидно, где урожай борется. Если бедные зоны имеют повторяющийся и/или линейный рисунок, причина обычно антропогенная. Природа не часто создает прямые линии.

Следы шин в этом поле хорошо видны на снимках NDVI сверху (Фултон и Ширер, OSU) Пенетрометр почвы измеряет, какое давление требуется для проникновения в почву

Почувствуйте это! Используйте почвенный зонд. Протолкнуть зонд в уплотненный грунт гораздо труднее, чем в неуплотненный. Пенетрометр — это почвенный зонд с манометром на конце — он может определить сопротивление почвы давлению. Показания пенетрометра по высокому давлению являются хорошим индикатором уплотненных участков.

Копайте! На корнях растений будут видны следы уплотнения. Обычно корни растут во всех направлениях. Если корни растут в плоской плоскости или остаются неглубокими без особого роста вниз, в почве имеется серьезное уплотнение.

Замедление роста корней в уплотненных почвах

Какое уплотнение создает мое оборудование?

Причины уплотнения на различной глубине (Hakaansson and Reeder (1994) и Duiker (2004))

• Контактное давление (зависит от количества шин и площади контакта шин) в основном отвечает за уплотнение поверхности в обрабатываемом слое (0 до 12 дюймов вниз).
• Подповерхностное уплотнение (от 12 до 20 дюймов вниз) осуществляется за счет сочетания контактного давления и нагрузки на ось.
• Глубокое уплотнение (менее 20 дюймов вниз) почти полностью определяется нагрузкой на ось (независимо от количества шин).

Выбор шин и давление в шинах

Уплотнение поверхности в основном зависит от давления на поверхности. Самый простой способ уменьшить уплотнение поверхности — использовать больше шин — это увеличивает общую площадь контакта с поверхностью и снижает давление на почву. Если двойные шины не подходят, используйте максимально широкие шины. Шины большого диаметра также будут иметь большую площадь контакта с поверхностью.

Отпечатки диагональных и радиальных шин (Fulton and Shearer, OSU)

Выбор шин имеет значение. Сегодня большинство сельскохозяйственных шин являются радиальными, но диагональные шины все еще существуют, и на некоторых видах оборудования вы, возможно, не ожидаете. Не используйте диагональные шины на осях с высокой нагрузкой! Радиальные шины обеспечивают большую гибкость боковины, обеспечивая большую площадь контакта с поверхностью.

Давление в шинах также имеет значение. Более низкое давление накачки создает больший след. Уменьшение давления накачки может уменьшить уплотнение от оборудования, которое перевозит очень тяжелые грузы. Существуют системы, которые могут автоматически накачивать/сдувать шины из кабины — хороший вариант для тяжелой техники, такой как цистерны для навоза, опрыскиватели и зерновозы. Использование шин IF (с повышенной гибкостью) или VF (с очень высокой степенью гибкости), если они доступны, позволит еще снизить внутреннее давление, что еще больше улучшит площадь контакта с поверхностью.

Сравнение следа шин при высоком и низком давлении (OMAFRA)

Гусеницы и шины

Гусеницы более экономичны, чем шины, но вы можете купить много топлива за дополнительную стоимость гусениц. Гусеницы обычно лучше шин для пропашных культур из-за большой площади поверхности. Но гусеницы не имеют постоянного давления — катки внутри гусениц создают точечные нагрузки повышенного давления, которые распределяются неравномерно. Таким образом, несмотря на большую колею, уплотнение все же может происходить. При использовании гусениц более широкие лучше, чтобы уменьшить уплотнение.

Контактное давление в зависимости от нагрузки на ось

Контактное давление в шинах — это еще не все. Независимо от количества шин нагрузка на ось будет определять глубину уплотнения.

Что такое магическое число? Нагрузка на ось менее 10 тонн (9 метрических тонн) будет поддерживать большую часть уплотнения на глубине более 20 дюймов. Более высокие нагрузки приводят к уплотнению глубже в недра.

10 тонн может показаться большим, но масса оборудования превышает 10 тонн на ось в порожнем состоянии (не говоря уже о полной загрузке)

Тип оборудования	Нагрузка на ось (тонн/ось)
Трактор MFWD, 150 л. с., задний мост	6,5
Трактор 4WD, 200 л.с., передний мост	7,5
Трактор 4WD, 325 л.с., передний мост	13
Трактор 4WD, 530 л.с., передний мост	18
TerraGator, задний мост	12-18
Цистерна для жидкого навоза – 4 200 галлонов.	10-12
Цистерна для навозной жижи – 7 200 галлонов.	17-18
6-рядный комбайн, пустой	10
12-рядный комбайн, пустой	18
12-рядный комбайн, полный с головкой	24
Тележка для зерна, 720 буш., 1 ось	22
Тележка для зерна, 1200 буш., 1 ось	35-40

(https://www.extension.umn.edu/agriculture/soils/tillage/soil-compaction/)

Что насчет сдвоенных шин? Снизит ли это нагрузку на ось?

Сдвоенные шины обычно располагаются близко друг к другу, поэтому, хотя площадь контакта больше (с меньшим контактным давлением и меньшим уплотнением поверхности), глубоко в почве давление обеих шин суммируется, и между сдвоенными и одинарными шинами нет большой разницы.

Поскольку от 75% до 80% уплотнения происходит при первом проходе по полю, вторая шина (на второй оси) похожа на «второй проход» по полю. Будет некоторое дополнительное уплотнение, но не такое сильное, как при первом проходе. У сдвоенных шин вторая шина находится рядом с первой, поэтому «первый проход» в два раза шире. Больше осей приводит к более узкой полосе уплотнения.

Как избавиться от уплотнения?

Короче, нельзя. Поверхностное уплотнение можно уменьшить с помощью обработки почвы (которая может создавать собственное уплотнение из-за эффекта сдвига!), но обработка почвы не устраняет глубокое уплотнение. Зимнее замораживание-оттаивание поможет на поверхности, но не повлияет на уплотнение глубже, чем несколько верхних дюймов. Такие методы, как внесение питательных веществ таким образом, чтобы сделать их более доступными для растений, могут уменьшить некоторые последствия уплотнения, но не облегчат само уплотнение.

Взрыхление тоже не выход. В некоторых случаях научные исследования действительно показали снижение урожайности из-за рыхления. Подпочвенным машинам обычно требуется большая тяговая мощность, поэтому вы создаете большее уплотнение, когда тянете эту машину по полю, не говоря уже о сдвиговом уплотнении, которое происходит в нижней части зубьев.

Является ли биология ответом?

Думайте об уплотнении почвы, как о куске хлеба. Возьми этот хлеб и расплющи его. Теперь попробуй снова распушить. Какие инструменты вы можете использовать, чтобы распушить его обратно? Вилка? Нож? Ложка? Независимо от того, сколько вы нарезаете, нарезаете или обрабатываете расплющенный хлеб, он никогда не вернется в свое прежнее воздушное состояние. Именно биологическая активность (дрожжи) в первую очередь сделала хлеб пышным. Может быть, требуется биологическая активность в почве, чтобы действительно устранить последствия уплотнения.

Биологическая активность в почве может быть повышена с помощью таких методов, как нулевая или консервирующая обработка почвы, внесение органических удобрений (навоз, компост) и посев покровных культур.