Древние орудия обработки почвы
Орудия для обработки почвы
Древнейшее и основное орудие для обработки почвы — плуг. Анализ данных по сельскохозяйственному машиностроению в России и в других странах показывает, что почвообрабатывающие орудия занимали первое место среди других машин [7].
Первоначально плуг служил для рыхления почвы без оборота пласта. Вспашка таким плугом перестала удовлетворять возросшие требования к обработке почвы. Перед конструкторами встала задача создания орудия, которое бы хорошо подрезало пласт почвы и оборачивало его так, чтобы растительные остатки ложились на дно борозды. У плуга появился лемех для подрезания пласта почвы снизу, черенковый нож или чересло для подрезания пласта в вертикальной плоскости и отвал для его оборота и крошения пласта. Старинная цельно-деревянная конструкция плуга с плоским деревянным отвалом, требовавшая значительных усилий для приведения в движение, не соответствовала новым условиям ни по производительности, ни по качеству работы.
В результате усилий многих изобретателей и конструкторов была выработана общая схема плуга. В Западной Европе образцом стал брабантский плуг с вогнутым отвалом. В Англии этот плуг был преобразован в росзерхемский, ставший прототипом плугов Смаля, которые получили широкое распространение в Англии и других европейских странах.
В России, несмотря на значительную отсталость промышленности, развитие плугостроения шло самостоятельным путем и было направлено на создание легкого одноконного крестьянского плуга для средней и северной полосы страны, который был бы дешев по стоимости и надежен в работе.
Большую работу по созданию плугов выполнил А. Г. Павлов, организовавший в 1880 г. в г. Гжатске Смоленской губернии мастерскую по производству сельскохозяйственных машин, главным образом почвообрабатывающих. В 1882 г. на Всероссийской промышленно-художественной выставке в Москве он выставил три беспередковых одноконных плуга. Они резко выделялись среди других плугов тщательностью изготовления [2]. Позднее Павлов создал оригинальную конструкцию одноконного крестьянского плуга, получившего большое распространение в России.
93. Плуг-рухадло, изготовлявшийся в мастерских В. Васильчикова
Оригинальный плуг сконструировал В. И. Васильчиков (рис. 93). Впервые выставленный в 1870 г. на Всероссийской мануфактурной выставке в Петербурге [8] плуг имел рухадловый (цилиндрический) отвал значительной высоты, размещенный на раме таким образом, что при вспашке жнивья не забивался. У плуга была полевая доска с выступающим лезвием, взамен ножа. Простая регулировка глубины вспашки работала надежно. Этот плуг изготовлялся в мастерской Трубетчинской экономии Лебедянского уезда Тамбовской губернии и послужил образцом для других мастерских и кустарей. Плуг Васильчикова был распространен в Воронежской, Тамбовской и Орловской губерниях.
Над созданием конструкций отечественных плугов работал и профессор Ново-Александровского института сельского хозяйства и лесоводства А. Зелинский. Его плуги, так называемые пулавские, имели деревянные грядили и рукоятки, чугунные стойки и отвалы, железные лемеха и снабжались простым и надежным регулятором глубины вспашки.
94. Многокорпусный плуг В. Христофорова
Удачная конструкция пятикорпусного плуга с плоской дубовой рамой разработана в 1871 г. В. Христофоровым (рис. 94). Плуг получил название «землеобработник» и имел два съемных корпуса. Форма поверхности овалов — полувинтовая. В докладе комиссии, проводившей испытания плугов, отмечалось: «Агрономы и механики Англии, Франции и Германии отдали должную дань г. Христофорову за его изобретение. В Англии нашли «землеобработник» выше парового плуга Фаулера. Все присутствующие на пробе эксперты и хозяева единогласно признали, что работы, производимые этим орудием, — верх совершенства» [2].
Плуг Христофорова — предшественник тракторных многокорпусных плугов с плоской рамой.
Русский плугостроитель И. Ген, занимавшийся изготовлением плугов с 1854 г. в Одессе, разработал в 1875 г. конструкцию улучшенного, так называемого колонистского плуга. Характерные особенности его — широкий, почти плоский лемех и весьма высокий, слабовогнутый и слегка закрученный (полувинтовой) железный отвал. Стойка плуга железная и скреплена с грядилем винтом, служащим одновременно регулятором глубины пахоты. Нож прикреплен к грядилю с правой стороны, вследствие чего корни растений, поднимаясь по ножу, сдвигаются оборачиваемым пластом непосредственно в борозду, что исключает забивание плуга.
Плуги, сконструированные Геном, впоследствии выпускали иностранные фирмы под маркой колонистского, а британская фирма бр. Говард назвала его англо-болгарским. Некоторые отечественные заводы (например Мальцевского торгово-промышленного товарищества в с. Людинове Калужской губернии) скопировали этот так называемый англо-болгарский плуг и выпустили его в значительных количествах. Так русская конструкция плуга приобрела на своей родине новое имя и получила большое распространение.
В эти же годы кроме колонистского И. Ген создал еще специальный плуг для степных зон России с широкими полувинтовыми и комбинированными отвалами, что давало возможность успешно применять его на тяжелых почвах (рис. 95). Глубина пахоты при этом достигала 18 см. Для работы с плугом требовались 2-3 лошади или пара волов.
95. Цельнометаллический новороссийский плуг (80-е годы XIX в.)
Русское плугостроение развивалось в трудных условиях конкуренции со специализированными немецкими и английскими фирмами. Поэтому отечественное плугостроение вынуждено было давать дешевые и надежные плуги, на которых долгое время ставились некоторые детали из дерева.
Громадное распространение крестьянского и колонистского плугов (особенно последнего) побудило большинство германских и английских заводов организовать их производство специально для ввоза в Россию.
В дальнейшем наряду с созданием многокорпусных, оборотных и других типов плугов был выработан ряд новых орудий, предназначенных для междурядной обработки почвы, углубления вспашки, окучивания и т. п. Среди этих конструкций много оригинальных типов создано русскими плутостроителями.
Бороны применялись самой простой конструкции и состояли из деревянной рамы с продольными и поперечными брусьями, в местах пересечения которых укреплялись металлические зубья. Имелись и усовершенствованные бороны. Например, агроном Р. Циховский создал в 1873 г борону-экстирпатор на четырехколесном ходу. Она предназначалась для вычесывания корневищ сорных трав, например пырея. Сеялки в рассматриваемый период применялись лишь в наиболее крупных помещичьих хозяйствах. Значительную работу по созданию отечественных конструкций сеялок выполнили агрономы Ф. Майер и И. Ф. Гриневицкий.
Рядовая одноконная сеялка, созданная Ф. Майером, имела ячеистый высевающий аппарат и семяпроводы, изготовленные из листового железа Передача на высевающий аппарат осуществлялась от ходового колеса с помощью зубчатых колес. Сеялка снабжалась приспособлением для регулировки количества высеваемых семян.
Сеялка Гриневицкого была разбросной. Ее выпускали несколько мастерских.
96. Одиннадцатирядная зерновая анкерная сеялка ‘Россия’ (1895)
В конце XIX в. значительное распространение получила отечественная одиннадцатирядная анкерная сеялка «Россия» (рис. 96), выпускаемая заводом бр. Эльворти в Елизаветграде. Она была снабжена оригинальными сошниками, улучшенным катушечным высевающим аппаратом оригинальным устройством для погружения сошников в почву. Сеялка неоднократно отмечалась высокими наградами на выставках и конкурсных испытаниях за равномерность высева и за хорошую заделку семян. Сеялки выпускали харьковский завод Гельферих-Саде («крестьянка»), Брянский паровозостроительный завод («верная») и др.
Источник
В старину пахали деды, или Старинные русские инструменты для земледелия
В слове «земледелие» уже заложен главный смысл процесса: делать землю, то есть обрабатывать ее для создания, сохранения и улучшения почвенного плодородного слоя. Какие же орудия труда помогали в этом русскому крестьянину?
Старинные русские инструменты для земледелия
Картина пахоты, характерная для прошлого: по полю медленно идёт лошадь, запряженная в плуг или даже соху, а за нею, опершись руками на рукоятки плуга, передвигается пахарь.
Орудия для обработки земли
Прежде чем бросить семена в землю, нужно правильно её подготовить.
Соха — один из самых древних на Руси инструментов для обработки земли. В отличие от плуга, соха не переворачивала земляной пласт, а дробила его.
Основная рабочая часть сохи называется рассохой. Это деревянная плаха, высота которой определялась ростом пахаря.
«Соха на соху, пашня на пашню, лошадь на лошадь, лето на лето не похожи»
Пословица
Внизу к ней крепились сошники. Обычно их было два.
По этнографическим материалам 19 века известны случаи использования многозубой сохи, где использовалось от трёх до пяти сошников.
Обычно сошник изготовляли из цельного куска железа
Древнейшие наконечники сошников были найдены в Старой Ладоге и Великом Новгороде.
Считается, что к X веку на Руси уже пользовались плугом. Основная задача плуга — перевернуть верхний слой почвы.
Первоначально основная часть плуга, осуществляющая переворот земли — отвал, выполнялась из дерева. Плужные лемехи были металлическими и довольно большими по размерам.
Борона
Самой древней формой бороны считается борона-суковатка, изготовленная из елового бревна с сучками.
Борона использовалась для дальнейшей обработки вспаханной земли. Борона-плетёнка уже сильно напоминала современные бороны.
Позднее к деревянным брусьям стали прикреплять железные зубья.
Мотыга
Мотыга, иначе в наше время её называют просто тяпкой, нужна для рыхления почвы, удаления сорняков.
Сеялка
А вот сеялка появилась в помощь крестьянину только в конце XIX века. До этого семена долгое время разбрасывали вручную, используя для этого обычное лукошко.
Инструменты для уборки урожая
Если сев прошёл удачно, летом погода благоприятствовала, то со второй половины лета можно было приступать к уборке урожая.
Коса использовалась для скашивания травы на сено, на корм скоту. Ручная коса — это металлическое лезвие, которое крепится к косовищу за пятку (основание ножа).
Грабли
Граблями пользовались для сгребания скошенной травы или злаковых культур в валки.
В основном сгребали траву или сжатые колосья женщины. А делалось это в самый зной, под палящим солнцем.
Серп применяли для срезания зерновых культур.
Важный в сельскохозяйственном труде инструмент. Ими выполнялись многие виды работ. Они незаменимы при заготовке сена.
Цеп (ручное орудие для молотьбы)
Цеп — простейшее приспособление для обмолота зерновых.
Готовую жатву подрежут серпами,
В снопы перевяжут, на ригу свезут,
Просушат, колотят-колотят цепами,
На мельнице смелют и хлеб испекут.
Н.А.Некрасов
Цеп состоял из длинной ручки, короткого била и ремённого соединения между ними.
В крестьянском мире всегда считалось, что труд на земле благословлён Богом. Недаром к работающему человеку всегда обращались с фразой: «Бог в помощь!» Но и в этом случае можно применить народную мудрость и сказать, что «без орудий труда и ни туда, и ни сюда».
Источник
Древние орудия обработки почвы
8(800) 775-67-48 по России (бесплатно)
8(495) 133-75-43 Москва
Эволюция технологии обработки почвы
Человек обрабатывает почву более 10 тысяч лет. Это только в школьном учебнике после главы об ирригационном земледелии Древнего Египта может следовать глава о подсечном земледелии древних славян. Реальный исторический процесс не имеет «черных дыр» во времени — земледелие развивалось постепенно, и в этом развитии можно найти свои взлеты и падения, открытия и изобретения. Но главное — в нем можно найти закономерности.
ТРИЗ утверждает, что закономерности есть в развитии любых технических средств и технологий.
На длительных временных отрезках хорошо заметны этапы «развертывания свертывания» в технико-технологической сфере (рис. 1).
Рис. 1. Изменение сложности системы, иллюстрируемое линией «Развертывание-свертывание»
На этапе развертывания возрастает количество элементов, частей, подсистем технического устройства (или соответственно количество операций в технологии) — это линия усложнения. На этапе свертывания они объединяются в цельную конструкцию, или множество технологических операций свертываются в одну.
Проанализируем историческое развитие технологии обработки почвы и выстроим линию развития «Развертывание свертывание». Выделим основные этапы развития почвообработки (см. также статью «Земледелие в Европе»).
Иллюстрация линии «развертывание-свертывание»
Линия «Развертывание-свертывание» прослеживается во всех областях техники. Проиллюстрируем это на примере развития корпуса автомобиля.
Первые автомобили представляли собой обычные повозки, снабженные двигателем и системой управления. Говоря языком ТРИЗ, это была «минимально работоспособная система». Эти автомобили практически не имели кабины, ее функции выполняли отдельные элементы автомобиля: рама, сиденья с невысоким бортиком вокруг них (рис. 2).
Рис. 2. Автомобиль: минимально работоспособная система
Развертывание конструкции первых автомобилей происходило в сторону введения новых элементов — носителей дополнительных функций (рис. 3).
Рис. 3. Развертывание корпуса автомобиля
Необходимость перемещения в темноте привела к появлению фар. Для защиты от погодных условий появились крыша и ветровое стекло. К тридцатым годам прошлого века конструкция автомобиля приобрела практически все элементы современного автомобиля (рис. 4).
Рис. 4. Развернутая конструкция автомобиля
С этого времени усилия проектировщиков были направлены в основном на свертывание элементов конст-рукции автомобиля (безусловно, процесс добавления функций не остановился, однако эта тенденция потеряла главенствующую роль).
Крыша и кабина были объединены в один узел. Фары потеряли собственные корпуса — их функцию также взял на себя корпус автомобиля. Затем кабина была объединена с рамой и появился несущий корпус — основная деталь современного автомобиля (рис. 5).
Рис. 5. Свертывание конструкции автомобиля
1. Посев в лунки
Земледелие уже было в то время, когда еще не приходилось говорить о каких-либо почвообрабатывающих орудиях. Зерна сеяли в землю без всякой обработки, протыкая лунки для них простой заостренной палкой. По сути дела это и была нулевая обработка почвы, только на более низком, примитивном уровне. Борьба с сорняками и удобрение почвы проводились самым простым способом: поджигали лес, росший на месте будущего поля. Сорняки сгорали, а древесная зола была прекрасным удобрением.
2. Обработка сохой
Количество людей на Земле увеличивалось, продуктов нужно было все больше. Следующий шаг в земледелии — изобретение сохи, которую тянули люди или животные. Применение сохи позволило поднять производительность обработки почвы, но технология возделывания зерновых при этом мало изменилась. Просто вместо лунок зерна сажали в узкую борозду, образуемую лезвием сохи. Борозду заделывали вручную или таская по полю суковатую ветку — прообраз современной бороны (рис. 6). Борьба с сорняками и удобрение почвы не претерпели изменений, благо лесов еще хватало.
Рис. 6. Древние почвообрабатывающие орудия: борона-суковатка (вверху), соха (внизу)
3. Плужная обработка почвы
Соха была эффективным орудием, пока можно было сжигать леса, расчищая и удобряя новые поля. Но так не могло продолжаться бесконечно… А на старых полях плодородие почвы падало. И тогда для повышения урожайности нашли новый способ — обеспечить хорошее разрыхление и борьбу с сорняками.
Уже древние греки пользовались отвальным плугом (рис. 7), который запахивал сорняки на глубину, где они не могли прорасти. Классическая технология того времени — вспашка отвальным плугом, посев зерна вручную и боронование для заделки зерна в почву.
Рис. 7. Старинный деревянный плуг
4. Максимально развернутая технология обработки почвы
Повышение урожайности оставалось самым важным требованием, и экстенсивный путь развития земледелия казался единственно приемлемым. Технология обработки почвы включала все новые дополнительные операции — в соответствии с тенденцией «развертывание свертывание».
Наиболее развернутая технология, применявшаяся в середине XX века, включала следующие операции: вспашку, несколько культиваций, боронование и предпосевное выравнивание. Затем следовали посев и дополнительное прикатывание почвы. Мощность тракторов, глубина вспашки и ширина захвата плугов постоянно росли. Сами плуги совершенствовались, появились плуги для гладкой пахоты, не образующие развальной борозды.
Казалось, была одержана полная победа над природой. Но победа оказалась пирровой. Тратились огромные ресурсы, в первую очередь нефть, затраты труда на проведение большого числа операций превысили все мыслимые пределы. В результате верхний слой почвы был разрыхлен, как пух, а слой ниже плужной подошвы сильно переуплотнен колесами тракторов (рис. 8). В равнинных областях часто налетал ветер и вспаханный плодородный слой уносился с полей пылевой бурей, оставляя за собой пустыню. Эрозия почв охватила десятки миллионов гектаров. Содержание гумуса в лучших черноземах упало с 10-12 до 5-6%. Земледелие зашло в тупик.
Рис. 8. Нарушенная плугом структура почвы
Передовые умы забили тревогу. В одном из канадских университетов висит плакат: «Немецкий плуг Сакса принес больше вреда, чем вся немецкая армия во Второй мировой войне».
Отвал переворачивает почву, но почва — это в первую очередь разнородные слои земли. В верхнем слое обитают бактерии, которые дышат кислородом, — их называют аэробными. А глубже живут бактерии, которые на воздухе моментально погибают, — их называют анаэробными. При обороте пласта те бактерии, которые могут жить только в верхнем слое, оказываются внизу и умирают от недостатка кислорода, а те бактерии, которые существуют в глубине почвы, попадают наверх и также гибнут. А ведь эти бактерии своей жизнедеятельностью обеспечивают плодородие почвы, накопление в ней гумуса.
Другая проблема, связанная с применением плуга, — образование плужной подошвы, то есть слоя пере-уплотненной почвы на глубине 20-25 сантиметров (см. также статью «Не давите, мужики! Не давите. «). В нор-мальных условиях влага перемещается по капиллярам, поступая то из нижних слоев в верхние, то из верхних — в нижние. А плужная подошва перекрывает почвенные капилляры, естественная циркуляция влаги в почве прекращается.
5. Безотвальная обработка почвы
Началась упорная борьба за внедрение безотвальной обработки почвы. Об этой проблеме заявил на весь мир американский ученый Эдвард Фолкнер в своей книге «Безумие пахаря», мгновенно ставшей бестселлером. Новый способ обработки исключал использование отвального плуга. Почва рыхлилась на глубину 10-15 сантиметров плоскорезами с широкими горизонтальными подрезающими ножами или чизельными рыхлителями с узкой стойкой (рис. 9).
Рис. 9. Рыхлитель
С точки зрения технологической эволюции началось свертывание технологии обработки почвы. Была исключена простая, но весьма энергоемкая операция — оборот почвенного пласта.
Энтузиасты нового метода работали в разных странах мира. В Советском Союзе за бесплужную обработку почвы боролся известный агроном Мальцев (см. также статью «Дума о Терентии Мальцеве»). Технология совер-шенствовалась, удалось справиться с ее «детскими болезнями», главная из которых — очистить поля от злостных сорняков без их запашки. Эта проблема была решена с изобретением гербицидов, которые через некоторое время после использования распадаются на безвредные составляющие.
Безотвальная обработка начала бурно развиваться во многих странах мира, прежде всего в США и Мексике. Результат: лучшие условия для роста и развития растений, экономия топлива.
6. Минимальная обработка почвы
Следующим шагом на пути свертывания обработки почвы был переход к минимальной обработке, при которой глубина рыхления почвы равна глубине заделки семян, то есть гораздо меньше, чем при безотвальной. Основные положения этой технологии разработал в середине XIX века украинский ученый Иван Овсинский. Его взгляды жестко критиковались. Тем не менее Овсинский создал специальные орудия для неглубокой обработки почвенного слоя и успешно применил этот метод в собственном хозяйстве. Новая технология решала целый комплекс задач: сохраняла плодородие черноземов, помогала справиться с засухами, избавиться от вредителей и сорняков.
7. Нулевая обработка почвы
Нулевая обработка почвы — это уже не обработка в обычном смысле слова, а обеспечение комплекса условий для создания оптимальной структуры почвы. То есть складывается ситуация, когда обработки нет, а функция ее выполняется. Такое определение нулевой обработки перекликается с принятым в ТРИЗ определением идеальной системы (см. также статью «Стратагемы идеального земледелия»). В идеале при нулевой обработке нет вообще никакого воздействия на почву, но, несмотря на это, почва находится в состоянии, оптимальном для роста и развития растений. Благодаря равновесию между входящими в биоценоз организмами — травами, культурными растениями, микроорганизмами, животными и человеком необходимая работа человека сводится к минимуму (см. также статью «No-till в России — время пришло?»). Сегодня нулевая технология — это отсутствие обработки почвы, за исключением воздействия сеялки (рис. 10).
Рис. 10. Прямой посев по стерне
Графически история совершенствования технологий обработки почвы показана на рисунке 11.
По Гегелю, развитие материального мира подчиняется закону отрицания отрицания. В результате эволюции по линии «Развертывание свертывание» мы в определенном смысле опять вернулись к первым шагам человечества в земледелии…
Рис. 11. Линия «Развертывание-свертывание» для технологии обработки почвы
Борьба с плугом получила свое отражение и в литературе. Николай Лесков показывает сопротивление крестьян-хлеборобов внедрению передовых по тем временам плугов. Они отстаивали свою технологию: рыхление верхнего слоя почвы сохой и бороной без отвальной вспашки.
«… По переселении орловских крестьян с выпаханных ими земель на девственный чернозем в Нижнем Поволжье Шкот решился здесь отнять у них их «Гостомысловы ковырялки», или сохи, и приучить пахать легкими пароконными плужками Смайля; но крестьяне такой перемены ни за что не захотели и крепко стояли за свою «ковырялку» и за бороны с деревянными клещами…
…А чтобы еще более поддержать авторитет своего англичанина, он (граф Перовский. — примеч. Н. Ш.), развеселясь, обра-тился к «хозяевам» и спросил, хорошо ли плужок пашет.
-?Это как твоей милости угодно.
-?Знаю я это; но я хочу знать ваше мнение: хорошо или нет таким плужком пахать?
Тогда из середины толпы вылез какой то плешивый старик малороссийской породы и спросил:
-?Где сими плужками пашут (или орут)?
Граф ему рассказал, что пашут «сими плужками» в чужих краях, в Англии, за границею.
-?То значится, в нiмцах?
-?Это вот, значится, у тех, що у нас хлеб купуют?
-?Ну да — пожалуй, у тех.
-?То добре. А тильки як мы станем сими плужками пахать, то где тогда мы будем себе хлеб покупать. «
Н. С. Лесков. Загон
Линия «Развертывание-свертывание», применяемая в ТРИЗ, описывает цикл жизни технической системы от ее появления до замены новой системой, выполняющей аналогичную функцию.
1. Образование функционального ядра системы или технологического процесса
2. Введение в систему или процесс одного дополнительного объекта или операции
3. Введение нескольких дополнительных объектов или операций
4. Образование полного состава системы или процесса и обеспечение их удовлетворительной работоспособности
5. Удаление одного объекта или операции из системы или процесса
6. Удаление нескольких объектов или операций из системы или процесса
7. Переход к максимально свернутой системе или процессу
Источник