Плуг или плуг ( США ; оба / p l aʊ / ) — сельскохозяйственный инструмент для рыхления или вспахивания почвы перед посевом семян или посадкой. [1] Традиционно плуги тянули волы и лошади, но на современных фермах их тянут тракторы. Плуг может иметь деревянную, железную или стальную раму с прикрепленным к нему отвалом для срезания и рыхления почвы. На протяжении большей части истории это было основополагающим для сельского хозяйства. [2] Самые ранние плуги не имели колес; такой плуг был известен римлянам как аратрум . Кельтские народы впервые начали использовать колесные плуги в римскую эпоху. [3]
Основная цель вспашки — перевернуть верхний слой почвы, [4] доставляя на поверхность свежие питательные вещества [5] , одновременно закапывая сорняки и разлагающиеся остатки урожая . Траншеи, прорезанные плугом, называются бороздами. В современном использовании вспаханное поле обычно оставляют сохнуть, а затем боронят перед посадкой. Вспашка и обработка почвы выравнивают содержание верхнего слоя почвы толщиной от 12 до 25 сантиметров (от 5 до 10 дюймов), где растет большинство корней , питающих растения .
Первоначально плуги приводились в движение людьми, но использование сельскохозяйственных животных значительно более эффективно. Первыми работавшими животными были быки. Позже лошади и мулы стали использоваться во многих областях. С промышленной революцией появилась возможность использовать паровые машины для буксировки плугов. Они, в свою очередь, были заменены тракторами с двигателями внутреннего сгорания в начале 20 века. Мелкий плуг был известным изобретением для вспашки садовых полос в Австралии в 1930-х годах.
Использование традиционного плуга сократилось в некоторых районах, которым угрожает повреждение почвы и эрозия . Вместо этого используется неглубокая вспашка или другая менее инвазивная обработка почвы .
В старом английском языке, как и в других германских языках , плуг традиционно был известен под другими названиями, например, древнеанглийский sulh (современный диалектный sullow ), древневерхненемецкий medela , geiza , huohilī(n) , древнескандинавский arðr ( шведский årder ) и Готический хоха , предположительно относящийся к арду (плугу).
Современное слово происходит от древнескандинавского plógr и, следовательно, является германским, но оно появляется относительно поздно (оно не засвидетельствовано в готском языке ) и считается заимствованием из одного из северных италийских языков . Немецкий родственный язык — «pflug», голландский «ploeg» и шведский «plog». Во многих славянских языках и в румынском языке это слово «вилка». Однокоренные слова появились с родственными значениями: в раэтическом plaumorati «тяжелый плуг на колесиках» ( Плиний , Nat. Hist. 18, 172), а в латинском plaustrum «сельскохозяйственная телега», plōstrum, plōstellum «телега», а также plōxenum, plōximum. «коробка-тележка». [6] [7] Это слово, должно быть, первоначально относилось к тяжелому колесному плугу, распространенному в римской северо-западной Европе к 5 веку нашей эры. [8]
Многие рассматривают плуг как производное от глагола * plehan ~ * plegan «брать на себя ответственность» (ср. немецкое pflegen «заботиться, нянчить»), что объясняет, например, древневерхненемецкое pfluog с его двойным значением « плуг» и «средства к существованию». [9] [10] [11] Гус Кроонен (2013) [12] предлагает vṛddhi -производное от * plag/kkōn 'дерн' (ср. голландское plag 'дерн', древнескандинавское plagg 'ткань', средневерхненемецкое pflacke «тряпка, заплатка, пятно»). Наконец, Владимир Орел (2003) [13] предварительно прикрепляет плуг к основе PIE * blokó- , которая предположительно дала древнеармянское слово peɫm «копать» и валлийское bwlch «трещина», хотя это слово может не иметь индоевропейского происхождения. [14]
Основными частями современного плуга являются:
Другие части включают лягушку (или раму), полозья, опорную поверхность, голень, мусорную доску и ходули (ручки).
На современных плугах и некоторых старых плугах отвал отделен от лемеха и бегунка, поэтому эти детали можно заменить, не заменяя отвал. В результате истирания изнашиваются все части плуга, соприкасающиеся с почвой.
Когда сельское хозяйство только начало развиваться , почву обрабатывали с помощью простых ручных палок-копалок и мотыг . [4] Их использовали в очень плодородных районах, таких как берега Нила , где ежегодные паводки омолаживают почву, для создания борозд (борозд) для посадки семян. Палки-копалки, мотыги и мотыги не были изобретены в каком-то одном месте, и культивирование мотыг должно было быть обычным явлением везде, где практиковалось сельское хозяйство. Мотыга — традиционный метод обработки почвы в тропических и субтропических регионах, которые характеризуются каменистыми почвами, крутыми уклонами склонов, преобладанием корнеплодов и фуражных зерновых культур, выращиваемых с большими интервалами. Хотя мотыжное земледелие лучше всего подходит для этих регионов, оно в той или иной степени используется повсюду.
Некоторые древние мотыги, такие как египетская «мир» , были заостренными и достаточно прочными, чтобы расчищать каменистую почву и производить сеялки , поэтому их называют ручными . Однако одомашнивание быков в Месопотамии и цивилизации долины Инда , возможно, уже в 6-м тысячелетии до нашей эры, предоставило человечеству тягловую силу, необходимую для разработки более крупного настоящего арда (или плуга, запряженного животными ) . Самые ранние сохранившиеся свидетельства вспашки датируются 3500–3800 годами до н.э. на участке в Бубенече , Чешская Республика. [15] [ нужна проверка ] Вспаханное поле, с. 2800 г. до н. э., также был обнаружен в Калибангане , Индия. [16] Терракотовая модель ранних ардов была найдена в Банавали , Индия, что дает представление о форме используемого инструмента. [17] Карту по-прежнему было легко заменить, если она повредилась, и ее было легко воспроизвести. [18]
Самым ранним был лук, который состоит из тягового шеста (или балки), пронизанного более тонкой вертикальной заостренной палкой, называемой головой (или телом), причем один конец представляет собой ходулю (рукоятку), а другой - лемех (режущее лезвие). ) протащили через верхний слой почвы, чтобы сделать неглубокую борозду, подходящую для большинства зерновых культур. Ард плохо расчищает новую землю, поэтому приходилось использовать мотыги или мотыги, чтобы выдергивать траву и подлесок, а также можно было использовать ручную щетку, похожую на сошник , чтобы прорезать более глубокие борозды перед лемехом. Поскольку ард оставлял полосу нетронутой земли между бороздами, поля часто вспахивали поперечно в длину и в ширину, что имело тенденцию образовывать квадратные кельтские поля . [19] : 42 Ард лучше всего подходит для суглинистых или песчаных почв, которые естественным образом удобряются ежегодными наводнениями, как в дельте Нила и Плодородном полумесяце , и в меньшей степени в любом другом регионе выращивания зерновых с легкой или тонкой почвой.
Когда-то считалось, что для регулярного выращивания сельскохозяйственных культур на менее плодородных территориях почву необходимо переворачивать, чтобы питательные вещества выносились на поверхность. Большим достижением этого типа сельского хозяйства стал поворотный плуг, также известный как плуг с отвалом (Великобритания), плуг с отвалом (США) или плуг с рамой. Можно добавить сошник (или косу), чтобы вертикально врезаться в землю прямо перед лемехом (перед крестовиной), клиновидную режущую кромку в нижней передней части отвала, при этом нижняя сторона рамы будет поддерживать нижний лемех (подземный компонент). Тяжелый железный отвальный плуг был изобретен в китайской империи Хань в I и II веках, откуда он распространился в Голландию, которая возглавила сельскохозяйственную революцию. [20] Плуг с отвалом, представленный в 18 веке, стал крупным достижением в технологии. [4]
Китайские плуги времен Хань хорошо удовлетворяют всем этим условиям эффективности, и, по-видимому, именно поэтому стандартная команда плугов Хань состояла только из двух животных, а более поздние команды обычно состояли из одного животного, а не из четырех, шести или восьми тягловых животных, обычных в Европа до появления изогнутого отвала и других новых принципов дизайна в XVIII веке. Хотя отваловый плуг впервые появился в Европе в раннем средневековье, если не в позднеримские времена, до восемнадцатого века отвалы обычно были деревянными и прямыми (рис. 59). Огромный труд, затрачиваемый на перетаскивание такой неуклюжей конструкции, требовал больших пахотных бригад, а это означало, что большие площади земли приходилось отводить под пастбища. В Китае, где требовалось гораздо меньше животной энергии, не было необходимости поддерживать типичное для Европы смешанное пахотно-пастбищное хозяйство: можно было сократить залежи и расширить пахотные площади, а также можно было прокормить значительно большее население, чем на том же количестве. земли в Европе. [21]
— Франческа Брей
Верхние части рамы несут (спереди) муфту для движущей силы (лошадей), сошник и боковую раму. В зависимости от размера орудия и количества борозд, которые оно предназначено для одновременной обработки, для поддержки рамы может быть добавлена передняя тележка с колесом или колесами (известными как бороздое колесо и опорное колесо). плуг). У однокорпусного плуга спереди имеется одно колесо, а сзади — рукоятки, позволяющие пахарю маневрировать им. [22]
При перемещении по полю сошник врезается в почву, а лемех разрезает горизонтально от предыдущей борозды до вертикального среза. При этом освобождается прямоугольная полоса дерна, которая поднимается за лемех и переносится отвалом вверх и вперед, так что срезаемая полоса дерна (кусок верхнего слоя почвы ) поднимается и перекатывается по мере движения плуга вперед, падая. обратно вверх дном в борозду и на перевернутую почву после предыдущего пробега по полю. Каждая щель в земле, где почва была поднята и перемещена (обычно вправо), называется бороздой. Поднятый из него дерн ложится под углом около 45 градусов в соседнюю борозду, вверх по задней стороне дерна от предыдущего прохода. [23]
.jpg/1280px-Child_and_ox_ploughing,_Laos_(1).jpg)
Серия вспахиваний по полю оставляет ряды дерна частично в бороздах, а частично на поднятой ранее земле. Визуально поперек рядов слева находится земля, борозда (половина ширины снятой полосы почвы) и снятая полоса почти в перевернутом виде лежит примерно на половине предыдущей полосы перевернутой почвы и так далее. по полю. Каждый слой почвы и желоб, из которого он вышел, образуют классическую борозду. Отвалный плуг значительно сокращал время, необходимое для подготовки поля, и позволял фермеру обрабатывать большую площадь земли. Кроме того, образующийся узор из низких (под отвалом) и высоких (рядом с ним) гребней в почве образует водные каналы, позволяющие почве дренироваться. В районах, где накопление снега вызывает трудности, это позволяет фермерам засеять почву раньше, поскольку стоки талой воды стекают быстрее. [24]
Отвальный плуг состоит из пяти основных частей:
Лемех , рабочая поверхность и отвал прикручены болтами к крестовине, которая представляет собой чугунную деталь неправильной формы в основании корпуса плуга, к которой привинчены изнашивающиеся почвы детали. [25]
Лемех — это край, который делает горизонтальный разрез, чтобы отделить срез борозды от нижней части почвы. Обычные лемехи имеют такую форму, чтобы эффективно проникать в почву: кончик направлен вниз, чтобы втянуть лемех в землю на заданную глубину. Зазор, обычно называемый всасывающим или нижним всасыванием, варьируется в зависимости от марки и типа плуга. Конфигурация лемеха зависит от типа почвы, в частности, от всасывания вниз или вогнутости ее нижней поверхности. Обычно различают три степени зазора или всасывания вниз: обычную для легкой почвы, глубокую для обычной сухой почвы и двойную глубину для глинистых и гравийных почв. [26]
По мере того, как лемех изнашивается, он затупляется, и плугу потребуется больше мощности, чтобы протащить его через почву. Корпус плуга с изношенным соплом не будет иметь достаточного «всасывания», чтобы обеспечить вспашку земли на полную рабочую глубину.
Кроме того, лемех имеет горизонтальное всасывание, связанное с тем, насколько его острие отклоняется от линии со стороны земли. Всасывание вниз заставляет плуг проникать на нужную глубину при движении вперед, а горизонтальное всасывание заставляет плуг создавать борозду желаемой ширины. Лемех представляет собой плоскую деталь трапециевидной формы. Он разрезает почву горизонтально и поднимает ее. Распространенными типами являются обычные, крыльевые, со стержневым острием и лемехи с навесным или приварным острием. Обычные лемехи сохраняют хороший срез, но рекомендуются на почвах без камней. Лемех крылатого типа используется на тяжелых почвах с умеренным количеством камней. Острая лемеха может использоваться в экстремальных условиях (твердые и каменистые почвы). Доля с примонтированной точкой находится где-то между двумя последними типами. Производители разработали лемехи различной формы (трапеции, ромбы и т. д.) с привинченным наконечником и крылышками, часто заменяемыми отдельно. Иногда режущая кромка лемеха размещается задолго до отвала, чтобы уменьшить распыляющее действие почвы. [28]
Отвал — это часть плуга, на которую поступает срез борозды от лемеха . [4] Он отвечает за подъем и поворот бороздки, а иногда и за ее разрушение, в зависимости от типа отвала, глубины вспашки и состояния почвы. Интенсивность этого зависит от типа отвала. Чтобы соответствовать различным почвенным условиям и требованиям сельскохозяйственных культур, отвалы были разработаны в разных формах, каждая из которых имеет свой собственный профиль борозды и качество поверхности, но по существу они по-прежнему соответствуют исходной классификации корпуса плуга. Различные типы традиционно классифицируются как машины общего назначения, экскаваторы и полуэкскаваторы, как описано ниже. [29]
Пахотная сторона представляет собой плоскую пластину, которая прижимается и передает боковое усилие днища плуга на стенку борозды. Это помогает противостоять боковому давлению, оказываемому бороздкой на отвал. Это также помогает стабилизировать плуг во время работы. Задний нижний конец оползня, который трется о подошву борозды, известен как пятка. Опорное железо прикреплено болтами к концу задней части пашни и помогает поддерживать заднюю часть плуга. Сторона земли и лемех расположены таким образом, чтобы «вести» к невспаханной земле, что помогает поддерживать правильную ширину борозды. Пахотная сторона обычно изготавливается из прочной среднеуглеродистой стали и очень короткая, за исключением задней нижней части плуга. Пятка или задний конец задней опорной стороны могут подвергаться чрезмерному износу, если заднее колесо не отрегулировано, поэтому часто используется охлажденная железная пятка. Это недорого и может быть легко заменено. Сухопутная сторона крепится к крестовине плужными болтами. [ нужна цитата ]
Крестовина (стандартная) – это центральная часть днища плуга , к которой крепятся остальные детали днища. Это кусок металла неправильной формы, который может быть изготовлен из чугуна для чугунных плугов или сварной стали для стальных плугов. Лягушка – это основа днища плуга. Он принимает на себя удары, возникающие в результате удара о камни, и поэтому должен быть жестким и сильным. Крестовина, в свою очередь, крепится к раме плуга. [ нужна цитата ]
Полозок , идущий из-за лемеха в заднюю часть плуга, контролирует направление плуга, поскольку он прижимается к нижнему углу формируемой новой борозды со стороны земли. Удерживающая сила — это вес дерна, когда он поднимается и вращается на изогнутой поверхности отвала. Из-за этого бегунка отвальный плуг труднее развернуть, чем царапающий плуг, и его появление привело к изменению формы полей - от преимущественно квадратных полей к более длинным прямоугольным «полосам» (отсюда и введение фарлонга ) . . [ нужна цитата ]
Усовершенствованной базовой конструкцией стал железный лемех — сменная горизонтальная режущая поверхность, установленная на кончике лемеха. Самые ранние плуги со съемными и заменяемыми лемехами датируются примерно 1000 г. до н.э. на Древнем Ближнем Востоке [30] , а самые ранние железные лемехи — примерно 500 г. до н.э. в Китае. [31] Ранние отвалы представляли собой клинья, которые располагались внутри разреза, образованного сошником, переворачивая почву в сторону. Лемех распределял срез горизонтально под поверхностью, так что, когда отвал поднимал его, переворачивалась более широкая площадь почвы. Формовочные доски известны в Великобритании с конца VI века. [32]
Тип отвального плуга обычно определяется способом крепления плуга к трактору, а также способом его подъема и переноски. Основные типы:
Столкновение плуга с камнем или другим твердым препятствием может привести к серьезному повреждению, если только плуг не оснащен каким-либо защитным устройством. Повреждением могут быть погнутые или сломанные лапы, погнутые штанги, балки или раскосы. [ нужна цитата ]
В плугах с отвалом используются три основных типа предохранительных устройств: пружинное устройство в дышле плуга, конструкция распорной балки на каждом днище и конструкция автоматического сброса на каждом днище. [ нужна цитата ]
Раньше пружинный выпуск использовался почти повсеместно на прицепных плугах с одним, тремя или четырьмя днищами. На больших плугах это нецелесообразно. При обнаружении препятствия пружинный механизм сцепки позволяет отсоединить плуг от трактора. Если на плуге используется гидравлический подъемник, гидравлические шланги также обычно автоматически отсоединяются при отсоединении плуга. Большинство производителей плугов предлагают систему автоматического сброса для тяжелых условий или каменистых почв. Механизм переустановки позволяет каждому корпусу двигаться назад и вверх, чтобы без повреждений преодолевать препятствия, такие как камни, скрытые под поверхностью почвы. Тяжелый листовой или пружинный механизм, удерживающий корпус в рабочем положении в нормальных условиях, приводит в исходное положение плуг после преодоления препятствия. [ нужна цитата ]
Другой тип механизма автосброса использует масляный (гидравлический) и газовый аккумулятор. Ударные нагрузки заставляют масло сжимать газ. Когда газ снова расширяется, нога возвращается в рабочее положение после преодоления препятствия. Самый простой механизм – это сломанный (срезной) болт, требующий замены. Срезные болты, которые ломаются при столкновении корпуса плуга с препятствием, являются более дешевым устройством защиты от перегрузки. [ нужна цитата ]
Плуги с откидной балкой имеют шарнирную точку в балке. Обычно он расположен на некотором расстоянии над верхом нижней части плуга. Нижняя часть удерживается в нормальном положении для пахоты с помощью подпружиненной защелки. При обнаружении препятствия вся нижняя часть освобождается и откидывается назад и вверх, чтобы преодолеть препятствие. Необходимо дать задний ход трактору и сбросить плуг для сброса днища. Данная конструкция используется для защиты отдельных днищ. Конструкция автоматического сброса появилась совсем недавно [ когда? ] был представлен на плугах США, но широко использовался на плугах Европы и Австралии. Здесь балка шарнирно закреплена почти над острием лемеха. Днище удерживается в нормальном положении комплектом пружин или гидроцилиндром на каждом днище. [ нужна цитата ]
При обнаружении препятствия нижняя часть плуга откидывается назад и вверх таким образом, чтобы преодолеть препятствие, не останавливая трактор и плуг. Нижняя часть автоматически возвращается в нормальное положение для вспашки, как только препятствие преодолевается, без прерывания движения вперед. Конструкция с автоматическим сбросом обеспечивает более высокую эффективность поля, поскольку остановки из-за камней практически исключены. Это также снижает затраты на сломанные лемехи, балки и другие детали. Быстрый возврат в исходное положение помогает улучшить качество вспашки, так как не остаются большие площади невспаханной земли, как при поднятии плуга над камнем. [ нужна цитата ]
Ручная вспашка лоя использовалась на небольших фермах в Ирландии, где фермеры не могли себе позволить большего, или на холмистой местности, где не было лошадей. [33] Он использовался вплоть до 1960-х годов в более бедных землях. [34] Это соответствовало влажному ирландскому климату, поскольку траншеи, образованные в результате поворота дерна, обеспечивали дренаж. Это позволило выращивать картофель на болотах (торфяных болотах) и на необработанных горных склонах. [35] [36]
В базовом плуге с отвалом глубина среза регулируется путем поднятия его относительно полозья в борозде, что ограничивало вес плуга до уровня, который пахарь мог легко поднять. Это ограничивало конструкцию небольшим количеством дерева (хотя можно было использовать металлические края). Эти плуги были довольно хрупкими и не подходили для тяжелых почв Северной Европы. Внедрение колес вместо бегунка позволило увеличить вес плуга и, в свою очередь, использовать более крупный отвал, облицованный металлом. Эти тяжелые плуги привели к увеличению производства продуктов питания и, в конечном итоге, к заметному увеличению населения, начиная примерно с 1000 года нашей эры. [37]
До династии Хань (202 г. до н.э. – 220 г. н.э.) китайские плуги почти полностью делались из дерева, за исключением железного лезвия лемеха. Это были железные детали V-образной формы, закрепленные на деревянных лезвиях и ручках. [20] К периоду Хань весь лемех был сделан из чугуна . Это самые ранние известные тяжелые железные плуги с отвалом. [31] [38] Впоследствии были разработаны несколько усовершенствований, таких как трехраздельный плуг, орудие для плуга и сеялки и борона. К концу династии Сун в 1279 году китайские плуги достигли такого уровня развития, которого не было в Голландии до 17 века. [20]
Римляне создали отвалный плуг с тяжелыми колесами в конце 3-го и 4-го веков нашей эры, археологические свидетельства которого появляются, например, в Римской Британии . [39] Греческие и римские отвалы обычно привязывались к нижней части вала кусками веревки, что делало их более хрупкими, чем китайские, а железные отвалы не появлялись в Европе до 10 века. [20] Первое неоспоримое появление после римского периода находится в североитальянском документе 643 года. [19] : 50 Старые слова, связанные с тяжелым плугом и его использованием, появляются в славянском языке , что предполагает возможное раннее использование в этом регионе. [19] : 49ff. Всеобщее распространение тяжелого плуга каррука в Европе, по-видимому, сопровождало принятие трехпольной системы в конце 8-го и начале 9-го веков, что привело к повышению производительности сельского хозяйства на единицу земли в Северной Европе. [19] : 69–78 Это сопровождалось более крупными полями, известными как карукаты , пашни и плужные ворота.
Базовый плуг с сошником, лемехом и отвалом использовался на протяжении тысячелетия. Основные изменения в дизайне широко распространились в эпоху Просвещения , когда в дизайне наблюдался быстрый прогресс. Джозеф Фоджамбе в Ротереме , Англия, в 1730 году использовал новые формы, основанные на плуге Ротерхэма, отвал которого был покрыт железом. [40] В отличие от тяжелого плуга, поворотный плуг Ротерхэма или Ротерхэма полностью состоял из сошника, отвала и рукояток. Он был намного легче предыдущих моделей и стал обычным явлением в Англии. Возможно, это был первый плуг, который широко производился на заводах и имел там коммерческий успех. [41]
В 1789 году Роберт Рэнсом , литейщик из Ипсвича , начал отливать орала на заброшенной солодовне на заводе St Margaret's Ditches. Сломанная форма в его литейном цехе привела к контакту расплавленного металла с холодным, что сделало поверхность металла чрезвычайно твердой. Этот процесс, холодное литье, привел к созданию того, что Рэнсом рекламировал как «самозатачивающиеся» плуги. Он получил патенты на свое открытие. [42]
Джеймс Смолл еще больше усовершенствовал дизайн. Используя математические методы, он в конце концов пришел к форме, отлитой из цельного куска железа, что стало усовершенствованием шотландского плуга Джеймса Андерсона из Хермистона . [43] Цельный чугунный плуг был также разработан и запатентован Чарльзом Ньюболдом в США. Это снова было усовершенствовано Джетро Вудом , кузнецом из Сципиона, штат Нью-Йорк , который сделал шотландский плуг, состоящий из трех частей, который позволял заменять сломанную часть. В 1833 году Джон Лейн изобрел стальной плуг. [44] Затем в 1837 году компания John Deere представила стальной плуг; он был настолько прочнее, чем железные конструкции, что мог обрабатывать почву в районах США, которые ранее считались непригодными для сельского хозяйства.
Усовершенствования в этом направлении последовали за развитием металлургии: стальные сошники и лапы с отвалами из более мягкого железа для предотвращения поломок, охлажденный плуг (ранний пример стали с поверхностной закалкой ) [45] и, в конечном итоге, отвалы с достаточно прочными поверхностями, чтобы обойтись без сошник. [ нужна цитата ]
К началу 1900-х годов стальной плуг имел множество применений, форм и названий. «Двухлошадный плуг» имел острие и крыло, которые разрезали поверхность почвы и переворачивали землю. [46] «Плуг-лопата» использовался для укладки рядов. [46] «Плуг-борона» использовался для покрытия посаженных семян. [46] «Когтеточка» или «чушь» использовалась для прополки или выращивания урожая. [46] «Язык» и «подметания» использовались для вспашки середины рядов. [46] Все эти металлические наконечники плугов требовали повторной заточки примерно каждые десять дней из-за их использования на неровной и каменистой почве. [46]
Первые плуги с отвалом могли переворачивать почву только в одном направлении ( условно вправо), что диктовалось формой отвала; поэтому поле приходилось пахать длинными полосами, или землями . Плуг обычно работал по часовой стрелке вокруг каждой земли, вспахивая длинные стороны и перетаскивая короткие стороны без вспашки. Длина полосы ограничивалась расстоянием, на котором быки (позже лошади) могли комфортно работать без отдыха, а их ширина — расстоянием, на котором можно было удобно тащить плуг. Эти расстояния определяли традиционные размеры полос: фарлонг (или «длина борозды», 220 ярдов (200 м)) по цепочке ( 22 ярда (20 м)) — площадь в один акр (около 0,4 га); это происхождение акра . Одностороннее воздействие постепенно перемещало почву от боков к центральной линии полосы. Если полоса каждый год находилась в одном и том же месте, почва образовывала гребень, создавая рельеф гребней и борозд, который до сих пор можно увидеть на некоторых древних полях. [ нужна цитата ]
Поворотный плуг позволяет выполнять вспашку в обе стороны. Отвал является съемным: он поворачивается вправо на одну борозду, а затем перемещается на другую сторону плуга для поворота налево. (Сошник и лемех зафиксированы.) Таким образом, соседние борозды можно вспахивать в противоположных направлениях, что позволяет осуществлять вспашку непрерывно вдоль поля и избегать образования гребнево-бороздчатой топографии. [ нужна цитата ]
Оборотный (или перекатной) плуг имеет два отвальных плуга, установленных вплотную друг к другу, один поворачивается вправо, другой влево. Пока один обрабатывает землю, другой парит в воздухе вверх тормашками. В конце каждого ряда спаренные плуги переворачиваются так, чтобы другой можно было использовать в следующей борозде, снова обрабатывая поле в одном и том же направлении. [47]
Эти плуги появились еще во времена парового двигателя и лошади. Они практически повсеместно используются на фермах и имеют правосторонние и левосторонние отвалы, что позволяет им работать вверх и вниз по одной и той же борозде. Реверсивные плуги могут быть навесными или полунавесными, они тяжелее и дороже, чем правосторонние модели, но имеют большое преимущество: оставляют ровную поверхность, что облегчает подготовку семенного ложа и сбор урожая. Прежде чем можно будет начать вспашку, необходимо совсем немного разметки; работа на холостом ходу на разворотной полосе минимальна по сравнению с обычными плугами. [ нужна цитата ]
Движение трактора с боковыми колесами по дну борозды обеспечивает наиболее эффективную линию тяги между трактором и плугом. Трактором также легче управлять; при движении передним колесом по стенке борозды передняя борозда будет иметь правильную ширину. Это менее удовлетворительно при использовании трактора с широкими передними шинами. Хотя они позволяют лучше использовать мощность трактора, шины могут уплотнить часть последней части борозды, включенной в предыдущем проходе. Проблема решается путем использования расширителя борозды или более длинного отвала на заднем корпусе. Последний перемещает почву дальше в сторону вспаханной земли, оставляя больше места для колес трактора при следующем пробеге. [ нужна цитата ]
Езда на всех четырех колесах по непаханой земле – еще одно решение проблемы широких шин. Полунавесные плуги можно подсоединять таким образом, чтобы трактор мог двигаться по ровной земле и тянуть плуг в правильном положении без каких-либо боковых движений (крабьего движения). [ нужна цитата ]
Ранние стальные плуги представляли собой шагающие плуги, которыми управлял пахарь, державший ручки по обе стороны плуга. Стальными плугами было настолько легче прорывать почву, что отпала необходимость в постоянной регулировке лезвия для борьбы с корнями или комьями, поскольку плуг мог легко прорезать их. Вскоре после этого появились первые ездовые плуги, колеса которых удерживали плуг на регулируемом уровне над землей, при этом пахарь сидел на сиденье, а не шел. Направление теперь контролировалось в основном командой драфта, а рычаги позволяли точную настройку. Это быстро привело к использованию плугов с несколькими отвалами, что значительно повысило производительность вспашки. [ нужна цитата ]
Одна тягловая лошадь обычно может тянуть однокорпусный плуг на чистой легкой почве, но на более тяжелых почвах необходимы две лошади: одна идет по земле, а другая - по борозде. Плуги с двумя или более бороздами требуют использования более двух лошадей, и обычно одной или нескольким приходится идти по вспаханному дерну, что для них тяжело и означает, что они топчут только что вспаханную землю. Таким лошадям обычно дают отдых каждые полчаса в течение примерно десяти минут. [48]
Джон Дир , кузнец из Иллинойса , отметил, что при вспашке многих липких, непесчаных почв можно было бы улучшить конструкцию отвала и используемые металлы. Полированная игла легче проникнет в кожу и ткань, а полированные вилы также потребуют меньше усилий. В поисках полированной и гладкой поверхности для плуга он экспериментировал с частями пильных полотен и к 1837 году начал делать плуги из полированной литой стали. [49]
Изобретение мобильного парового двигателя позволило применять энергию пара для вспашки примерно с 1850 года. В Европе почва часто была слишком мягкой, чтобы выдержать вес тягового двигателя . Вместо этого колесные плуги с противовесом, известные как балансировочные плуги , тянулись по полям с помощью тросов с помощью пар пахотных двигателей на противоположных краях поля или с помощью одного двигателя, который тянулся прямо к нему на одном конце и отводился от него через шкив на конце. другой. Балансировочный плуг имел два комплекта торцевых плугов, расположенных так, что, когда один находился в земле, другой поднимался в воздух. При движении в одном направлении прицепные плуги опускались на землю за счет натяжения троса. Когда плуг достиг края поля, другой двигатель тянул противоположный трос, и плуг наклонялся (балансировался), погружая другой набор лап в землю, и плуг работал обратно по полю. [ нужна цитата ]
Один комплект плугов был правосторонним, а другой левосторонним, что позволяло непрерывно вспахивать поле, как в случае с поворотными и оборотными плугами. Человеком, которому приписывают изобретение пахотного двигателя и связанного с ним балансирного плуга в середине 19 века, был Джон Фаулер , английский сельскохозяйственный инженер и изобретатель. [50] Однако братья Фискен продемонстрировали (и запатентовали) балансировочный плуг примерно за 4 года до Фаулера. [51] Одним из известных производителей паровых плугов был Я. Кемна из Восточной Пруссии, который в начале 1990-х годов стал «ведущей компанией паровых плугов на европейском континенте и проник в монополию английских компаний на мировом рынке» [52] 20 век. [ нужна цитата ]
Плуг для пней был изобретен в 1876 году австралийцем Ричардом Бойером Смитом вместе со своим братом Кларенсом Гербертом Смитом . Он предназначен для измельчения новых сельскохозяйственных угодий, содержащих пни и камни, которые дорого удалить. [53] Для удержания лемеха в нужном положении используется подвижный груз. При встрече с пнем или камнем лемех отбрасывается вверх от препятствия, чтобы не сломать его обвязку или рычажное устройство. [54] Вспашка может продолжаться, когда вес возвращается на землю. [55]
Более простая, более поздняя система использует вогнутый диск (или пару их), установленный под большим углом к направлению движения, используя вогнутую форму, чтобы удерживать диск в почве - если только что-то твердое не ударяется по окружности диска, вызывая его перекатиться и преодолеть препятствие. Когда его тянут вперед, острый край диска разрезает почву, а вогнутая поверхность вращающегося диска поднимается и отбрасывает почву в сторону. Он работает не так хорошо, как отвальный плуг (но это не является недостатком, поскольку помогает бороться с ветровой эрозией), но поднимает и разрыхляет почву ( см. дисковую борону ). [ нужна цитата ]
Современные плуги обычно многооборотные, устанавливаются на трактор с трехточечной навеской . [56] Обычно они имеют от двух до семи отвалов, а полунавесные плуги (подъёму которых способствует колесо примерно на полпути их длины) могут иметь до 18. Гидравлика трактора используется для подъема и переверните орудие и отрегулируйте ширину и глубину борозды. Плугу все равно придется установить тяговое устройство трактора, чтобы плуг сохранял правильный угол в почве. Этот угол и глубина могут автоматически контролироваться современными тракторами. В дополнение к заднему плугу на передней части трактора может быть установлен двух- или трехотвальный плуг, если он оснащен передней трехточечной навеской. [ нужна цитата ]
Чизельный плуг — распространенное орудие для глубокой обработки почвы (подготовленной земли) с ограниченным разрушением почвы. Его основная функция – рыхление и аэрация почвы, оставляя сверху растительные остатки . Этот плуг можно использовать для уменьшения воздействия уплотнения почвы и для разрыхления плужной и твердой почвы . В отличие от многих других плугов, долото не переворачивает и не переворачивает почву. Эта особенность сделала его полезным дополнением к методам ведения сельского хозяйства с нулевой и минимальной обработкой почвы, которые пытаются максимизировать преимущества предотвращения эрозии, заключающиеся в сохранении присутствия органических веществ и сельскохозяйственных остатков на поверхности почвы в течение всего года. Так некоторые [ кто? ], чтобы быть более устойчивым , чем другие типы плугов, такие как плуг с отвалом.
Чизельные плуги становятся все более популярными в качестве основного орудия обработки почвы в пропашных районах. По сути, чизельный плуг представляет собой мощный полевой культиватор, предназначенный для работы на глубине от 15 см (5,9 дюйма) до 46 см (18 дюймов). Однако некоторые модели могут работать гораздо глубже. [ нужны разъяснения ] Каждый отдельный плуг или стойка обычно устанавливаются на расстоянии от 230 мм (9 дюймов) до 360 мм (14 дюймов) друг от друга. Такой плуг может выдержать значительное сопротивление почвы: требуется трактор достаточной мощности и тяги. При вспашке чизельным плугом требуется 10–20 лошадиных сил (7,5–14,9 кВт) на стоек в зависимости от глубины. [ нужна цитата ]
Прицепные чизельные плуги имеют рабочую ширину от 2,5 метров (8 футов 2 дюйма) до 13,7 метров (45 футов). Они устанавливаются на трактор, а рабочая глубина регулируется гидравлически. Те, ширина которых превышает 4 метра (13 футов), могут быть оснащены складными крыльями для уменьшения транспортной ширины. Более широкие машины могут иметь крылья, поддерживаемые отдельными колесами и шарнирными соединениями, позволяющими сгибать машину на неровной поверхности. Более широкие модели обычно имеют колесо с каждой стороны для контроля рабочей глубины. Агрегаты с трехточечной навеской имеют ширину от 1,5 до 9 метров (от 4 футов 11 дюймов до 29 футов 6 дюймов).
Культиваторы по форме часто похожи на чизельные плуги, но цели у них разные. Зубья культиватора работают вблизи поверхности, обычно для борьбы с сорняками, тогда как стойки чизельного плуга работают глубоко под поверхностью; следовательно, обработка почвы требует гораздо меньше усилий на каждый стог, чем долотообразная вспашка.
Дачный плуг представляет собой наклонный плуг. [57] Самый распространенный плуг в Индии, [58] рекомендуется для обработки таких культур, как арахис, после использования трактора. [59]
Окучивающий плуг используется для таких культур, как картофель или зеленый лук, выращиваемых заглубленными в гряды почвы, с использованием метода, называемого окучиванием или окучиванием . Окучивающий плуг имеет два отвала, расположенных спиной к спине, проделывающих глубокую борозду при каждом проходе с высокими гребнями с каждой стороны. Тот же плуг можно использовать для раскалывания гребней при сборе урожая.
Эта разновидность гребневого плуга отличается тем, что лезвие направлено в сторону оператора. Он используется исключительно силами человека, а не с помощью животных или машин, и оператор тянет его назад, что требует больших физических усилий. Его особенно используют для второго рыхления почвы и посадки картофеля. Он встречается на Шетландских островах, в некоторых западных фермах и, реже, в Центральной Шотландии, обычно на фермах, слишком маленьких или бедных, чтобы заслуживать использования животных.
Функционально действующее как пила, но тянущееся как плуг, это устройство было создано в 19 веке и в основном использовалось в Скандинавии как часть индустрии экспорта льда, создавая глыбы льда для отправки в Великобританию. [60]
Кротолуг позволяет установить поддренаж без траншей или разбить препятствующие этому глубокие непроницаемые слои почвы. Это глубокий плуг с торпедным или клиновидным наконечником и узким лезвием, соединяющим его с корпусом. При перетаскивании по земле он оставляет глубоко под собой канал, действующий как дренаж. Современные кротовые плуги также могут закапывать гибкую перфорированную пластиковую дренажную трубу по ходу движения, создавая более постоянный дренаж, или могут использоваться для прокладки труб для водоснабжения или других целей. Подобные машины, так называемые плуги для укладки труб и кабелей , даже используются под водой для прокладки кабелей или для подготовки земли для гидролокатора бокового обзора в процессе, используемом при разведке нефти .
Уплотнение образца размером с теннисный мяч с глубины залегания вручную, а затем проталкивание карандаша — это простая проверка, чтобы определить, находится ли недра в подходящем состоянии для вспашки кротов. Если лунка останется целой, а шарик не расколется, значит, почва в идеальном состоянии для кротово-плуга.
Тяжелая земля требует осушения, чтобы снизить содержание воды в ней до уровня, эффективного для роста растений. Тяжелые почвы обычно имеют систему постоянных дренажей с использованием перфорированных пластиковых или глиняных труб, выводящих воду в канаву. Небольшие туннели (кротовые стоки), образуемые кротами, лежат на глубине до 950 мм (37 дюймов) под углом к дренажным трубам. Вода из кротовых стоков просачивается в трубы и стекает по ним в канаву.
Плуги «Крот» обычно прицепляются и буксируются гусеничным трактором, но выпускаются и более легкие модели для использования на трехточечной навеске мощных полноприводных тракторов. Плуг для кротов имеет прочную раму, которая скользит по земле во время работы машины. К раме крепится тяжелая стойка, похожая на ногу глубокорыхлителя, а к стойке болтами прикручивается круглая секция с расширителем большего диаметра на гибком звене. Лемех в форме пули образует туннель в почве диаметром около 75 мм (3,0 дюйма), а расширитель выдавливает почву наружу, образуя долговечный дренажный канал.
Параплуг, или параплуг, разрыхляет уплотненные слои почвы глубиной от 3 до 4 дм (от 12 до 16 дюймов), сохраняя при этом высокий уровень остатков на поверхности. [61] Это основное почвообрабатывающее орудие для глубокой вспашки без выворота.
Плуг-лопатка предназначен для срезания почвы и переворачивания ее на бок, сводя к минимуму повреждение дождевыми червями, почвенными микроорганизмами и грибами. Это повышает устойчивость и долгосрочное плодородие почвы.
Используя штангу с квадратными лемехами, установленными перпендикулярно, и точку поворота для изменения угла штанги, плуг Switch позволяет вспахивать в любом направлении. Лучше всего это делать на уже обработанных почвах, поскольку лемехи предназначены больше для переворачивания почвы, чем для глубокой обработки почвы. На разворотной полосе оператор поворачивает штангу (и, следовательно, лемехи), чтобы повернуть почву в сторону, противоположную направлению движения. Перекидные плуги обычно легче переворачивающихся плугов, и для их работы требуется меньшая мощность.
Отвальная вспашка в холодном и умеренном климате на глубину до 20 см (7,9 дюйма) обеспечивает аэрацию почвы за счет ее разрыхления. Он включает в себя растительные остатки, твердый навоз, известняк и технические удобрения наряду с кислородом, что позволяет сократить потери азота за счет денитрификации, ускорить минерализацию и повысить краткосрочную доступность азота для превращения органических веществ в гумус. Он стирает колеи и колеи от уборочной техники. Он контролирует многие многолетние сорняки и задерживает рост других до весны. Ускоряет весеннее прогревание почвы и испарение воды за счет меньшего количества остатков на поверхности почвы. Он облегчает посев более легкими семенами, контролирует многих врагов сельскохозяйственных культур ( слизней , журавлей , личинок кукурузных и бобовых мух , бурильщиков) и увеличивает количество «поедающих почву» дождевых червей (эндогических), но отпугивает дождевых червей, живущих вертикально ( анековая). [ нужна цитата ]
Вспашка оставляет на поверхности мало растительных остатков, что в противном случае могло бы уменьшить как ветровую, так и водную эрозию. Чрезмерная вспашка может привести к образованию нагара . Обычно фермеры рыхлят почву с помощью глубокорыхлителя , который действует как длинный острый нож, прорезающий затвердевший слой почвы глубоко под поверхностью. Возможна эрозия почвы из-за неправильного использования земли и плуга. Контурная вспашка уменьшает эрозию почвы за счет вспашки поперек склона, вдоль линий возвышения. Альтернативы вспашке, такие как нулевая обработка почвы , могут повысить уровень почвы и уровень гумуса. Они могут подойти для небольших, интенсивно возделываемых участков, а также для ведения сельского хозяйства на бедных, неглубоких или деградированных почвах, деградация которых вспашка может привести к дальнейшему ухудшению. [ нужна цитата ]
Патентный судебный процесс [TR FOW/CO5/116-137] в основном касается дела Канцелярии 1863 года между Джоном Фаулером и его правопреемниками патента против Джеймса и Фредерика Ховардов из Бедфорда по обвинению в предполагаемом нарушении его патентов при производстве балансировочных плугов.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
