Identification and quantification of selected factors determining soil compression by tractors of weights with single wheels and dual wheels

• Autorzy: Błaszkiewicz Zbigniew

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja i kwantyfikacja wybranych czynników determinujących zgęszczanie gleby ciągnikami o różnych ciężarach z kołami pojedynczymi i z kołami dodatkowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Excessive soil compaction caused by agricultural tractors during plant production processes results in a considerable risk of reduced crop yields, increased erosion processes, greater input of energy in tillage and increased CO2 emission to the atmosphere. As a consequence we observe a threat of degradation in Luvisols found over a considerable area in the Polish Plain and the North European Plain. In-situ studies made it possible to identify and quantify selected factors determining soil density in loamy sand at a depth of max. 0.4 m in wheel tracks of tractors weighing from 19 to 72 kN with single standard wheels and with dual wheels. Analyses were conducted during the first passage over soil loosened during ploughing. It was generally shown that at a lower initial soil density in the topsoil tractors with both driving systems cause greater density increments and lower soil density than in the hardpan. Tractors with dual wheels exert much lesser pressure and cause soil density by approx. 0.1 g·cm-3 lower in the topsoil and by approx. 0.06 g·cm-3 in the hardpan than it is the case for tractors with single wheels. Tractors varying in their weight cause similar soil densities in the topsoil, while in the hardpan heavier tractors cause greater soil densities than light tractors. Generally, tractors with single wheels compress the soil in the topsoil layer to 45 up to 65% of compressibility, while tractors with dual wheels do it to approx. 26 up to 49% of compressibility, respectively.

PL

Nadmierne zagęszczanie gleb ciągnikami rolniczymi w produkcji roślinnej powoduje znaczne ryzyko obniżenia plonowania roślin uprawnych, wzmożenia procesów erozyjnych, wzrostu energii na uprawę i zwiększenia emisji CO2 do atmosfery. W konsekwencji występuje zagrożenie degradacją gleb Luvisol występujących na znacznym obszarze Niżu Środkowopolskiego i Niżu Środkowoeuropejskiego. W badaniach polowych dokonano identyfikacji i kwantyfikacji wybranych czynników determinujących gęstość gleby - piasek gliniasty - na głębokości do 0,4 m w koleinach ciągników o ciężarach od 19 do 72 kN z pojedynczymi kołami standardowymi i z kołami dodatkowymi. Badania wykonano podczas pierwszego przejazdu na glebie spulchnionej podczas orki. Wykazano ogólnie, że przy niższej początkowej gęstości gleby w warstwie ornej ciągniki z obydwoma systemami jezdnymi powodują wyższe przyrosty gęstości gleby i niższe gęstości gleby niż w podeszwie płużnej. Ciągniki z kołami dodatkowymi wywierają znacznie mniejsze naciski i powodują mniejsze gęstości gleby średnio o ok. 0,1 g·cm-3 w warstwie ornej i o ok. 0,06 g·cm-3 w podeszwie płużnej niż ciągniki z kołami pojedynczymi. Ciągniki o różnych ciężarach powodują podobne gęstości gleby w warstwie ornej, a w podeszwie płużnej ciągniki cięższe powodują większe gęstości gleby niż ciągniki lekkie. Ogólnie ciągniki z kołami pojedynczymi zgęszczają glebę w warstwie ornej od 45 do 65% potencjału zgęszczenia, a ciągniki z kołami dodatkowymi w ok. 26 do 49% tego potencjału.

Słowa kluczowe

EN

tractor; weight; pressure; topsoil; hardpan; initial soil density; density increment

PL

ciągnik; ciężar; nacisk; warstwa orna; podeszwa płużna; początkowa gęstość gleby; przyrost gęstości

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 64, nr 1
• Strony: 4--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Błaszkiewicz Zbigniew

• Poznan University of Life Sciences, Institute of Biosystems Engineering ul. Wojska Polskiego 28, 60-637 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Soane, B.D., Dickson, J.W., Campbell, D.J.: Compaction by agricultural vehicles: a review. III. Incidence and control of compaction in crop production. Soil and Tillage Res., 1982, 2, 3-36.
• [2] Soane, B.D., Van Ouverkerk, C.: Soil compaction in crop production, Elsevier Science, 1994.
• [3] Flowers, M., Lal, R.: Axle load and tillage effect on soil physical properties and soybean grain yield on a mollic ochraqualf in northwest Ohio. Soil Tillage Res., 1998, 48, 21-35.
• [4] Mosaddeghi, M.R., Hajabbasi, M.A., Hemmat, A., Afyuni, M.: Soil compactibility as affected by soil moisture content and farmyard manure in central Iran. Soil and Tillage Res., 2000, 55, 87-97.
• [5] Horn, R., Way, T., Rostek, J.: Effect of repeated wheeling on stress/strain properties and ecological consequences in structured arable soils. Revista de la Ciencia del Suelo y Nutricion Vegetal, 2001, 1, 34-40.
• [6] Akker, J.J.H., Canarache, A.: Two European concerted actions on subsoil compaction. Landnutzung und Landentwicklung, 2001, 42, 15-22.
• [7] Hamza, M.A., Anderson, W.K.: Soil compaction in cropping systems. A review of the nature, causes and possible solutions. Soil and Tillage Research, 2005, 82, 121-145.
• [8] Mordhorst, A., Peth, S., Horn, R.: Influence of mechanical loading on static and dynamic C02 efflux on differently textured and managed Luvisol. Geoderma, 2014, 219-220, 1-13.
• [9] Oskoui, K.E., Voorhees, W.B.: Economic consequences of soil compaction. Transactions of the ASAE, 1991, 34, 6, 2317-2323.
• [10] Becerra, A.T., Botta G.F., Bravo, X.L., Tourn, M.F., Melcon, B., Vazquez, J., Rivero, D., Linares, P., Nardon, G.: Soil compaction distribution under tractor traffic in almond (Prunus amigdalus L.) orchard in Almerý´a Espan˜a. Soil and Tillage Research, 2010, 107, 49-56.
• [11] Soane, B.D., Blackwell, P.S., Dickson, J.W., Painter, D.J.: Compaction by agricultural vehicles. A review II. Compaction under tires and other running gear. Soil and Tillage Research, 1980, 81, 1, 373-400.
• [12] Lebert, M., Burger, N., Horn, R.: Effect of dynamic and static loading on compaction of structured soils. 1985. In: Larson, W.E., Blake, G.R., Allmaras, R.P., Voorhees, W.B., Gupta, S.C.: Mechanics and Related Processes in Structured Agricultural Soils. Proceedings of the NATO Advanced Research Workshop on Mechanics and Related Processes in Structured Agricultural Soils. St. Paul, Minnesota, U.S.A., September 13-16, 1988.
• [13] Canillas, E.C., Salokhe, V.M.: Modeling compaction in agricultural soils. Journal of Terramechanics, 2002, 39, 71-84.
• [14] Raghavan, G.S.V., McKyes, Amir I., Chasse, M., Broughton, R.S.: Prediction of soil compaction due to off-road vehicle traffic. Transaction of the ASAE. 1976, 19, 4, 610-613.
• [15] Botta, G.G., Jorajuria, C.D., Draghi, T.L.: Soil compaction during secondary tillage traffic. Agro-Ciencia, 1999, 15, 139-144.
• [16] Soane, B.D.: The role of field traffic studies in soil management research. Soil & Tillage Research, 1980, 1, 205-237.
• [17] Bakker, D.M., Davis, R.J.: Soil deformation observations in a Vertisol under field traffic. Aust. J. Soil Res., 1995, 33, 817-832.
• [18] Hakansson, I., Lipiec, J.: A review of the usefulness of relative bulk density values in studies of soil structure and compaction. Soil and Tillage Res. 2000, 53, 71-85.
• [19] Medvedev, V.V., Cybulko, W.G.: Soil criteria for assessing the maximum permissible ground pressure of agricultural vehicles on Chernozem soils. Soil and Tillage Res., 1995, 36, 153-164.
• [20] Błaszkiewicz, Z.: Wpływ trzypunktowego układu zawieszenia i ciśnienia wewnętrznego kół napędowych ciągnika na zagęszczenie gleby w koleinach. Problemy Inżynierii Rolniczej, 2000, 1(27), 49-56.
• [21] Arvidsson, J., Westlin, H., Keller, T., Gilbertson, M.: Rubber track systems for conventional tractors – Effects on soil compaction and traction. Soil and Tillage Research, 2011, 117, 103-109.
• [22] Botta, G.F., Jorajuria, D., Draghi, L.M.: Influence of the axle load, tyre size and configuration on the compaction of a freshly tilled clayey soil. Journal of Terramechanics, 2002, 39, 47-54.
• [23] IUSS Working Group WRB.: World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015: International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 2015.
• [24] Söhne, W.: Fundamentals of pressure distribution and soil compaction under tractors tyres. Agric. Eng., 1958, 39, 276-281.
• [25] McKyes, E.: Soil cutting and tillage. Developments in Agricultural Science. Elsevier, Amsterdam, 1998, Vol. 7, 217.
• [26] Grecenko, A.: Tyre footprint area on hard surface computed from catalogue. J. Terramech., 1995, 32(6), 325-333.
• [27] Wong, J.Y.: Theory of ground vehicles. Third edition by John Wiley and Sons, Inc., 2001.
• [28] Bennie, A.T.P.: Growth and mechanical impedance. In: Waisel, Y., Eshel, A.A., Kafkafi, U. (Eds.), Plant Roots. The Hidden Half. Marcel Dekker, New York, 1991, 393-414.
• [29] Proctor, R.: Fundamental principles of soil compaction. Eng. News Rec., 1933, 111, 245-248, 286-289, 348-351.
• [30] Raghavan, G.S.V., Ohu, J.O.: Prediction of static equivalent pressure of Proctor compaction blows. Transaction of the ASAE, 1985, 28(5), September-October, 1398-1400.
• [31] Botta, G.F., Tolon Becerra, A., Bellora Tourn, F.: Effect of the number of tractor passes on soil rut depth and compaction in two tillage regimes. Soil and Till. Res., 2009, 103, 381-386.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).