The effect of maintaining operating parameters of agricultural tires to minimize soil compaction
Dirvožemio sutankinimas (DS) viena iš pagrindinių šiuolaikinio žemės ūkio problemų, kelianti grėsmę dirvožemio kokybei, gamybai ir aplinkai. Pateiktas grafinis-analitinis modelis yra veiksmingas žemės ūkio padangų deformacijos modeliavimo metodas. Kampas α buvo apibrėžtas kaip padangos deformacijos segmento charakteristikas lemiantis dydis. Vertė α ≈ 48° yra labai svarbus projektavimo ir eksploatacijos rodiklis, siekiant maksimaliai padidinti padanga-dirvožemis sąlyčio plotą, užtikrinti patikimą sąlytį ir leisti kontroliuoti padangos slėgį lauko darbų metu. Priklausomai nuo dirvožemio tipo ir drėgmės kiekio, 0,16 MPa ar mažesnis slėgis padangose gali sumažinti DS riziką. Modeliavimu nustatyta, kad įdirbant dirvožemį smėlingo priemolio optimalus padangų slėgis yra 0,16 MPa. Tačiau šiems parametrams pritaikius grafinį-analitinį modelį, apskaičiuotas kampas α buvo 44°, geriau laikyti TIP 0,147 MPa lygyje (α ≈ 48°). Tyrimai parodė, kad didžiausias virpesių poveikis pasireiškė dirvoje - 1 m atstumu nuo traktoriaus (didžiausias virpesių dažnis - 80 Hz, pagreitis - 0,0142 m s^-2). Suspausto dirvožemio sluoksnių purenimo poveikis aplinkai priklauso nuo DS lygio ir lauko sąlygų. Mažiausias išmetamų ŠESD kiekis (17,4 kg CO2ekv ha^-1) nustatytas esant žemam DS lygiui ir normalioms lauko sąlygoms. Didžiausias išmetamų ŠESD kiekis (125,6 kg CO2ekv ha^-1) nustatytas esant aukštam DS lygiui ir labai sudėtingoms lauko sąlygoms. Suminiai metiniai ekonominiai nuostoliai dėl DS Lietuvoje ir Ukrainoje buvo atitinkamai 12,71 EUR ha^-1 ir 49,13 EUR ha^-1 (ariamos žemės plotuose) bei 121,1 EUR ha^-1 ir 70,1 EUR ha^-1 (sutankinto dirvožemio plotuose).
Soil compaction (SC) is one of essential issues in modern agriculture, threatening soil quality, production, and the environment. Presented graph-analytical model provides an efficient method for modelling agricultural tire deformation. The angle α was defined as determining the characteristics of the tire deformation segment. Value α ≈ 48° is essential for design and operational indicators to maximize tire-soil contact area, assure reliable contact, and enable tire pressure control during field operations. Depending on the soil type and moisture content, a tire pressure 0.16 MPa or less can reduce SC risk. Through simulation, was determined that the optimal tire pressure is 0.16 MPa during tillage on sandy loam soils. However, after applying graph-analytical model to these parameters, calculated angle α was 44°, so better to keep TIP on 0.147 MPa level (α= 48°). Experimental studies showed that the greatest effect of vibrations occurred in the soil – at 1 m from the tractor (max vibration frequency - 80 Hz, acceleration - 0.0142 m s^-2). The impact on the environment due to loosening of compacted soil layers depends on the SC level and field conditions. The lowest GHG emissions (17.4 kg CO2eq ha^-1) were determined for the low level of SC and normal field conditions. The highest emissions (125.6 kg CO2eq ha^-1) were for the high level of SC in very difficult field conditions. The summarized annual economic losses due SC in Lithuania and Ukraine were EUR 12.71 ha^-1 and EUR 49.13 ha^-1, respectively (for arable land areas) and EUR 121.1 ha^-1 and EUR 70.1 ha^-1, respectively (for compacted soil areas).