Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị làm đất trồng lúa ở Đồng bằng sông Cửu long Làm đất là khâu quan trọng trước tiên và tốn nhiều năng lượng trong quá trình canh tác lúa. Làm đất với mục đích là nâng cao độ phì nhiêu của đất, tạo điều kiện thuận lợi cho cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt. Nhiệm vụ cụ thể của việc làm đất là: làm tơi nhỏ đất đối với ruộng khô, làm nhuyễn lớp đất bề mặt đối với ruộng nước.
Theo kết quả nghiên cứu thì ruộng khô, lớp đất trồng trọt cần được làm tơi với kích thước hạt đất từ 1- 10mm [8], lớp đất như vậy gọi là có kết cấu tốt. Đất có kết cấu hợp lý mới có khả năng hút nước và không khí để dự trữ chúng trong đất, điều tiết được nhiệt độ và phân giải chất hữu cơ nhanh làm thức ăn cho cây trồng. Ở ruộng nước, đất bùn nhuyễn cũng có tác dụng như trên; Làm đất còn có tác dụng diệt trừ cỏ dại và sâu bệnh. Nông cụ và máy làm đất khi làm việc sẽ tác động trực tiếp để diệt cỏ dại, sâu bệnh hoặc lật úp, chôn vùi cỏ dại hoặc phơi nắng để diệt trừ; Làm đất còn có tác dụng chuẩn bị tốt cho việc gieo trồng như làm phẳng mặt ruộng, xẻ rãnh, vun luống,… Có hai phương pháp làm đất chính: + Phương pháp thứ nhất: giai đoạn đầu tạo ra lớp đất mặt ở dạng thỏi lớn, sau đó mới làm tơi nhỏ đến mức cần thiết; + Phương pháp thứ hai: đồng thời tác động để tạo ra ngay một lớp đất tơi xốp, nhuyễn.
Để thực hiện những yêu cầu trên, người ta dùng các loại nông cụ và máy làm đất như: máy cày, máy bừa, trục lăn, máy phay, bánh xe lồng đất,… 4 Ở nước ta, do điều kiện làm đất rất đa dạng (khô, ướt, ngập nước) nên công cụ và máy làm đất cũng có nhiều kiểu, cỡ để phù hợp với từng vùng (loại đất, mùa vụ) và nguồn động lực tương ứng. Cày máy ở nước ta có nhiều loại: cày móc, cày treo, cày lưỡi, cày đĩa. Có loại nhập từ nước ngoài, có loại được chế tạo trong nước, các loại cày này liên hiệp với các cỡ máy kéo có công suất khác nhau. Cày lưỡi diệp có xá rộng 35, 30, 25cm; diệp cày có loại xoắn, nửa xoắn.
Đây là loại cày nhiều lưỡi, liên hiệp với máy kéo hai bánh hoặc bốn bánh, dùng phổ biến cho loại đất thuộc. Kết quả khảo nghiệm cho thấy: dùng cày xá rộng 35cm ở đất lúa ruộng khô và ruộng nước đều có nhược điểm là tảng đất to, cày sâu quá, tốn công làm nhỏ đất; Cày xá 30cm cho tảng đất nhỏ hơn, nhưng vẫn chưa đạt yêu cầu; Cày xá rộng 25cm có độ tảng nhỏ nhất (máy kéo 4 bánh 50 ÷ 80CV) và độ cày sâu vừa phải (15cm) do Viện Công cụ và Cơ giới hóa Nông nghiệp, Viện thiết kế máy Nông nghiệp, trường Đại học Nông nghiệp I nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đưa vào sản xuất có tính ưu việt hơn cả đối với đất ở Việt Nam. Ở đồng bằng sông Cửu long, những vùng đất phèn có thể sử dụng cày không lật do PTS. Đoàn Văn Điện cùng Khoa Cơ khí, trường Đại học Nông nghiệp IV nghiên cứu và chế tạo để giảm độ phèn cho tầng canh tác đất lúa trong mùa khô.
Cày có 4 dạng lưỡi để sử dụng cho phù hợp với từng loại đất, độ sâu làm đất từ 7 đến 18cm, chi phí nhiên liệu từ 9 đến 12 lít/ha. Công cụ làm đất phổ biến ở đồng bằng sông Cửu long là cày đĩa. Ở nước ta, cày đĩa đã được sử dụng từ những năm 1955-1956 ở miền Nam; Ở miền Bắc từ những năm 1961-1962 đã khảo nghiệm và so sánh cày đĩa với cày trụ lưỡi diệp trên cả ruộng nước và ruộng khô, nhưng ở phía Bắc cày đĩa không được sử dụng trong sản xuất; Ngược lại ở phía Nam, cày đĩa được sử dụng rộng rãi. Sự phát triển của cày đĩa ở phía Nam có thể có những lý do 5 sau: sự quen biết của nông dân và công nhân lái máy cày, trong điều kiện đồng bằng, cày đĩa có thể làm được hai công việc là cày và bừa, chỉ cần thay đổi góc tiến của cày.
Khâu làm nhỏ đất thường dùng bừa, ngoài một số các kiểu bừa như: bừa chữ chi, bừa lỉa, bừa ghim,… dùng trâu, bò kéo, còn có một số loại bừa tiêu biểu dùng cho máy kéo canh tác ruộng lúa, có thể kể đến như: bừa răng, bừa đĩa, bừa đĩa trục lăn; có loại treo và móc; có loại làm việc ở ruộng khô, có loại làm việc ở ruộng nước. Máy phay đất là công cụ làm đất được truyền động từ động cơ máy kéo đến trống phay qua trục thu công suất. Phay đất có khả năng làm đất thay cho cả cày lẫn bừa ở cả ruộng khô và ruộng nước. Phay có các cỡ và kiểu lưỡi khác nhau, có thể dùng riêng cho ruộng khô, ruộng nước hay phay kiêm dụng.
Phay liềm được phát triển mạnh ở đồng bằng sông Cửu long, đặc biệt khi làm đất khô bằng phay, chi phí công người và công máy ít hơn. Ở ruộng nước, máy phay đòi hỏi lực cản kéo và lực bám nhỏ hơn, số lần đi lại của máy phay khi làm đất ít hơn so với liên hợp cày, bừa 50 ÷ 70%. Nhược điểm của phay: đòi hỏi phải chế tạo chính xác và bằng vật liệu đắt tiền, sửa chữa nhiều, hệ số sử dụng thấp hơn cày bừa, đất quá ẩm bị dính; Khi làm việc ở vùng cát, pha cát, hao mòn mau do ma sát tăng (ma sát giữa lưỡi cắt với đất), khả năng vùi cỏ dại, rơm, rạ kém hơn cày và bừa. cho thấy chất lượng làm việc của phay cao hơn cày, bừa máy và cày, bừa trâu [9] Bảng 1.
So sánh chất lượng làm việc của phay với cày, bừa Độ nhuyễn Độ Số lần (%) sâu Loại đất Liên hợp máy làm làm đất <3cm <3-5cm đất Đồng bằng sông Máy kéo nhỏ + phay 2 85,5 6,9 12 Hồng, ruộng nước có Trâu bò cày bừa 11 64,4 5,8 10 nền trung bình, độ MTZ + phay P-1,6 2 85 5,7 14 chặt 6-9kg/cm2, mức MTZ + Cày, bừa 3 51,5 10,7 14 nước 15-20cm Đồng bằng sông Cửu MTZ50+phay PB1,6 2 86 1,0 12-13 long, ruộng nước có MTZ50 + cày, bừa 3 72,8 13,6 13 nền độ chặt 3- 5kg/cm2, mức nước 15-20cm Do yêu cầu nông học, chất lượng làm đất và một số nhược điểm của phay ruộng nước, nhằm nâng cao năng suất của phay và tiết kiệm nhiên liệu, Viện Cơ điện Nông nghiệp đã nghiên cứu, thiết kế mẫu phay lồng. Đó là loại phay nhận chuyển động từ trục thu công suất của máy kéo và treo sau máy kéo. Trống phay được làm bằng các thanh thép góc hàn song song với trục trống phay hoặc nghiêng một góc và đối xứng. Các thanh có dạng trơn hoặc có dạng răng cưa.
Loại phay này được chế tạo cho máy kéo nhỏ như Bông sen-12, YZ-12; bên cạnh đó còn chế tạo, sử dụng với cả các loại máy kéo lớn hơn như các máy có công suất từ 50 ÷ 60cv, tùy theo công suất mà bề rộng làm việc từ 1,5 ÷ 3,2m. 7 Ưu điểm của phay lồng rõ nét trong điều kiện đất bùn, liền nước và cày ải để ngâm ngấu; năng suất cao, chi phí nhiên liệu làm nhuyễn đất thấp. Sau hai lượt phay, đất đủ nhuyễn để cấy lúa, hết 13,5 ÷ 16 lít/ha. So với bánh lồng, loại này hơn hẳn về chất lượng và chi phí năng lượng cũng như độ nhuyễn, độ vùi cỏ dại.
Phay lồng được sử dụng cả ở đồng bằng Bắc bộ và đồng bằng sông Cửu long để làm đất ruộng nước. Hạn chế của phay lồng: Chưa làm việc được ở ruộng có độ ẩm thấp. Bánh lồng lắp trên máy kéo là kiểu bánh xe bằng thép, có bề rộng 900 ÷ 1.100mm, khối lượng 200 ÷ 220kg, trên bánh xe có 20÷24 thanh mấu bằng thép góc. Khi máy kéo lắp bánh lồng di chuyển trên ruộng nước thì bánh lồng vừa làm chức năng của bánh chủ động đẩy máy kéo đi, vừa làm chức năng của máy làm đất.
Thành mấu và vành bánh làm nhiệm vụ cắt đất, băm nhuyễn đất và vùi cỏ dại, rơm, rạ, làm phẳng mặt ruộng. Sử dụng bánh lồng làm nhuyễn đất bằng máy kéo Johndeere-1100 8 Hình 1. Sử dụng kết hợp bánh lồng và phay đất trên máy kéo Bông sen-12 Đến nay, bánh lồng là loại công cụ làm đất ruộng nước được sử dụng rộng rãi nhất ở các vùng lúa. Bánh lồng làm việc thích hợp ở ruộng nước có nền trung bình với mức bùn sâu từ 20 ÷ 25cm, mức thích hợp là 10 ÷ 20cm.
Ở ruộng ít nước, bánh lồng dễ bị bết đất, đất bị cuốn vào trong bánh lồng không thoát ra được làm tăng lực cản chuyển động, máy kéo khó di chuyển, làm giảm chất lượng làm đất. Ruộng nước bị ngập sâu cũng gây cản lớn, làm giảm chất lượng làm đất, dìm rơm, rạ và tăng chi phí nhiên liệu. Từ đặc tính, khả năng làm đất của các liên hiệp máy làm đất, tác giả [9] đưa ra thống kê như sau (bảng 1. Các liên hợp máy làm đất ở đồng bằng sông Cửu Long Liên hợp máy Đối tượng Động lực Máy làm đất Ruộng Ruộng Cơ cấu di Mã hiệu Loại kiểu Mã hiệu khô nước động Liên hợp máy làm đất Máy kéo 4 bánh - MTZ50/80, MF265, Bánh cao su Cày đĩa 6-8 đĩa + 0 STEYER768, R551, ZETOR, JOHNDEERE 5310,… - L2000, L2200, Bánh cao su, Cày đĩa, 2-4 đĩa + 0 KUBOTA, bánh lồng, cày trụ CT.