Athugun á tækni við skurðahreinsun
Grétar Einarsson og Eiríkur Blöndal
Rannsóknastofnun landbúnaðarins, bútæknisviði
INNGANGUR
Í eftirfarandi pistli er ætlunin að fjalla nokkuð um hvaða tæki, aðferðir og tækni koma til álita við að endurbæta framræslu á ræktunarlöndum. Ekki verður fjölyrt um nauðsyn góðrar framræslu og afleiðingar þess að henni er ekki viðhaldið. Um það efni er tiltækur mikill fróðleikur og hefur reyndar oft á ráðunautafundum verið fjallað um þann þátt ræktunarstarfsins. Ekki eru aðgengilegar tölulegar upplýsingar um hve mikið magn talið í hekturum eða lengdarmetrum er þörf á að hreinsa eða endurbæta. Hér verður þó út frá ýmsum gögnum varpað fram að tún í ræktun séu um 115 þús. hektarar og að um 70% þeirra séu á framræstu landi. Ennfremur er gert ráð fyrir að hverjum hektara tilheyri um 300 m langur skurður. Þessar forsendur leiða til þess að lengd skurða á ræktuðu landi sé um 24.650 km. Flestir þessir skurðir eru komnir til ára sinna og hreinsun undanfarin ár hefur verið í algjöru lágmarki. Þá hefur því einnig verið slegið fram að nýgröft þurfi að hreinsa eftir 12-15 ár og endurhreinsun þurfi að fara fram með 8-10 ára bili. Framangreindar tölur undirstrika því ótvírætt að ætli menn að halda núverandi ræktun í horfinu er mjög þýðingarmikið að velja heppilega tækni til þess, en í því sambandi eru ýmis ný viðhorf út frá tæknilegu sjónarmiði sem skoða þarf vandlega. Í eftirfarandi umfjöllun er ætlunin að viðra ýmsar hugmyndir sem hafa verið í umræðunni að undanförnu.
MAGNTÖLUR VARÐANDI SKURÐAHREINSUN
Hreinsun á framræsluskurðum hefur um nokkuð skeið verið til athugunar hjá Bútæknideild RALA í samvinnu við Bændaskólann á Hvanneyri og með tilstyrk Framleiðnisjóðs. Sumarið 1996 og 1997 voru gerðar athuganir með tæknibúnað og jafnframt gerðar mælingar á magntölum við hreinsun á 10 ára gömlum skurðum. Þar kom fram m.a. að á lengdarmeter var botnhreinsunin 0,16-0,3 m³, þ.e.a.s. að hæfilegt reyndist að hreinsa um eitt fet úr skurðbotninum. Úr hliðum skurðanna kom um 0,3-0,4 m³ og væri tekið ofan af skurðbakkanum reyndust það vera um 0,24-0,45 m³. Alls reyndust þetta vera um 0,7-1,15 m³ á lengdarmetra til að ná eðlilegum halla fyrir rennsli og bakkanum nokkuð niður. Líklegt er að magntölurnar endurspegli nokkuð aðstæður þegar komið er að eðlilegu viðhaldi skurðanna, en þær hækka að sjálfsögðu eftir því sem lengri tími líður umfram eðlilegt viðhald.
HREINSUN MEÐ SKURÐGRÖFU
Haustið 1997 var á vegum Bútæknideildar gerð lausleg athugun á vinnubrögðum ATLAS 1302 (15,5 tn) skurðgröfu í samvinnu við Jörfa hf. á Hvanneyri. Mælingarnar voru gerðar m.a. vegna þess að verið var að reyna tæki til dreifingar á búfjáráburði og jafnframt kannað hvort það næði að dreifa uppmokstri úr skurðum. Mokað var með hefðbundnum hætti, þ.e. skurðgrafan ók meðfram bakkanum jafnhliða því sem hún hreinsaði, en í stað þess að leggja frá sér hrauka var mokað beint í dreifarann um leið hann dreifði og fylgdi gröfunni eftir. Gerðar voru mælingar á skiptingu verkþátta við gröftinn og eru niðurstöðurnar sýndar á 1. mynd. Skurðgröfuskóflan var um 185 cm á breidd, en skóflugerð er eitt af þeim atriðum sem hvað mest áhrif hafa á afköstin. Af niðurstöðunum má sjá að lengstan tíma tekur að "snúa" og "grafa í skurði".
1. mynd. Skipting tíma við hreinsun á skurði þar sem botn er hreinsaður og tekið ofan af öðrum bakka, tími í mínútum og %.
2. mynd. Tíðni aðgerða (mín og %). Vinna við að hreinsa skurði, botn hreinsaður og tekið ofan af öðrum bakka.
Þá var sérstaklega tekið út úr mælingunum tíðni aðgerða og eru niðurstöðurnar sýndar á 2. mynd. Aðgerðin "snúa gröfu" er þar mjög áberandi og verður hún eðlilega stærri hluti þar sem grafan þarf að snúa meira við mokstur í dreifara, eða um 180°. Afköst gröfunnar mæld í lengdarmetrum reyndust eðlilega nokkuð misjöfn eftir eðliseiginleikum efnisins sem moka þurfti upp. Þar koma til atriða eins og vatnsmagn í skurðinum, eiginleikar botnleðjunnar og hversu mikið botninn og hliðarnar eru grónar upp. Við meðalaðstæður náðist að hreinsa upp úr um 41-58 lengdarmetrum á klst., eða við bestu aðstæður gátu afköstin orðið allt að 80 metrar eins og vikið verður að síðar.
EIGINLEIKAR OG EFNAINNIHALD UPPGRAFTAR
Strax og farið var að vinna við að tengja saman vinnu skurðgröfunnar og tækis til að dreifa því jafnóðum sem upp úr skurðunum kom vöknuðu spurningar um hvaða efnainnihald væri í uppgreftinum og hvað hugsanleg áhrif hann gæti haft á gróðurinn. Því voru tekin nokkur sýni til skoðunar. Ekki ber að líta á þær niðurstöður sem hér verða kynntar sem skipulagðar athuganir á þessum vettvangi, heldur til að vekja athygli á að full þörf virðist vera á að rannsaka þennan hluta endurræktunarinnar mun betur, einkum með hliðsjón af hvernig haga beri jarðvinnslunni, t.d. hvort æskilegt er að plægja uppgröftinn niður eða hafa hann með í efri hlutum gróðurbeðsins. Sýnin voru tekin úr algengu ræktunarlandi, þ.e. úr 10 ára gömlum skurðum á mýrartúnum í Bæjarsveit í Andakílshreppi. Áhugi var til að mynda á að athuga sýrustig og hvort greina mætti uppsöfnun á kalíum. Í 1. töflu eru sýndar niðurstöður nokkurra mælinga. Um var að ræða tvær spildur á framræstri mýri, en önnur spildan náði þó yfir á sendið land. Eðli uppgraftarins var í þessu tilfelli mjög misjafnt eftir því hvar úr skurðinum var tekið. Í botni skurðanna er oft svört eða rauð leðja, en votlendisgróður með öflugu rótakerfi er þar áberandi. Í skurðhliðinni var oft nokkuð mildinn jarðvegur grasi gróinn og snarrót áberandi. Ofan á skurðbakkanum er jarðvegurinn að jafnaði svipaður og í túnunum. Eftir viðræður við sérfræðinga um hugsanlega myndun eiturefna í loftfirrtu umhverfi eins og skurðbotnum var ákveðið að gera einnig litla ræktunarathugun (pottatilraun), þar sem sáð var í "hreinan" uppgröft, blandaða sáðmold með uppgreftri (50/50) og til samanburðar í hreina sáðmold. Notað var fræ af sumarrepju, vetrarrýgresi, byggi og sumarhöfrum. Athuguð var spírun og uppskera eftir 90 daga frá sáningu. Til viðbótar var einnig bætt við einu sýni sem tekið var í skurðbotni úr mýri á Hvanneyri.
3. mynd. Spírunarhlutfall eftir 20 daga í pottum.
Þá var skoðað sérstaklega hvert spírunarhlutfallið var með tilliti til uppruna sýnanna, þ.e. úr botni skurðs, eða úr blönduðum uppgreftri. Þannig samanburði er stillt saman á 4. mynd. Áréttað skal aftur að gagnasafnið er lítið og verður túlkun að vera í samræmi við það, en ekki er sjáanlegt að um sé að ræða afgerandi neikvæð áhrif frá botnleðjunni.
Á vaxtartímanum var gefinn áburður sem nam um 450 kg/ha Græðir 5 (15-15-15). Uppskera var síðan mæld eftir 90 daga frá sáningu. Á 5. mynd má sjá meðaluppskeru á spírað fræ fyrir allar gróðurtegundirnar. Verulegur breytileiki var í uppskerutölum. Ekki var sjáanlegt samhengi milli uppskerumagns og K-gilda eða pH-gilda. Eins og sjá má hefur sáðmoldin í öllum tilvikum vinninginn hvað varða uppskerumagn. Af þeim gögnum sem tiltæk eru er ekki grundvöllur til að draga ákveðnar ályktanir en þeim er hér varpað fram til umhugsunar og umræðu og mættu gjarnan leiða til frekari athugana á þessum vettvangi þar sem ætla má að umrædd atriði hafi nokkuð þungt vægi í ræktunarstarfinu.
4. mynd. Spírunarhlutfall eftir 20 daga úr pottaathugun, flokkað eftir uppruna sýnanna.
5. mynd. Uppskera 90 dögum eftir sáningu.
DREIFING UPPGRAFTAR MEÐ ÁBURÐARDREIFARA
Um miðjan desember 1997 voru 1300 metrar af framræsluskurðum hreinsaðir með skurðgröfu eins og áður kom fram. Uppgröfturinn var um 1080 m³ og honum var dreift með Kverneland KD búfjáráburðardreifara sem Ingvar Helgason hf. hefur umboð fyrir. Dreifarinn er byggður fyrir að geta unnið með nánast allar gerðir áburðar með breytilegt þurrefnisinnihald. Í botni hans er mjög öflugur snigill sem færir áburðinn fram að kasthjóli fremst á dreifaranum, sem þeytir honum til hægri frá dreifaranum. Aðstæður voru fremur erfiðar sökum bleytu á spildunum og á köflum var nokkuð hvassviðri. Vinnan fór þannig fram að skurðgrafan ók eftir skurðbakkanum með hefðbundnum hætti og dráttarvélin og dreifarinn gekk við hlið hennar. Hentugast reyndist að dreifarinn væri staðsettur þannig að fremri brún dreifara næmi við fremri brún skurðgröfubeltanna. Grafan skilaði uppgreftinum beint upp í dreifarann, en hann var hafður stöðugt í gangi og tætti niður mold og gróður og þeytti því út til hægri. Af byggingu dreifarans leiðir að bakka varð meðfram sumum skurðum, þar sem dreifarinn getur aðeins dreift til hægri miðað við akstursstefnu.
Í 2. töflu koma fram afköstin eins og þau voru í þessari athugun. Afköst skurðgröfunnar var takmarkandi þáttur í öllum tilvikum, nema þar sem grafið var beint úr skurðruðningi, en þá reyndist afkastageta dreifarans vera takmarkandi þáttur.
2. tafla. Afköst við hreinsun á framræsluskurðum.
Á 6. mynd má sjá niðurstöður mælinga á dreifingu frákastsins frá dreifaranum en þar var magn uppgraftar á lengdarmeter nokkuð mikið, eða um 973 kg/lengdarmeter. Ennfremur ber að hafa í huga að dreifarinn stendur nokkra metra inn á spildunni. Almennt má segja að dreifarinn reyndist vel við þessa vinnu. Öryggisbolti fyrir snigil brotnaði einu sinni, án þess að á því væri sjáanleg skýring önnur en sú að mikið var í dreifaranum af þungum jarðvegi. Öryggisútbúnaður fyrir kasthjólið gaf eftir þegar aðskotahlutur flæktist í það. Tækið stóðst því álagið vel og yfirálagsbúnaður virðist vera virkur. Dreifarinn er nokkuð þungur, eða nærri 3 tonn, og verður að ætla nokkuð stórar aldrifsvélar þegar hann er notaður við aðstæður eins og þær sem hér var um að ræða. Dráttarvélin sem notuð var við dreifarann var aldrifsvél um 70 hö og verður að ætla a.m.k. það stóra dráttarvél til að knýja dreifarann við erfiðar aðstæður. Eldsneytisnotkunin fyrir dráttarvélina reyndist vera um 0,18 l/m³ að jafnaði.
6. mynd. Dreifikúrfa fyrir Kverneland KD. Uppgröftur úr framræsluskurðum. Aflúttak 540 sn/mín.
Eins og áður var getið kom greinilega í ljós að afköst gröfunnar voru í öllum venjulegum tilvikum takmarkandi þáttur. Sjá má af 1. og 2. mynd að aðgerðin "snúa gröfu" kemur oft fyrir og tekur stóran hlut af heildartímanum. Að mati gröfumanna má ef til vill auka afköstin verulega með því að breikka skóflu gröfunnar, ef álagið verður þá ekki of mikið á gröfubómuna. Hvað varðar dreifigæðin þá sýndi sig að allmikið af uppgreftrinum hafnaði aftur nokkuð nærri dreifaranum (6. mynd). Það var greinilegt að fá mátti betri dreifingu með því að auka hraðann á aflúttaki aðeins umfram 540 sn/mín. Einnig virtist sem dreifingin væri betri eftir því sem magn á lengdareiningu var minna. Ennfremur er rétt að benda á að þegar þessi aðferð er notuð berst all nokkuð magn snarrótarhnausa inn á spilduna. Því má ætla að betra sé í þeim tilvikum að plægja eftir yfirdreifingu. Í þessu tilfelli var áætluð vinna við að jafna úr hraukunum með flaggrind, 3 klst./ha. Hraukar þeir sem dreifarinn skilur eftir sig halda vel í sér jarðklaka sem geta tafið fyrir vorvinnslu. Kostnaður við að jafna ruðningum eftir enduruppgröft (miðað við fyrrgreindar magntölur) getur numið um 25-40000 kr/ha með jarðýtu (Haukur Júlíusson, munnleg heimild).
NOTKUN KASTHJÓLA VIÐ SKURÐAHREINSUN
Erlendis er algengt að nota kasthjól til að hreinsa upp úr framræsluskurðum. Áhugavert þótti að gera nokkra könnun á hvort og hvernig slík tækni ynni við aðstæður hér á landi. Í samvinnu við fyrirtækið Þór hf. var í maí 1996 ákveðið að flytja inn til reynslu búnað frá ítalska fyrirtækinu "Bruni Macchine Agricole" sem hefur sérhæft sig í framleiðslu á slíkum tækjum. Sótt var um styrk frá Framleiðnisjóði til að gera athuganir á "nýrri" tækni við framræslu og var verkefnið styrkt með kr 500 þúsund. Ákveðið var að velja tæki af millistærð, þ.e. með um 65 cm þvermál á kasthjólinu, m.a. vegna þess að stærri tæki þurfa meira vökvaflæði en flestar gröfur ráða hér við. Tækið var fyrst reynt með því að tengja það við meðalstóra "traktorsgröfu" á gröfuarminn. Til þess þurfti að útbúa sérstök millistykki og vökvaúttök. Strax kom í ljós að til að tækið vinni á botngróðri skurðanna verður ökuhraði að vera mjög lítill, eða innan við 1 km/klst., en að jafnaði eru hjólagröfur ekki með svo lítinn ökuhraða eða "skriðgír". Að auki er hliðarþyngdin það mikil með kasthjólið svo utarlega að skurðbakkarnir höfðu tilhneigingu til að gefa eftir. Því næst var tækið tengt á beltagröfuarm, en gröfurnar hafa bæði nægilegt vökvaflæði og og burðargetu vegna hliðarþyngdar. Gerðar voru nokkrar atrennur í að hreinsa skurði með þessum hætti, en í öllum tilvikum var árangurinn mjög ófullnægjandi. Ástæðurnar voru einkum þær að hjólið náði ekki að kasta leðjunni með fullnægjandi hætti upp úr skurðinum, þar sem skurðir hér eru almennt dýpri en tækið virðist vera hannað fyrir. Í öðru lagi var erfitt að halda hjólinu stöðugu í skurðbotninum, vegna þess að bakkarnir eru eðlilega ekki það sléttir. Niðurstaðan var í stuttu máli sú að við hefðbundna túnskurði hentaði þessi tækni ekki þar sem bæði vinnugæði og afköst væru ófullnægjandi og afkastageta beltagröfunnar nýttist betur með því að grafa með skóflu á hefðbundinn hátt.
Í framhaldi af þessari athugun er rétt að geta þess að á markaði erlendis eru tæki sem eru af allt öðrum stærðarflokki og mun öflugri en hér að framan greinir. Til að mynda framleiðir franska fyrirtækið CMS vökvaknúin keilulaga kasthjól eða sívalninga sem eru allt að 1,2 m í þvermál. Þeir eru tengdir við bómur á beltagröfum, geta bæði grafið nýja skurði og hreinsað upp úr eldri skurðum. Þessi búnaður þarf mjög mikið vökvaflæði, eða allt að 230 l/mín, og verður að setja á gröfurnar allt að 140 hö aukaaflvél. Við hreinsun skurða þeytir hjólið frákastinu langt inn á spilduna en hafa má nokkur áhrif á dreifinguna með því að breyta dreifingu geislans. Afköst þessa búnaðar eru mjög mikil og er rætt um 3-600 m á klst. Aukabúnaður á gröfuna er nokkuð kostnaðarsamur og er rætt um allt að 7 milljónir kr í því sambandi. Mjög áhugavert væri að fá slíkan búnað til reynslu hér á landi og hafa viðræður verið um það verið hafnar.
UMRÆÐUR OG ÁLYKTANIR
Mikið verk er fyrir höndum, að koma framræsluskurðum í viðunandi horf. Í því sambandi hefur verið slegið fram að lengd framræsluskurða á ræktunarlöndum séu um 20-25 þús. km. Þá benda athuganir til að magn uppgraftar á lengdarmeter, þegar kemur að eðlilegu viðhaldi, sé um 0,7-1,2 m³. Full ástæða er til að leita að hagkvæmari tækni og verklags til að hreinsa skurði og jafna uppgreftrinum yfir spilduna. Frumathuganir bentu til að efnainnihald uppgraftar sé með heldur lægra sýrustig en á spildunum og að kalítölur geti verið nokkru lægri. Ræktunarathugun í pottum með "hreinum" uppgrefti sýndu lægra spírunarhlutfall og einnig var uppskeran minni. Nauðsynlegt er að gera frekari athuganir á efnainnihaldi uppgraftarins sem hafa má hliðsjón af við skipulag endurvinnslunnar. Gerðar voru athuganir á að losa uppgröftinn beint frá gröfu í búfjáráburðardreifara, þannig að hún gæti unnið viðstöðulaust. Þær athuganir benda til að ná megi viðunandi árangri við dreifinguna og þannig komast hjá miklum útgjöldum við ýtuvinnu eftir uppgröft. Afköstin við þau vinnubrögð voru 40-80 lengdarmetrar á klst., háð uppgraftarmagni. Til prófunar hafa verið lítil kasthjól til hreinsunar, bæði tengd á hjólagröfur og beltagröfur, en vinnubrögðin verið ófullnægjandi. Skoða þarf nánar hvort stórvirk hreinsitæki sem á markaði eru erlendis geti verið álitlegur kostur við okkar aðstæður. Regluleg hreinsun framræsluskurðanna hlýtur að vera framtíðarmarkmið við túnræktina og nauðsynlegt er að leggja meiri vinnu og rannsóknir í það verkefni til að auka hagkvæmni við innlenda fóðurframleiðslu.
HELSTU HEIMILDIR
Árni Snæbjörnsson, 1996. Framræsla viðhald hennar og endurbætur. Í: Handbók bænda 1996: 36-43.
Borgþór Magnússon & Sturla Friðriksson, 1989. Framræsla mýra. Í: Ráðunautafundur 1989: 141-159.
Guðmundur H. Gunnarsson, 1985. Úrbætur í framræslu. Í: Ráðunautafundur 1985: 153-159.
Haukur Júlíusson, 1999. Munnlegar upplýsingar.
Óttar Geirsson, 1977. Endurbætur á framræslu í túnum. Freyr 53(22): 815-819.
Þórarinn Þórarinsson, 1999. Munnlegar upplýsingar.
|