Плуг — орудие (изделие) для вспашки плотной почвы, поднятия целины.
Кроме сельского хозяйства плуги применяются также в лесном хозяйстве. Первоначально плуги тащили на себе сами люди, затем волы, а ещё позже — лошади и мулы. В настоящее время в промышленно развитых странах плуг агрегатируется с трактором. Основная задача плуга — перевернуть верхний слой земли. Вспахивание уменьшает количество сорняков, разрыхляет и делает почву более мягкой и податливой, облегчает дальнейший посев. В процессе вспашки повреждаются уже тронувшиеся в рост, но ещё недостаточно окрепшие однолетние сорняки. Кроме того, оборот пласта земли способствует перемещению непроросших семян сорняков в нижний (более глубокий) слой плодородной почвы, что, в свою очередь, создаёт дополнительное препятствие на пути прорастания сорных трав — многие семена при этом погибают. При этом поднимаются семена сорняков прошлых лет, которые обладают хорошей всхожестью.
История плуга
Известно, что люди всегда с большим уважением относились к орудиям обработки почвы. Так, в средние века кражу плуга считали тяжким преступлением и наказывали вора колесованием. Нельзя было принимать плуг в заклад. Тот, кто становился за плуг, считался взрослым человеком.
Этимологический словарь русского языка Н. М. Шанского. сближает русское «плуг» с «плыть»: «плуг по сравнению с сохой кажется „плывущим“»Этимологический словарь русского языка.
М. Р. Фасмер даёт следующее объяснение происхождения слова: «укр. плуг, др.-русск. плугъ (Пов. врем. лет под 981 г.), сербск.-цслав. плугъ, болг. плуг, сербохорв. плу̏г, словен. plùg, род. п. plúga, чеш. pluh, plouh, слвц. pluh, польск. pɫug, в.-луж. pɫuh, н.-луж. pɫug, полаб. pläug Заимств. из д.-в.-н. pfluog „плуг“, др.-исл. plógr, англос. plóg, которые сближают частью с нов.-в.-н. pflegen „ухаживать“, частью — с нов.-в.-н. Pflock „колышек“».
Доиндустриальная эпоха
До плуга использовались другие пахотные орудия, к примеру, рало, соха и т. д. Самые первые сохи появились в III тыс. до н. э.Зворыкин А. А. и др. История техники. М., 1962. С.37 и имели очень простое строение и представляли собой раму (дышло), держащую в себе вертикально закреплённый кусок дерева (лемех), который волочили сквозь верхний слой почвы. Как лемех, так и дышло выделывались из одного куска дерева, о чём свидетельствует, например, сиракузская бронзовая монета.
Древние формы сохи известны нам по вавилонским и древнеегипетским изображениям, наскальным рисункам в Северной Италии и Южной Швеции (относящимся ко второму тысячелетию до нашей эры), а также по находкам древних плугов в торфяниках на территории Польши. Ранее I тысячелетия до нашей эры плуг был известен в Китае. Одно из древнейших упоминаний обозначающего плуг китайского иероглифа 犁 отмечено в «Гуань-цзы» (гл. 5 «Чэнма»)См. словарную статью 犁 lí в источнике: .
От сохи отличается классический плуг, который был изобретен древними римлянами. В отличие от сохи такой плуг имел колёса и металлический наконечник. Такой плуг позволял регулировать глубину борозды и отбрасывать землю в сторонуКарпенко Н. А., Зеленев А. А. Сельскохозяйственные машины — Москва, 1968. От римлян плуг перешел к германцам (, , ), а от них к славянам. Повесть временных лет упоминает плуг у вятичей в 981 году.
В самом начале отвалы делались из дерева в виде продолговатого четырёхугольника. Спереди их прикрепляли к стойке, а позади к подошве и к одной из рукояток плуга посредством деревянной или железной связи. Так как к дереву земля налипает сильнее, нежели к металлу, то впоследствии стали делать отвалы из чугуна или железа и давать им форму местами вогнутую, местами выпуклую, так что отвал представлял собой изогнутую винтообразную поверхность.
Первым коммерчески успешным плугом с использованием железных частей следует считать «Роттерхамский плуг», разработанный Джозефом Фулджембом (Joseph Foljambe) в 1730 году в Ротерхаме, Англии.
Разновидности плуга на территории России XIII—XX вв.
В европейской части России, по меньшей мере с X векаЮ. Краснов. Ранняя история сохи. «Советская археология», № 1, 1986 г., наибольшее распространение имела традиционная «великорусская» соха и позднее одноотвальная косуля, вплоть до постепенной замены её железным плугом на рубеже XIX—XX вв. В Поволжье, на Урале и в большинстве областей Сибири имели распространение сабан, в том числе колёсная разновидность, также схожие с ними малороссийские деревянный плуг-«лемех» и сабан-«колесуха»Андюсев Б. Е. Сибирское краеведение. Хозяйство, быт, традиции, культура старожилов Енисейской губернии XIX — начала XX вв.: Учебное пособие для учащихся и студентов. Изд. 2-е, испр. и дополн. — Красноярск: РИО КГПУ, 2003. — 336 с. ISBN 5-85981-049-0.
Индустриальная революция
Стальные плуги появились во времена промышленной революции. Они были легче и прочнее тех, что изготовлялись из железа или дерева. Первый стальной плуг изобрёл американский кузнец Джон Дир (John Deere) в 1830-х годах. К тому времени дышло, крепившееся к упряжи животных, было приспособлено так, что колесо в передней части плуга катилось по земле. Первые стальные плуги управлялись пешим человеком. Управляющий шёл вслед за плугом, держась за две рукоятки, и регулировал направление и глубину борозды. Он также часто руководил движением животных, тянущих за собой плуг. Позже появились плуги, где управляющий уже сидел на специальном сидении на колёсах, а плуг имел несколько лемехов.
Одна лошадь, как правило, может тянуть только плуг для одной борозды на чистой и мягкой почве. Для обработки более тяжёлых почв требовалось две лошади, одна из которых шла по борозде, а другая по необработанной земле. Для плугов, делающих две и более борозд, одна или несколько лошадей должны идти по свободной, невспаханной земле, и даже это даётся им с трудом. Обычно таким лошадям дают десятиминутный отдых каждые полчаса.
С появлением парового трактора стало возможно использовать его для вспашки. В Европе уравновешенные плуги на колёсах тянулись проволочными канатами (в качестве средства передачи), управляемых парой паровых двигателей английского инженера Джона Фаулера. В Северной Америке твёрдая почва равнин позволила прямое использование больших паровых двигателей в качестве тяговой силы. Часто бывало, что до десяти паровых машин тянули один большой плуг, что позволяло вспахать сотни акров земли за день. Только паровые машины могли двигать такие большие плуги. Когда появились бензиновые двигатели, они не имели достаточной мощности сравнимой с паровой тягой.
В Австралии в 1870-е годы был изобретён специальный плуг для распашки земель под виноградники, названный «Стамп Джамп». Его устройство позволяло плужному лемеху самому перепрыгивать через шишковатые и очень длинные, выступающие на поверхность корни эвкалиптов. С помощью такого плуга первые поселенцы в долине Макларен обрабатывали все самые старые виноградники в регионе.
Более простая система, созданная позже, использует вогнутый диск (или два), установленный под большим углом к направлению движения. Вогнутая поверхность удерживает диск в земле, если под него не попадает что-либо твёрдое. Когда плуг натыкается на корень дерева или камень, лемех плуга подпрыгивает, что позволяло избежать поломки плуга и продолжить вспашку.
В начале XX века разрабатывались также электроплуги основанные на 3 принципах: канатные плуги на электротяге лебёдками, электромоторизованные плуги и плуги, агрегатируемые с электротракторами.
Детали плуга на примере ручного плуга XIX века
В отдельности главные части плуга (рис. справа) производят следующую работу. Нож (а) — отрезает пласт в вертикальной плоскости. Лемех (б) в горизонтальной, оборачивает и разрыхляет пласт — отвал (в). К ним присоединяются ещё полевая доска (г), дающая плугу опору в вертикальной плоскости, подошва (д), служащая опорой плуга снизу и принимающая на себя вес плуга и лежащего на нём во время работы пласта; одна или две стойки (е), к которым прикрепляются с одной стороны вышеупомянутые части, а с другой — грядиль (ж, дышло), за который с переднего конца зацепляется упряжной валек и прикрепляется регулятор (и), а с заднего рукоятки (з). Обе последние части служат для управления плугом. К каждому плугу прикладываются ещё ключ для отвинчивания и закрепления гаек, молоток для заклепывания и или плуговой башмак, который надевается на лемех, или плужные салазки, служащие для перевозки плуга с одного места на другое. В современных плугах вместо ножа может устанавливаться предплужник.
Современный плуг
Лемешный плуг
Традиционные плуги могут переворачивать землю только в одном направлении, указываемым отвалом лемеха. В результате действия плуга образуются гребни вспаханной земли между бороздами, похожие на грядки. Этот эффект наблюдается и на некоторых полях, обрабатывавшихся в древние времена.
Современные плуги разделяют: по типу рабочих органов — на лемешные, дисковые и роторные; по роду тяги — на тракторные (навесные, полунавесные и прицепные), конные и канатные; по числу рабочих органов — на одно-, двух- и многокорпусные; по назначению — для основной вспашки (общего назначения) и специальные (лесные, кустарниково-болотные, садовые, виноградниковые, плантажные, ярусные и т. д.); по способу вспашки — на бороздные, работающие всвал и вразвал (с образованием свальных гребней и разъёмных борозд), и для гладкой пахоты.
Оборотные плуги имеют двойные переворачивающиеся лемехаОборотный плуг // Сельскохозяйственный энциклопедический словарь — М.: Советская энциклопедия, 1989. — 640 с.: пока один работает на земле, второй переворачивает её в воздухе (ошибочное суждение — в текущий момент времени работает один комплект — так же, как у обычного плуга). Доходя до края поля, плуг под действием гидравлики переворачивается, и при втором обратном проходе новые борозды отваливаются в ту же сторону, что и в первый раз — это позволяет избежать образования гребней.
Оборотный плуг не производит никаких дополнительных операций с пластом. Его использование позволяет пахать «челночным» методом — каждый последующий проход вплотную к предыдущему. Для этого необходимы два комплекта лемехов «зеркальной» конструкции на одной раме. При проходе один комплект работает, второй «смотрит в небо». После прохода и разворота агрегата «зеркальные» лемеха с помощью гидравлики меняются местами. Такая схема вспашки позволяет получить однородную вспаханную поверхность с гребнями, ориентированными в одну сторону (гладкая вспашка). Кроме того, экономится время и топливо на переездах между загонами.
При вспашке же обычным плугом половина загона имеет гребни справа от борозды, половина — гребни слева. При этом в центре загона образуется либо двойной гребень (при вспашке «в свал», когда агрегат начинает движение с середины загона и ходит по расширяющейся спирали), либо двойная борозда (при вспашке «вразвал», когда агрегат начинает движение у края загона и ходит по сужающейся спирали).
Оборотный плуг подсоединяется к трактору с помощью трёхточечной навески. Обычные плуги имеют от 2 до 5 отвалов, но полунавесные плуги, поднятие которых поддерживается колесом, могут иметь до 18 отвалов. Ширина захвата каждого отвала может варьироваться от 30 см до 60 см. Гидравлическая система трактора используется для поднятия и переворота плуга, а также для регулирования ширины и глубины борозды. Тракторист всё ещё должен регулировать сцепление плуга, так чтобы он шёл под нужным углом. На современных тракторах глубина и угол вспашки устанавливаются автоматически.
Цель вспашки состоит в перемешивании слоёв земли, обогащении её кислородом, избавлении от сорняков и некоторых бактерий. Закопанные сорняки разлагаются в земле и служат в качестве компоста.
Дисковый плуг
Дисковый плуг в основном применяют при освоении новых территорий для вспашки новых земель после раскорчёвки леса, тяжёлых, уплотнённых, засорённых растениями и болотных почв. Рабочими органами этой разновидности плуга являются смонтированные на раме плуга сферические диски, вращающиеся на осях.
Роторный плуг