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DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA AGRARIA

Ph. D. Davide Facchinetti

Corso di Meccanizzazione Agro-Forestale

DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA AGRARIAPhPh. D. Davide Facchinetti . D. Davide Facchinetti

Corso di Meccanizzazione AgroCorso di Meccanizzazione Agro--ForestaleForestale

Le lavorazioni del terreno, sono interventi praticati dall'uomo con l'ausilio di utensili o macchineallo scopo di creare un ambiente fisico ospitale per le piante agrarie.

In generale le lavorazioni migliorano le condizioni fisico-meccaniche del terreno e indirettamenteinfluiscono in modo più o meno marcato sulle proprietà chimiche e su quelle biologiche.

Scopi primari:

Aumento della sofficità - crea condizioni migliori per favorire l'espansione delle radici.Aumento della permeabilità - favorisce l'infiltrazione dell'acqua, lo sgrondo dell'acqua in eccessoe la costituzione di riserve idriche di maggiore entità.Preparazione del letto di semina - lo sminuzzamento delle zolle crea un ambiente adatto adospitare il seme in modo che le particelle terrose vi aderiscano meglio favorendone l'imbibizione ela conseguente germinazione.

Scopi secondari:

Contenimento della vegetazione infestante.Contenimento delle perdite d'acqua per evaporazione.Livellamento della superficie del terreno.Interramento di fertilizzanti o altre sostanze.



I terreni sabbiosi hanno una struttura incoerente che non subisce conseguenze negative a seguito delle lavorazioni.

Questi terreni si possono infatti lavorare sia quando sono umidi sia quando sono asciutti perché le proprietà fisiche sono determinate esclusivamente dalla tessitura.

Per tutti gli altri terreni (terreni di medio impasto, tendenti al limoso o all'argilloso) le proprietà fisiche sono determinate sia dalla tessitura sia dalla struttura.

Dal momento che la struttura delterreno è una proprietà dinamicache può subire alterazionimarcate anche con un solointervento è importanteconsiderare gli aspetti, relativialle lavorazioni, che possonoavere riflessi negativi su questaproprietà.

Le considerazioni che seguononon si applicano ai terrenisabbiosi.



Nei terreni dotati di un certo tenore in particelle fini, in particolare l'argilla, il risultato di unalavorazione cambia in funzione della coesione e dell'adesione. I valori di queste proprietà varianoin funzione dell'umidità, perciò la scelta del momento ottimale in cui eseguire una lavorazione èsubordinata all'umidità del terreno.

In relazione all'umidità, il terreno può trovarsi in tre stati fisici: coesivo, plastico e fluido. Lo stato coesivo si ha a umidità relativamente basse, quello fluido a umidità elevate.

Con terreno allo stato coesivo, l'adesione ha valori molto bassi. La coesione dipende dal tenore incolloidi minerali: ha valori molto alti nei terreni argillosi, piuttosto bassi nei terreni poveri di colloidi.Una lavorazione, ad esempio l'aratura, eseguita su un terreno allo stato coesivo richiede unnotevole dispendio di energia nei terreni argillosi, in quanto gli organi lavoranti devono vincere leforze di coesione, con formazione di una elevata macrozollosità.

Nei terreni limosi si ottiene invece un certo grado di zollosità accompagnato da una notevolepolverizzazione del terreno. In generale si dovrebbe evitare la lavorazione dei terreni limosi inquanto l'eccessiva polverizzazione avrà riflessi negativi sulla struttura quando il terreno riacquistaumidità. I terreni polverizzati tendono infatti a diventare asfittici e mal strutturati, con formazione dicrosta superficiale quando asciugano e difficoltà di sgrondo delle acque in eccesso.

Nei terreni argillosi gli inconvenienti sono per lo più legati ai maggiori costi delle lavorazioni(aumenta il numero di interventi, il consumo di carburante, il costo di manutenzione per la maggioreusura degli organi lavoranti). Non ci sono invece vincoli tecnici. Prudenzialmente si eseguono lelavorazioni con terreno allo stato coesivo quando si teme che l'umidità elevata ne impedisca lalavorazione.



Con terreno allo stato plastico la coesione ha valori relativamente bassi mentre l'adesione ha ivalori più alti in assoluto. Con le lavorazioni il terreno aderisce agli organi lavorati e subisce unmodellamento con la distruzione della struttura, a causa del costipamento esercitato sia dagliorgani di movimento delle macchine (ruote e cingoli) sia dagli organi lavoranti. La lavorazione allostato plastico va pertanto evitata in tutti i terreni perché ha effetti deleteri.

Con terreno allo stato fluido sia la coesione sia l'adesione hanno valori molto bassi. In condizioni diumidità elevata, infatti, le particelle terrose tendono a circondarsi di un velo liquido smorzando sia leforze di adesione sia le forze di coesione. Anche in questo caso ogni sollecitazione meccanica haeffetti distruttivi sulla struttura. Peraltro il terreno perde del tutto la sua portanza e di fatto lelavorazioni sono impedite dall'impossibilità d'ingresso in campo con i comuni mezzi agricoli.

Esiste un campo di umidità, compreso fra lo stato coesivo e lo stato plastico in cui adesione ecoesione hanno valori abbastanza vicini. In queste condizioni si dice che il terreno è in tempera.

Con terreno in tempera gli organi lavoranti vincono facilmente le forze di coesione e il terrenoaderisce poco. Le zolle si sgretolano con relativa facilità e la lavorazione lascia il terreno incondizioni di sofficità ideali.

Con valori di umidità leggermente superiori a quelli ottimali (terreno tendente al plastico) si ottieneun principio di modellamento.

Ad esempio, dopo un'aratura le zolle mostrano superfici lisce per effetto della compressioneesercitata con il versoio.



Con valori di umidità leggermente inferiori a quelli ottimali (terreno tendente al coesivo) allosgretolamento delle zolle si accompagna un certo grado di polverizzazione, più accentuato neiterreni limosi e di medio impasto rispetto a quelli argillosi.

Da quanto detto in precedenza, si evince che i terreni più facilmente lavorabili sono quelli sabbiosi,non essendoci vincoli legati all'umidità.

Un minor margine di scelta è offerto dai terreni argillosi, i quali andrebbero lavorati in tempera, maprudenzialmente si può optare per la lavorazione allo stato coesivo.

I terreni più difficili da gestire sono quelli limosi, i quali vanno lavorati sempre in stato di tempera.

Le lavorazioni meccaniche vengono eseguite con macchine provviste di utensili in grado dicompiere interventi di più larga portata, in termini di superficie e profondità, azionate per mezzodella trazione animale o meccanica. La trazione animale è ancora largamente diffusa in vaste areedella Terra, ad agricoltura marginale o di sostentamento, mentre la trazione meccanica èlargamente diffusa nelle aree economicamente sviluppate ad agricoltura sia intensiva sia estensiva.Le lavorazioni meccaniche sono eseguite con macchine semoventi, in grado di operare su piccolesuperfici, oppure con macchine operatrici trainate o portate dal trattore.

L'azione meccanica degli organi lavoranti sul terreno può essere passiva (quando avviene pereffetto della trazione) oppure attiva, per effetto di un moto trasmesso da un motore proprio o dallapresa di potenza del trattore.



Lavorazioni di messa a coltura

Sono lavori di carattere straordinario in quanto si eseguono una sola volta allo scopo di rendere unterreno naturale adatto alla coltivazione. Alcuni di questi lavori sono talvolta eseguiti anche conmacchine industriali (es. macchine movimento terra come apripista, caterpillar, escavatrici acucchiaio, ecc.). Le lavorazioni di messa a coltura classiche sono le seguenti:

Dissodamento - È una lavorazione profonda, che può raggiungere i 150 cm di profondità, eseguitaallo scopo di rompere per la prima volta la compattezza di un terreno naturale. In genere si eseguecon aratri di grandi dimensioni trainati da trattori di elevata potenza.

Scasso - È una lavorazione profonda, analoga al dissodamento, che si esegue a 80-120 cm primadell'impianto di un arboreto. A differenza del dissodamento, lo scasso si esegue su uno stessoterreno quando si ripetono più impianti.

Spietramento - È una lavorazione eseguita con macchine specifiche allo scopo di ridurrel'eccessiva presenza di scheletro in superficie o anche in profondità. Le spietratrici agisconoeffettuando una cernita meccanica oppure frantumando i massi (es. calcare tenero).



Lavorazioni principali Sono lavori di carattere ordinario eseguite per la preparazione del letto di semina prima di ogni ciclocolturale. Queste lavorazioni si eseguono sul terreno sodo, più o meno compattatodall'assestamento e dal ripetuto passaggio di macchine e persone nel ciclo precedente, pertantorichiedono l'impiego di attrezzi in grado di vincere l'eventuale tenacità del terreno.

In occasione della lavorazione principale, in genere, si provvede anche all'interramento diammendanti e concimi. Secondo la lavorazione adottata, lo stato del terreno negli strati superficialinon è ancora adatto ad ospitare il seme perciò sarà necessario eseguire uno o più lavoricomplementari allo scopo di raffinare il letto di semina.

I lavori che si possono eseguire come principali, per consuetudine, sono i seguenti:

Aratura - È la lavorazione principale di più largo impiego in Italia, in genere ritenuta indispensabileper i terreni limosi e argillosi. Lascia il terreno in uno stato fisico inadatto per la semina a causadell'eccessiva macrozollosità pertanto richiede l'integrazione con lavori complementari.

Aratura con aratro a dischi - È alternativa alla precedente, eseguita con l'aratro a dischi. Èconsiderata impropriamente una variante dell'aratura, ma in realtà le condizioni e il risultatodell'operazione sono fondamentalmente differenti. Si pratica su terreni non compatti.

Ripuntatura - È una lavorazione eseguita in alternativa all'aratura con l'impiego di scarificatoripesanti. A differenza delle lavorazioni precedenti non altera il profilo del terreno perché non eseguerovesciamento né rimescolamento. Si presta perciò per essere eseguita su terreni in cui si vuoleevitare l'alterazione del profilo. A parità di profondità richiede forze di trazione inferiori.



Lavorazione a due strati - Tecnica di lavorazione che consiste nella combinazione di aratura eripuntatura. Si può effettuare con un passaggio con un ripuntatore ad una profondità di circa 50 cm,seguito da un'aratura superficiale ad una profondità di circa 30 cm, oppure con un unico passaggiocon aratro ripuntatore. Ha lo scopo di compensare vantaggi e svantaggi dell'aratura e dellaripuntatura. Ad esempio evita la formazione della "suola di lavorazione" che si può avere conl'aratura e permette un adeguato interramento dei residui colturali e dei concimi, impossibile con laripuntatura.

Fresatura - È una lavorazione eseguita in alternativa all'aratura con l'impiego di una fresatrice.Rispetto alle precedenti ha il pregio di eseguire un efficace lavoro di sminuzzamento del terrenopertanto non necessita, in genere, di integrazioni con lavori complementari, tuttavia non permette diraggiungere grandi profondità (al massimo 25 cm). Si presta per la preparazione del terreno primadella semina di una coltura intercalare, specie quando esiste l'esigenza di accorciare il più possibilei tempi di preparazione del letto di semina. A parità di profondità richiede elevate potenze infunzione della larghezza di lavoro.

Vangatura - È una lavorazione eseguita in alternativa all'aratura con l'impiego di una vangatrice. Lecondizioni di lavoro sono tali da ritenerla poco adatta per la maggior parte dei terreni in Italia, inoltrenon permette di raggiungere considerevoli profondità. Si presta per la lavorazione di terreni sciolti.



Lavorazioni complementari

Sono detti anche lavori di preparazione del letto di semina, in quanto si collocano fra la lavorazioneprincipale e la semina. In genere l'obiettivo di queste lavorazioni è quello di realizzare, negli stratisuperficiali del terreno, un ambiente fisico adatto a ospitare il seme e fare in modo che le particelleterrose aderiscano perfettamente al seme, affinché questi si trovi in condizioni ideali di umidità.

I lavori complementari possono anche avere lo scopo di correggere alcuni inconvenienti causatidalla lavorazione principale oppure integrarne i benefici.

Estirpatura - È un lavoro che integra in genere l'aratura migliorando le condizioni per la successivaerpicatura. Si esegue con l'estirpatore. L'estirpatura è in genere consigliabile nei terreni compattiquando l'aratura è eseguita diversi mesi prima dell'erpicatura. Questa condizione si verifica in casodi aratura estiva e semina autunnale e, soprattutto, in caso di aratura autunnale e seminaprimaverile: durante questi intervalli di tempo le zolle subiscono un parziale sgretolamento perazione degli agenti atmosferici ma nel frattempo il terreno tende a compattarsi in superficie e aricoprirsi di una vegetazione infestante. L'estirpatura riduce la compattezza superficiale ed eliminala vegetazione eventualmente comparsa creando le condizioni adatte per eseguire l'erpicatura. Inalcuni casi, ad esempio con colture poco esigenti che si adattano ad un letto di semina preparatogrossolanamente e su terreni non particolarmente tenaci, l'estirpatura può essere anche il lavorocomplementare finale, lasciando il terreno pronto per la semina.



Erpicatura - È la lavorazione complementare classica, in genere eseguita dopo un'aratura o unaripuntatura allo scopo di ridurre la zollosità in superficie e, nello stesso tempo, rendere più regolaree uniforme la superficie del letto di semina. La qualità del lavoro dipende dal tipo di erpiceimpiegato e dalle caratteristiche fisico-meccaniche del terreno. Nei casi più favorevoli è sufficienteun solo passaggio, in casi più difficili sono necessari più passaggi con l'erpice.

Spianamento della superficie - È un'operazione da eseguire necessariamente quando la lavorazione principale, soprattutto un'aratura profonda, lascia il terreno con una superficie molto irregolare, oppure quando si deve avere una superficie perfettamente livellata, come nel caso delle risaie. L'operazione si può eseguire con una ruspa trainata dal trattore, spesso con l'ausilio di tecnologie di controllo che migliorano l'accuratezza dell'operazione (puntamento Laser, GPS), ma nella generalità dei casi lo spianamento della superficie si realizza agevolmente con la semplice erpicatura.

Fresatura - Si esegue dopo un'aratura come unico intervento complementare in alternativaall'erpicatura. In generale è un lavoro più superficiale rispetto alla fresatura adottata come lavoroprincipale. L'utilizzo della fresatura in alternativa all'erpicatura è poco razionale dal punto di vistaeconomico in quanto comporta in genere un maggior consumo di carburante, tuttavia può rendersiopportuna in caso di eccessiva zollosità superficiale per semplificare le operazioni di preparazionedel letto di semina, specie quando le lavorazioni complementari richiederebbero 3 o più passaggi.



Rullatura - Si esegue con finalità differenti, in genere subito dopo la semina allo scopo dicompattare leggermente il terreno e ridurre ulteriormente la zollosità superficiale.In questo modo si permette al terreno di aderire meglio al seme e, nello stesso tempo, si riduconole cause di fallanza in fase di emergenza delle piantine.La rullatura si può eseguire anche dopo una fresatura e prima della semina: in questo caso loscopo è quello di ridurre l'eccessiva sofficità del terreno in quanto il successivo assestamentopotrebbe alterare la profondità di semina.La rullatura si esegue con rulli concepiti per questo scopo, abbastanza leggeri per non costipareeccessivamente il terreno, a superficie liscia o dentata o realizzata con una griglia metallicacilindrica. Quasi sempre il rullo è combinato con la seminatrice, pertanto l'operazione si esegue conun unico passaggio in corrispondenza della semina.



Aratri monovomeri

Si tratta o di piccoli aratri da utilizzare con macchine aventi piccole potenze (es motocoltivatori o piccoli trattori) oppure di aratri aventi grandi dimensioni da utilizzarsi per lo scasso.



L'erpice (detto anche frangizolle) è una macchina agricola portata o trainata dalla trattrice ed impiegata per lavori complementari nell'agricoltura, tipicamente per l'erpicatura.

Tipologie:

Erpice a denti rigidi: è la forma classica e più antica di erpice. È formata da una intelaiatura alla quale sono attaccati delle punte di ferro, spesso lievemente piegate all'indietro.

Erpice estirpatore: è formato da poche punte ("ancore"), ma di dimensioni generose: è utilizzatoesclusivamente per lavorazioni intermedie di terreni piuttosto zollosi, deve il nome alla sua proprietàdi estirpare le erbe infestanti, smuovendo il terreno ed esponendone le radici.



Erpice a denti vibranti (o elastici): i denti non sono fissi ma elastici, le sue funzioni sono intermedie tra quelle dell'estirpatore e dell'erpice tradizionale a denti rigidi.

Erpice a maglie: ha funzioni analoghe a quelle dell'erpice a denti rigidi, ma prestazioni piùscadenti: in pratica era utilizzato soprattutto in passato, oggi viene adoperato solo per lavori disemina a spaglio o interramento di fertilizzanti.



Erpice rotante: non è in realtà un vero e proprioerpice, perché la sua azione meccanica sul terrenonon è dovuta al trascinamento ma alla rotazioneimpressa dalla presa di potenza del trattore atamburi orizzontali muniti di denti verticali (coltelli), èuna macchina decisamente simile alla fresa conqualche vantaggio (come l'assenza di costipamento)e qualche svantaggio (la necessità di terreno inparticolari condizioni meccaniche) rispetto a questa.Rispetto agli erpici veri e propri ha in comune lafunzione fondamentale di disgregare le zolle diterreno, ma non quella di interramento: ha inoltreuna produttività oraria enormemente più bassa erichiede potenze e consumi ancor più elevati, ma incasi opportuni consente di effettuare un affinamentoefficace dove l'azione degli erpici tradizionali risultainsufficiente o trascurabile.

Erpice a dischi: è formato da due o più serie di numeroseruote dentate e dischi taglienti, si distingue tra erpici adischi dritti (frangizolle) e a dischi obliqui (morgano osmorgano), con funzioni analoghe ai precedenti ma adattoa terreni meno tenaci; questi attrezzi esistono in versionidiverse in base al peso e alle dimensioni dei dischi, equindi più o meno adatti ai vari scopi.



La fresatrice è una macchina agricola utilizzata per lo sminuzzamento delle zolle nella preparazionedel letto di semina o per la pulizia del terreno (diserbo meccanico, trinciatura stocchi). Si tratta diuna macchina portata dalla trattrice mediante attacco a tre punti che agisce sul terreno in virtù delproprio peso e del moto trasmesso dalla presa di potenza.

E' costituita da una struttura in cui l'organo lavoratore è formato da un rotore ad asse orizzontale alquale sono collegate le zappette/puntoni, che provvedono alla lavorazione del terreno. Il movimentorotatorio delle zappette è fornito dalla presa di potenza della trattrice.

Gli organi lavoranti sono composti da una serie di lame sagomate, dette coltelli, fissate su un asseorizzontale ruotante mosso, tramite una trasmissione dalla presa di potenza del trattore.

La Fresatrice (o zappatrice rotativa)



Sul telaio della macchina è applicato un carter posteriore che ha lo scopo d'impedire che le zolletteerose siano scagliate a distanza, facendo in modo che si stratifichino subito dopo l'organolavorante. Pur svolgendo un lavoro simile, le zappatrici rotative si distinguono dalle fresatricipropriamente dette per avere i coltelli rigidi, mentre le fresatrici hanno organi lavoranti elastici.

Alla fresatrice possono essere aggiunti rulli posteriori del tipo a gabbia, a puntoni, packer ecc. perspianare il terreno fresato e regolare la profondità di lavoro.

Questi accessori non sono movimentati dalla p.d.p.

Durante la fase di lavoro la fresatrice esercita una spinta nel senso di marcia dovuta all'azione dellezappette sul terreno (non comporta quindi sforzi di trazione).

Talune fresatrici montano un cambio per poter variare la velocità delle zappette rispetto la velocitàdi rotazione della presa di potenza.

Le zappette possono avere diverse forme a seconda del terreno da lavorare.

In situazioni specifiche, tipo vigneti o frutteti, si utilizzano fresatrici a spostamento laterale; questopuò avvenire automaticamente per mezzo di un tastatore o manualmente per mezzo di undistributore idraulico posto sulla postazione di guida.



La zappatrice può essere anche di tipo semovente(motozappa), in ogni caso Il meccanismo dellalavorazione si basa sul principio della fresatura in sensolato: un utensile sagomato ruotante ad alta velocitàprovoca con l'avanzamento l'erosione di uno strato diterreno sminuzzandolo in zollette che vengonorimescolate e stratificate subito dietro l'attrezzo.

La fresa sminuzza finemente i residui colturali e/o il terreno, crea però una suola di lavorazione.



La vangatrice

La vangatrice è una macchina portata dalla trattrice edazionata dalla presa di potenza del trattore. Viene usataesclusivamente per la lavorazione principale del terrenoin quanto lavora ad una profondità compresa fra i 15 edi 40 centimetri; i principali componenti di questamacchina sono senz’altro le vanghegge o vanghe chetagliano il terreno in zolle, le sollevano e le rovescianoparzialmente all’indietro.

Lo svantaggio dell’uso di quest’attrezzo è l’estremalentezza con la quale opera. (2-3 km/h tipicamente)



Esistono sostanzialmente 2 tipologie di vangatrici:

Vangatrice leggera: sono delle macchine che non richiedono particolari potenze (bastano anche50 CV per poterla utilizzare), raggiunge scarse profondità (al massimo 20-25 centimetri) e compieun lavoro di rovesciamento relativamente superficiale del terreno, è molto utile quando dobbiamointerrare della sostanza organica.

Vangatrice pesante: è un attrezzo di grandi dimensioni e peso, richiede potenze mediamenteelevate (minimo 90-100 CV), lavora fino a 45 centimetri di profondità andando a compiere un lavorosurrogato all’aratura.

In base al tipo di terreno sul quale opererà la vangatrice è possibile adottare diverse tipologie di vanghegge, essenzialmente ne ritroviamo di 3 tipi per altrettanti terreni:

Vanga a punta piatta (adatta a terreni sciolti);Vanga a punta viva (adatta a terreni argillosi e compatti);Vanga a tridente (per terreni con presenza di radici).

Alla vangatrice è spesso associato un rullo posteriore che permette di livellare il terreno e di sminuzzare le zolle che precedentemente sono state vangate dalla macchina.

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