CC BY
121
VIRTUAL RESEARCHES OF THE LANCET PAW THE SOWING UNIT
© 2015
V.V. Kosolapov, the candidate of technical sciences, the associate professor of the chair «Technical service» E.V. Kosolapova, the senior teacher of the chair «Technical service» Nizhny Novgorod State Engineering-Economic Institute, Knyaginino (Russia)
Abstract. In the given article the urgency of carrying out of researches of geometrical parameters plough groups of the sowing unit, namely a lancet paw, for increase of profitability of cultivation of a sugar beet due to decrease in a net cost of its manufacture is considered. The reasons regulating fundamental requirements, shown to crop, namely optimum accommodation of a grain in a file of ground on border of two layers, bottom damp, for maintenance of faster seed germination, and top loosened, for supply by oxygen and decrease moisture evaporation are resulted. For achievement of the given objective the group consisting from packer boristheblade of a wheel and a lancet paw which cuts off ground up to base depth is offered modernized plough, and allows minimizing influence of poor-quality proceeding preparation. Research influence of geometrical parameters of a lancet paw on results of crop is described in given article. Application of technology of the decision by a numerical certainly-volumetric method on means of program complex FlowVision of firm Tesis has allowed to lower labor input of the executed works and to provide identical conditions of carrying out of experiments for all types of investigated samples. Are resulted the program of virtual researches. Changeable parameters in rated model are, speed of movement and depth of immersing of working body, density of environment. In the basic estimated parameter, in our case, the pressure created inside of the soil environment and specifically on a surface of a wedge is. The analysis of the received results, calculation of estimated factors of regress, definition of the importance of each of them, checks of adequacy of models and constructions of graphic representations of surfaces of responses, is lead with use of computer facilities on means of program complex Portable St Statgraphics Centurion 15.2.11.0. At performance of calculation the matrix of factorial experiment which factors were x - angle of a slope of a breast and x - angle of a solution of wings of a lancet paw is made. For criterion of optimization dynamic pressure P and cleanliness of clearing sowing lying down are accepted. By results of virtual experiment the models of regress describing influence of studied factors on criterion of optimization have been received. Surfaces of responses are constructed. Appropriating conclusions and recommendations are presented.
Keywords: virtual researches, geometrical parameters, grain sealing, quality, the sowing unit, a lancet paw, accuracy of crop.
УДК 631.614
БОРЬБА ЗА ЗЕМЛЮ: ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗАЛЕЖНЫХ ЗЕМЕЛЬ
© 2015
О.И. Орлова, преподаватель кафедры «Физико-математические науки» Нижегородский государственный инженерно-экономический институт, Княгинино (Россия)
Аннотация. Несмотря на то, что Россия занимает первое место в мире по наличию земельных ресурсов и входит в пятерку лидеров по площади пашни, в настоящее время выведено из оборота до 40 млн пашни из 120 млн га. Эти земли переведены в залежь и трансформируются под влиянием естественных и антропогенных процессов, таких как почвообразование, залужение, заболачивание, задернение, зарастание бурьяном, кустарником, порослью берез и сосен. Самый простой и наименее затратный способ увеличить площадь продуктивной пашни и тем самым резко поднять аграрный потенциал страны - возращение в оборот этих 40 млн га. Для принятия технологического решения по возврату залежных земель в пашню необходимо предварительно провести осмотр, анализ и дать оценку состояния растительного покрова. В зависимости от степени зарастания земель растительностью применяют различные технологии окультуривания земель. Выбор способа обработки этих земель и средств механизации определяется состоянием растительного покрова, типом почвы, ее гранулометрическим составом и другими агрофизическими свойствами.В статье рассмотрены два метода обработки земель, находящихся на первой стадии зарастания, либо прошедших предварительную подготовку: с применением механической обработки почвы; без применения механической обработки почвы (no-till технологии). Механическая обработка почвы - это воздействие на нее рабочими органами орудий с целью создания определенного соотношения в ней объемов, занятых твердой фазой и порами. Механическая обработка является одним из древнейших приемов в земледелии. Система нулевой обработки почвы (no-till) - современная система земледелия, при которой почва не обрабатывается, а ее поверхность укрывается специально измельченными остатками растений - мульчей. Технология no-till основана на отказе от пахоты (no-till от англ. означает «не пахать»). В работе рассмотрены преимущества и недостатки каждой из технологий земледелия. Приведена сравнительная таблица по основным технологическим критериям.
Ключевые слова: дернина, дренаж, залежные земли, залужение, культуртехнические работы, мезофильная и ксе-рофильная растительность, мульча, механическая обработка, плотнокустовые злаки, система нулевой обработки почвы, технология no-till.
Россия занимает первое место в мире по наличию земельных ресурсов и входит в пятерку лидеров по площади пашни. Но даже при наличии благоприятных природных условии, она отстает по эффективности и продуктивности использования ресурсов от стран с сопоставимыми показателями.
Согласно официальным источникам в настоящее время в России выведено из оборота и не используется от 30 до 40 млн га пашни из 120 млн га, числящихся на балансе сельскохозяйственных предприятий. Большинство из них выведено из оборота 10-15 лет назад. Эти земли переведены в залежь и трансформируются под влиянием естественных и антропогенных процессов, таких как почвообразование, залужение, заболачивание, задерне-ние, зарастание бурьяном, кустарником, порослью берез и сосен [1]. Больше всего залежей сосредоточено в
Нечерноземной зоне и на северо-западе страны в силу социальных причин [2]. Можно ожидать, что при сложившейся в стране политике в отношении аграрного сектора произойдет дальнейшее сокращение посевных площадей, что имеет негативные социальные и экономические последствия. Дальнейшее протекание этих процессов может привести к трудно обратимым последствиям. Самый простой и наименее затратный способ увеличить площадь продуктивной пашни и тем самым резко поднять аграрный потенциал страны - возращение в оборот этих 40 млн га. С вязи с тем, что земли находятся в пределах действующих предприятий, в отличие от 50-х годов прошлого века, стоит вопрос не об освоении необжитых территорий, а только о возобновлении обработки когда-то плодоносившей земли [1].
Зарастание залежных земель растительностью про-
исходит поэтапно:
- в первые 2-3 года идет зарастание однолетними и многолетними сорными травами, образующими мощную дернину;
- в последующие 5-7 лет - корневищными сообществами, впоследствии сменяющимися рыхлокустовыми и плотнокустовыми злаками.
Видовой состав таких трав может отличаться в лесной и степной зонах. Так, в лесной зоне при зарастании долго сохраняется пырейная (длиннокорневищная) стадия развития, в то время как в лесостепных и степных регионах формируется короткокорневищная стадия, образованная мятликом узколистным, являющимся более ксерофитным по сравнению с пыреем. Это обусловлено тем, что в условиях степей с возрастом залежей влажность почвы постепенно снижается, приближаясь к влажности степных целин и предопределяя смену мезо-фильной растительности залежей более ксерофильной целинно-степной. В лесной зоне зарастание, напротив, сопровождается увеличением влажности почвы, поэтому доминировать начинают мезофитные растения [3].
Изучение восстановления растительности на залежах в условиях лесостепи позволило выделить следующие стадии:
- стадия бурьянистая;
- стадия корневищных растений;
- стадия дерновинных злаков или вторичной целины [3].
Для принятия технологического решения по возврату залежных земель в пашню необходимо предварительно провести осмотр, анализ и дать оценку состояния растительного покрова [4].
Для выполнения культуртехнических работ необходимо решить следующие задачи:
- приведение поверхности осваиваемых земель в состояние, пригодное для обработки почвообрабатывающими машинами и орудиями (раскорчевка пней, расчистка кустарника, очистка верхнего слоя почвы от древесины и валунов);
- улучшение свойств почвы и повышение ее плодородия путем первичной обработки и внесения удобрений.
Выбор способа обработки этих земель и средств механизации определяется состоянием растительного покрова, типом почвы, ее гранулометрическим составом и другими агрофизическими свойствами [4].
На рисунке 1 представлена схема проведения культур-технических работ в зависимости от этапа зарастания залежных земель растительностью [5,6,7] (рисунок 1).
В данной статье рассмотрим только некоторые основные способы первичной обработки земель, а именно два противостоящих друг другу:
- с применением механической обработки почвы;
- без применения механической обработки почвы (no-till технологии).
В конце XIX и начале XX столетия были сформулированы основные теоретические положения учения по обработке почвы в трудах П.А. Костычева (1951), В.Р. Вильямса (1951), А.Г. Дояренко (1966) и других исследователей. Такие выдающиеся ученые, занимавшиеся исследованиями в области агрохимии, как А.А. Измаильский (1937), В.Р. Вильямс (1939), П.А. Костычев (1951), Э.Д. Рассел (1955), И.А. Стебут (1956) высоко оценивали в земледелии значение обработки почвы, которая позволяла, прежде всего, добиваться коренного улучшения строения почвы для возделывания культурных растений. По словам П.А. Костычева, цель обработки почвы заключается в том, чтобы изменить строение почвы, придать ей такое строение, которое наиболее благоприятно для произрастания культурных растений [8].
Механическая обработка почвы - это воздействие на нее рабочими органами орудий с целью создания определенного соотношения в ней объемов, занятых твердой фазой и порами. Механическая обработка является одним из древнейших приемов в земледелии. Данный
метод позволяет оптимизировать условия жизни сельскохозяйственных растений и защитить почву от эрозионных процессов, а также очистить почву и посевы от засоренности, снизить численность вредителей сельскохозяйственных культур. По данным Г. И. Казакова, затраты на нее в настоящее время составляют 25-40 % от всех затрат на возделывание сельскохозяйственных культур. Уменьшение интенсивности обработки почвы, если оно не ведет к снижению урожайности, имеет большое значение в улучшении экономических показателей при выращивании сельскохозяйственных культур [8].
Мероприятия по подготовке осваиваемых ь к дальнейшей обработке
Мероприятия по окультуриванию почвы, улучшению ее физических и химических свойств
Культуртехнические работы
Рисунок 1 - Схема проведения культуртехнических работ в зависимости от этапа зарастания залежных земель растительностью
Несмотря на то, что механическая обработка является самым распространенным методом обработки почвы, у нее имеются некоторые недостатки. В отдельных случаях воздействие почвообрабатывающими орудиями может принести к нежелательным характеристикам почв. Результатом обработки почвы методом традиционного земледелия (вспашка) является удаление растительного покрова. Вследствие чего распаханная почва ничем не защищена от дождя, температуры или ветра. Осадки разрушают ее структуру, ветер выдувает разрыхленный вспашкой верхний слой почвы, а сток воды смывает ее плодородный слой. При сильных осадках и последующем высыхании образуется корка, которая уменьшает инфильтрацию дождевой воды, препятствует перемещению газов в почве, а также препятствует всходам и нарушает микроклимат посевов. Температура открытой почвы изменяется в большом диапазоне, что приводит к быстрому окислению органических веществ, и снижению жизненной активности фауны и микрофлоры. Если почва будет обрабатываться на одну и ту же глубину, то это может привести к уплотнению почвы, находящейся ниже обрабатываемого слоя [9]. Например, по мнению С.И. Зинченко (2010), изменение соотношения твердой фазы и пор почвы увеличивает объем некапиллярной скважности, что в конечном итоге приводит к закупорке пор необрабатываемого слоя, его уплотнению и созданию «плужной подошвы» [8]. За несколько лет плужная подошва уплотняется, что препятствует проникновению корней и воды в более глубокие слои. Это приводит к ограничению доступа для корней растений нижних слоев и ухудшению развития корневой системы в целом [10].
Система нулевой обработки почвы (no-till) - современная система земледелия, при которой почва не обрабатывается, а ее поверхность укрывается специально измельченными остатками растений - мульчей. Технология no-till основана на отказе от пахоты (no-till от англ. означает «не пахать») [11]. Главная цель освоения нулевой технологии - направление почвообразовательного процесса в его естественное природное состояние, способствующее ежегодному пополнению почв органическим веществом [12]. Впервые система нулевой обработки почвы была описана Овсинским И.Е в книге «Новая система земледелия» в конце XIX века. Неизмененная структура грунта является важным компонентом системы нулевой обработки почвы. Несмотря на то, что при постоянном применении нулевой обработки почва не обрабатывается, для перехода на эту систему необходимо проводить специальную обработку. При данной технологии равномерное распределение семян по глубине заделки имеет большое значение, поэтому качественное выравнивание полей перед внедрением технологии является необходимым условием. Для выравнивания поверхности земли используют культиваторы.
При внедрении no-till возникают проблемы с болезнями растений и насекомыми-вредителями, в связи с увеличением количества растительных остатков на поверхности почвы, что требует активной химической защиты [13].
No-till - это абсолютно отличная от других система производства, обуславливающая самые большие изменения в борьбе с сорняками [14]. При переходе на данную технологию увеличиваются затраты на гербициды, применение которых необходимо для контроля над сорняками. При внедрении технологии существует необходимость максимальной очистки поля от многолетних сорняков [15,16]. В дальнейшем количество сорняков и расходы на гербициды значительно сокращаются. К недостаткам данной технологии также относится то, что она непригодна на избыточно увлажненных, заболоченных грунтах. В таких местах она может использоваться лишь при условии создания хороших дренажных систем. При системе нулевой обработки почвы необходимо соблюдать агрокультуру. Севообороты, виды и нормы использования ядохимикатов должны быть подобраны специально для конкретного хозяйства из учета климата, грунтов, сорняков, вредителей и других факторов [11].
Не смотря на некоторые недостатки данной технологии и проблемы, возникающие при внедрении, система нулевой обработки почвы имеет значительные преимущества перед традиционной системой земледелия. Прежде всего, это экономия ресурсов - горючего, удобрения, трудозатрат, времени и т. д. Причем снижение затрат значительно превышает незначительное снижение урожайности и повышает рентабельность [11,17].
В отличие от механической обработки почвы, пожнивные остатки не сжигаются, не закапываются в землю, а равномерно измельчаются к определенному размеру, а потом равномерно распределяются по полю. На поверхности формируется почвозащитное покрытие, которое противостоит водной и ветровой эрозии, обеспечивает сохранение влаги, мешает росту сорняков, содействует активизации микрофлоры грунта и является базисом для воспроизведения плодородного пласта почвы и дальнейшего повышения урожайности. Так как технология no-till закрытая система посева, почва при ней более устойчива к засухе. Данная технология позволяет эффективно использовать уже имеющиеся и при необходимости добавлять питательные вещества. Распределение органического вещества происходит по всему профилю через биологические микропоры. Минерализация происходит умеренно, содержание гумуса в почве стабильное [10].
Достоинства и недостатки (таблица 1) механической обработки (вспашка плугом) и технологии нулевой обработки почвы no-till приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Достоинства и недостатки механической обработки (вспашка плугом) и технологии нулевой обработки почвы no-till.
Системы Преимущества Недостатки
Механическая обработка (вспашка плугом) Подходит для тяжелых почв с плохим дренированием. Отличная заделка семян в почву Большая эрозия, потеря влаги. Вспаханная почва быстро впитывает влагу и быстро теряет ее. Расходы на ГСМ и топливо, на рабочую силу. Сжатые сроки проведения посева
Нулевая обработка (no-till) Отсутствие эрозии, сохранение в почве влаги длительное время. Минимальные затраты на топливо и рабочую силу На первом этапе освоения технологии зависимость от гербицидов. Существуют ограничения для почв с плохим дренажем. Необходимость равномерного распределения пожнивных остатков. Повышенные требования к технике. Медленное прогревание почвы.
Несмотря на то, что механическая обработка - это древнейший метод обработки почвы, получивший широкое распространение, в настоящее время его начинает вытеснять более современный метод земледелия, известный как система нулевой обработки почвы [18,19]. Данную технологию следует рассматривать как вариант ресурсосберегающих технологий, возможных лишь при высокой культуре земледелия, достаточной обеспеченности удобрениями и пестицидами. Если культура земледелия находится на низком уровне, существует недостаток производственных ресурсов, то минимализация технологии возделывания сельскохозяйственных культур ведет к снижению продуктивности [12,20,21]. Технология no-till - это целостная система. Она не означает просто отказ от прежней обработки почвы в дальнейшем и проведения всех остальных работ. При переходе к нулевой технологии все компоненты системы должны быть изменены, что является главной сложностью при переходе к данной технологии от традиционных систем земледелия [14].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Журнал «Аграрное обозрение», № 3 2011. С. 25.
2. [Электронный ресурс]. http://agro-profi.ru/2011/11/28 (дата обращения: 20.12.2014)
3. [Электронный ресурс]. http://www.s-ng.iu/pdf7main_1366. pdf (дата обращения: 22.12.2014)
4. [Электронный ресурс]. http://mshp.rkomi.ru (дата обращения: 22.12.2014)
5. Статистические материалы и результаты исследований развития агропромышленного производства в России//Российская академия сельскохозяйственных наук отделение экономики и земельных отношений. Москва-2013г.
6. Вадюнина А. Ф., Корчагина З. А. Методы исследования физических свойств почвы. М. : Агропромиздат, 1990. 416 с
7. Джабборов Н. И., Добринов А. В., Лобанов А. В., Семенов Н. И. Аналитический обзор существующих технологий и технических средств для введения в оборот необрабатываемых земель // ГНУ СЗНИИМЭСХ, СПб-Павловск, 2013. 47 с
8. Глубина и сроки обработки не заросших лесом и кустарником неиспользуемых земель на светло-серых
лесных почвах Нижегородской области: рекомендации по минимализации основной обработки залежных земель / Нижегородская гос. с.-х. академия. Нижний Новгород, 2011. 51 с.
9. Овсинский И. Е. Новая система земледелия / Перепечатка публикации 1899 г. Новосибирск: АГРО-СИ-БИРЬ, 2004. 86 с.
10. [Электронный ресурс]. http: //kyrator. com. ua /index. php?catid=23&id=727:rekomendacii-po-nou-till&Itemid=130&option=com_content&view=article&limit start=1(дата обращения: 25.12.2014).
11. [Электронный ресурс]. ru.wikipedia.org>Система нулевой обработки почвы (дата обращения: 28.12.2014).
12. [Электронный ресурс]. http://hitagro.ru/nulevaya-texnologiya-obrabotki-pochvy-no-till/ (дата обращения: 29.12.2014).
13.Технологии no-till и strip-till - основные преимущества (опыт ООО «Зерно Белогорья») Трусов А.С. Достижения науки и техники АПК. 2012. № 12. С. 20.
14. [Электронный ресурс]. http://bubl9085.ru/?p=37 (дата обращения: 29.12.2014)
15. Степановских А. С. Применении гербицидов в интенсивном земледелии Зауралья. Омск, 1989. С. 15
16. Ушаков Р. Н. Агроэкологический подход к вредности сорных растений // Земледелие. 2000. № 4. С. 43
17. Макаров И. П. Экологические и экономические принципы зональных систем обработки почвы. // Плодородие. 2007. № 3. С. 22-23.
18. Rainbow R., Derpsch R. Advances in No-Till Farming Technologies and soil Compaction Management in Rainfed Farming Systems // Rainfed Farming Systems. London; New York: Springer, 2011. P. 991-1014.
19. Кирюшин В. И. Проблемы экологизации земледелия в России (Белгородская модель) // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 12. C. 3-6.
20. Власенко А. Н. Научные основы минимизации систем основной обработки почвы в лесостепи Западной Сибири. Новосибирск, 1994. 76 с.
21. Кирюшина В. И., Иванова А. Л. Агроэкологиче-ская оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий : методическое руководство. М. : Росинформагротех, 2005. 783 с.
STRUGGLE FOR THE GROUND: RESTORATION OF LAYLANDS
© 2015
O.I. Orlova, the teacher of the chair «Physics and mathematics»
Nizhny Novgorod State Engineering-Economic Institute, Knyaginino (Russia)
Abstract. In spite of the fact that Russia has a world lead on availability of agrarian resources and enters into the five of leaders on the area of an arable land, now is deduced from a turn up to 40 million arable land from 120 million in hectares. These grounds are translated in a deposit and transformed under influence of natural and anthropogenous processes, such as soil formation, meadowing, bogging, the sodding, covering a tall weeds, a bush, young growth of birches and pines. The idle time and least a costly way to increase the area of a productive arable land and by that sharply to lift agrarian potential of the country - return in a turn of these 40 million in hectares. For acceptance of the technological decision on return of laylands to an arable land it is necessary to inspect preliminary, the analysis and to assess conditions of a vegetative cover. Depending on a degree of covering of the grounds vegetation apply various technologies окультуривания the grounds. The choice of a way of processing of these grounds and means of mechanization is defined by a condition of a vegetative cover, type of ground, it granulometric structure and others agro physical properties. In the article two methods of processing of the grounds which are being at the first stage of covering, or have training preliminary preparation are considered:
- With application of machining of ground;
- Without application of machining of ground (no-till technologies).
Machining of ground is an influence on it working bodies of instruments with objective of creation of the certain parity in it of the volumes borrowed by a firm phase and times. Machining is one of the most ancient receptions in agriculture. The system of zero processing of ground (no-till) - modern system of agriculture at which the ground is not processed, and its surface is covered by specially crushed rests of plants - mulch. The technology no-till is based on refusal of a plowed land (no-till from English means «to not plough»). In the work advantages and lacks of each of technologies of agriculture are considered. The comparative table by the basic technological criteria is resulted.
Keywords: sod, a drainage, laylands, залужение, culture technical works, mesophilous and xerophilous vegetation, mulch, machining, protocolby cereals, system of zero processing of ground, technology no-till.
