CC BY
6Процессы и машины агроинженерных систем
УДК 631.3(075.8) Код ВАК 05.20.01
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ФОРМИРОВАНИЯ КЛУБНЕНЕСУЩЕГО СЛОЯ (КНС)
ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ КАРТОФЕЛЯ
Б.Л. Охотников 1 ,И.П. Гальчак 1*
1 ФГБОУ ВО Уральский государственный аграрный университет, Екатеринбург, Россия
* E-mail: ira.gidravlika@mail.ru
Аннотация. Данные передовых предприятий Свердловской области свидетельствуют о больших резервах в производстве картофеля, которые кроются во внедрении рациональной технологии возделывания культуры применительно к условиям отдельных хозяйств и подразделений. Особое значение здесь имеют почва, ее тип, механический состав, физическое состояние, которые значительно влияют на расход энергии (топлива) при выполнении полевых механизированных работ.
В статье дана оценка эффективности применения технологических приемов формирования клубненесущего слоя почвы по энергозатратам, приведены результаты проведения полевых экспериментальных исследований. В результате определено, что подготовка почвы путем полосного фрезерования с наращиванием гряд при обработках показывает высокую эффективность этой технологии.
Ключевые слова, тракторные агрегаты, картофель, производственные условия, гряда, энергозатраты, фрезерование, сепарация, почва.
ENERGY EVALUATION OF FORMATION VALLEY-BEARING LAYER (KNS) FOR
CULTIVATION POTATOES
B.L. Okhotnikovh 1 , I.P.Galchak 1*
1 FSBEI HE Ural SAU, Ekaterinburg, Russia
* E-mail: ira.gidravlika@mail.ru
Annotation. The data of the leading enterprises of the Sverdlovsk region testify to the large reserves in potato production, which lie in the introduction of rational technology of cultivation of crops in relation to the conditions of individual farms and divisions. Of particular importance, here are the soil, its type, mechanical composition, physical condition, which significantly affect the energy (fuel) consumption when performing field-mechanized work.
The article provides an assessment of the effectiveness of the application of technological methods for the formation of a tuber-bearing layer of soil in terms of energy consumption, the results of field
experimental studies are given. As a result, it was determined that soil preparation by strip milling with growing ridges during processing shows the high efficiency of this technology.
Keywords: tractor units, potatoes, production conditions, ridge, energy consumption, milling, separation, soil.
Постановка проблемы (Introduction)
Среди составляющих затрат на первое место ставятся прямые затраты энергии - (топливо, электроэнергия) [1].
Наиболее распространенные формы клубненесущего слоя - гребень и гряда.
Проведенные исследования технологий формирования КНС показали, что грядово-ленточная технология имеет ряд преимуществ перед гребневой по:
- урожайности;
- защите клубненесущего слоя от уплотнения ходовым аппаратом машинно-тракторного агрегата;
- возможностью создания гряд большей высоты по сравнению с гребнями;
-результатам сепарируемости КНС (отделение клубней от почвы) при уборке;
- повышению эффективности минеральных удобрений, вносимых за счет местного (локального) их размещения в зоне формирования корневой системы [1,2].
Методология и методы исследования (Methods)
Цель работы - оценка эффективности использования технологических приемов формирования клубненесущего слоя почвы по энергозатратам на выполнение соответствующего перечня работ.
Методика исследования включает комплектование соответствующих агрегатов с их модернизацией, разработку и проведения полевых экспериментальных исследований с соответствующей обработкой полученных данных. При этом условия производства работ оценивались влажностью и плотностью почвы [3,4,5,6].
Результаты оценки условий работы выглядят следующим образом.
Влажности почвы в период испытаний находилась в диапазоне оптимальных значений (10.. .20%).
Твердость почвы перед уборкой замерялась на глубине 10 и 15 см. При этом оказалось:
- максимальное значение - на грядах при предпосадочной сепарации;
- минимальное значение - на гребнях с фрезерованием при междурядной обработке.
При этом разница по вариантам на фрезерованном участке (на грядах и гребнях) выглядела следующим образом:
- на глубине 15 см в пределах 7%;
- на глубине 20 см одинаковой по всем вариантам.
На твердость при сепарировании почвы влияет распределение частиц в обрабатываемом слое. Это связано с тем, что при сепарировании в гряде элементы почвы укладываются плотнее, чем после фрезерования.
Оценка плотности почвы показала следующее.
По горизонтам 0...5; 10.. .15 и 20...25 см перед уборкой плотность составила на гребнях -0,95; 0,93; 1,00 г/см3; на сепарируемых грядах - 1,00; 1,01; 1,24 г/см3; на фрезеруемых грядах - 0,98; 1,07; 1,21 г/см3.
При оптимальной плотность 0,9.1,2 г/см3 полученные результаты в основном соответствуют этим пределам. Исключение составляет сепарация гряд (глубина 20.25 см). Поскольку глубина расположения клубней до 20 см -, оптимальная плотность для формирования клубней обеспечивается.
Исследования и анализ литературных источников [3 и др.] показали, что грядово-ленточная технология картофеля в зависимости от почвенных и других условий должна включать в себя различные технологии подготовки почвы перед посадкой, формирования профиля гряд и обработки их после посадки.
Опыты возделывания на суглинках с подготовкой почвы проводились экспериментальной машиной, изготовленной на базе УКВ-2.
Машина при использовании обеспечивает:
- хорошую сепарацию почвы при уборке;
- удаление камней с гряд при обработке;
- снижает разрушение структуры и др.
При этом обеспечивается получение повышенной чистоты вороха при уборке.
Подготовка почвы путем полосного фрезерования с наращиванием гряд при обработках показала высокую эффективность этой технологии. Она позволила применить комбайновую уборку за счет улучшения сепарации вороха. При неблагоприятных погодных условиях почвенные остатки в ворохе составили 32,4%.
Наряду с изучением агротехнических показателей проводилась оценка использования и по энергозатратам. Перечень операций и технических средств для их осуществления приведен в таблице 1.
Почва опытного участка - средние суглинки, типичная для Свердловской области. Основная обработки почвы - осенняя вспашка. на глубину 20.22 см, .весенняя - боронование.
Особенности в методике сравнительной оценки:
Таблица 1. Весенняя подготовка почвы, посадка и обработка (другие операции - общие по вариантам)
Операция Технические средства Примечание
1 2 3
. Гребневая технология
1.1. Перепашка МТЗ-80 + ПЛН-3-35 -
1.2. Культивация МТЗ-80+КПС-4+4БЗС-1,0 Двукратная
1.3. Нарезка гребней МТЗ-80 + КОН-2,8 4 рядка
1.4. Посадка МТЗ-80 + СН-4Б 4 рядка
1.5. Междурядная обработка МТЗ-80 + ККР-2,8 с гребнеобразователем
1.6. Междурядная обработка МТЗ-80 + КОН-2,8 4 рядка
2. Грядово-ленточная технология с фрезерованием почвы
2.1. Фрезерование полосное МТЗ-80 + ККР-2,8 2полосы 70см
2.2. Посадка МТЗ-80 + СН-4Б 2 рядка (1 гряда)
2.3. Фрезерование с образованием гряд МТЗ-80 + ККР-2,8+ +формирователь Одна гряда
2.4. Фрезерование с образованием гряд МТЗ-80 + ККР-2,8+ +формирователь Одна гряда
2.5. Междурядная обработка МТЗ-80+К0Н-2,8 (модернизированный) Одна гряда
3. Грядово-ленточная технология с сепарацией
3.1. Перепашка МТЗ-80+ПЛН-3 -35 Глубина 22см
3.2.Сепарация почвы МТЗ-80+сепаратор На базе УКВ-2
3.3. Посадка МТЗ-80+СН-4Б 2 рядка (1 гряда)
3.4. Фрезерование между-грядий с образованием гряд МТЗ-80+ККР-2,8+ +формирователь Одна гряда
3.5. Фрезерование между-грядий с образованием гряд МТЗ-80+ККР-2,8+ +формирователь Одна гряда
3.6. Междугрядная обработка МТЗ-80+К0Н-2,8 (модернизированный) Одна гряда все варианты
- гребневая технология включает перепашку на глубину 22 см и двукратную культивацию с боронованием. Для посадки использовалась сажалка СН-4Б. До всходов проведена междурядная обработка агрегатом в составе МТЗ-80+ККР-2,8 с формирователем гребней. Следующая обработка выполнена культиватором-окучником КОН-2,8. Уборки проводилась комбайном ККУ-2А.
- грядово-ленточная технология с полосным фрезерованием включает полосное фрезерование культиватором ККР-2,8 и посадку сажалкой СН-4Б. После посадки проведено двукратное фрезерование необработанных полос по схеме 30 + 110 см с формированием гряды.
- грядово-ленточная технология с сепарацией почвы включает перепашку почвы с образованием гряды и сепарацию гряды. При этом посадка, междурядная обработка и уборка урожая выполнены аналогично.
Оценка работы экспериментальных формирователей проводилась по затратам энергии, которая определялась экспериментально при проведении полевых опытов.
Для фиксирования расхода топлива использовано устройство, включающее мерную трубку, мерный бачек топлива, трехходовой кран с секундомером, манометр для измерения давления подпора в системе ГСВ.
Затраты энергии оценивались расходом топлива на гектар обрабатываемой площади.
Результаты (Results)
При возделывании картофеля затраты по комплексу операций составили:
- по гребневой технологии (вспашка, культивация с боронованием, нарезка гребней, посадка, фрезерная обработка с образованием гребней, междурядной обработке - двойная) - 57,1 кг/га;
- по грядовой технологии со сплошным фрезерованием (фрезерование сплошное, посадка, фрезерование междугрядий с образованием гряд, дооформление гряд, обработка гряд) - 62,6 кг/га;
- по грядовой технологии с полосным фрезерованием (фрезерование полосное, посадка, первое и второе фрезерование междугрядий с образованием гряд, обработка гряд) - 59,1 кг/га;
- то же с сепарацией почвы (вспашка, нарезка гряд, сепарация, посадка, фрезерование с образованием и обработкой гряд) - 74,8 кг/га.
Результаты показали, что максимальными затраты получены при возделывании по грядовой технологии с сепарацией почвы перед посадкой. При этом увеличение энергозатрат относительно гребневой технологии составило 31%, а полосным фрезерованием - 26,5%. Сепарируемость вороха при уборке урожая при этом оказалась наиболее эффективной.
При неблагоприятных погодных условиях - при влажности почвы до 31,4%, уборка с фрезерованных гряд показала хорошую справляемость сепарирующих органов комбайна. При такой влажности повреждаемость клубней оказалась ниже, чем в условиях сухой погоде.
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
1. Приняв за основу расход топлива по наиболее распространенной технологии на сегодня -гребневой за 100%, то разница будет выглядеть следующим образом:
- 109,7 % для грядовой технология со сплошным фрезерованием;
- 103,6% то же с полосным фрезерованием;
- 131,1% то же с сепарацией почвы.
2. Грядовая технология:
- с фрезерованием почвы перед посадкой незначительно отличается от гребневой., при этом обеспечивает комбайновую уборку;
- с сепарацией почвы отличается значительным увеличением расхода топлива, при этом сепарируемость вороха при уборке оказалась лучшей из вариантов.
3.Для успешного использования комбайновой уборки рекомендуется применять грядовую технологию. Варианты технологи должны определяться условиями производства и обеспеченностью предприятия техническими ресурсами.
Библиографический список
1. Ванифатьев, А.Г., Освоение энергосберегающих технологий в картофелеводстве. / А.Г Ванифатьев, В.Х. Дубинин. - М.-Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2001. -44 с.
2. Колчинский, Ю.Л., Колчина Л.М./ Опыт применения зарубежных технологий возделывания картофеля в России/ Ю.Л. Колчинский, Л.М. Колчина. - М.: Информагротех, 1997. - 44 с.
3. Охотников, Б.Л. Повышение эффективности механизированных процессов производства картофеля в зоне Урала путем совершенствования технических средств для ресурсоемких технологических операций [текст]: Дис. докт. техн. наук.: 05.20.01/ Охотников Борис Лазаревич -Челябинск, 2009. - 273 с.
4. Черняков, Б. А. Аграрный сектор США в конце ХХ века / Б. А. Черняков. - М.: ЗАО «Спецтехника», 1997. - 395 с.
5. Шпаар Д., Быкин А., Дрегер Д. и др. Картофель / под ред. Д. Шпаара. Торжок: ООО «Вариант», 2004. - 466 с.
6. Щегорец О. В., Адаменко С. В., Чурилова К. И. Агроэкономическая оценка технологий возделывания картофеля в. Амурской области // Картофель и овощи. 2005. № 8. С. 20-21.
7. Канатьева, А. В. Анализ технологий возделывания картофеля в сложных почвенно-климатических условиях Российской Федерации / А. В. Канатьева, Д. А. Морозов, А. В. Кондрашов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 11.3 (145.3). — С. 10-12.
8. Туболев, С.С. Инновационные машинные технологии в картофелеводстве России / С.С. Туболев, Н.Н. Колчин, Н.В. Бышов [и др.] // Тракторы и сельхозмашины.: Москва. - 2012. - №10. - С. 3-5.
9. Колчин, Н.Н. Специальная техника для производства картофеля в хозяйствах малых форм / Н.Н. Колчин, Н.В. Бышов, С.Н. Борычев [и др.] // Тракторы и сельхозмашины: Москва. - 2012. - №5. - С. 48-55.
References
1. Vanifatiev, AG, Mastering energy-saving technologies in potato growing. / A.G. Vanifatiev, V.Kh. Dubinin. - M.-Pushchino: ONTI PSC RAN, 2001.-44 p.
2. Kolchinsky, Yu.L., Kolchina LM / Experience of using foreign technologies for growing potatoes in Russia / Yu.L. Kolchinsky, L.M. Kolchin. - M .: Informagrotekh, 1997 .-- 44 p.
3. Okhotnikov, B.L. Improving the efficiency of mechanized potato production processes in the Urals by improving technical means for resource-intensive technological operations [text]: Dis. doct. tech. Sciences .: 05.20.01 / Okhotnikov Boris Lazarevich - Chelyabinsk, 2009 .-- 273 p.
4. Chernyakov, BA Agrarian sector of the USA at the end of the XX century / BA Chernyakov. - M .: CJSC "Spetstekhnika", 1997. - 395 p.
5. Shpaar D., Bykin A., Draeger D. et al. Potatoes / ed. D. Shpaara. Torzhok: LLC Variant, 2004. - 466 p.
6. Shchegorets OV, Adamenko SV, Churilova KI Agroeconomic assessment of potato cultivation technologies v. Amur region // Potatoes and vegetables. 2005. No. 8. P. 20-21.
7. Kanateva, A. V. Analysis of potato cultivation technologies in difficult soil and climatic conditions of the Russian Federation / A. V. Kanateva, D. A. Morozov, A. V. Kondrashov. - Text: direct // Young scientist. - 2017. - No. 11.3 (145.3). - S. 10-12.
8. Tubolev, S.S. Innovative machine technologies in potato growing in Russia / S.S. Tubolev, N.N. Kolchin, N.V. Byshov [et al.] // Tractors and agricultural machines .: Moscow. - 2012. - No. 10. - S. 3-5.
9. Kolchin, N.N. Special equipment for the production of potatoes in small farms / N.N. Kolchin, N.V. Byshov, S.N. Borychev [and others] // Tractors and agricultural machines: Moscow. - 2012. - No. 5. - S. 48-55.
