CC BY
12ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
УДК 631.51.01:631.874.3
ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ЗАДЕЛКИ ПОЖНИВНЫХ ОСТАТКОВ ПО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ АГРЕГАТОВ
А.В. Звеков, Р.А. Булавинцев, А.В. Волженцев, А.В. Козлов, В.А. Стебаков
ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В.
Парахина», г. Орел, Россия
Аннотация. Одной из проблем сельхозпроизводителей, занимающихся выращиванием зерновых культур - это пожнивные остатки самой производимой культуры и сопутствующие ей остатки сорной растительности. Суть проблемы заключается в том, что остатки затрудняют проведение качественной обработки почвы, являются носителями и субстратом патогенных микроорганизмов, солома зерновых имеет длительный период разложения, для чего требуется дополнительный азот [3, 4, 9, 12]. Такие способы удаления соломы, как ее сжигание являются неприемлемыми, подбор и упаковка пресс-подборщиками не подходит предприятиям не занимающихся животноводством, а убранную солому уже нельзя будет использоваться как удобрение. С целью решения указанной проблемы предлагается заделку пожнивных остатков проводить комбинированным агрегатом, который совмещает выполнение операций по опрыскиванию и поверхностной обработке почвы. Предварительные исследования показали, что, не смотря на снижение общей сменной производительности экспериментального агрегата по сравнению с базовым на 23,44 %, удалось снизить значения общего расхода топлива агрегатами - на 25,88 %; общих сменных трудозатрат по основным работам - на 33,33 %; количества занятых в работе тракторных агрегатов на 1 единицу.
Ключевые слова: зерновые культуры, солома, стерня, уборка зерновых культур, обработка почвы, опрыскивание, комбинированные орудия, биопрепараты и удобрения.
Введение
Одним из перспективных и эффективных способов сокращения количества пожнивных остатков на поле и использование их в качестве удобрения по мнению многих авторов [2, 3, 4, 8, 12] является заделка в почву с раздельной либо одновременной обработкой микробиологическими препаратами и жидкими карбамидно-аммиачными смесями КАС по схеме на рисунке 1.
Предлагаемый способ обработки предоставляет следующие преимущества:
- биопрепараты обеспечивают быстрое разложение растительных остатков, подавляют развитие патогенной микрофлоры, нейтрализуют органические и многие неорганические загрязнители почвы;
- карбамидно-аммиачные смеси насыщают почву требуемыми элементами питания, в том числе азотом, расходуемым на разложение соломы;
- поверхностная обработка почвы обеспечивает быструю заделку в почву обработанных пожнивных остатков указанными выше биопрепаратами, защищая их от воздействия ультрафиолетовых лучей и кислорода воздуха.
1 - агрегат для опрыскивания пожнивных остатков; 2 - почвообрабатывающий агрегат Рисунок 1 - Схема движения техники при заделке пожнивных остатков
Однако такой способ заделки соломы имеет недостатки:
1. Относительно высокая цена препаратов, как впрочем, любых других удобрений, пестицидов, гербицидов и т. д.
2. Выполнение дополнительных операций таких, как опрыскивание (рисунок 1), доставка компонентов смеси и заправка опрыскивателя, что также требует дополнительных затрат;
3. Проведение операций по указанному способу имеют ограничения по погодным условиям и времени, что требует строгой согласованности работы агрегатов, но опрыскиватели, как правило, имеют большую производительность, нежели почвообрабатывающие агрегаты.
Преимущества и недостатки характерные для указанного в статье способа составляют актуальность совершенствования технологии заделки соломы в почву и являются предпосылками к разработке эффективных способов и технических средств для ее реализации.
В связи с этим считаем целесообразным проводить заделку пожнивных остатков с использованием комбинированных агрегатов, составленным по схемам на рисунке 2 [4].
Основная часть
Как было уже указано выше, для реализации эффективного способа заделки пожнивных остатков в почву могут быть использованы комбинированные агрегаты, составленные по схемам:
- с размещением элементов опрыскивателя на почвообрабатывающее орудие (рисунок
2, а);
- с размещением элементов опрыскивателя на тракторе (рисунок 2, б). Предпосылками к выбору указанных схем комбинированных агрегатов стали
следующие их возможности [1, 2, 4, 5, 6, 7, 10, 11]:
- снижение уплотнения почвы при проходе по ней тракторов и других сельскохозяйственных машин, задействованных в обработке поля;
- сокращение сроков проведения полевых работ, что весьма важно в условиях неустойчивой погоды;
- уменьшение расхода топлива и трудозатрат на обработку гектара площади.
а б
а - схема агрегата с размещением элементов опрыскивателя на почвообрабатывающее орудие; б - схема агрегата с размещением элементов опрыскивателя на тракторе; 1 - трактор; 2 - штанга опрыскивателя; 3 - емкость раствора для обработки пожнивных остатков; 4 -почвообрабатывающее орудие Рисунок 2 - Схемы комбинированных агрегатов для заделки пожнивных остатков в почву
Представленные комбинированные агрегаты позволят обеспечить выполнение следующих операций:
- обработка пожнивных остатков биопрепаратами + поверхностная обработка почвы;
- обработка пожнивных остатков жидкими удобрениями КАС + поверхностная обработка почвы;
- обработка пожнивных остатков биопрепаратами и жидкими удобрениями КАС + поверхностная обработка почвы.
Целью представленных в статье исследований является обоснование эффективности предлагаемого способа заделки пожнивных остатков методом сравнительной оценки технологических показателей работы предлагаемого комбинированного агрегата (рисунок 3) и агрегатов, используемых в существующих технологиях поверхностной обработки почвы после уборки зерновых культур (рисунок 1).
При этом к оценке были приняты следующие способы заделки пожнивных остатков с учетом наличия техники на предприятии (НОПЦ «Интеграция» ФГБОУ ВО Орловский ГАУ), где проводились исследования:
- контрольный способ - поверхностная обработка почвы дисковой бороной (трактор К-744 P4 + дисковая борона Rabe Königsadler KS 54/660);
- базовый способ № 1 (по схеме на рисунке 1) - обработка пожнивных остатков биопрепаратами прицепным опрыскивателем (трактор МТЗ 82 + опрыскиватель AMAZONE UX 3200) + поверхностная обработка почвы дисковой бороной (трактор К-744 P4 + дисковая борона Rabe Königsadler KS 54/660);
- базовый способ № 2 (по схеме на рисунке 1) - обработка пожнивных остатков жидкими удобрениями КАС прицепным опрыскивателем (трактор МТЗ 82 + опрыскиватель AMAZONE UX 3200) + поверхностная обработка почвы дисковой бороной (трактор К-744 P4 + дисковая борона Rabe Königsadler KS 54/660);
- базовый способ № 3 (по схеме на рисунке 1) - обработка пожнивных остатков биопрепаратами и жидкими удобрениями КАС прицепным опрыскивателем (трактор МТЗ 82 + опрыскиватель AMAZONE UX 3200) + поверхностная обработка почвы дисковой бороной (трактор К-744 + дисковая борона Rabe Königsadler KS 54/660);
- экспериментальный способ № 1 (по схеме на рисунке 3) - обработка пожнивных остатков биопрепаратами + поверхностная обработка почвы опытной моделью комбинированного агрегата;
- экспериментальный способ № 2 (по схеме на рисунке 3) - обработка пожнивных остатков жидкими удобрениями КАС + поверхностная обработка почвы опытной моделью комбинированного агрегата;
- экспериментальный способ № 3 (по схеме на рисунке 3) - обработка пожнивных остатков биопрепаратами и жидкими удобрениями КАС + поверхностная обработка почвы опытной моделью комбинированного агрегата.
а б
а - вид агрегата сверху; б - вид агрегата сбоку; 1 - трактор К-744 P4; 2 - штанга опрыскивателя; 3 - емкость раствора для обработки пожнивных остатков; 4 - дисковая борона Rabe Königsadler KS 54/660
Рисунок 3 - Схема опытной модели комбинированного агрегата для заделки пожнивных
остатков в почву
В состав опытной модели комбинированного агрегата по схеме на рисунке 3 включены трактор К-744 P4, дисковая борона Rabe Königsadler KS 54/660 и элементы опытного образца опрыскивателя. При проведении работ комбинированный агрегат выполняет операции:
1. Обработка пожнивных остатков только биопрепаратами, или только жидкими удобрениями КАС, либо совместно биопрепаратами и жидкими удобрениями КАС. При этом обработка пожнивных остатков раствором биопрепарата и удобрений осуществляется навешенной на трактор 1 штангой опрыскивателя 2 из емкости 3.
2. Заделка обработанных пожнивных остатков дисковой бороной 4.
В качестве примечания следует отметить, что при проведении полевых исследований использовался экспериментальный прототип разрабатываемого комбинированного агрегата, в котором в качестве имитации емкости раствора для обработки пожнивных остатков на заднюю ось трактора К-744 P4 устанавливался дополнительный груз весом 2 тонны, а вместо штанги опрыскивателя навешивали груз весом 100 кг с учетом имеющегося на тракторе балластного груза.
Задачи исследований
1. Разработать эффективный способ заделки пожнивных остатков в почву с применением биопрепаратов и жидких карбамидно-аммиачных смесей (КАС) [4];
2. Разработать модель комбинированного агрегата для реализации разрабатываемого способа;
3. Обосновать эффективность предлагаемого способа заделки пожнивных остатков.
Методы и материалы
Объектом исследования принята технология поверхностной обработки почвы с применением средств для ускорения разложения соломы.
Предмет исследования - технические средства обработки препаратами и заделки в почву пожнивных остатков [4] :
- агрегат для опрыскивания пожнивных остатков - трактор МТЗ 82 + опрыскиватель AMAZONE UX 3200;
- почвообрабатывающий агрегат - трактор К-744 P4 + дисковая борона Rabe Königsadler KS 54/660;
- опытная модель комбинированного агрегата - трактор К-744 + опрыскиватель + дисковая борона Rabe Königsadler KS 54/660.
Методы исследования - сравнительная оценка технологических показателей работы предлагаемого комбинированного агрегата (рисунок 3) и агрегатов, используемых в существующих технологиях поверхностной обработки почвы после уборки зерновых культур (рисунок 1), полученных в результате проведения фотохронометража.
Условия исследований: поверхностная обработка почвы после уборки зерновых культур контрольным, базовым и экспериментальным способами [4].
Сравнительную оценку способов заделки пожнивных остатков проводили по следующим технологическим показателям работы агрегатов:
1. Производительность агрегата за час основного времени œ, га/ч;
2. Сменная производительность агрегатов WCM, га;
4. Расход топлива за смену QCM, л;
5. Трудозатраты на выполнение работ за смену ЧСМ, чел.-ч.
Результаты исследований
В качестве обоснования представленных в статье положений в таблице 1 приведены результаты основных технологических показателей агрегатов для сравнительной оценки способов заделки пожнивных остатков в почву, полученных при полевых испытаниях.
Таблица 1 - Результаты основных технологических показателей агрегатов при сравнительной оценке способов заделки пожнивных остатков в почву при 8-ми часовой смене
Наименование способа и сельскохозяйственной техники Производительность агрегата за час основного времени Время основной работы агрегата ТО, ч Сменная производительность агрегата WCM, га Расход топлива за смену Q см , л Трудозатраты на выполнение работ за
Контрольный способ - поверхностная обработка почвы дисковой бороной
Трактор К-744 P4 + дисковая борона Rabe Königsadler KS 54/660 7,678 4,833 37,108 333,97 8
Базовый способ № 1, 2 и 3 - обработка пожнивных остатков (только биопрепаратами, только жидкими удобрениями КАС, совместно биопрепаратами и КАС) прицепным опрыскивателем + поверхностная обработка почвы дисковой бороной
Трактор МТЗ 82 + опрыскиватель AMAZONE UX 3200 22,325 1,6 37,108 25,976 8
Трактор МТЗ 1221 + машина для внесения жидких удобрений МЖТ-10 (подвоз воды) - - - 11,4 8
Трактор К-744 P4 + дисковая борона Rabe Königsadler KS 54/660 7,678 4,833 37,108 333,97 8
Всего: 37,108 371,346 24
*Экспериментальный способ № 1, 2 и 3 - обработка пожнивных остатков (только биопрепаратами, только жидкими удобрениями КАС, совместно биопрепаратами и КАС) + поверхностная обработка почвы опытной моделью комбинированного агрегата
Трактор МТЗ 1221 + машина для внесения жидких удобрений МЖТ-10 (подвоз воды) - - - 8,2 8
Опытная модель комбинированного агрегата при рабочей скорости движения 7,678 3,7 28,409 267,041 8
Всего: 28,409 275,241 16
* Значения показателей получены при предварительном моделировании экспериментального способа проведения обработки и в дальнейшем будут подвергнуты уточнениям
Заключение
Результаты предварительных сравнительных исследований способов заделки пожнивных остатков в почву (таблица 1) показали, что при снижении общей сменной производительности экспериментального агрегата по сравнению с базовым на 23,44 %, удалось снизить значения следующих показателей:
1. Общий расход топлива агрегатами - на 25,88 %. При этом общий удельный расход топлива на единицу обработанной площади составил соответственно:
- при базовом способе цтае = 10,007 л/га;
- при экспериментальном способе дТлЕ = 9,689 л/га.
2. Общие сменные трудозатраты по основным работам - на 33,33 %. При этом общие удельные трудозатраты на единицу обработанной площади составили соответственно:
- при базовом способе Чуде = 0,65 чел.-ч/га;
- при экспериментальном способе Чуд^ = 0,56 чел.-ч/га. 3. Количество занятых в работе тракторных агрегатов на 1 единицу.
Список используемых источников:
1. Башкирев, А.П. Особенности эксплуатации широкозахватной дисковой бороны CATROS 7500 [Текст] / А.П. Башкирев, И.В. Коношин, Р.А. Булавинцев, И.Е. Пупавцев // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии № 8 - Курск, 2018. С. 201-206.
2. Богданчиков, И.Ю. Результаты применения биопрепаратов в агрегате для утилизации незерновой части урожая в качестве удобрения [Текст] / И.Ю. Богданчиков, Н.В. Бышов, К.Н. Дрожжин, А.Н. Бачурин // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. - Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, 2019. - №2(42).- С. 81-86. - ISSN 2077-2084.
3. Булавинцев Р.А. Повышение эффективности соломы в качестве удобрения сельскохозяйственных культур [Текст] / Р.А. Булавинцев, И.В. Коношин, А.В. Волженцев, А.В. Козлов, А.В. Звеков, И.Е. Пупавцев // Вестник Курской ГСХА: Теоретический и научно-практический журнал - Курск, 2020. №8 - с. 13 - 18.
4. Булавинцев Р.А. Аналитическое обоснование применения комбинированной техники в технологии заделки пожнивных остатков [Текст] / А.В. Волженцев, Р.А. Булавинцев, А.В. Звеков, А.М. Полохин, А.В. Козлов, И.Е. Пупавцев // Научно-практический журнал АГРОТЕХНИКА И ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ - Орел 2020. № 3 (28) - с. 18 - 28.
5. Калашникова, Н.В. Современные комбинированные агрегаты для безотвальной обработки почвы [Текст] / Н.В. Калашникова, Р.А. Булавинцев, Ю.А. Юдин // Состояние и перспективы энерго- и ресурсосберегающих технологий в АПК: Материалы Международной научно-практической конференции. Сборник трудов конференции. - Орел, 2009 С. 91 - 96.
6. Меркулов, А.В. Этапы и основные направления развития машин для основной обработки почвы [Текст] / А.В. Меркулов, А.И. Бабенков, А.М. Полохин // Научно-практический журнал АГРОТЕХНИКА И ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ №1(1) - Орел, 2014 - с. 91 - 96.
7. Сельскохозяйственные машины: практикум / Н.В. Калашникова, Р.А. Булавинцев, Ю.А. Юдин - Орел, 2009. - 356 с.
8. Стебаков, В.А. Элементы биологизации земледелия и повышение их эффективности в центральном регионе России [Текст] / В.А. Стебаков, Н.А. Лопачев, А.М. Хлопяников, В.Н. Наумкин, О.Ю. Куренская // Зернобобовые и крупяные культуры. - ГНУ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур Российской академии сельскохозяйственных наук, 2018. - №1(25).- С. 112-118. - ISSN 2309-348Х.
9. Головащенко Д. Много стерни на поле! Что делать? Или как подготовить почву к севу? // Агровестник. - 2018. - 25 февраля [Электронный ресурс]. URL: https://agrovesti.net/lib/advices/mnogo-sterni-na-pole-chto-delat-ili-kak-podgotovit-pochvu-k-sevu.html (дата обращения: 03.04.2021)
10. Комбинированные почвообрабатывающие агрегаты // Сельскохозяйственный портал. - 2020. - 12 июня [Электронный ресурс]. URL: https://zapilika.ru/topics/kombinirovannye-pochvoobrabatyvayushhi/ (дата обращения: 03.04.2021)
11. Новицкий И. Комбинированные почвообрабатывающие агрегаты //
Сельхозпортал: Статьи и материалы: Сельхозтехника. - 2017. - 20 июля [Электронный ресурс]. URL: https:/^ельхозпортал.рф/artides/kombinirovannye-pochvoobrabatyvayushhie-agregaty/ (дата обращения: 03.04.2021)
12. Утилизация соломы озимой пшеницы // URL:
https://ekolog.my1.ru/index/ehto_interesno/0-27 (дата обращения: 03.04.2021)
А.В. Звеков, ст. преподаватель, руководитель студенческого конструкторско-технологического бюро «Истоки-Агро»,
Р.А. Булавинцев, к.т.н., доцент,
A.В. Волженцев, к.т.н., доцент, А.В. Козлов, к.т.н., доцент,
B.А. Стебаков, к.с.-х.н, доцент
ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина», г. Орел, Россия, тел. 8-903-880-00-34, zvekoff@,mail ru
JUSTIFICATION OF THE METHOD OF SEALING CROP RESIDUES ACCORDING TO THE TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF UNITS
Abstract: One of the problems of agricultural producers engaged in the cultivation of grain crops is the stubble remains of the most produced crop and the accompanying weed vegetation remains. The essence of the problem is that the remains which are carriers and substrates of pathogenic microorganisms make it difficult to carry out high-quality tillage, grain straw has a long period of decomposition and requires additional nitrogen [3, 4, 9, 12]. Such methods of removing straw as burning it are unacceptable, the selection and packaging of balers is not suitable for enterprises that are not engaged in animal husbandry, and the removed straw can no longer be used as fertilizer. In order to solve this problem, it is proposed to seal the crop residues with a combined unit mixing the performance of operations for spraying and surface tillage. Preliminary studies have shown that, despite the decrease in the total shift productivity of the experimental unit compared to the base unit by 23.44 %, the values of the total fuel consumption of the units - by 25.88 %; the total shift labor costs for the main work-by 33.33 %; the number of tractor units employed in the work by 1 unit have reduced.
Key words: grain crops, straw, stubble, harvesting of grain crops, tillage, spraying, combined tools, biological products and fertilizers.
A. V. Zvekov, senior lecturer, head of the student design office «Istoki-Agro», R.A. Bulavintsev, Ph.D. in Technology, аssociate professor, A.V. Volzhentsev, Ph.D. in Technology, аssociateprofessor,
A. V. Kozlov, Ph.D. in Technology, аssociate professor, В.А. Стебаков, Ph.D. in Agriculture, аssociate professor
