CC BY
102
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631.61
ОРУДИЯ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ МЕЛИОРАТИВНОГО СОСТОЯНИЯ ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЕЛЬ 1 2
С.Я. Семененко ' , доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.Г. Абезин , доктор технических наук, профессор 1 Поволжский научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий 2Волгоградский государственный аграрный университет
Разработана технология и орудия для генерации почвообразовательных процессов на глубину до 25 ... 30 см, обеспечивающих благоприятные условия для посева, роста, развития сельскохозяйственных культур и повышения урожайности.
Ключевые слова: плодородие, мелиоранты, щелерез, полиокриламид, ЫРК, мелиорация.
Комплекс работ по улучшению мелиоративного состояния орошаемых земель обычно включает первичную обработку почвы, планировку, выравнивание микрорельефа и окультуривание пахотного слоя [3]. Основным свойством почвы является её плодородие, повышение которого обеспечивается окультуриванием при сельскохозяйственном использовании [1]. Одним из основных приёмов повышения эффективного плодородия почвы и максимального использования её естественного плодородия является система обработки почвы [2]. Улучшение мелиоративного состояния обрабатываемой почвы, а также повышение плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур достигается орудием для мелиоративной обработки почвы (рис. 1).
Рисунок 1 - Орудие для мелиоративной обработки почвы: 1 - рама; 2 - вертикальный кронштейн; 3 - наклонный кронштейн; 4 - дисковый нож; 5 - реборбы; 6 - стойка; 7 - клинообразная грудь; 8 - кронштейны; 9 - тукопроводы;
10 - болты; 11 - щелерез; 12 - материалопровод; 13 - отверстия; 14 - лемехи;
15 - подшипники; 16 - наплавка; 17 - вентилятор; 18 - воздухопровод;
19 - туковый ящик; 20 - туковысевающий аппарат
Орудие для мелиоративной обработки почвы работает следующим образом. Перед началом работы туковые ящики 19 заполняются соответствующим для данной операции материалом, устанавливается заданная глубина а обработки лемехами 14 с помощью реборд 5 и заданная глубина щелевания. При движении заглублённых рабочих органов орудия для мелиоративной обработки дисковый нож 4 разрезает пласт в вертикальной пласкости и предотвращает обволакивание стойки растительными остатками. Лемехи 14 обеспечивают подрезание пласта в горизонтальной плоскости и его крошение. При этом под лемехи 14 подаётся под напором необходимое минеральное удобрение, которое насыщает верхний горизонт почвы и обеспечивает оптимальные условия для роста и развития сельскохозяйственных культур. Щелерез 11 образует бороздку, в которую под напором вентилятора 17 подаётся по отверстию - материалопроводу 12 соответствующий химмелиорант, который через выходные отверстия 13 поступает в почву, взаимодействует с её влагой и обеспечивает улучшение мелиоративного состояния обрабатываемой почвы. Использование дискового ножа 4 с ребордами 5 упрощает конструкцию орудия, т.к. не требуется опорных колес для регулирования глубины обработки, таким образом, обеспечивается снижение энергоемкости технологического процесса. В результате такой обработки повышается плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур.
Улучшение мелиоративного состояния почвы, а именно её водно-физических свойств, обеспечивает конструкция разработанного орудия (рис. 2), выполняющего равномерное распределение порошкообразного или гранулированного полиакриламида в пахотном горизонте, что позволяет сохранить структуру почвы и уменьшить динамику её уплотнения после полива.
Рисунок 2 - Орудие для мелиоративной обработки почвы: 1 - рама; 2 - вентилятор; 3 - туковысеквающий аппарат; 4 - днище; 5 - шнек; 6 - заслонка; 7 - стойка; 8 - тукопровод; 9 - распорки; 10 - стойка; 11 - дисковый нож;
12 - реборды; 13 - лемехи; 14 -делитель; 15 - направляющие лопатки;
16 - тукопровод; 17 - тукопропускные отверстия; 18 - угол установки; 19 - наплавка;
20 - рыхлители; 21 - наплавка; 22 - крепление; 23 - болты; 24 - цепная передача
Разработанное орудие включает раму 1, на которой установлен высоконапорный вентилятор 2 с приводом от гидромотора. На раме 1 также установлен туковысеваю-щий аппарат 3, днище 4 которого имеет уклон к шнеку 5 дозатору под углом трения скольжения удобрений по металлу. Над шнеком 5 установлена цилиндрическая заслонка 6 дозатор нормы внесения мелиорантов. Туковысевающий аппарат 3 установлен на раме 1 над клинообразной стойкой 7, в задней части которой закреплён тукопровод 8. Перед клинообразной стойкой с помощью горизонтальной распорки 9 и вертикальной стойки 10 установлен дисковый нож 11 с ребордами 12. В нижней части стойки 7 смонтированы лемеха 13, под которыми выполнены делитель 14 потока туковоздушной смеси, направляющие лопатки 15, распределительный тукопровод 16, сопряжённый с тукопропускными отверстиями 17. Угол 18 установки направляющих лопаток 15 выполнен увеличивающимся от стойки 8 к периферии лемеха. Лемех 13 имеет верхнюю заточку и наплавку 19 нижней части твёрдым износостойким сплавом. На наружной части лемехов 13 предусмотрены клинообразные рыхлители 20 подрезанного лемехом пласта почвы. Верхняя заострённая часть рыхлителей 20 имеет наплавку 21 твёрдым износостойким сплавом. Распределительный тукопровод 16 имеет крепление 22 к нижней части лемеха и сопряжён с тукопропускными отверстиями 17 по радиусу. Лемехи 13 закреплены к башмаку в нижней части стойки 7 с помощью болтов 23 с потайной головкой. Тукопропускные отверстия 17 направлены под углом заточки лезвия лемеха
к плоскости лемеха 13. Длина клинообразных рыхлителей 20, выполненных под углом к плоскости лемеха, перекрывает выходную часть тукопропускных отверстий 17. Угол раствора клинообразных рыхлителей 20 равен углу трения скольжения почвы о металл. Привод шнека 5 выполнен с помощью цепной передачи 24 от дискового ножа 11.
Орудие для мелиоративной обработки почвы работает следующим образом. Перед началом работы выполняются регулировки глубины обработки путём установки реборд 12 соответствующего диаметра, нормы внесения мелиоранта установкой заслонки 6 у шнекового дозатора 5. На приводе 24 устанавливают звёздочки, позволяющие получить соответствующее передаточное отношение. Бункер туковысевающего аппарата 3 заполняется смесью удобрений КРК с порошкообразным полиакрилами-дом. Полиакриламид по своей химической природе и структуре химических связей имеет возможность накапливать влагу в соотношении 1 : 200 (1 кг полиакриламида поглощает 200 л воды). При движении орудия по поверхности почвы дисковый нож разрезает пласт на глубину «а» и предотвращает обволакивание стойки 7 растительными остатками. При этом снижается тяговое сопротивление. Лемехи 13 подрезают пласт в горизонтальной плоскости, при этом перемещающийся по наружной поверхности пласт взаимодействует с клинообразными рыхлителями 20 и крошится на мелкие кусочки. Пространство между кусочками почвы заполняется смесью удобрений КРК и порошкообразного полиакриламида, поступающей из тукопропускных отверстий 17.
Смесь удобрений КРК и порошкообразного полиакриламида подаётся шнеко-вым туковысевающим аппаратом 3 в тукопровод 8. В тукопровод 8 также подаётся воздух от вентилятора 2, при этом смесь удобрений КРК и порошкообразного полиакриламида перемешивается с воздухом и образует туковоздушную смесь. Туковоздушная смесь под напором вентилятора 2 транспортируется по тукопроводу 8, распределяется делителем 14 на два потока, которые поступают в распределительные тукопроводы 16 под лемехами 13. Направляющие лопатки 15 ориентируют поток туковоздушной смеси к тукопропускным отверстием 17. Туковоздушная смесь взаимодействует с комочками почвы, обволакивает их и насыщает смесью удобрений КРК и порошкообразного полиакриламида весь корнеобитаемый горизонт почвы. Удобрения КРК при взаимодействии с почвенной влагой, выпадающими осадками и оросительной водой растворяются с образованием удобрительного раствора. Порошкообразный полиакриламид впитывает удобрительный раствор и образует ёмкость питательных веществ. Корни растений забирают питательные вещества из ёмкостей питательных веществ вместе с накопленной водой, что обеспечивает оптимальные условия для роста и развития растений и повышение урожайности. Наплавка 19 лезвия лемеха 13 обеспечивает его самозатачивание при работе, так как наружная часть лемеха будет изнашиваться более интенсивно, чем наплавка 19. Наплавка 21 повышает износостойкость клинообразных рыхлителей 20. Установка раствора клинообразных рыхлителей под углом трения скольжения почвы о металл обеспечивает снижение тягового сопротивления орудия для мелиоративной обработки почвы. Установка днища 4 туковысевающего аппарата 3 под углом трения скольжения удобрений по металлу обеспечивает непрерывную подачу смеси удобрений КРК и порошкообразного полиакриламида к шнеку 5 дозатору.
Разработанные орудия наибольшей эффективностью обладают при применении их в орошаемом земледелии.
Известно, что искусственный дождь, обладая определённой энергией и структурой, оказывает динамическое воздействие на агрегатный состав почвы, изменяя плотность сложения, водопроницаемость и другие характеристики, что ведёт к постоянному ухудшению условий проведения последующих поливов [4].
Одним из показателей, характеризующих эффективность применения новой технологии или орудия, является коэффициент структурности почвы и её плотность. Коэффициент структурности определяется как отношение суммы агрегатов размером 0,25.. .10 мм (наиболее ценная мелкокомковатая и зернистая структура) к сумме частиц менее 0,25 и более 10 мм.
Исследованиями установлено уменьшение коэффициента структурности при каждом последующем поливе как при использовании обычного, так и экспериментального орудий. Однако динамика ухудшения коэффициента (с 3,24 до 2,81 при экспериментальном орудии и с 3,03 до 2,16 при обычном) в 2 раза ниже на экспериментальном орудии.
Аналогичные изменения наблюдаются и с плотностью почвы, при этом исследуемое орудие более, чем на 15 % имеет лучшие показатели.
Изменение структурности и плотности почвы повлекло за собой изменение скорости впитывания поливной воды (рис. 3).
Рисунок 3 - Скорость напорного впитывания оросительной воды в почву при дождевании при обычной обработке (I) и обработке экспериментальным орудием с применением ПАА (II) после первого (1), третьего (3) и шестого (6) поливов
Характер процесса изменения скорости поглощения воды почвой показывает, что интенсивность впитывания поливной воды почвой во времени асимптотически убывает к некоторой константе, которая характеризуется собственно коэффициентом фильтрации исследуемой почвы.
Различное высотное расположение графиков указывает на значительное увеличение от 2,81 до 6,51 раз скорости впитывания при использовании экспериментальных орудий, что влечёт за собой увеличение объёма аккумулированной влаги в почве, исключение поверхностного стока ирригационной эрозии, и увеличение урожайности возделываемых культур от 35 до 40 %.
Библиографический список
1. Абезин, В.Г. Механизация возделывания бахчевых культур на основе ресурсосберегающих почвозащитных технологий [Текст] : дисс. докт. техн. наук / В.Г. Абезин. - Волгоград, 2003. - 441 с.
2. Абезин, В.Г. Рабочий орган для основной обработки почвы под бахчевые культуры [Текст] / В.Г. Абезин // Тракторы и с.-х. машины. - 2001. - №7 - С. 17-21.
3. Кизяев, Б.М. Культуртехнические мелиорации: технологии и машины [Текст] / Б.М. Кизяев, З.М. Мамаев. - М.: Ассоциация Экост», 2003. - С. 399 : ил.
4. Семененко, С.Я. Экологическая оптимизация полива дождеванием кормовых культур аридной зоны [Текст] / С.Я. Семененко. - Волгоград, 2012. - 206 с.
E-mail: pniiemt@yandex.ru
