CC BY
49
axes and its parameters. That creates additional difficulties for precision estimation of dispersion estimating. To determine gamma-distribution moments we can use its characteristic function (pu(x), Fourier transformation. Plotting confidential intervals for number characteristics of seeds distribution in single-seed planting, based on application of maximum likelihood features esteems enables explaining dimensions number required for acceptable precision of estimation. Key words: confidential intervals, geometrical distribution, precision.
References
1. Pearson K. On the sistematic fitting of curves to observations and measurements, Biometrika, 1902, Vol. 1, pp. 265-276, Vol. 2, pp. 1-27.
2. Gosset W. S. "Student" The probable error of a mean, Biometrika, 1908, Vol. 6, pp. 1-25.
3. Koshurnikov A. F. Otsenki maksimal'nogo pravdopodobiya dlya parametrov raspredeleniya semyan punktirnoi seyalkoi (Maximum-likelihood estimates for parameters of seeds cumulative distribution curve with single-seed drill), Permskii agrarnyi vestnik, 2015, Issue 12, No. 4, pp. 48-53.
4. Saati T. Elementy teorii massovogo obsluzhivaniya i ee prilozheniya (Elements of theory of waiting lines and its appendices), Moscow, 1965, 505 p.
5. Sokolov G. A., Gladkikh I. M. Matematicheskaya statistika (Mathematical statistics), Moscow : Ekzamen, 2004,
432 p.
6. Kogan A. M., Linnik Yu. V., Rao S. R. Kharakterizatsionnye zadachi matematicheskoi statistiki (Characterization problems in mathematical statistics), Moscow : Nauka, 1972, 656 p.
7. Venttsel' E. S. Teoriya veroyatnostei (Probability theory), Moscow: Vysshaya shkola, 2002, 576 p.
8. Cramer H. Mathematical methods of statistics, Princeton University Press, 1946, 648 p.
9. Vladimirskii B. M., Gorsko A. B., Erusalimskii Ya. M. Matematika (Mathematics), St-Petersburg : Lan, 2008, 980 p.
10. Mitkov A. L., Kardashevskii S. V. Statisticheskie metody v sel'khozmashinostroenii (Statistical methods in agricultural machine building), Moscow : Mashinostroenie, 1978, 360 p.
11. P. M. Vasilenko. K otsenke tekhnologicheskikh pokazatelei raboty pochvoobrabatyvayushchikh i posevnykh mashin (On evaluation of process parameters of tilthers and seeding machinery work), Vestnik s.-kh. nauki, 1962, No.7, pp. 137-140.
УДК 631.311. 631.33
ОЦЕНКА ГЛУБИНЫ ЗАДЕЛКИ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ПОСЕВНЫМИ КОМПЛЕКСАМИ
П.А. Болоев, д-р техн. наук, профессор;
Г.Н. Поляков, канд. техн. наук, доцент;
С.Н. Шуханов, д-р техн. наук, профессор,
ФГБОУ ВО Иркутский ГАУ имени А.А.Ежевского,
п. Молодежный, Иркутский р-н, Иркутская область, Россия, 664038
E-mail: Shuhanov56 @mail.ru
Аннотация. В Иркутской области изучали распределение семян зерновых культур по глубине заделки при различных сроках посева почвообрабатывающе-посевными комплексами, оборудованными сошниками стрельчатого типа. Производственный эксперимент проведен в ОАО «Белореченское» с применением посевных комплексов «Кузбасс», «Конкорд» и «Омич-ка». Методика включала определение глубины посева по длине осветленной части ростка при появлении второго листа. Измерение глубины посева проводили за одним сошником на каждой секции почвообрабатывающе-посевного комплекса на пути 1 метра. Посев проводили по мелкой дискаторной обработке и по стерне. Посевные машины приводили к нормальному техническому состоянию и настраивали на заданную норму высева 300-400 кг/га и глубину посева в дипазоне 0,03-0,08 м. Установлено, что высокочастотные колебания поддерживаются технологическими случайными процессами основной обработки почвы и посева. При ранних сроках посева и повышенной влажности почвы стрельчатые лапы неустойчиво идут по глубине, только 41-44% семян заделываются в соответствии с агротехническими требованиями. В поздние сроки посева с уменьшением влажности почвы стрельчатые лапы заделывают на заданную глу-
бину 56-58% семян и подрезают проросшие сорняки. В обоих случаях стрельчатые лапы не обеспечивают полное выполнение требований к посеву. При посеве зерновых колосовых культур семена заделываются в почву на глубину от 0,01 до 0,12 м, что не создает оптимальных условий для всходов посеянных семян.
Ключевые слова: ресурсосберегающая технология возделывания зерновых культур, гистограммы распределения семян, рабочие процессы, алгоритм вычисления, корреляционная функция, спектральная плотность, случайные процессы, посевные комплексы, распределение семян по глубине.
Введение. Рабочие процессы сельскохозяйственных машин, такие, как почвообрабатывающие и посевные формируются системой нескольких других процессов. Такие технологические показатели, как глубина обработки почвы, глубина заделки семян и другие определяются изменением нескольких процессов -глубина вспашки зависит от профиля дна борозды и профиля поверхности поля, а положение семян в почве - продольная и поперечная равномерность размещения семян и равномерность глубины заделки семян в почве. Обычно реализации этих процессов рассматриваются порознь, без учета взаимных связей между ними. В действительности же эти процессы образуют систему, определяющую в целом качество посева.
Внутреннюю структуру и свойства технологических процессов во временной и частотной областях определяют корреляционной функцией и спектральной плотностью [1].
Зачастую случайные процессы при работе сельскохозяйственных агрегатов представляют собой аддитивную смесь нескольких воздействий, каждое из которых существенно для оценки рабочего процесса объекта[2,3].
Для получения результатов исследования использовались методы математической статистики и математического анализа. Алгоритм вычисления взаимной корреляционной функции такой же, как и для корреляционной функции, но сдвиг производится между ординатами разных процессов [1].
Я Ху(тА т) =
N-771-1
•^N-771 Ь (=1
Х(У(+Г
цесса. Ввиду нечетности взаимной корреляционной функции необходимо определить ее и при отрицательных временных сдвигах ЯХу( — тА т).
При этом четная часть
Я ^тА т) = 0 . 5 [Яху( - тАт) + Яху(тАт)], (3) Я 2 (тА т) = 0 . 5 [Яху( - тА т) - Яху(тА т)]. (4)
Преобразованием Фурье взаимной корреляционной функции получают взаимную спектральную плотность. Поскольку это комплексная функция, алгоритм предусматривает определение вещественной части взаимной спектральной плотности
$ху( ^т)
= V [Яху( 0 ) + 1Я 1( IА т)с о з шт( I Ат)] (5)
и ее мнимой части
$Ху(^т) = —ЬТ= 11Я2(1Ат)5 ЫШт(1Ат)], (6) а также модуля
ху(<*>т)1 = ^[$Ху(мт)]2 + ^^ШтЯ2 . (7)
Модель работы пахотного агрегата как двумерной динамической системы описывается дифференциальными уравнениями, которые можно представить в виде изображений переменных по Лапласу [1]:
Р(з) = Шр^г^Б) + Шрг(5)Я(Б); | а($) = Ша2п(5)гп(5) + ШаН(5)Я(5),\
(8)
(1)
где х,у - центрированные значения ординат каждого процесса.
Нормированная взаимная корреляционная функция определяется выражением
Рху(тАт) = Яху(тАт)/(Ох Оу) . (2)
Алгоритм включает также вычисление средних значений и дисперсий каждого про-
где Р(Б), а(Б) - выходные переменные - тяговое сопротивление и глубина вспашки;
2п(Б), ЩБ) - входные переменные - профиль поверхности поля и сопротивление почвы;
^^аХп(Б), ЖРК(Б), ЖаК(Б) - элементы матрицы передаточной функции двумерной модели плуга.
После обратного преобразования по Лапласу, с учетом передаточной функции каждого элемента, равной Ш(Б) = к(тз + +1 )/(Т$ Б2 + Т1 Б + 1 ), получим:
2 + т ^а + п-ь- т +к 7
Чр ^¡.2 ~ 2р ~ И п-рг1орг ~ "-рглп
йр
й2а
йа
(1гп -рг'орг м
йХп
+ ^рй"^ + крЯЯ;
<т
а + Т2а ~ + а — кагТаг ~Г + ^аг^п + ^аЯ ~ +
(9)
м
м
м
где Т1р — Т1г}2 — Т2ъ — Т2ъг — Т2ъя> а — аХ — аК, Т2а — Т2м — Т:
11 р2
ЧрЯ> 12р
[2 р2
2рЯ> Ча
1 2 ай-
11-11 ■ Щц-ир ~ ир1>
аи
м
аип
м
Решение уравнения имеет вид:
м к1ир2 + к2и2 + к31]к: —к4ир2 — к$ир2 + к6и2 + к7иК; аиа1 = к\1]а2 + к11]2 + к11]К-, а2 + к-в^г +
Р2 _
иа = иа1;
► 10)
м
= —к4иа2 — к^и,
В результате полевых экспериментов была получена информация об изменениях тягового сопротивления, глубины вспашки, ширины захвата, профиля поверхности поля и дна борозды при различных глубинах вспашки и скорости движения [4].
При этом спектральная плотность процесса Я(1;) апроксимировалась выражением
Р2 х2(х1+ р 2 + ш2 )
ю ) — 2[в1 х1
+
] , (11)
п'-а2+ ш2 (ш 2-а 2~ Р 2 )2+4 а2 ш2
которому соответствует корреляционная функция
КК(Т) — вхе-а1|т| + В2е-^соб/ЗГ. (12) Такой характер протекания кривых свидетельствует о наличии в процессе скрытых периодических составляющих, приводящих к увеличению тягового сопротивления агрегата путем условного увеличения толщины режущей кромки рабочего органа из-за высокочастотных колебаний. Эти высокочастотные колебания поддерживаются технологическими случайными процессами при выполнении пахотных и особенно посевных работ.
Для оенки глубины заделки семян нами проведены производственные эксперименты посева зерновых культур посевными комплексами «Кузбасс», «Конкорд» и «Омичка».
Цель исследования - установить распределение семян по глубине заделки при раз-
личных сроках посева почвообрабатывающе-посевными комплексами, оборудованными сошниками стрельчатого типа.
Методика включала определение глубины посева по длине осветленной части ростка при появлении второго листа. Измерение глубины посева проводили за одним сошником на каждой секции почвообрабатывающе-посевного комплекса на пути 1 метра. Посев проводили по мелкой дискаторной обработке и по стерне.
Посевные машины приводили к нормальному техническому состоянию и настраивали на заданную норму высева 300-400 кг/га и глубину посева в дипазоне 0,03-0,08 м.
Производственный эксперимент осуществлен в одном из крупных сельскохозяйственных предприятий Иркутской области-ОАО «Белореченское».
Для построения гистограммы наблюдаемый диапазон изменения случайной величины разбивали на несколько интервалов. Величина каждой доли, отнесенная к величине интервала, принимали в качестве оценки значения плотности распределения на соответствующем интервале.
Установлено распределение семян по глубине, посеянных по стерневому фону и предварительно обработанной почве (рис.1, 2, 3, 4) при ранних и поздних сроках посева. Как видно из гистограммы (рис. 1,2) при посеве в ранние сроки (третья декада апреля и первая декада мая) на требуемую глубину высевается 35% семян по стерневому фону и 44% семян по предварительной обработке.
Рис. 1. Гистограмма распределения семян по глубине, посеянных после весенней мелкой обработки почвы СКП-2,1 «Омичка»
Рис. 2. Гистограмма распределения семян на глубине, посеянных по стерне ПК «Кузбасс»
При поздних сроках посева (третья декада мая) стрельчатые лапы сошников (рис.3,4) заделывают на заданную глубину 56-58% семян[5].
Предварительная обработка почвы перед посевом улучшает качество заделки семян. В тоже время, значение величины глубины посева также влияет на распределение семян.
На устойчивый ход по глубине стрельчатых сошников оказывает система взаимосвязанных факторов [5]. Главной особенностью посева по стерневому фону является повышенная влажность почвы и ее изменение в широком диапазоне.
С изменением влажности почвы существенно меняются фрикционные свойства, которые, в свою очередь, зависят от механического состава. Преобладание тяжелых почв (70% в Иркутской области) и колебаниях влажности от 10 до 45% вызывают значительные изменения величин силы трения о рабочую поверхность стрельчатых лап и отклонение стоек сошников. При прямом посеве требуется корректировка сроков посева, только по Иркутской области в зависимости от погодных колебаний сроки посева смещаются от оптимальных до двух недель. [5].
Рис. 3. Гистограмма распределения семян по глубине, посеянных по весенней обработке почвы ППК «Конкорд» (аналог ПК «Кузбасс»)
Рис. 4. Гистограмма распределения семян по глубине, посеянных по стерне ППК «Конкорд» (аналог ПК «Кузбасс»)
Выводы. Применение ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур выявило особенности, которые необходимо учитывать при выборе посевных комплексов, планировании и проведении посевных работ, обеспечивающих выполнение агротехнических требований.
При ранних сроках посева и повышенной влажности почвы стрельчатые лапы неустойчиво идут по глубине, при этом только 4144% семян заделываются в соответствии с аг-
ротехническими требованиями. При поздних сроках посева (при снижении влажности почвы) стрельчатые лапы заделывают на заданную глубину 56-58% семян и подрезают проросшие сорняки. В этих случаях стрельчатые лапы не обеспечивают выполнение требований к посеву.
При посеве зерновых колосовых культур семена заделываются в почву на глубину от 0.01 до 0.12 м, что не создает оптимальных условий для их всходов.
Литература
1. Моделирование сельскохозяйственных аграгатов и их систем управления / А.Б. Лурье [и др.]. Л. : Колос. 1979. 312 с.
2. Поляков Г.Н., Болоев П.А., Шуханов С.Н. Оптимизация режимов обмолота хлебной массы // Тракторы и сельхозмашины. 2014. №11. С. 40-42.
3. Болоев П.А., Шуханов С.Н., Поляков Г.Н. Ресурсосберегающие технологии возделывания зерновых культур в условиях Восточной Сибири // Аграрный научный журнал. 2015. №10. C. 31-34.
4. Болоев П.А. Повышение эффективности использования трактора в составе сельскохозяйственного МТА путем стабилизации цикловой подачи топлива : дис. ... канд. техн. наук. Челябинск, 1984.
5. Поляков Г.Н. Особенности применения технологии прямого посева (NO-TILL) в условиях Иркутской области. Рекомендации / Г.Н. Поляков [и др.]. Иркутск : Изд-во ИрГСХА, 2012. 28 с.
ESTIMATION OF GRAIN CROPS SEEDING-DOWN DEPTH WITH SOWING SYSTEMS
P.A. Boloev, Dr. Ing. Sci., Professor
G.N. Poliakov, Cand. Tech. Sci., Associate Professor
S.N. Shukhanov, Dr. Tech. Sci., Professor
Irkutsk State Agrarian University named after A.A. Ezhevskii
Molodezhnyi, Irkutskii District, Irkutskaya oblast 664038 Russia
E-mail: Shuhanov56 @mail.ru
ABSTRACT
Grain crops seeds distribution on the seeding-down depth was studied at the different sowing time implemented with tilling-sowing systems equipped with A-blade subsoil openers. The experiment was conducted in Belorechenskoye OJSC with sowing systems Kuzbass, Konkord, and Omichka. The technique included determination of seeding depth on the length of pale shoot part when the second leaf appeared. Seeding depth was measured after one subsoil opener at 1 m interval of each section of tilling-sowing system. Sowing was implemented upon disk harrowed tillage and upon stubble. Sowing machinery was implemented to normal technical conditions and adjusted at specified seeding rate 300400 kg/ha and seeding depth 0.03-0.08 m. It was established that high-frequency fluctuations were supported by technological random processes of tilling and sowing. At early sowing time and increased soil moisture A-blades are unstable at the depth, only 41-44% of seeds are seeded down in compliance with agrotechnique requirements. At late sowing time with soil moisture reduction A-blades put down 56-58% of seeds at the specified depth and cut weeds. In both cases blades do not supply complete fulfillment of requirements. When ear grain crop are seeded, seeds are laid down at a depth of 0.01 to 0.12 m, what does not provide optimal conditions for sprouting. Key words: grain cultivation recourse-saving technology, grain location histograms, workflows, calculation algorithm, correlation function, spectral density, random processes, seeding systems, seed depth distribution.
References
1. Modelirovanie sel'skokhozyaistvennykh agregatov i ikh sistem upravleniya / A.B. Lur'e [i dr.] (Farm machines and their control systems modelling), Leningrad : Kolos, 1979, 312 p.
2. Polyakov G.N., Boloev P.A., Shukhanov S.N. Optimizatsiya rezhimov obmolota khlebnoi massy (Modes of threshing optimization), Traktory i sel'khozmashiny, 2014, No. 11, pp. 40-42.
3. Boloev P.A., Shukhanov S.N., Polyakov G.N. Resursosberegayushchie tekhnologii vozdelyvaniya zernovykh kul'tur v usloviyakh Vostochnoi Sibiri (Resource-saving technologies of cereal crops cultivation under the conditions of East Siberia), the Agrarian scientific magazine, 2015, No. 10, pp. 31 - 34.
4. Boloev P.A. Povyshenie effektivnosti ispol'zovaniya traktora v sostave sel'skokhozyaistvennogo MTA putem stabi-lizatsii tsiklovoi podachi topliva (Increasing efficiency of use of tractor as a part of farm machine-tractor aggregates by fuel delivery stabilization), diss. ... cand. tech. sci., Chelyabinsk, 1984.
5. Polyakov G.N. Osobennosti primeneniya tekhnologii pryamogo poseva (NO-TILL) v usloviyakh Irkutskoi oblasti. Rekomendatsii / G.N. Polyakov [i dr.] (Application features of direct seeding technology (NO-TILL) under the conditions of the Irkutsk region.Guidelines /G.N. Polyakov and others), Irkutsk : Izd-vo IrGSKhA, 2012, 28 p.
