CC BY
2
Вестник аграрной науки Дона. 2023. Т. 16. № 1 (61). С. 39-53. Don agrarian science bulletin. 2023; 16-1(61): 39-53.
Научная статья УДК 631.316.4
doi:10.55618/20756704_2023_16_1_39-53 EDN: RZAHAM
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРОТИВОЗРОЗИОННОГО РЕЛЬЕФА В МЕЖДУРЯДЬЯХ ПРОПАШНЫХ КУЛЬТУР НА СМЫВ ПОЧВЫ
Андрей Юрьевич Несмиян1, Дмитрий Сергеевич Фоменко1, Юрий Михайлович Черемисин1, Алексей Геннадьевич Поляков2
1Азово-Черноморский инженерный институт - филиал Донского государственного аграрного университета в г. Зернограде, Ростовская область, г. Зерноград, Россия, [email protected] 2ЗАО «Победа», Целинский район, Ростовская область, Россия, [email protected]
Аннотация. Реализация противоэрозионных мероприятий - важная составляющая технологий возделывания пропашных культур, особенно на склоновых землях. В исследовании для борьбы с водной эрозией предложено использовать приспособление к культиваторам-растениепитателям, содержащее горизонтальный вал с двумя зеркально-симметрично закрепленными крыльчатками, применение которого позволит одновременно с культивацией формировать противоэрозионный рельеф в междурядьях. Целью представленного исследования является оценка влияния противоэро-зионного рельефа в междурядьях пропашных культур в сочетании с величиной склона поверхности поля и интенсивностью дождя на уровень смыва почвы. Исследование проводилось с применением методик реализации факторных экспериментов на лабораторной установке. Анализ полученных данных показывает, что наиболее значимым из исследованных факторов является величина угла склона, её прирост от 1° до 3° привел к возрастанию смыва почвы с 45 до 150 г, что подтверждает предположение об опасности (с точки зрения развития эрозионных процессов) возделывания пропашных культур на склоновых землях. Интенсивность дождевания является вторым по значимости фактором, прямо влияющим на смыв грунта. Глубина лунок, формируемых разработанным приспособлением, несущественно влияет на интенсивность смыва почвы. Причем при высокой интенсивности дождевания ^ > 5,0 л/мин) её увеличение приводит к незначительному росту интенсивности смыва почвы, а при Q < 5,0 л/мин - наоборот, к незначительному уменьшению этого показателя. Такая закономерность может объясняться тем, что при увеличении заглубления крылачей возрастает продольный размер лунок, из-за чего при интенсивном токе воды они смыкаются между собой, превращаясь в своеобразные зигзагообразные каналы, и перестают работать как лунки. Это говорит о нерациональности формирования лунок глубиной более 5 см.
Ключевые слова: пропашные культуры, междурядье, противоэрозионный рельеф, лункова-тель, экспериментальное исследование, смыв почвы, угол склона, интенсивность «дождя», глубина лунок
Для цитирования: Несмиян А.Ю., Фоменко Д.С., Черемисин Ю.М., Поляков А.Г. Оценка влияния противоэрозионного рельефа в междурядьях пропашных культур на смыв почвы // Вестник аграрной науки Дона. 2023. Т. 16. № 1 (61). С. 39-53.
© Несмиян А.Ю., Фоменко Д.С., Черемисин Ю.М., Поляков А.Г., 2023
Original article
EVALUATION OF THE INFLUENCE OF ANTI-EROSION RELIEF IN THE INTER-ROW CROP SPACING ON SOIL WASHOUT
Andrey Yurievich Nesmiyan1, Dmitry Sergeevich Fomenko1, Yuriy Mikhailovich Cheremisin1, Alexey Gennadievich Polyakov2
1Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of Don State Agrarian University in Zernograd,
Rostov region, Zernograd, Russia, [email protected]
2CJSC Pobeda, Tselinsky district, Rostov region, Russia, [email protected]
Abstract. The implementation of anti-erosion measures is an important component of row crop cultivation technologies, especially on sloping lands. To combat water erosion, the study proposes using a device for cultivators-plant feeders, containing a horizontal shaft with two mirror symmetrically fixed impellers, the use of which will allow to form an anti-erosion relief between the rows simultaneously with cultivation. The purpose of the presented study is to evaluate the effect of anti-erosion relief in inter-row crop spacing in combination with the magnitude of the slope of the field surface and the intensity of rain on the level of soil washout. The study was carried out using methods for implementing factorial experiments on a laboratory setup. The analysis of the data obtained shows that the most significant of the studied factors is the measure of the slope angle, its increase from 10 to 30 led to an increase in soil erosion from 45 to 150 grams, which confirms the assumption about the danger (in terms of the development of erosion processes) of the cultivation of row crops on sloping lands. The intensity of sprinkler irrigation is the second most important factor that directly affects soil erosion. The depth of the holes formed by the developed device does not significantly affect the intensity of soil erosion. Moreover, at a high intensity of sprinkler irrigation (Q > 5,0 l/min), its increase leads to a slight increase in the intensity of soil wash out, and, on the contrary, at Q < 5,0 l/min to a slight decrease in the given indicator. This pattern can be explained by the fact that with an increase in the depth of the impellers, the longitudinal size of the holes increases, due to which, with an intense flow of water, they close together, turning into a kind of zigzag channels, and stop working as holes. This indicates the irrationality of the formation of holes with a depth of more than 5 cm.
Keywords: row crops, inter-rows, anti-erosion relief, holemaker, experimental study, soil washout, slope angle, the intensity of the «rain», hole depth
For citation: Nesmiyan A.Yu., Fomenko D.S., Cheremisin Yu.M., Polyakov A.G. Evaluation of the influence of anti-erosion relief in the inter-row crop spacing on soil washout // Vestnik agrarnoy nauki Dona = Don agrarian science bulletin. 2023; 16-1(61): 39-53. (In Russ.)
Введение. В сельскохозяйственном производстве сочетание неблагоприятных внешних факторов и нерациональной организации растениеводческих технологий зачастую приводит к интенсивному развитию эрозионных процессов. В результате почва лишается значительной части наиболее ценных составляющих её частиц, теряет способность к удержанию влаги атмосферных осадков, существенно меняется рельеф полей. Развитие эрозионных процессов может иметь далеко идущие последствия, это значимая проблема, существенным образом влияющая не только на экономику аграрной отрасли, но и, в более крупном масштабе,
на геологические и атмосферные процессы, на состояние климата [1, 2, 3, 4].
В сельском хозяйстве значимая доля эрозионных процессов обусловлена влиянием водных потоков, так, например, анализ распределения земельных площадей в Ростовской области по видам эрозии по данным на 2016 год показал, что среди эродированных почв почти 75% - это площади, подверженные водной эрозии [5].
Существенную опасность с точки зрения развития водоэрозионных процессов представляет широкое использование в севооборотах пропашных культур. Так, например, если для густопокровных культур (лу-
говые, сеяные многолетние и однолетние травы, озимые и яровые зерновые) эмпирический коэффициент, определяющий величину эрозионной опасности, составляет около 0,01...0,3, то для пропашных культур он существенно выше -0,6.0,85 [6]. Таким образом, реализация противоэрозионных мероприятий должна стать важной составляющей технологий возделывания пропашных культур, особенно в зонах с изрезанным рельефом полей, и должна включать комплекс мер, направленных как на глубокую оптимизацию структуры почвенного пласта [7, 8],
так и на формирование специального водо-сдерживающего рельефа в междурядьях [9].
Для формирования противоэрозионно-го рельефа в междурядьях пропашных культур специалистами Азово-Черноморского инженерного института ФГБОУ ВО Донской ГАУ было предложено приспособление (рисунок 1 а) к культиваторам-растение-питателям [10, 11], которое содержит горизонтальный вал 1, установленный в подшипниковом узле 2, на котором зеркально-симметрично закреплены две крыльчатки 3 [10, 12].
Стыковое междурядье
Butt inter-row spacing
бЪ
Стыковое междурядье Butt inter-row spacing
Ж^Ж Ж Ж>Ж ШШ
А
•С? Ку
ж ж
в с
а - лункообразователь для формирования противоэрозионного рельефа в междурядьях пропашных культур; б - схема расположения крыльчаток на валу лункообразователя; в - схема интеграции лункообразователей в конструкцию пропашного культиватора Рисунок 1 - Приспособление к культиваторам-растениепитателям
а - holemaker for the formation of anti-erosion relief in the inter-row crop spacing; b - layout of the impellers on the shaft of the holemaker; c - scheme for the integration of holemakers in the design of a row cultivator Figure 1 - Adaptation to cultivators-plant feeders
Каждая крыльчатка 3 содержит ступи- две лопасти 5, выполненные в виде полу-цу 4 (рисунок 1 б), на которой закреплены дисков, размещенных вертикально и под
углом а = 55...60° к оси вращения ступицы. При этом лопасти 5 сдвинуты относительно друг друга на 180° вокруг оси вращения ступицы 4 таким образом, что плоскости полудисков расположены друг к другу под углом у < 60.70°.
Лункообразователь предложенной конструкции предназначен для использования в качестве дополнительного рабочего органа в конструкции пропашных культиваторов (рисунок 1 б).
При движении орудия по полю крыльчатки 3 будут вращаться за счет сцепления лопастей 5 с почвой. При этом они будут формировать на поверхности поля лунки переменной по ходу движения орудия формы и переменной глубины. Причем, поскольку максимальный угол в/2 установки каждой лопасти 5 к направлению движения орудия меньше угла трения поверхности полудиска о почву ф = 30.35°, снижается вероятность заторможенного движения крыльчатки 3. Это позволит уменьшить продольный размер образуемых лунок. В то же время максимальная приближенность угла у/2 к значению угла трения поверхности полудиска о почву ф обеспечивает максимальное взаимное поперечное смещение внешних режущих кромок каждой лопасти 5, что позволяет добиться увеличения поперечного размера образуемой лунки. При этом использование двух лопастей 5 в конструкции каждой крыльчатки 3 позволит не только увеличить поперечный размер образуемой лунки, но и обеспечить максимальную толщину слоя необработанной почвы между формируемыми лунками. Использование пары крыльчаток 3, симметрично закрепленных на валу 1, позволит компенсировать боковую составляющую сил, действующих на рабочий орган со стороны почвы, и обеспечить его устойчивое прямолинейное движение.
Теоретические расчеты и экспериментальное исследование позволили достаточно однозначно установить геометрические параметры предложенного лункообразова-теля, при которых приспособлением фор-
мируются лунки средним объемом 0,81 дм3 (при установленной глубине хода 6 см), причем суммарный объем лунок на одном гектаре поля составит около 31 м3 [12].
Цель представленного исследования -оценка влияния противоэрозионного рельефа, формируемого в междурядьях посевов пропашных культур предложенным приспособлением, на величину смыва почвы в зависимости от значений угла склона поверхности почвы и интенсивности «осадков».
Материалы и методы исследования. Для проведения исследования была разработана и изготовлена стационарная лабораторная установка (рисунок 2 а), основным несущим элементом которой являлся почвенный канал (1) с регулируемым углом в наклона к горизонту.
С одной стороны почвенного канала над ним монтировалась система подачи воды, а с другой - тканевый фильтр (3) для сбора смытой почвы, под которым располагалась ёмкость (4) для сбора сошедшей из почвенного канала воды.
Почвенный канал - металлическая коробчатая конструкция шириной около 60 см и длиной около 160 см (рисунок 2 б). В экспериментах почвенный канал располагался наклонно, под углом 1.3 град, в зависимости от планируемого уровня данного фактора в опыте. При этом часть канала, над которой размещалась система подачи воды, располагалась выше противоположной, а вертикальный размер соответствующей торцевой стенки канала была на 50 мм больше соответствующего размера противоположной торцевой стенки. Перед каждой повторностью опыта из почвенного канала использованный грунт (карбонатный чернозем, характерный для условий южной части Ростовской области) изымался и засыпался свежий, объём которого (около 100 л) был рассчитан таким образом, чтобы после незначительного уплотнения его толщина составила около 10 см, что на 3 см превышало высоту «нижней» торцевой стенки почвенного канала. Замена грунта проводилась при
горизонтальном расположении почвенного канала.
В качестве распределителя воды в установке использовалась трубка (рисунок 2 б) с заглушенными торцами, расположенная горизонтально, нормально к оси почвенного канала, на высоте около 300 мм над поверхностью находящейся в нём почвы.
В нижней части водоподающей трубки с равномерным шагом изготавливали девять отверстий диаметром 1,5 мм, через которые вода под напором подавалась в почвенный канал. Контроль интенсивности «дождевания» почвы осуществлялся с помощью дроссельного крана в соответствии с показаниями ротаметра (рисунок 2 б).
b
c
а - схема разработанной стационарной установки; б - противоэрозионный рельеф, формируемый приспособлением-лункообразователем на поверхности слоя почвы «междурядья»; в - система подачи воды и элементы контроля её интенсивности Рисунок 2 - Элементы конструкции стационарной лабораторной установки
а - scheme for the developed stationary installation; b - аnti-erosion relief formed by a holemaking device on the surface of the soil «inter-row»; c - water supply system and controls for its intensity Figure 2 - Structural elements of a stationary laboratory installation
Боковые стенки почвенного канала одновременно являлись направляющими, по которым на роликах перемещалась металлическая рамка (рисунок 3), в которой, в свою очередь, с возможностью регулировки положения по высоте устанавливалось предложенное приспособление-лункователь,
крыльчатки которого принудительно заглублялись в почву (на заданную глубину). Протягивание с максимально доступной скоростью рамки вдоль короба почвенного канала приводило к формированию на поверхности слоя почвы планируемого противоэрозион-ного рельефа (рисунок 2 б).
Рисунок 3 - Приспособление-лункообразователь предложенной конструкции Figure 3 - Holemaking device of the proposed design
Фильтр для сбора смытой почвы (далее - фильтр) изготавливался из плотной ткани, пропускающей воду, однако, при этом задерживающей частички почвы. Фильтр закреплялся на нижней торцевой стенке установки таким образом, чтобы его «приемное окно» располагалось в одной плоскости с её верхней гранью.
Исследование зависимости величины смыва почвы от сочетания ряда антропогенных и природных факторов проводилось с использованием известных методик факторного эксперимента плана ПФЭ 23 [13, 14]. С учетом цели исследования, были определены анализируемые факторы, а на основании обзора данных литературных источников [5, 12, 15, 16] определены уровни их варьирования (таблица 1). При этом считалось, что в экспериментах свойства почвы (в первую очередь плотность и связанная с ней водопроницаемость) постоянны.
Уровни варьирования фактора Х1 (интенсивность подачи воды) выбирались исходя из значений допустимых сочетаний интенсивности дождя и продолжительности полива для различных типов почв [15]. Варьирование фактора х2 (угол наклона почвенного канала) принималось исходя из средних значений рельефа полей, характерных для условий Ростовской области (в большинстве 1-2 град. и около четверти полей имеют угол склона три и более град.) [16]. Варьирование глубины лунок выбиралось исходя из предположения, что она не должна быть больше глубины междурядной обработки, которую, как правило, проводят до 6 см [11]. Применимость диапазонов изменения выбранных факторов уточнялась при проведении поисковых и настроечных опытов. В качестве параметра оптимизации рассматривалась масса почвы, смытой из почвенного канала за опыт.
Таблица 1 - Кодирование переменных факторов
Table 1 - Coding of variable factors
Показатель Indicator Факторы Factors
Интенсивность подачи воды Intensity of water supply Угол наклона почвенного канала Tilt angle of the soil box Заданная глубина лунок Assigned hole depth
Кодированное обозначение Coded representation X1 X2 X3
Натуральное обозначение Natural representaion Q в h
Единица измерения Unit of measure мм/мин (л/мин) mm/min (l/min) град deg м
Уровни варьирования факторов Levels of factor variation Нижний (-) Lower (-) 4,0 (3,00) 1,0 0,04
Средний (0) Madium (0) 5,0 (3,75) 2,0 0,05
Верхний(+) Upper (+) 6,0 (4,50) 3,0 0,06
Исследование проводилось в условиях ЗАО «Победа» Целинского района Ростовской области с июня по август 2021 года, при примерно постоянных погодных условиях. Почвенный канал и используемый грунт располагались под навесом. План эксперимента представлен в таблице 2. Каждый опыт проводился в трех повторностях, причем, как отмечалось ранее, каждая повтор-ность сопровождалась заменой используемого грунта и реализовывалась в следующей последовательности:
1. Заполненный свежим грунтом почвенный канал располагали под заданным углом к горизонту.
2. В слое почвы, находящейся в канале, изготавливали лунки, максимальную глубину которых устанавливали предварительным перемещением по вертикали при-способления-лункообразователя относительно подвижной рамки.
3. Фильтр смачивался, после стечения избытков воды, взвешивался с точностью до 0,1 г и устанавливался оговоренным ранее
способом у нижней торцевой стенки короба. Под фильтром размещали ёмкость 4 (см. рисунок 2 а) для сбора воды.
4. Поворотом ручки дроссельного крана на 10 минут устанавливали необходимую по плану интенсивность подачи воды.
5. После закрытия крана и стечения с поверхности фильтра избытков воды фильтр демонтировался и взвешивался повторно.
6. Примерное значение массы смытой почвы определялось по разности масс фильтра после и до опыта. Средние значения массы смытой почвы в опытах и показатели статистической обработки результатов опытов представлены в таблице 2.
Результаты исследования и их обсуждение. В таблице 2 использованы следующие обозначения: Сор - среднее значение массы смытого грунта, г; стс - средне-квадратическое отклонение показателя, г; Ра - абсолютная ошибка опыта, г; Ро - относительная ошибка опыта, %.
Таблица 2 - План и результаты экспериментов по анализу смыва почвы Table 2 - Plan and results of experiments on the analysis of soil washout
Показатель Номер опыта Number of experiment
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
== о £ X1 0 + - - + + + - - 0 0 0 0 0 0
* -2 то §> о X2 0 - + - + 0 0 0 0 0 + + - - 0
Й -ср ГО ч_ ^ -& О X3 0 0 0 0 0 + - + - 0 + - + - 0
Сср - среднее значение массы смытого грунта, г Cm - mean value of washed-out soil, g 102 64 162 47 312 164 220 76 92 110 260 147 70 83 107
стс - среднеквадрати-ческое отклонение показателя, г CTm - mean square deviation, g 6,4 2,5 5,3 2,1 6,2 3,1 10,1 3,6 8,4 3,3 8,1 1,9 5,9 3,7 6,0
Ра - абсолютная ошибка
опыта, г Pa - absolute error of the experiment, g 4,3 1,7 3,5 1,4 4,1 2,1 6,7 2,4 5,6 2,2 5,4 1,3 3,9 2,5 4,0
Ро - относительная ошибка опыта, % Pr - relative mistake of the experiment, % 4,2 2,6 2,2 2,9 1,3 1,3 3,0 3,1 6,1 2,0 2,1 0,9 5,6 3,0 3,8
Обработка данных, полученных при реализации эксперимента, по известным методикам [11, 12, 13] позволила выявить значимые регрессионные коэффициенты. При этом анализ, проведенный с использованием критерия Стьюдента, показал, что, вопреки предварительной гипотезе коэффициент при переменной х3 (глубина лунок)
у = 106,3 + 47,9х1 + 77,1x2 + 33,2X1X2
На рисунке 4 представлены сечения области, описываемой уравнением (1), при нулевых уровнях отдельных факторов, поз-
оказался незначимым, хотя в парных взаимодействиях его значимость сомнений не вызывает.
После исключения незначимого коэффициента, проверки адекватности и однородности получено скорректированное уравнение регрессии вида
10X1X3+31,5X2X3 + 19х12+21х22 + 12,7х32. (1)
воляющие расширить возможность анализа полученной зависимости.
-г,
Q, мм/мин Q, mm/min
Xi 1.0
h, мм
«,75
0,5«
0,25
L 100
1
100
oa
1,0 1,4 1,8 2.2 2,6 3,0
ß, град ß, deg
1,0
1,4
1,8
h, мм
J—i—П 60
c
40 ,V. 10
4,0
4.4
4,8
5,2
5,6 6,0 Q, мм/мин Q, mm/min
ISO
0,4 0,6
2,2
V 200
-4
150
60
55
50
45
40
0,8 1,0
2,6 3,0 ß, град ß, deg
а - в сечении при Х3=0; б - в сечении при Х1=0 ; в - в сечении при Х2=0 Рисунок 4 - Изолинии в сечениях поверхности отклика, описываемой уравнением (1)
а - in the section at x3=0; b - in the section at Х1=0; c - in the section at Х2=0 Figure 4 - Isolines in the sections of the response surface described by equation (1)
b
Совместный анализ данных, представленных на рисунке 4 и в уравнении регрессии (1), позволяет сделать ряд выводов практического характера:
- наиболее значимым из трех рассмотренных факторов является угол склона поверхности поля. Его возрастание всего на 2° (от 1° до 3°) в среднем привело к росту показателя смыва почвы почти в 3,3 раза (в среднем с 45 до 150 г). Этот вывод подтверждает тезис, что интенсивное развитие
процессов водной эрозии почвы возможно даже при малой величине локальных склонов, особенно в междурядьях пропашных культур, когда они сонаправлены с уклоном;
- интенсивность подачи воды - второй по значимости фактор при заданных уровнях их варьирования. Возрастание интенсивности дождевания с 4,0 до 6,0 мм/мин привело к росту массы смытой почвы практически в 2 раза (рисунок 4 б), усреднённо -с 90 до 180 г;
- глубина формируемых приспособлением лунок в целом не оказала существенного влияния на показатели смыва почвы, что достаточно наглядно видно на рисунке 4. Полученный результат является несколько неожиданным и, на первый взгляд, противоречит самой логике использования лункова-теля. Однако детальный анализ изолиний позволил выявить, что при низкой интенсивности дождевания (условно - менее 5,0 л/мин) и склонах менее 1,5° увеличение глубины лунок, как и предполагалось, приводит к уменьшению смыва почвы, т.е. про-тивоэрозионный рельеф «функционирует штатно» (рисунок 5 а). А вот при высокой интенсивности дождевания (О > 5,0 л/мин) и значительных углах склонов почвы увели-
чение глубины лунок привело к росту (хоть и незначительному) смыва почвы. Визуально установлено: наблюдаемое явление может быть вызвано тем, что при увеличении глубины лунок возрастает и их продольный размер. В этом случае при интенсивном токе воды, который может быть обусловлен как высокими значениями её подачи, так и большими значениями углов склонов, лунки смыкаются между собой (рисунок 5 б), превращаясь в своеобразные зигзагообразные каналы, что приводит к частичной потере эффективности применения приспособления. В целом данные рисунка 4 в позволяют сформулировать предположение о нерациональности заглубления приспособления-лункователя более чем на 5 см.
а - при Q=4 л/мин, h=5 см и 0=1 град; б - при Q=6 л/мин, h=6 см и 0=2 град Рисунок 5 - Почвенный канал на пятой минуте реализации опыта
а - at Q=4 l/min, h=5 cm and 0=1 deg; b - at Q=6 l/min, h=6 cm and 0=2 deg Figure 5 - Soil box at the fifth minute of the implementation of the experience
Полученные результаты позволяют прогнозировать влияние исследуемых факторов на смыв почвы, однако не подтверждают саму предположительную полезность применения приспособления-лункователя, особенно с учетом незначимости фактора xз (глубина лунок). В связи с этим в исследовании был проведен дополнительный эксперимент, в котором проводилось сравнение массы воды (Мв, кг), попавшей в емкость при
формировании противоэрозионного рельефа при максимальной глубине лунок 5 см и без использования приспособления. При этом угол наклона почвенного канала изменялся от 1 до 3 град., а интенсивность подачи воды во всех опытах оставалась постоянной - около 5 мм/мин. Время экспозиции -15 мин. Результаты дополнительного эксперимента в графическом виде представлены на рисунке 6.
Рисунок 6 - Результаты сравнительного эксперимента Figure 6 - Results of a comparative experiment
Представленные на рисунке графические зависимости позволяют сделать вывод, что практически независимо от угла склона применение лункователя при заданных значениях факторов и структуре почвы позволило задержать порядка 14 л воды. С учетом того, что площадь канала установки примерно равна 1 м2, можно предположить, что при схожих условиях применение при-способления-лункователя позволит не только снизить смыв почвы с поверхности поля при наличии склонов, но и сохранить около 140 м3/га поверхности поля за время дождя продолжительностью около 15 мин, при том, что суммарный объем таких лунок на 1 га теоретически составит всего около 30 м3. Полученные количественные оценки могут существенно меняться, в зависимости от интенсивности и продолжительности дождя, типа почвы и её водопроницаемости, величины локальных склонов и других факторов. Тем не менее, общая интерпретация результатов исследования позволяет в целом рассматривать предложенное приспособление не только как противоэрозионное, но и как способствующее общему повышению
эффективности производства пропашных культур [17, 18].
Выводы. Эффективность использования разработанного в Азово-Черномор-ском инженерном институте ФГБОУ ВО Донской ГАУ приспособления для формирования противоэрозионного рельефа к культи-ваторам-растениепитателям была проверена с применением специально разработанной стационарной установки, содержащей пять основных элементов: почвенный канал; систему подачи воды; подвижную рамку с установленным на ней приспособлением-лункообразователем; тряпичный фильтр для накопления смытого грунта и ёмкость для сбора стекающей воды. Анализ результатов трехфакторного эксперимента показал, что при заданных условиях его реализации наибольшее влияние на смыв почвы оказывает величина уклона обрабатываемой поверхности, что дополнительно подтверждает тезис об опасности развития во-доэрозионных процессов при выращивании пропашных культур на полях, имеющих даже незначительную величину склонов. Влияние второго по значимости фактора, интен-
сивности «выпадения осадков», на смыв почвы примерно в 1,6 раза ниже, чем влияние углов склонов. Тем не менее, в эксперименте прирост дождевания с 4,0 до 6,0 мм/мин привел к увеличению смыва почвы практически в 2 раза (усреднённо -с 90 до 180 г). На удивление глубина формируемых приспособлением лунок в целом не оказала существенного влияния на показатели смыва почвы. Более детальный анализ результатов эксперимента позволил предположить нерациональность формирования лунок глубиной более 5 см. Дополнительный эксперимент показал, что практически независимо от величины углов склонов (в диапазоне от 1 до 3 град.) наличие лунок позволяет при интенсивности дождя около 5 мм/мин задержать (накопить) в почве канала около 14 л воды (т.е. в пересчете на площадь - около 140 м3/га).
В полевых условиях показатели полезности применения лункователя могут существенно отличаться от полученных в стационарном эксперименте, тем не менее последние дают основание говорить об общей перспективности применения разработанного приспособления как с точки зрения снижения интенсивности водной эрозии в посевах пропашных культур, так и с точки зрения накопления влаги в почве.
Список источников
1. Шекихачев Ю.А., Пазова Т.Х., Сохро-ков А.Х., Дохов М.П., Кишев М.А., Шекихаче-ва Л.З., Твердохлебов С.А. Обоснование системы противоэрозионной обработки почв в Кабардино-Балкарской Республике // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2014. № 97. С. 432-441. EDN: SDCDMV
2. Мазитов Н.К., Лобачевский Я.П., Дмитриев С.Ю., Сахапов Р.Л., Шарафиев Л.З., Рахимов И.Р. Модернизированная технология и техника для обработки почвы и посева в экстремальных условиях // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2014. № 6. С. 63-67. EDN: SXGEKD
3. Kavian A., Alipour A., Soleimani K., Gholami L., Smith P., Rodrigo-Comino J. The in-
crease of rainfall erosivity and initial soil erosion processes due to rainfall acidification // Hydrologi-cal Processes. 2019. Т. 33. № 2. Р. 261-270. DOI: https://doi.org/10.1002/hyp.13323
4. Iserloh T., Wirtz S., Seeger M., Ries J.B., Marzolff I. Erosion processes on different relief units: the relationship of form and process // Cuadernos de Investigacion Geografica. 2017. Т. 43. № 1. Р. 171-187.
DOI: https://doi.org/10.18172/cig.3206
5. Сидаренко Д.П. Интенсивность проявления эрозионных процессов в Ростовской области // Экология и водное хозяйство. 2020. № 2(05). С. 86-102. Doi: 10.31774/2658-78902020-2-86-102. EDN: MQCIXG
6. Тарасов С.А. Почвозащитная эффективность агрофонов, сельскохозяйственных культур и севооборотов / Рациональное землепользование: оптимизация земледелия и растениеводства: сборник докладов V Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию со дня рождения академика РАСХН А.П. Щербакова. Курский федеральный аграрный научный центр. 2021. С. 238-242. EDN: GQCCNT
7. Максимов В.П., Ушаков А.Е. Анализ функциональных требований к системе основной обработки склоновых земель: варианты использования // Инженерный вестник Дона. 2021. № 7 (79). С. 208-218. EDN: OYHQMU.
8. Капов С.Н., Кожухов А.А., Герасимов Е.В., Хаустов П.А. Технологии почвозащитной обработки: пути развития // Вестник АПК Ставрополья. 2019. № 1 (33). С. 8-13.
EDN: ZEKGCT. DOI: 10.31279/2222-9345-2019-833-8-13.
9. Несмиян А.Ю., Фоменко Д.С., Поляков А.Г. Борьба с водной эрозией в посевах пропашных культур // Современные аспекты управления плодородием агроландшафтов и обеспечения экологической устойчивости производства сельскохозяйственной продукции: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 180-летию ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет». Пос. Персиановский, 2020. С. 292-298. EDN: BSJUDJ
10. Патент на полезную модель RU 168829 U1. Почвообрабатывающий рабочий орган / Несмиян А.Ю., Фоменко Д.С., Хиж-няк В.И., Иванов П.А., Черемисин Ю.М.;
№ 2016123895; заявл. 15.06.2016; опубл. 21.02.2017. EDN: WUJZRS
11. Фоменко Д.С., Несмиян А.Ю. Анализ рынка пропашных культиваторов // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 3. С. 3-8. EDN: VPWKRT
12. Несмиян А.Ю., Семенихин А.М., Бого-мягких В.А., Фоменко Д.С. Обоснование параметров приспособления для формирования противоэрозионного рельефа в междурядьях пропашных культур // Вестник аграрной науки Дона. 2017. № 4 (40). С. 21-29. EDN: YPQFWF
13. Асланян И.Р., Рассохина Л.И., Оспен-никова О.Г. Применение полного факторного эксперимента при разработке модельных композиций // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2019. № 10. С. 20-26.
Doi: 10.31044/1994-6260-2019-0-10-20-26. EDN: CMUUYW
14. Морарь А.А., Летов В.В., Азарова Д.С., Беднягин В.А., Иванова А.А., Хорунова А.И. Построение и исследование математической модели по результатам полного факторного эксперимента // Наука сегодня: проблемы и перспективы развития: материалы Международной научно-практической конференции: в 2 ч. Научный центр «Диспут». Вологда, 2016. С. 81-84. EDN: XFSOPJ
15. Обумахов Д.Л., Шкура В.Н., Чура-ев А.А. Допустимые технологические параметры искусственного дождя при орошении дождеванием сельскохозяйственных угодий // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. № 1 (21). 2016. С. 60-67. EDN: VQUGGF
16. Зацаринный В.А., Макарова М.С. Пути снижения эрозии почвы при её основной обработке: монография / под общ. ред. Л.П. Бельтю-кова. Зерноград: Азово-Черноморский инженерный институт, 2015. 186 с.
17. Плескачёв Ю.Н., Сидоров А.Н., Авер-чев А.В. Влияние влажности почвы на урожайность подсолнечника // Проблемы рационального использования природохозяйственных комплексов засушливых территорий: сборник научных трудов Международной научно-практической конференции. Волгоград, 2015. С. 195-197. EDN: XCPCON
18. Иванова Н.А., Гурина И.В., Шемет С.Ф. Влияние водного режима почв на продуктивность сельскохозяйственных культур // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2014. № 4 (16). С. 124-135. EDN: TAHDPZ
References
1. Shekikhachev Yu.A., Pazova T.Kh., Sokhrokov A.Kh., Dokhov M.P., Kishev M.A., She-kikhacheva L.Z., Tverdokhlebov S.A. Obosnova-niye sistemy protivoerozionnoy obrabotki pochv v Kabardino-Balkarskoy Respublike (Features of substantiation of means for anti-erosion processing of soil). Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2014; 97: 432-441. EDN: SDCDMV (In Russ.)
2. Mazitov N.K., Lobachevskiy Ya.P., Dmitri-yev S.Yu., Sakhapov R.L., Sharafiyev L.Z., Rakhimov I.R. Modernizirovannaya tekhnologiya i tekhnika dlya obrabotki pochvy i poseva v ekstre-mal'nykh usloviyakh (Modernized technology and equipment for tillage and sowing in extreme conditions). Doklady Rossiyskoy akademii sel'skokho-zyaystvennykh nauk. 2014; 6: 63-67.
EDN: SXGEKD (In Russ.)
3. Kavian A., Alipour A., Soleimani K., Gholami L., Smith P., Rodrigo-Comino J. The increase of rainfall erosivity and initial soil erosion processes due to rainfall acidification. Hydrological Processes. 2019; 33.2: 261-270.
DOI: https://doi.org/10.1002/hyp.13323
4. Iserloh T., Wirtz S., Seeger M., Ries J.B., Marzolff I. Erosion processes on different relief units: the relationship of form and process. Cuadernos de Investigation Geografica. 2017; 43. 1: 171-187. DOI: https://doi.org/10.18172/cig.3206.
5. Sidarenko D.P. Intensivnost' proyavleniya erozionnykh protsessov v Rostovskoy oblasti (The intensity of erosion processes in the Rostov region). Ekologiya i vodnoye khozyaystvo. 2020; 2(05): 86-102. Doi:10.31774/2658-7890-2020-2-86-102. EDN: MQCIXG (In Russ.)
6. Tarasov S.A. Pochvozaschitnaya effek-tivnost' agrofonov, sel'skokhozyaystvennykh kul'tur i sevooborotov (Soil-protective efficiency of agro-backgrounds, crops and crop rotations). Ratsio-nal'noye zemlepol'zovaniye: optimizatsiya zem-ledeliya i rasteniyevodstva: sbornik dokladov V Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konfe-rentsii, posvyaschennoy 80-letiyu so dnya rozh-deniya akademika RASKhN A.P. Scherbakova. Kurskiy federal'nyy agrarnyy nauchnyy tsentr, 2021, pp. 238-242. EDN: GQCCNT (In Russ.)
7. Maksimov V.P., Ushakov A.Ye. Analiz funktsional'nykh trebovaniy k sisteme osnovnoy obrabotki sklonovykh zemel': variant ispol'zovaniya
(Analysis of functional requirements for the system of basic cultivation of slope lands: use options). Inzhenernyy vestnik Dona. 2021; 7 (79): 208-218. EDN: OYHQMU (In Russ.)
8. Kapov S.N., Kozhukhov A.A., Gerasi-mov Ye.V., Khaustov P.A. Tekhnologii pochvo-zaschitnoy obrabotki: puti razvitiya (Soil protection technologies: ways of development). Vestnik APK Stavropol'ya. 2019; 1 (33): 8-13.
DOI: 10.31279/2222-9345-2019-8-33-8-13. EDN: ZEKGCT (In Russ.)
9. Nesmiyan A.Yu., Fomenko D.S., Polya-kov A.G. Bor'ba s vodnoy eroziyey v posevakh propashnykh kul'tur (The fight against water erosion in row crops). Sovremennyye aspekty uprav-leniya plodorodiyem agrolandshaftov i obespeche-niya ekologicheskoy ustoychivosti proizvodstva sel'skokhozyaystvennoy produktsii: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konfe-rentsii, posvyaschennoy 180-letiyu FGBOU VO «Donskoy gosudarstvennyy agrarnyy universitet». Pos. Persianovskiy, 2020, pp. 292-298.
EDN: BSJUDJ (In Russ.)
10. Nesmiyan A.Yu., Fomenko D.S., Khizhnyak V.I., Ivanov P.A., Cheremisin Yu.M. Pochvoobrabatyvayuschiy rabochiy organ (Tillage tool), patent na poleznuyu model' RU 168829 U1 No 2016123895, zayavl. 15.06.2016, opubl. 21.02.2017. EDN: WUJZRS (In Russ.)
11. Fomenko D.S., Nesmiyan A.Yu. Analiz rynka propashnykh kul'tivatorov (Market analysis of interrow cultivators). Traktory i sel'khozmashiny. 2016; 3: 3-8. EDN: VPWKRT (In Russ.)
12. Nesmiyan A.Yu., Semenikhin A.M., Bo-gomyagkikh V.A., Fomenko D.S. Obosnovaniye parametrov prisposobleniya dlya formirovaniya pro-tivoerozionnogo rel'yefa v mezhduryad'yakh propashnykh kul'tur (Substantiation of the adaptation parameters for the formation of anti-erosion relief in row-spacings of tilled crops). Vestnik agrarnoy nauki Dona. 2017; 4 (40): 21-29. EDN: YPQFWF (In Russ.)
13. Aslanyan I.R., Rassokhina L.I., Ospenni-kova O.G. Primeneniye polnogo faktornogo ekspe-rimenta pri razrabotke model'nykh kompozitsiy (Application of a full factorial experiment in the development of model compositions). Vse materialy. Entsiklopedicheskiy spravochnik. 2019; 10: 20-26. Doi: 10.31044/1994-6260-2019-0-10-20-26.
EDN: CMUUYW (In Russ.)
14. Morar' A.A., Letov V.V., Azarova D.S., Bednyagin V.A., Ivanova A.A., Khorunova A.I. Postroyeniye i issledovaniye matematicheskoy modeli po rezul'tatam polnogo faktornogo eksperi-menta (Construction and study of a mathematical model based on the results of a full factorial experiment). Nauka segodnya: problemy i perspektivy razvitiya: materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii: v 2 ch. Nauchnyy tsentr «Disput». Vologda, 2016, pp. 81-84.
EDN: XFSOPJ (In Russ.).
15. Obumakhov D.L., Shkura V.N., Chura-yev A.A. Dopustimye tekhnologicheskie parametry iskusstvennogo dozhdya pri oroshenii dozhde-vaniyem sel'skokhozyaystvennykh ugodiy (Allowable technological parameters of artificial rain at sprinkler irrigation of agricultural lands). Nauchnyy zhurnal Rossiyskogo NII problem melioratsii. 2016; 1 (21): 60-67. EDN: VQUGGF (In Russ.).
16. Zatsarinnyy V.A., Makarova M.S. Puti snizheniya erozii pochvy pri eye osnovnoy obrabot-ke (Ways to reduce soil erosion during its main tillage): monografiya, pod obsch. red. L.P. Bel'tyuko-va. Zernograd: Azovo-Chernomorskiy inzhenernyy institut, 2015, 186 p. (In Russ.).
17. Pleskachev YU.N., Sidorov A.N., Aver-chev A.V. Vliyanie vlazhnosti pochvy na urozhay-nost' podsolnechnika (Effect of soil moisture on sunflower yield). Problemy ratsional'nogo ispol'zovaniya prirodokhozyaystvennykh kom-pleksov zasushlivykh territoriy: sbornik nauchnykh trudov Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Volgograd, 2015, pp. 195-197.
EDN: XCPCON (In Russ.).
18. Ivanova N.A., Gurina I.V., Shemet S.F. Vliyaniye vodnogo rezhima pochv na produktivnost' sel'skokhozyaystvennykh kul'tur (Influence of the soil water regime on crop productivity). Nauchnyy zhurnal Rossiyskogo NII problem melioratsii. 2014; 4 (16):124-135. EDN: TAHDPZ (In Russ.).
Информация об авторах
А.Ю. Несмиян - доктор технических наук, доцент, Азово-Черноморский инженерный институт - филиал Донского государственного аграрного университета в г. Зернограде, Ростовская область, г. Зерноград, Россия. Тел.: +7-904-346-83-54. E-mail: [email protected].
Д.С. Фоменко - соискатель, Азово-Черноморский инженерный институт - филиал Донского государственного аграрного университета в г. Зернограде, Ростовская область, г. Зерноград, Россия. Тел.: +7-988-555-25-32. E-mail: [email protected].
Ю.М. Черемисин - кандидат технических наук, Азово-Черноморский инженерный институт -филиал Донского государственного аграрного университета в г. Зернограде, Ростовская область, г. Зерноград, Россия. Тел.+7-951-831-82-91. E-mail: [email protected]
А.Г. Поляков - инженер по эксплуатации сельскохозяйственной техники, ЗАО «Победа», Целинский район, Ростовская область, Россия, Тел.: +7-928-143-80-21. E-mail: [email protected].
Андрей Юрьевич Несмиян, [email protected]
Information about the authors
A.Yu. Nesmiyan - Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of Don State Agrarian University in Zernograd, Rostov region, Zernograd, Russia. Phone: +7-904-346-83-54. E-mail: [email protected].
D.S. Fomenko - Applicant, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of Don State Agrarian University in Zernograd, Rostov region, Zernograd, Russia. Phone: +7-988-555-25-32. E-mail: [email protected].
Yu.M. Cheremisin - Candidate of Technical Sciences, Azov-Black Sea Engineering Institute -branch of Don State Agrarian University in Zernograd, Rostov region, Zernograd, Russia. Phone: +7-951-831-82-91. E-mail: [email protected].
A.G. Polyakov - engineer for the operation of agricultural machinery, CJSC Pobeda, Tselinsky district, Rostov region, Russia. Phone: +7-928-143-80-21. E-mail: [email protected].
Andrey Yurievich Nesmiyan, [email protected]
Вклад авторов. Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors. All authors made an equivalent contribution to the preparation of the article.
The authors declare no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 20.01.2023; одобрена после рецензирования 24.02.2023;
принята к публикации 27.02.2023.
The article was submitted 20.01.2023; approved after reviewing 24.02.2023; accepted for publication 27.02.2023.
https://elibrary.ru/rzaham
