CC BY
46
МЕХАНИЗАЦИЯ
УДК 631.331.8
Повышение качества полосного посева семян трав в дернину
Сысуев Василий Алексеевич, академик РАН, научный руководитель, Дёмшин Сергей Леонидович, кандидат техн. наук, зав. лабораторией, Черемисинов Дмитрий Анатольевич, кандидат техн. наук, научный сотрудник, Доронин Максим Сергеевич, аспирант ФГБНУ«НИИСХ Северо-Востока», г. Киров, Россия
E-mail:mish-sv@maiLra, [email protected],
Большинство технологий повышения продуктивности природных кормовых угодий основаны на совокупности подавления их биоценозов гербицидами с нарезанием в дернине бороздок и посевом в них семян трав. Альтернативой им является полосной посев с обработкой в дернине полосы почвы, параметры которой обеспечивают успешное развитие всходов без применения гербицидов. Для условий Евро-Северо-Востока России они равны: ширина полосы - 10-11 см; глубина обработки - не менее 6 см; площадь обработки не менее 30% от общей площади участка. Для осуществления данной технологии разработано семейство дернинных сеялок СДК с фрезерными сошниками. Для повышения качества посева сеялками СДК предложена конструкция сошниковой группы сеялки, которая выполняет предпосевную обработку дернины дисковыми фрезами и разбросной высев удобрений по оси обработанной полосы с последующим выравниванием поверхности почвы. Килевидными сошниками создаётся уплотнённое посевное ложе по оси обработанной полосы и осуществляется рядовой высев семян трав на 1-2 см выше глубины внесения удобрений. Далее проводится послепосевное прикатывание почвы в полосах. Для оценки эффективности работы проведены исследования, в процессе которых определены показатели качества заделки семян при использовании серийного фрезерного сошника сеялки СДК и экспериментальной сошниковой группы в лабораторных и полевых условиях. Анализ результатов полевого эксперимента показал, что независимо от варианта сошника глубина заделки семян клевера лугового соответствует агротехническим требованиям и составляет: при посеве серийным сошником -12-14 мм, экспериментальной сошниковой группой - 7-9 мм С увеличением скорости равномерность распределения семян по ширине полосы снижается, но для экспериментальной сошниковой группы значение данного показателя, равное 6-8 мм, существенно выше, чем для серийного сошника с разбросом семян 17-28 мм.
Ключевые слова: дернина, сеялка для посева семян трав, сошниковая группа, килевидный сошник, показатели качества посева семян трав в дернину
В кормопроизводстве перспективной альтернативой технологиям повышения продуктивности кормовых угодий, основанных на совокупности подавления их биоценозов гербицидами с нарезанием в дернине бороздок и посевом в них семян трав, а также разбросного подсева [1, 2], является полосной посев с механической обработкой в дернине полосы, параметры, которой обеспечивают успешное развитие всходов без химического подавления аборигенной растительности. Для условий европейской части Северо-Востока РФ эти параметры составляют: ширина полосы - 10-11 см; глубина обработки - не менее 6 см; площадь обработанной дернины не менее 30% от общей площади участка. Для осуществления данной технологии разработано семейство дернинных сеялок СДК с фрезерными сошниками, которые выполняют фрезерование полос почвы, высев семян трав и послепосевное прикатыва-ние, часть сеялок также осуществляет внесение стартовой дозы минеральных удобрений [3, 4]. Высокая эффективность предложенной технологии и многообразие природно-климатических условий стран ЕАЭС обусловили
создание ряда машин с адаптированными параметрами обрабатываемой полосы почвы: машины для полосного подсева семян трав в дернину МТД-3 («Литмаш», Белоруссия); орудия ОПП-6 (ЦелинНИИМЭСХ, Казахстан) и агрегата МПТД-12 (ВИМ, Россия) и других, результаты применения которых подтвердили правильность выбранного направления повышения продуктивности кормовых угодий [5, 6, 7].
Цель исследований - повышение качества полосного посева в дернину семян трав с одновременным внесением стартовой дозы минеральных удобрений сошниковой группой сеялки с фрезерными сошниками.
Материал и методы. Недостатками технологического процесса посева, осуществляемого сеялками СДК, является то, что высев семян трав и минеральных удобрений производится через один семятуконапра-витель под кожух фрезы. Это не позволяет добиться оптимального размещения высеваемых семян и гранул туков в почве, заключающегося в том, что семена высеваются на уплотнённое ложе, под которым находятся минеральные удобрения [8, 9].
Для повышения качества посева семян трав в дернину сеялками СДК предложен способ полосного посева, который включает предпосевную полосную обработку дернины дисковыми фрезами и разбросной высев удобрений по оси обработанной полосы, шириной разброса не более 1/3 от ширины обработанной полосы, с последующим выравниванием поверхности почвы в полосах. Сошниками создаётся уплотнённое посевное ложе по оси обработанной полосы и осуществляется рядовой высев семян трав на 1-2 см выше глубины внесения удобрений. Далее проводится послепосевное прикатывание почвы в полосах.
Для реализации предложенного способа разработана сеялка (рис. 1). Она содержит раму, на которой расположены опорно-приводные колеса, фрезерная секция, на выходных валах которой установлены рабочие органы в виде дисков с Г-образными ножами, бункеры для семян и удобрений с высевающими аппаратами и их приводом, семя- и тукопроводы, туконаправители и прикатывающие катки. Под защитным кожухом позади дисковых фрез по оси обработанной полосы расположены туконаправители. Защитный кожух имеет выравниватели поверхности почвы в полосах и на нём шарнирно закреплён брус крепления, на котором по оси обработанной полосы между кожухом и прикатывающими катками на прицепах пружин кручения установлены килевидные сошники, связанные семяпроводами с бункером для семян [10].
Для создания необходимой величины прослойки почвы между семенами и грану-
лами минеральных удобрений посредством изменения положения туконаправителей относительно защитного кожуха устанавливается необходимая глубина их высева. Грубая регулировка установочной глубины посева семян трав осуществляется изменением положения по высоте катка относительно бруса крепления, точная - поворотом прицепа пружины в месте её крепления.
При предложенном способе полосного посева семян трав в дернину высев стартовой дозы минеральных удобрений производится одновременно с фрезерованием дернины по оси обработанной полосы с небольшим разбросом по её ширине, что совместно с последующим посевом на уплотнённое ложе рядовым способом семян трав обеспечивает наиболее оптимальное расположение семян и туков. В этом случае семена располагаются вдоль центральной оси профрезерованной в дернине полосы на уплотнённом слое почвы, под которым на заданной глубине находятся гранулы минеральных удобрений. При этом на прорастание и развитие всходов аборигенная растительность оказывает минимальное влияние, а минеральные удобрения используются максимально эффективно. Выравнивание поверхности почвы устраняет неровности микрорельефа, образованные при выбросе почвы из обработанной полосы под действием ножей фрезерной секции, и обеспечивает ровную поверхность взрыхлённой почвы перед посевом, что также положительно влияет на качество посева семян.
1 - рама; 2 - колеса опорно-приводные; 3 - секция фрезерная; 4 - кожух защитный; 5 - диски фрезы; 6 - Г-образные ножи; 7 - бункер для семян; 8 - бункер для удобрений; 9 - семяпровод; 10 - тукопровод; 11 - туконаправитель; 12 - прикатывающий каток; 13 - выравниватель; 14 - брус крепления; 15 - пружина;
16 - сошник килевидный
Рис. 1. Технологическая схема сеялки полосного посева с усовершенствованной сошниковой группой
Для оценки эффективности работы предложенной конструкции сошниковой группы сеялки проведены экспериментальные исследования, в процессе которых определены показатели качества заделки семян при использовании серийного фрезерного сошника сеялки СДК и экспериментальной сошниковой группы в лабораторных и полевых условиях. Лабораторные опыты выполнены в почвенном канале с дерново-подзолистой среднесуглинистой почвой, влажностью 11,2%, плотностью в слое до 10 см - 1,27 г/см3 и твёрдостью в слое до 10 см -0,74 МПа (рис. 2, а). Вместо семян трав высевались п астиковые круглые гранулы диаме-
тром 4-5 мм. Для исключения наложения высева предыдущих серий для каждой скорости движения использованы гранулы разных цветов.
Лабораторно-полевой опыт осуществлен на установке, имитирующей работу отдельного фрезерного сошника дерниной сеялки и агре-гатируемой с трактором МТЗ-82. Условия проведения исследований согласно ГОСТ 209152011: среднесуглинистая почва твёрдостью 1,27 МПа и влажностью 18,1% (рис. 2, б). В ходе опыта осуществлялся высев семян клевера лугового. Глубина заделки семян определялась по этиолированной части растения. Исследования выполнены в соответствии с ОСТ 10 5.1-2000.
Рис. 2. Лабораторная (а) илабораторно-полевая(б) установки дляизучениякачествапосева; распределениепоширинеполосыгранул(в)приработе экспериментальной сошниковой группы
в почвенномканале
Результаты и их обсуждение. Задачей исследования являлось подтверждение возможности повышения качества полосного посева в дернину семян трав с одновременным внесением минеральных удобрений за счёт применения предложенной конструкции сошниковой группы сеялки полосного посева. Для этого проведены сравнительные исследования работы двух вариантов сошниковой группы сеялки полосного посева: серийной и усовершенствованной. В ходе экспериментов изучалось качество заделки семян по глубине и их распределение по ширине полосы. Согласно полученным данным построены графики зависимости равномерности высева семян по глубине и ширине профрезерованной полосы от скорости движения в лабораторных - почвенный канал (рис. 3) и полевых условиях (рис. 4).
Анализ результатов эксперимента пока-
зал, что увеличение скорости движения сеялки не оказывает существенного влияния на изменение глубины заделки семян как в варианте установки семянаправителя под кожух фрезы (серийный сошник), так и при установке киле-видного сошника за фрезерной секцией (рис. 3, а, б). Средняя глубина заделки семян находилась в пределах Нс = 5-7 мм, при этом значения её среднеквадратичного отклонения составляли а = 2-3 мм, а коэффициента вариации V = 35-40%.
При высеве семян под кожух фрезы с ростом скорости наблюдается повышение среднего значения разброса семян по ширине строчки высева с 21 до 25 мм, или на 19 % (рис. 3, в). При использовании экспериментальной сошниковой группы (рис. 3, г) среднее значение разброса по ширине полосы более постоянно и составляет а = 3-5 мм, причём среднеквадра-
б
а
тическое отклонение при посеве составляет а = 2-3 мм, что значительно ниже величины
аналогичного показателя при высеве серииным сошником, равноИ а = 13-15 мм.
Ис ,мм а, мм
6
л
д \ ?
д
4 1
Ч /
2
0А 0.6 0.8
1.0 а
1.2 1.4 V. м/с 1.8
1.0
б
1.0 в
V. м/с 1.8
- среднее значение; 2 - среднеквадратическое отклонение; 3 - коэффициент вариации Рис. 3. Зависимостипоказателейкачествазаделкисемян поглубине(а,б) иширине обработаннойполосы (в, г)отскорости влабораторных условиях: а,в-серийныйфрезерный сошник, б,г -экспериментальнаясошниковая группа
Эксперимент в полевых условиях подтвердил данные, полученные на лабораторной установке в почвенном канале. Так, увеличение скорости движения сеялки не оказывает существенного влияния на изменение глубины заделки семян для исследуемых вариантов сошниковой группы сеялки полосного посева (рис. 4, а, б). Величина средней глубины заделки семян варьируется в пределах 2 мм: при посеве серийным сошником глубина изменяется с 12 до 14 мм, в варианте с экспериментальной сошниковой группой - с 7 до 9 мм.
Значения среднеквадратического отклонения и коэффициента вариации так же, как и в лабораторных условиях с ростом скорости движения сошника практически не меняются и составляют при высеве под кожух фрезы
а = 5-6 мм, коэффициент вариации V = 45-55%. При размещении килевидного сошника за фрезерной секцией (рис 4, б) соответственно а = 1-3 мм и V = 15-38%.
При анализе данных по равномерности распределения семян по ширине фрезеруемой полосы при исследовании в полевых условиях наблюдается повышение среднего значения разброса семян (рис. 4, в, г): для серийного сошника величина этого показателя значительно выше - а = 17-28 мм, чем для предложенной конструкции сошниковой группы - а = 6-8 мм. С увеличением скорости движения равномерность распределения семян по ширине полосы снижается, но для предложенной конструкции сошниковой группы данный показатель качества посева существенно выше.
—А- □ 1 □
□ Г— □
Ч 3 □
о
о —а- о \ 2 О
V м/с
0,9 1,1
1.3
1.5 1,7 Ум/с 2.1
1 - среднеезначение;2 - среднеквадратическоеотклонение; 3-коэффициентвариации Рис. 4. Зависимости показателей качествазаделкисемян поглубине (а, б) и ширинеобработаннойполосы(в, г) отскоростив полевыхусловиях: а, в - серийный фрезерныйсошник; б,г- экспериментальнаясошниковаягруппа
г
1
б
а
в
1
В целом результаты эксперимента подтвердили перспективность применения предложенной схемы сошниковой группы сеялки полосного посева, в которой посев семян трав осуществляют килевидные сошники, расположенные между кожухом фрезы и прикатывающими катками. При практически одинаковом качестве заделки семян по глубине серийной и усовершенствованной сошниковых групп последняя выполняет посев с более высокой равномерностью распределения семян по ширине обрабатываемой полосы почвы.
Выводы. Предложен способ полосного посева семян трав в дернину посредством сеялок с фрезерными сошниками и разработана экспериментальная сошниковая группа дерниной сеялки. Сравнительные исследования двух сошниковых групп сеялки полосного посева в дернину показали, что разработанная конструкция сошниковой группы позволяет осуществлять высев семян трав с более высокой равномерностью распределения семян по ширине обрабатываемой полосы почвы при равных показателях стабильности глубины заделки.
Список литературы
1. Аллен Х.П. Прямой посев и минимальная обработка почвы / Пер. с англ. М.Ф. Пушкарева. М.: Агропромиздат, 1985. 208 с.
2. Дринча В.М., Борисенко И.Б. Способы разбросного посева для кормовых угодий // Кормо-призводство. 2014. №2. С. 44-48.
3. Рекомендации по улучшению лугов и пастбищ в Северо-Восточном регионе Европейской части России /Сысуев В.А. [и др.]. М.: ФГНУ «Ро-синформагротех», 2007. 116 с.
4. Пятин А.М., Пятина Н.В. Полосной подсев бобовых трав в дернину естественных пойменных сенокосов // Достижения науки и техники АПК. 1996. № 3. С. 21-23.
5. Бурдук П.И. [и др.]. Технологический регламент омоложения луговых травостоев подсевом бобовых и злаковых трав в дернину // Мелиорация. 2008. №2. С. 215-220.
6. Машины ЦелинНИИМЭСХ для реализации технологий улучшения естественных и сеяных многолетних трав и заготовки грубых кормов. Рекомендации / КФ ТОО «КазНИИМЭСХ» АО «КазА-гроИнновация». Костанай, 2010. 18 с.
7. Марченко О.С. [и др.]. Комбинированный агрегат МПТД-12 для полосного подсева семян трав и травосмесей на лугах и пастбищах // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2010. №5. С. 15-17.
8. Ревякин Е.Л., Антышев Н.М. Технологические требования к новым техническим средствам в растениеводстве. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. 60 с.
9. Ларюшин Н.П., Шумаев В.В., Бучма А.В. Технология и средство механизации посева сельскохозяйственных культур комбинированным сошником разноуровневого внесения удобрений и распределения семян. Пенза: РИО ПГСХА, 2015. 181с.
10. Черемисинов Д.А., Доронин М.С. К вопросу разработки технологической схемы сеялки для посева семян трав в дернину // Методы и технологии в селекции растений и растениеводстве»: Материалы III Междун. научн.-практ. конфер. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2017. С. 406-410.
Improvement quality of strip sowing of grasses' seeds into a sod Sysuev V.A., academician of RAS,
Dyomshin S.L., PhD in engineering, head of laboratory,
Cheremisinov D.A., PhD in engineering, researcher, Doronin M.S., postgraduate
North-East Agricultural Research Institute, Kirov, Russia
Most of the technologies improving the productivity of natural grasslands are based on the complex of suppression of their biocenoses with herbicides by cutting ridges in the sod and planting grasses' seeds into them. Their alternative is strip sowing with mechanical treatment of soil strip in the sod which parameters ensure successful development of sprouts without use of herbicides. For the conditions of Euro-North-East of Russia they are equal to: strip width of 10.. .11 cm, depth - not less than 6 cm, treated area - for at least 30% of the total plot area. For the implementation of this technology family the sod seeder SDK with disk milling openers was developed. To improve quality of sowing with seeders SDK, the opener group of seeders is developed that ensures presowing treatment of sod with disk milling openers and broadcast input of fertilizers along the axis of the processed strip with the subsequent leveling of soil surface. Compacted seedbed is produced with shoe openers along the axis of the treated strip and ordinary grass seed sowing was carried 1.2 cm above the depth of fertilizer application. Next is the packing of soil in the strips. Researches were conducted in laboratory and field conditions to assess the effectiveness of the action which identified indicators of sowing quality when using serial disk milling opener of the seeder SDK and experimental opener groups. Analysis of the results of the field experiment showed that regardless of the version of the opener group of seeders depth of sowing of clover seeds meets the agricultural requirements: the serial opener - 12.14 mm; the experimental opener group 7.9 mm. With increasing speed uniformity of seed distribution across the width of the strip is reduced,
but for the experimental opener group the value of this indicator, equal to 6.8 mm, was considerably higher than for
the serial opener, in which seed dispersal was 17.28 mm.
Key words: sod, seederfor sowing of grasses' seeds, opener group, shoe opener, indicators of sowing quality of grasses' seeds in a sod
References
1. Allen Kh.P. Pryamoy posev i minimal'naya obrabotkapochvy. [Direct drilling and minimal soil cultivation]. Per. s angl. M.F. Pushkareva. Moscow: Agro-promizdat, 1985. 208 p.
2. Drincha V.M., Borisenko I.B. Sposoby raz-brosnogo poseva dlya kormovykh ugodiy. [Broadcast sowing methods for forage lands]. Kormoprizvodstvo. 2014. no. 2. pp. 44-48.
3. Rekomendatsii po uluchsheniyu lugov i past-bishch v Severo-Vostochnom regione Evropeyskoy chasti Rossii. Sysuev VA. е а. [Recommendations for improving of meadows and pastures in North-Eastern region of the European part of Russia]. Moscow: FGNU «Rosinformagrotekh», 2007. 116 p.
4. Pyatin A.M., Pyatina N.V. Polosnoy podsev bobovykh trav v derninu estest-vennykh poymennykh senokosov. [Strip overseeding of grasses in sod natural floodplain grasslands]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 1996. no. 3. pp. 21-23.
5. Burduk P.I. е а. Tekhnologicheskiy reglament omolozheniya lugovykh travostoev podsevom bobovykh i zlakovykh trav v derninu. [Technological procedure for rejuvenation of meadow plant stands by interplanting the leguminous and grain grasses into turf]. Melioratsi-ya. 2008. no. 2. pp. 215-220.
6. Mashiny TselinNIIMESKh dlya realizatsii tekh-nologiy uluchsheniya este-stvennykh i seyanykh mnogo-letnikh trav i zagotovki grubykh kormov. Rekomendatsii. [Machine of CelinNIIMASH for implementation of technologies to improve natural and seeded perennial
УДК 631.331
grasses and getting of crude forage. Recommendations].
KF TOO «KazNIIMESKh» AO «KazAgroInnovatsiya». Kostanay, 2010. 18 p.
7. Marchenko O.S. e a. Kombinirovannyy agregat MPTD-12 dlya polosnogo podseva semyan trav i travosmesey na lugakh i pastbishchakh. [Combine unit MPTD-12 for strip sowing of grass seeds and grass mixtures in meadows and pastures]. Sel 'skokhozyaystvennye mashiny i tekhnologii. 2010. no. 5. pp. 15-17.
8. Revyakin E.L., Antyshev N.M. Tekhnologich-eskie trebovaniya k novym tekhnicheskim sredstvam v rastenievodstve. [The technological requirements for the new technological advances in crop production]. Moscow: FGNU «Rosinformagrotekh», 2008. 60 p.
9. Laryushin N.P., Shumaev V.V., Buchma A.V. Tekhnologiya i sredstvo mekhanizatsii poseva sel 'skok-hozyaystvennykh kul'tur kombinirovannym soshnikom raznourovnevogo vneseniya udobreniy i raspredeleni-ya semyan. [Technology and mean of mechanization of sowing of agricultural crops with combined opener of different levels of fertilizer application and seed distribution]. Penza: RIO PGSKhA, 2015. 181 p.
10. Cheremisinov D.A., Doronin M.S. K vopro-su razrabotki tekhnologicheskoy skhemy seyalki dlya poseva semyan trav v derninu. [About development of the technological scheme of the seeder for sowing grass seeds in the sod]. Materialy III Mezhdunarodnoy nauch-no-prakticheskoy konferentsii «Metody i tekhnologii v selektsii rasteniy i rastenievodstve». [Methods and technologies in plant breeding and crop production]. Kirov: NIISKh Severo-Vostoka, 2017. pp. 406-410.
Обоснование параметров сошниковой секции зерновой сеялки с прикатыванием семян
Бабицкий Леонид Федорович, доктор техн. наук, профессор, зав. кафедрой, Москалевич Вадим Юрьевич, кандидат техн. наук, доцент, Белов Александр Викторович, ассистент
Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского», г. Симферополь, Россия
E-mail: [email protected]
На территории Республики Крым актуальным становится вопрос выращивания зерновых колосовых культур в засушливых условиях. Наиболее эффективным методом является внедрение системы сберегающего земледелия. Существующие аналоги сеялок с дисковыми сошниками в условиях тяжелых и суглинистых почв засушливого региона Республики Крым имеют ограниченные возможности. Предлагается схема посева с прикатыванием на уровне залегания семян и конструкция сошниковой секции с вдавливающим семена катком. Данная схема осуществляет подрезание почвы; образование семенного ложе; распределение и вдавливание семян в почву; транспортировку и сепарацию подрезанного рыхлого слоя почвы; загортание и заравнивание покрывающего семена слоя почвы. Конструкция предлагаемой сошниковой секции включает стойку, на которой закреплены семяпровод, рассеиватель и культиваторная лапа с двумя плоскорежущими ножами и долотом. К стойке шарнирно установлено прикатывающее приспособление с катком в виде эллипсоида вращения. Позади прикатывающего катка к раме прикреплены пластинчатые загортачи, выполненные по форме отрезков логарифмической спирали. При обосновании параметров конструкции и режимов работы применялись методы теоретической и земледельческой механики, механики сплошной среды, теории упругости, интегрального и дифференциального исчисления. С учетом необходимости обеспечения равномерного распределения уплотняющего воздействия лапы на почву было получено аналитическое выражение, описывающее закон распределения контактного давления режущей кромки лапы на почву, что позволило обосновать форму режущей кромки лезвия лапы сошниковой секции. Форма режущего лезвия определяется с учетом физико-механических свойств почвы: деформационного показателя, модуля сдвига и коэффициента трения лезвия о почву. Определена форма прикатывающего катка, обеспечивающая равномерность вдавливания семян в уплотненную лезвием почву. Каток должен иметь вид усеченного эллипсоида вращения. Покрытие вдавленных семян катком осуществляется направляющими лотками Окончательную доукрывку и разравнивание поверхности почвы выполняют загортачи
Ключевые слова: посев, рабочий орган, влажность почвы, тяговое сопротивление, сошник, режущая кромка, прикатывание, деформационный показатель, почвенное ложе
