CC BY
56
УДК 631.862.2+631.333.92
ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РЕШЕНИЯ ВНУТРИПОЧВЕННОГО ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ПРИМЕНЕНИЯ ЖИДКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ В СИСТЕМЕ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Г.И.Личман
Н.М.Марченко
А.Н.Марченко
Изложен технологический процесс внесения жидких органических удобрений с учетом плодородия почвы. Предложены рабочие органы для внутрипочвенного внесения жидких удобрений, схемы движения агрегатов и нормы внесения. Ключевые слова: жидкий навоз, аммиак, технология, влажность навоза, почвообрабатывающие орудия, норма внесения, концентрация.
В настоящее время в сельскохозяйственных организациях накапливается в основном более 130 млн. т жидкого навоза, в том числе порядка 40 млн. т полужидкого навоза и 34 млн. т навозных и пометных стоков.
В накапливаемом объеме (количестве) навоза содержится более 2,9 млн. т основных (№К) элементов питания. Не меньшую ценность представляют содержащиеся в навозе микроэлементы и органическое вещество. По расчетам ВНИИПТИОУ стоимость, содержащихся в навозе не только №К (в ценах 2007 г) составляет 65 млрд. рублей, что предопределяет актуальность проблемы рационального использования навоза по экономическим соображениям.
Жидкий навоз, накапливаемый в больших объемах, может загрязнять почву, прилегающие водоемы, воздух и создает опасность возникновения гельмин-тозных и инфекционных болезней. Исследуются и разрабатываются различные способы использования жидкого навоза, однако использование его как органического удобрения наиболее перспективно.
Основными способами внесения жидкого навоза в настоящее время являются:
- поверхностное внесение с использованием пассивных распределяющих рабочих органов дефлекторного типа (одного дефлектора или нескольких), сопел;
- поверхностного внесения удобрений с использованием штанговых распределяющих рабочих органов оснащенных трубопроводами, перемещающимися по поверхности поля.
Технология поверхностного внесения жидких органических удобрений (ЖОУ) вследствие неизбежных потерь аммиака и возможного смыва их в водоемы не может найти повсеместного применения. Установлено, что из распреде-
ленных по поверхности ЖОУ интенсивно выделяется и улетучивается аммиак. Запашка жидкого навоза через 24...48 ч после внесения приводит к снижению урожайности на 8...30% по сравнению с запашкой одновременно с внесением. При поверхностном внесении 100 т/га жидкого навоза потери аммиака доходят до 20 кг/га, а при внутрипочвенном - не превышают 2 кг/га
Внутрипочвенное внесение ЖОУ позволяет повысить их окупаемость на 15...30%, снизить загрязнение окружающей среды и предотвратить заражение кормовых культур гельминтами в системе безотходных технологий "растение -животное-поле"
Для внутрипочвенного внесения используют жидкий навоз влажностью 92-97% и навозную жижу, накапливаемые на молочных и откормочных комплексах и фермах крупного рогатого скота и свиней без предварительного разбавления водой. Для внесения могут быть также использованы фугат (влажностью до 99%) и иловый осадок влажностью более 92%, получаемые после механического разделения и отстаивания жидкого навоза.
Для внутрипочвенного внесение применяют различные почвообрабатывающие орудия (культиваторы, чизели, дисковые бороны и т.д.) (рис. 1, 2, 3) [1, 2, 3].
Рис. 1. Стрельчатая лапа
Рис.2. Дисковый рабочий орган
Рис.3. Комбинированные рабочие органы для внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений
Наиболее широко в качестве рабочих органов применяют стрельчатые лапы (рис. 1), дисковые, чизельные и комбинированные рабочие органы (рис.
3).
Среди основных требований, которым должны удовлетворять машины для внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений (ЖОУ) можно выделить следующие [3]:
Удобрения должны заделываться в почву на глубину 6-15 см и не выходить на поверхность почвы.
Качество распределения заданной дозы ЖОУ по ширине захвата должно быть таким, чтобы не проявлялась полосная отзывчивость растений на внесенные удобрения.
Должна быть обеспечена целочисленность проходов агрегата для внутри-почвенного внесения по возделываемому участку во избежание дополнительного выглубления и заглубления рабочих органов на поле.
Гребнистость почвы после внесения удобрений должно быть в допустимых пределах.
Чтобы удовлетворить перечисленным выше требованиям, необходимо помнить, что:
- выход удобрений на поверхность почвы происходит из-за несоответствия дозы внесения и объема технологической полости, образуемой заделывающим рабочим органом;
- величина полости, в свою очередь, зависит от типа заделывающего органа, его геометрических размеров и глубины хода, физико-механических свойств почвы, скорости движения агрегата;
- полосная отзывчивость растений на внесенные удобрения зависит от расстояния между рабочими органами агрегата для внутрипочвенного внесения ЖОУ, дозы внесения, физико-механических свойств почвы;
- гребнистость почвы после внесения удобрений зависит от типа заделывающего рабочего органа, его параметров, физико-механических свойств почвы, скорости движения агрегата, глубины внесения.
Во избежание выхода жидких органических удобрений на поверхность почвы при их внутрипочвенном внесении необходимо выбирать рабочий орган, способный обеспечивать в почве полость соответствующего объема.
Для более эффективного использования жидких органических удобрений, снижения загрязнения окружающей среды их нужно вносить с учетом пространственной вариабельности элементов питания, т.е. удобрения целесообразно вносить дифференцированно. При внутрипочвенном дифференцированном внесении удобрений необходимо решить ряд задач.
1. Оценить вариабельности параметров плодородия (МРК) на поле, на котором предполагается вносить удобрения.
2. Разбить поле на ареалы относительно однородные по содержанию элементов питания и удобные для выполнения технологического процесса.
3. Выполнить расчет оптимальных доз под планируемую урожайность возделываемой сельскохозяйственной культуры с учетом вариабельности параметров плодородия, например азота, и доз физической массы ЖОУ, при которых будет обеспечена целочисленость проходов агрегата.
Целочисленность проходов является необходимым условием, т.к. при внутрипочвенном внесении не допускается выглубление рабочих органов для поездки машины на очередную заправку. Избежать этого можно посредством приготовления органоминеральных удобрений соответствующей концентрации элементов питания на основе жидкого навоза и минеральных удобрений.
1з О N3 О N4 14
12 О N2
ч >1
О N1 11
И О N1
О № 1к
Вр Вр
т
Рис. 4. Схема разбивки поля на ареалы при внутрипочвенном внесении органоминеральных удобрений
Концентрация рабочей смеси при дифференцированном внесении рассчитывается исходя из следующих условий:
- на каждый ьй элементарный участок поля (ареала) длиной и шириной Вр необходимо внести азотные удобрения с дозой Бм (рис. 4);
- доза органоминеральной смеси должна выбираться такой, чтобы длина рабочего хода агрегата 1рх была кратной длине поля, на который вносятся удобрения, т.е. п2Л; =1рх.
Тогда величина концентрации органоминеральной смеси при заданной грузовместимости цистерны с рабочим раствором Усм рассчитывают по форму-
к№м=п-Вр-Е1г Ом/У™ (1)
Необходимо принимать во внимание, что концентрация минерального азота в рабочем растворе не должна превышать 3%, т.е. ^<0,03.
После определения необходимого значения концентрации к№м рабочего раствора, определяется объем минеральных удобрений Уму, который необходимо добавить в емкость с навозом Унав для получения рабочей смеси необходимой концентрации кКсм.
Расчет выполняется по формуле:
^му ^^м^нав^^ав^нав)/ (^му^^м), (2)
где кКму - коэффициент, характеризующий содержание азота N в минеральном удобрении.
Смесь нужной концентрации может готовиться в емкости машины -удобрителя, полевой емкости - компенсатора или другой какой-либо емкости.
При расчете доз внесения рабочего раствора (органоминеральных удобрений) необходимо вводить ограничение на величину D. Величина Dдоп зависит от типа рабочего органа, его геометрических размеров, количества рабочих органов про на рабочей ширине захвата Вр, физико-механических свойств почвы.
В случае внесения удобрений рабочими органами в виде стрельчатой лапы, предельно допустимая доза внесения на 1 га Одои рассчитывается по формуле: Бдоп. = -104-0,5-л-Р-Ь^0 8 про/Вр, (3)
где г|-коэффициент, характеризующий степень заполнения полости удобрениями, и может изменяться в пределах от 0,3 до 1,3; р-плотность органоми-
"5
неральных удобрений, т/м ; ^высота, W0 -ширина рабочего органа, м, соответственно; про-число рабочих органов; S-площадь на которую вносят удобрения, м2; Вр- ширина захвата агрегата, м. Значения предельно допустимых доз
ЖОУ (р=1 т/м ), для агрегата типа АВВ-Ф-2,8 , оснащенного четырьмя заделывающими рабочими органами (про=4), шириной захвата Вр=2,8 м при различных значениях высоты (Ъ) и ширины (\¥о) полости и г|=1, приведены на рис. 5.
Рис. 5. Зависимость предельно допустимых доз внут-рипочвенного внесения ЖОУ от
геометрических размеров полости - высоты -И и ширины рабочего органа
Для определения кратности числа проходов п комбинированного агрегата в зависимости от ширины захвата Вр, дозы внесения D и длины гона Lг при внутрипочвенном внесении жидких органоминеральных удобрений разработана номограмма (рис. 6).
«
х и
чо
оаб р
« «
е б О
200 150 100 50
т с о л о п
0
0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 Высота рабочего органа И, м
■0,2
0,25
0,3
Разработанный технологический процесс позволит вносить на каждый участок поля (ареал) заданное количество элементов питания (главным образом азота, как определяющего компонента ЖОУ) в соответствии с пространственной вариабельностью параметров плодородия поля, обеспечивая при этом це-лочисленность проходов агрегата (четную или нечетную кратность длине гона).
Литература:
1. Assefa, B. Effects of manure injection tool type and tool spacing on soil nutrient levels and spring barley performance / В. Assefa, Y.Chen.- Canadian biosystems engineering, 2006.- 48 p.
2. Assefa, B. A protocol for soil nutrient samplingafter liquid manure injection / B.Assefa., Y.Chen, K.Buckley.- Canadian biosystems engineering, 2007.- 49 p.
3. Chen, Y. Criterion for design and selection of injection tools to minimize liquid manure on the soil surface // Transactions of the ASAE. - 2001.- Vol. 44(6).- Р. 1421-1428.
4. Rahman, S. Slurry distribution in soil as influenced by slurry application micro-rate and injection tool type / S. Rahman, Y.Chen, K.Buckley // Biosystems Engineering.- 2004.- Vol.89 (4). - Р.495-504.
Личман Геннадий Иванович, доктор технических наук, старший научный сотрудник Марченко Николай Михайлович, доктор технических наук, профессор Марченко Алексей Николаевич, инженер
ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства
Россельхозакадемии
Тел. (499)171-43-49
E-mail: [email protected]
The technological process of loading of liquid organic fertilizers with the help of soil fertility are shown. Proposed the working organs for intraliquid fertilizer, aggregates traffic patterns and application rates.
Key words: liquid manure, ammonia, technology, moisture of manure tillage tools, application rate, concentration.
