CC BY
1Сергеев Ю.А., д-р техн. наук, профессор кафедры МСХП, БГСХА Научное направление: Совершенствование технологии и технических средств для обработки почвы и посева семян Данжеева Д.К., аспирант Бурятской ГСХА Научное направление: Совершенствование технологии и технических средств для обработки почвы и посева семян
УДК 631.53.04:633.1
РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ПОСЕВА СЕМЯН ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
В статье разработана структурная модель технологии обработки почвы и посева семян при возделывании зерновых культур.
Ключевые слова: разработка и внедрение технологий, структурная модель, обработка почвы и посев, внесение компоста.
Sergeev Ju.A., k.t.n, the professor of chair MSHP, Buryat BGSHA Scientific direction: Perfection of technology and means for processing of soil and crops of seeds
Danzheeva D.K., the post-graduate student Buryat BGSHA Scientific direction: Perfection of technology and means for processing of soil and crops of seeds
WORKING OUT OF STRUCTURAL MODEL OF TECHNOLOGY OF PROCESSING OF SOIL AND CROPS OF SEEDS AT CULTIVATION
OF GRAIN CROPS
In article is designed structured model to technologies of the processing of ground and sowing seeds under cultivation corn cultures.
Key words: working out and introduction of technologies, structural model, processing of soil and crops, rnm-post entering
Одним из факторов повышения урожайности сельскохозяйственных культур является разработка и внедрение прогрессивных технологий с учетом почвенно-климатических усло -вий зоны. Республика Бурятия имеет 635 тыс.га пашни, из которых более 80% расположено в Байкальской природной территории, где запрещается использование пестицидов, агрохими-катов и других веществ, оказывающих негативное воздействие на уникальную экологическую систему озера Байкал.
Наукой и передовой практикой установлено, что по почвозащитной технологии в условиях Республики Бурятия при возделывании сельскохозяйственных культур, в том числе зерновых, эффективным способом является приготовление компоста и его мульчированное внутрипочвенное внесение.
Однако системные исследования применительно к механизированным технологиям обработки почвы, подготовке и внесению компоста (органических удобрений) и посеву семян с учетом технических средств (рабочих органов) и неоднородности почвенной среды отсутствуют.
Известны работы В.А. Черновалова, В.П. Забродина, Л.М. Бурлаковой, О.И. Антоновой, И.П. Терских и др., которые рассматривают существующие агробиохимические системы «почва - растение», «почва - растение - животное» в их функциональных связях с техническими средствами в применяемых технологиях.
Взаимодействие почвы, компоста и растения, как совокупность биологической (БС) и технической (ТС) систем приведено на рисунке 1.
Задачей данной системы является реализация потенциальных возможностей возделываемых культур в получении максимальной или планируемой урожайности Обратная связь биологической системы (БС) «почва - растения» выражается в том, что удобрения, способствуя реализации потенциальных возможностей возделываемых культур, через растение оказывают влияние на исходное состояние почвы. Это влияние проявляется в увеличении биологической массы и корневых остатков, которые сами впоследствии становятся удобрениями.
FБС (1)
А
Е ТС (1)
Рис. 1. Агробиологическая система обработки почвы приготовления и внесения удобрения
Векторы внешних воздействий на биологическую (БС) ГБС(() и техническую (ТС) РТС(1) системы включают факторы, влияющие на эффективность функционирования биологической системы в условиях применения технических средств приготовления и внесения удобрений. Для реализации потенциальных возможностей возделываемых культур оператор, руководствуясь информацией о планируемой урожайности, содержании в почве питательных элементов по агрохимической карте поля (АХКП) и агрохимическими требованиями (АТТ),
формирует вектор управляющих воздействий, настраивает техническое средство, задавая требуемые дозы и качество внесения компоста. Управляющее устройство (УУ), учитывающее АХКП и АТТ, формирует управляющие U(t) и входные воздействия для компоста K(t) почвы Q(t) и растения D(t). Последние осуществляют контроль выполнения всего технологического процесса внесения компоста.
Предложенная агробиологическая система не учитывает все факторы, влияющие на выполнение технологического процесса приготовления и внесения компоста. Так, определяющие недостатки рассматриваемой системы состоят в том, что:
основные факторы, определяющие процесс внесения компоста (удобрений) U(t), K(t), Q(t) и D(t) являются неопределенными;
применяемые технические средства не учитывают обратные связи и неоднородность почвенной среды;
для составляющих биологической системы «почва - растение» должны учитываться их физико-механические свойства и технологические показатели.
Для разработки структурной модели агрохимической системы обработки почвы, посева семян и внесения удобрений требуется, чтобы дополнительно учитывались следующие положения:
при любом способе посева семян и внесения удобрений объектами агрохимии должны быть почвенная среда, растение (семена) и удобрения (компост);
так как составляющие агрохимии взаимодействуют друг с другом, они должны быть представлены как единая система, учитывающая биологические и агрономические показатели исследуемых объектов;
при рассмотрении технических средств необходимо учитывать взаимодействие рабочих органов с почвенной средой, растениями (семенами) и удобрениями;
для оценки качества функционирования технических средств необходимы контроль и управление технологическим процессом обработки почвы, посева семян и внесения удобрений.
С учетом вышеизложенных положений предлагаемая структурная модель обработки почвы, внесения удобрений и высева семян должна включать агробиологическую (АБС), механико-технологическую (МТС), техническую (ТС) и агротехнологическую (АТС) системы (рис. 2).
Агробиологическая система состоит из трех объектов агрохимии - почвы, удобрений (компоста) и семян (растений), которые взаимодействуют друг с другом. Причем состояние, физико-механические свойства и технологические показатели составляющих системы изменяются во времени. Для реализации потенциальных возможностей возделываемых культур (растений) в получении максимального урожая важную роль играют тип, состояние, свойства почвенной среды, метод приготовления, виды доз и способы внесения компоста, а также качество семян, норма и способ посева их.
Механико-технологическая система характеризует многоуровневое строение почвенной среды. Модель почвенной среды учитывает дисперсность ее и физические основы разрушения, дает рекомендации по методам описания явлений, происходящих в процессе разрушения и предлагает методы и приемы создания различных моделей почв с заданным уровнем физико-механических свойств почвенной среды. Наряду с этим, модель деформации и разрушения почвы должна учитывать извлечение корневищных сорняков из почвы, влияние мульчирования на структуру почвы и другие факторы.
Техническая система, используемая в технологиях обработки почвы, приготовления компоста и внесения его, посева семян, должна обеспечивать выполнение агротехнических требований с учетом агрохимической карты поля.
Агротехническая система используется в управлении исполнительными механизмами применяемых технических средств, согласно предъявляемым агротехническим (АТТ) и агрохимическим (АХТП) требованиям. Необходимо оснащать агрегаты обработки почвы, посева семян, приготовления и внесения компоста управляющими устройствами в технологиях дифференцированного посева семян и внесения удобрений с учетом неоднородности почвенной среды. Технологические процессы обработки почвы, высева семян, приготовления и внесения компоста являются сложной, многоуровневой системой и подвержены влиянию случайных технологических и управляющих воздействий (рис. 3). К случайным воздействиям относятся те воздействия, которые в процессе выполнения могут принимать случайные значения. Их можно разделить на внешние ГаБС($, FмТС(t), FТС(t),FAТС(t) и внутренние Бр) (или БО) и Бм($), О(^). По характеру воздействия они являются входными.
К технологическим воздействиям относятся те воздействия, которые связаны с особенностями выполнения технологических операций и являются выходными показателями:
8$) - состояние (физико-механические свойства) почвенной среды перед обработкой;
С(() - состояние (физико-механические свойства) семян перед посевом;
М(() - состояние (физико-механические свойства) компоста перед внесением; - технологические параметры рабочих органов;
Р(() - состояние (агротехнические показатели) почвенной среды после обработки.
Все перечисленные показатели определяются агротехническими требованиями на выполняемый технологический процесс.
Анализ векторов внешних входных, внутренних входных, управляющих воздействий, функциональных связей систем АБС, МТС, ТС, АТС и показателей, характеризующих технологические процессы обработки почвы, внесения удобрений и посева семян показывает, что повышение урожайности сельскохозяйственных культур и получение стабильной продукции в бассейне озера Байкал возможны при ограничении химического вмешательства и использо -вании:
- многофункциональных рабочих органов почвообрабатывающих машин, обеспечивающих минимальную обработку почвы, уничтожение и извлечение сорняков;
- компоста (биоудобрения), приготовленного из местных ресурсов (отходов деревообработки и навоза крупного рогатого скота);
- сошников, обеспечивающих благоприятные условия для семян (почвенное плодородие, влагу и площадь питания одному семени 4.. .5 кв.см).
На основании анализа структурной модели технологии возделывания сельскохозяйственных культур разработана ресурсосберегающая технология возделывания зерновых культур в условиях Республики Бурятия (рис. 4).
Рис. 2. Структурная модель технологии обработки почвы, внесения компоста и высева
семя
Рис. 3. Структурная схема функциональных связей агрохимической системы
Рис. 4. Ресурсосберегающая технология возделывания сельскохозяйственных культур
