CC BY
78
13. Prishepov, V. B. Influence of power zone on the work of single screw extruder: dis. ... cand. of techn. sciences / V. B. Prishepov. - Moscow, 2003. - 204 p.
14. Uspensky, V.V. Analysis of material movement in the press-extruder / D.B. Belyayev, V. K. Maly-shev // Materials of all-Russian scientific-practical conference. - Ulyanovsk: the EPC USAA, 2008. -P. 17-22.
15. Fisenko, K. A. Optimization of extrusion process of feed considering changes of geometrical and operational parameters of the working space of a screw conveyor mechanism: Abstract dis. ... cand. of tech. sciences / K. A. Fisenko. - Orenburg, 2000. - 16 p.
16. Kharybina, N. A. Raising the efficiency of the process of extrusion of grain with substantiation of structural and regime parameters of the zone of the press-extruder: dis. ... cand. of techn. sciences / N. A. Kharybina. - Ufa, 2011. - 167 p.
17. Kadyrov, D.I. Turning non-food wastes into to profit / D. I. Kadyrov // Meat industry. - 2011. - № 6. -P. 66-69.
УДК 631.333
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВНЕСЕНИЯ ТВЕРДЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ
С. И. Щербаков, канд. техн. наук, профессор; Ю. Е. Елизаров, инженер
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Россия, т. 8(412) 628-579
Наиболее перспективным способом снижения затрат на производство продукции растениеводства и повышения рентабельности отрасли является внедрение системы точного земледелия. Одной из важных и трудоемких операций является внесение органических удобрений в почву. При этом необходимы устройства для составления карт плодородия полей и разбрасыватели органических удобрений, способные по полученным картам дифференцированно вносить удобрения.
Разработанный комплекс машин, включающий в себя устройство для картографирования карт полей по электропроводности и машину для дифференцированного внесения твердых органических удобрений, позволяет существенно снизить затраты на построение карт почв полей и внесение удобрений. Представлены также основные способы переработки навоза и получения качественных удобрений, приведены основные показатели эффективности дифференцированного внесения твердых органических удобрений.
Ключевые слова: дифференцированное внесение органических удобрений, разбрасыватель твёрдых органических удобрений, картографирование плодородия почв.
Глобальные проблемы человечества в последние десятилетия оказывают всё большее влияние на аграрную сферу деятельности. Среди наиболее острых проблем следует отметить широкомасштабное развитие эрозионных процессов, острый дефицит водных ресурсов, глобализацию производства и рынков, рост населения планеты при ограниченных земельных ресурсах, быстрорастущее потребление не-возобновляемых природных ресурсов, глобальные изменения климата и целый ряд других проблем, успешное решение которых может быть основано только на укреплении инновационного потенциала аграрной сферы, энергоресурсосбережении, внедрении информационных технологий, экологизации сельского хозяйства.
Одной из трудоёмких задач в сельском хозяйстве является внесение удобрений для повышения плодородия почв. Внесе-
ние органических удобрений, получаемых на основе навоза животных, в последнее время осуществляется неэффективно. Минеральные удобрения относительно дороги, что делает применение твердых органических удобрений, производимых в самих хозяйствах из навоза сельскохозяйственных животных, более эффективным и менее затратным по сравнению с внесением минеральных удобрений. При этом снижается себестоимость работ по внесению удобрений за счет уменьшения затрат на приобретение минеральных удобрений, что в конечном итоге оказывает влияние на себестоимость получаемого урожая и конечной прибыли хозяйств [1, 2, 12, 13, 15].
Для более эффективного действия твердых органических удобрений необходимо осуществить правильное их приготовление. Основным сырьем для приготовления таких удобрений является навоз. Наряду с
навозом также используются торф, измельченная солома и др.
Основными способами переработки навоза для получения качественных органических удобрений является:
- разделение на фракции;
- компостирование;
- применение в биогазовых установках;
- вермикультивирование;
- биологические пруды (с применением личинок насекомых и бактерий).
В результате правильного использования этих технологий переработки навоза получаются качественные органические удобрения, имеющие невысокую себестоимость производства и достаточно высокую эффективность применения [4, 14].
Одним из способов повышения эффективности ведения сельского хозяйства является применение технологии точного земледелия. При этой технологии органические удобрения вносятся дифференцированно, то есть не по усредненной дозе, основанной на среднем содержании питательных веществ в почве поля, а в зависимости от их содержания на отдельных участках поля. Это позволяет значительно
снизить пестроту плодородия почвы поля. Вместе с этим уменьшаются и затраты на внесение твердых органических удобрений за счет уменьшения общего количества вносимых удобрений. Это уменьшение происходит вследствие того, что на участках поля не вносится переизбыточное количество удобрений [2, 3].
Технология дифференцированного внесения твердых органических удобрений включает в себя два основных этапа:
1. Определение содержания количества питательных веществ в почве, и составление карт плодородия поля;
2. Внесение определенной дозы удобрений на основе анализа плодородия почвы участка поля.
Иерархическая структура эффективности применения дифференцированного внесения твердых органических удобрений представлена на рисунке 1.
В настоящее время наиболее используемым методом определения содержания питательных веществ в почве и составления карт плодородия является метод непосредственного отбора проб. Данный метод заключается в разбивке поля на участки и
Рис. 1. Иерархическая структура эффективности применения дифференцированного внесения твердых органических удобрений
Нива Поволжья № 3 (32) 2014 79
отборе проб почвы с данных участков. По данным проб составляется карта плодородия почв поля. При этом точность карты будет во многом зависеть от размеров участков и количества проб, но при увеличении количества проб вместе с увеличением точности карты возрастают и затраты на составление карт. Наиболее затратной частью составления карт плодородия почв поля является анализ проб.
Для уменьшения количества отбираемых проб применяют косвенные способы составления карт плодородия почв. К этим методам относится определение плодородия почвы по урожайности культур, по стеблестою, по цвету вегетативной массы, по электропроводности почвы поля. С помощью данных методов составляется карта участков, имеющих одинаковые показатели, по которым определяется плодородие, а потом с данных участков берутся пробы почв. За счет этого можно существенно снизить количество отбираемых проб, а значит и сократить затраты на их обработку. Это приводит к сокращению стоимости работ по картографированию полей и затрат на внесение удобрений.
Для дифференцированного внесения твердых органических удобрений требуется машина, которая должна обеспечивать возможность изменения дозы удобрений, при движении ее по полю, при этом неравномерность внесения удобрений по рабочей ширине захвата машины не должна превышать агротехнических требований, предъявляемых к машинам данного типа [4, 5].
На кафедре «Механизация технологических процессов в АПК» разработан комплекс машин для дифференцированного внесения твердых органических удобрений.
Данный комплекс включает в себя устройство для картографирования почв полей методом электрического зондирования и машину для дифференцированного внесения твердых органических удобрений.
Разработанное устройство [2, 6] для картографирования почв полей методом электрического зондирования (рис. 2) имеет пневматическое шасси, раму, девять дисковых катящихся электродов, изолированно прикреплённых к ней с шагом, кратным 0,2 м. Имеет механизм регулирования величины заглубления дисковых электродов, обеспечивающий их стабильный контакт с поверхностью почвы. Агрегатируется устройство с движителем повышенной проходимости [6, 7, 8].
На основе методики послойного электрического зондирования были выделены разнородные участки по площади поля в пространственной координатной системе, фиксированные данные в электронном носителе в виде, доступном для обработки, изучения и применения в дальнейшем [9].
Испытания устройства для картографирования почв проводились на опытном поле ГНУ «Мордовский НИИСХ» регионального центра точного земледелия, которое является полигоном для проведения опытов по применению различных технологий точного земледелия. Устройство было настроено так, чтобы максимально точно, с минимальными погрешностями сни-
Рис. 2. Устройство картографирования почв полей по электропроводности: 1 - рама; 2 - подпружиненная подвеска; 3 - диэлектрические шарниры; 4 - дисковые ножи; 10 - инвертор; 11 - амперметр; 12 - управляемый распределитель; 13 - прибор измерения падения напряжения и передачи данных; 14 - ПК; 15 - навигационная система
мались данные электропроводности.
Сходимость результатов при отборе проб и определении участков по электропроводности разработанным устройством составила 98 %.
Разбрасыватель твердых органических удобрений (рис. 3) содержит установленный на шасси кузов 1, в котором смонтированы подающий транспортер 7, измельчающий 6 и распределяющий 4 барабаны и роторный рыхлительно-выравнивающий рабочий орган 2. Измельчающий и распределяющий барабаны установлены на кронштейнах 5. Кронштейны снизу соединены шарнирно с рамой кузова, а в верхней части на них закреплены два гидроцилиндра, позволяющие изменять угол наклона измельчающего и распределяющего барабанов а относительно дна кузова. Подающий транспортер, измельчающий барабан и роторный рыхлительно-выравнивающий рабочий орган имеют гидравлический привод. Распределяющий барабан соединен с измельчающим барабаном цепной передачей.
Разбрасыватель твердых органических удобрений [2, 9] работает следующим образом. При выезде на поле тракторист включает автоматическую систему контроля и корректировки дозирования удобрений. Центральный процессор системы в зависимости от загруженной в блок электронной карты данного поля и от положения разбрасывателя на поле, определяемого средством позиционирования, подает сигнал на распределители и в зависимости от заданной на электронной карте поля необходимой дозы удобрения производит установку скорости движения подающего транспортера, частоту вращения измель-
чающего и распределяющего барабанов, роторного рыхлительно-выравнивающего рабочего органа, а также производит установку необходимого угла а (рис. 3) наклона измельчающего и распределяющего барабанов относительно дна кузова. Масса удобрений перемещается подающим транспортером к измельчающему барабану. Измельчающий барабан подает массу удобрений на распределяющий барабан. Вращаясь навстречу поступающей массе, роторный рыхлительно-выравнивающий рабочий орган отталкивает часть удобрения назад в кузов, что обеспечивает подачу на измельчающий и распределяющий барабаны ровного по высоте слоя удобрений. Распределяющий барабан распределяет удобрения по полю.
При необходимости сменить дозу вносимых удобрений центральный процессор подает сигнал на распределители и изменяет скорость движения подающего транспортера, частоту вращения измельчающего и распределяющего барабанов, роторного рыхлительно-выравнивающего рабочего органа, а также происходит изменение угла а. При этом одновременное изменение частоты вращения распределяющего барабана и изменение угла а позволяет сохранять рабочую ширину захвата неизменной при изменении дозы вносимых удобрений. Это позволяет снизить неравномерность внесения удобрений не только на рабочей ширине захвата машины, но и в полосах перекрытия. Электронная система управления, в которой заложена карта поля с указанием необходимой для каждого отдельного участка дозой удобрений, и разработанная машина для дифференцированного внесения твердых органических
Нива Поволжья № 3 (32) 2014 81
удобрений позволяют вносить на каждом конкретном участке поля необходимое количество удобрений, что приводит к уменьшению пестроты плодородия почвы. Качественные и количественные показатели внесения удобрений определялись в соответствии с ОСТ 70.7.2.-82 «Машины для внесения органических удобрений. Программа и методы испытаний».
Применение данного комплекса машин позволяет снизить затраты на внесение
твердых органических удобрений на 18 % по сравнению с традиционным методом внесения удобрений. Это достигается за счет снижения затрат на картографирование полей и на непосредственно внесение удобрений. Также за счет снижения пестроты плодородия участков поля и внесения необходимого для каждого участка поля количества удобрений достигается прибавка урожайности культур, выращиваемых на данном поле [8, 10].
Литература
1. Якушев, В. П. На пути к точному земледелию / В. П. Якушев - СПб.: Издательство ПИЯФ РАН, 2012. - 458 с.
2. Щербаков, С. И. Механико-технологические аспекты внесения органических удобрений / С. И. Щербаков, Ю. Е. Елизаров // Труды международной научно-технической конференции «Система технологий и машин для инновационного развития АПК России», посвященной 145-летию со дня рождения основоположника земледельческой механики академика В. П. Горячкина. - 2013. -С.262-265.
3. Личман, Г. И. Дифференцированное внесение комплексных удобрений / Г. И. Личман, В. А. Батурин, А. Н. Марченко // Вестник ВНИИМЖ. - 2011. - № 4. - С. 10-15.
4. Исходные требования на базовые машинные технологические операции в растениеводстве -М.: ФГНУ «Росинформтех», 2005. - С. 73-76.
5. Механизация уборки, удаления, переработки и хранения навоза: учебное пособие / С. И. Щербаков. - Пенза: РИО ПГСХА, 2006. - 112 с.
6. Соловьева, Н. Ф. Опыт применения и развитие систем точного земледелия / Н. Ф. Соловьева - М.: ФГНУ «Росинформтех», 2008. - 100 с.
7. Устройство измерения удельной электрической проводимости почв полей: пат. 114166 РФ 001К27/00 / С. И. Щербаков, А. А. Кошелев. - № 2011100957/28; заявл. 12.01.2011; опубл. 10.03.2012 Бюл. № 7.
8. Щербаков, С. И. К вопросу определения разнородных по плодородию участков поля по электропроводности почв / С. И. Щербаков, А. А. Кошелев // Сборник научных докладов 15-й международной научно-практической конференции. - Тамбов: ВНИПТИ - ИТНСХ, 2009. - С. 305-309.
9. Кошелев, А. А. Картографирование почв полей методом электрического зондирования / А. А. Кошелев, С. И. Щербаков, Ю. Е. Елизаров // Нива Поволжья. - 2012. - № 4(25). - С. 51-57.
10. Машина для дифференцированного внесения твердых органических удобрений: пат. 2452164 РФ А01 С 3/06 / С. И. Щербаков, Ю. Е. Елизаров. - № 2010123331/13; заявл. 07.06.2010; опубл. 10.06.2012, Бюл. № 16.
11. Елизаров, Ю. Е. Разбрасыватель для дифференцированного внесения твердых органических удобрений / Ю. Е. Елизаров, С. И. Щербаков, А. А. Кошелев // Нива Поволжья. - 2012. -№ 4(25). - С. 42-47.
12. Столярова, О. А. Молочный подкомплекс Пензенской области в условиях вступления в ВТО / О. А. Столярова // Нива Поволжья. - 2013. - № 1(26). - С. 104-110.
13. Позубенков, П. С. Повышение конкурентоспособности организаций АПК / П. С. Позубен-ков, Э. И. Позубенкова // Нива Поволжья. - 2013. - № 2(27). - С. 129-134.
14. Рудаков, А. И. Переносная малогабаритная биогазовая установка /А. И. Рудаков, З. З. Нуриев // Вестник Казанского ГАУ. - 2011. - № 4(22). - С. 88-90.
15. Шакиров, Р. С. Влияние систем удобрений и основной обработки почвы на пищевой режим и биологическую активность почвы в посевах яровой пшеницы / Р. С. Шакиров, И. Г. Гилаев // Вестник Казанского ГАУ. - 2013. - № 1(27). - С. 139-143.
UDK 631.333
RESOURCE-SAVING TECHNOLOGY OF APPLYING SOLID ORGANIC FERTILIZERS
S.I. Sherbakov, candidate of technical sciences, professor; Yu.Ye. Yelizarov, engineer FSBEE HPT «Penza SAA», Russia, tel. 8(412) 628-579
The most promising method of reducing costs for crop production products and raising profitability of the branch is introduction of precision farming system. One of the important and time-consuming operations is the application of organic fertilizers in the soil. So, the devices to map the fertility of the fields and manure spreaders capable of introducing fertilizers differentially according to these maps are necessary.
The developed machines complex including mapping device to map the fertility of the fields according to conductivity and a machine for differential application of solid organic fertilizers enables to reduce costs for mapping the fertility of the fields and fertilizers application process. The main methods of manure processing and making fertilizers of good quality are shown in the article, the basic data of the efficiency of differential application of solid organic fertilizers are given.
Key words: differential application of organic fertilizers, spreader of solid organic fertilizers, mapping of soils fertility.
References:
1. Yakushev, V. P. On the way to the precision farming / V.P. Yakushev - Collection of publications: Publishing house PNPI RAS, 2012. - 458 p.
2. Shcherbakov, S. I. Mechanical and technological aspects of application of organic fertilizers / S. I. Shcherbakov, Yu. Ye. Yelizarov // Papers of international scientific-technical conference "System of technologies and machines for innovative development of the AIC of Russia", devoted to the 145th anniversary of the birthday of the founder of the agricultural mechanics academician B. N. Goryachkin. -2013.- P. 262-265.
3. Lichman, G. I. Differential application of complex fertilizers / G. I. Lichman, V. A. Baturin, A. N. Marchenko // Vestnik of All-Russian Scientific Research Institute of Animal husbandry Mechanization. -2011. № 4. - P. 10-15.
4. Initial requirements on the basic machines technological operations in crop production - M: FSSU "Rosinformtech", 2005. - P. 73-76.
5. Mechanization of harvest, removal, processing and storage of manure: textbook / S.I. Sherbakov. - Penza: EPD PSAA, 2006. - 112 p.
6. Solovyova, N. F. Experience of application and development of precision farming systems / N. F. Solovyova - M: FSSU "Rosinformtech, 2008. - 100 p.
7. The device for measuring electric conductivity of soil fields: Pat. 114166 RF G01R27/00 / S. I. Shcherbakov, A. A. Koshelev. No 2011100957/28; Appl. 12.01.2011; publ. 10.03.2012 bul. № 7.
8. Shcherbakov, S. I. On the determination of heterogeneous fertility of fields according to the conductivity of the soil / S. I. Shcherbakov, A. A. Koshelev // the Collection of scientific papers of the 15-th international scientific-practical conference. - Tambov: ARSRPI - INCH, 2009. -P.305-309.
9. Koshelev, A. A. Mapping of fields soils by the method of electrical probing / A. A. Koshelev, S. I. Shcherbakov, Yu. Ye. Yelizarov // Niva Povolzhya. - 2012. - № 4(25). - p. 51-57.
10. A machine for differentiated introduction of solid organic fertilizers: Pat. 2452164 RF A01 3/06 C / S. I. Shcherbakov, Yu. Ye. Yelizarov. No 2010123331/13; Appl. 07.06.2010; publ. 10.06.2012, bul. № 16.
11. Yelizarov, Yu. Ye. A spreader for differentiated introduction of solid organic fertilizers / Yu. Ye. Yelizarov, S. I. Shcherbakov, A. A. Koshelev // Niva Povolzhya. - 2012. - № 4(25). - P. 42-47.
12. Stolyarova, O. A. Dairy subcomplex of the Penza region in the conditions of WTO accession / O. A. Stolyarova // Niva Povolzhya. - 2013. - № 1(26). - P. 104-110.
13. Pozubenkov, P.S. Increasing the competitiveness of organizations of AIC / P.S. Pozubenkov, E. I. Pozubenkova // Niva Povolzhya. - 2013. - № 2(27). - P. 129-134.
14. Rudakov, A. I. The portable small-size biogas unit / A. I. Rudakov, Z. Z. Nuriyev // Vestnik of Kazan SAU. - 2011. - № 4(22). - P. 88-90.
15. Shakirov, R. S. The influence of fertilizers and basic soil cultivation on nutrition regime and soil biological activity in crops of spring wheat / R. S. Shakirov, I., Gilaev // Vestnik of Kazan SAU. - 2013. -№ 1(27). - P. 139-143.
Нива Поволжья № 3 (32) 2014 83
