CC BY
40
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь ■ Часть 4
Коваль З.М
Кандидат технических наук
Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинформагротех» (КубНИИТиМ)
РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНО-ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОПРЫСКИВАТЕЛЯ С ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИМИ УСТРОЙСТВАМИ ДЛЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ЭКОНОМИЧНЫХ И ЭКОЛОГИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ
В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ
Аннотация
Результатами лабораторно-полевых исследований опытного образца опрыскивателя с воздушным рукавом и пневмогидравлическими устройствами установлена возможность снижения расхода рабочей жидкости при выполнении требований международного стандарта ISO (например, для гербицидов) по плотности покрытия обрабатываемой поверхности и лучшая равномерность распределения мелких и средних капель по ширине опрыскивания в сравнении с крупными размерами. Разрабатываемый способ опрыскивания имеет основание к его оценке на реальных культурах по уничтожению сорняков, вредителей и болезней.
Ключевые слова Опрыскиватель, устройство, капли, конструкция, испытание, объект осаждения капель.
Koval Z.M.
PhD in Engineering
Novokubansky branch FGBNU "Rosinformagrotekh" (KubNIITiM)
THE RESULTS LABORATORY-FIELD STUDIES OF THE SPRAYER WITH PNEUMO-HYDRAULIC DEVICES FOR HIGHPERFORMANCE COSTEFFECTIVE AND ENVIRONMENTALLY FRIENDLY TECHNOLOGIES THE USE OF PESTICIDES IN CROP PRODUCTION
Abstract
On the results of laboratory-field studies of a prototype sprayer with air distribution system and pneumo-hydraulic devices installed the possibility of reducing the consumption of working fluid at fulfilling the requirements of international standard ISO (e.g., herbicides) on distribution density of coating the treated surface and the best uniformity of distribution of small and medium drops on to the width of spraying in comparison with large size. Developing a method of spraying has reason to its evaluation on real cultures for the destruction of weeds, pests and diseases.
Keywords: Sprayer, device, drops, design, test, the object of droplet deposition.
Общеизвестно, что одним из важных приемов повышения урожайности сельскохозяйственных культур является регламентированная борьба с сорняками с использованием химического метода, основанного на применении гербицидных препаратов. Однако химический метод регулирования уровня засоренности посевов, реализуемый преимущественно способом опрыскивания вегетирующих растений водными растворами гербицидов с расходами более 200 дм3/га, наряду с общепризнанным положительным эффектом, нарушает экологическое равновесие. Основным препятствием для улучшения процесса эффективного опрыскивания является проблема сноса пестицидов ветром, которая до настоящего времени остается одной из главных и не решенных проблем химической защиты растений [1].
Для решения существующей проблемы и исключения сноса ветром капель факелов распыла распылителей опрыскивателя и снижения нормы расхода жидкости в штанговом опрыскивателе с воздушным рукавом для воздушного сопровождения капель к объектам обработки предложено использовать пневмогидравлические устройства [2], общий вид которого показан на рисунке 1
В конструкции пневмогидравлического устройства (Рисунок 1) усеченный сходящийся конический насадок воздуховода в виде конусообразного диффузора 2 и конусообразный рассекатель воздушного потока 3 выполнены усеченными секущей плоскостью 4 проходящей через точку на окружности основания диффузора, боковые поверхности диффузора и конусообразного рассекателя, а примененные щелевые распылители жидкости 7 в устройстве соединены с кронштейном 6. таким образом, что капли факелов распыла жидкости инжектируются воздушным потоком, выходящим из сопла устройства в форме дуги для последующего транспортирования воздушно -капельного потока к растениям. 28
28
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь ■ Часть 4
в)
г)
а) - вид спереди; б) - вид сбоку; в) - вид сверху; г) - вид снизу с расположенными под углом двумя щелевыми распылителями для горизонтальной подачи плоских факелов распыла во внутреннюю область воздушной струи, инжектирования и распространения капель к объектам обработки с увеличенной шириной захвата.
1 - патрубок; 2 - усеченный сходящийся конический насадок; 3 - конусообразный рассекатель воздушного потока; 4 - секущая плоскость; 5 - перемычки для обеспечения постоянного сечения плоского сопла; 6 - кронштейн
для крепления распылителя. 7 - щелевой распылитель Рис. 1 - Общий вид пневмогидравлического устройства
Сравнительные показатели агротехнической оценки по уничтожению сорняков методом опрыскивания почвы сниженными расходами жидкости и гербицида сплошного действия «Спрут - Экстра» при исследовании экспериментального образца опрыскивателя, оснащенными пневмогидравлическими распылителями жидкости, в сравнении с опрыскивателем ОП 2000+МТЗ-80/82, приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Сравнительные показатели агротехнической оценки по уничтожению сорняков методом опрыскивания почвы сниженными расходами жидкости и гербицида сплошного действия «Спрут - Экстра» при исследовании экспериментального образца опрыскивателя в сравнении с опрыскивателем ОП 2000+МТЗ-80/82
Распылители с соплами производства Lechler (тип сопла код цвета)
Наименование показателя Базовый вариант ОП-2000+МТЗ-82 Экспериментальный образец с новым способом нанесения растворов пестицидов на растения
LU - 04, AD - 04 LU - 02, AD - 02
Исходное количество сорняков на учетных площадках, шт/м2, (фаза развития на момент обработки): - вьюнок (цветение), 69 37
- амброзия (бутонизация), 1
- осот - 4-5 листьев, 48 40
- злаки - 3-5 листьев (отдельные растения начало колошения), 4 60
- ватник (вегетация), - 2
- поросль алычи (вегетация.), - -
29
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь ■ Часть 4
Окончание табл. 1 - Сравнительные показатели агротехнической оценки по уничтожению сорняков методом опрыскивания почвы сниженными расходами жидкости и гербицида сплошного действия «Спрут - Экстра» при исследовании экспериментального образца опрыскивателя в сравнении с опрыскивателем ОП 2000+МТЗ-80/82
Гибель сорняков на учетных площадках, % - вьюнок (цветение) 17,4 68,7
- амброзия (бутонизация) 100 100
- осот - 4-5 листьев, 68,8 100
- злаки - 3-5 листьев (отдельные растения начало колошения), 100 100
- ватник (вегетация), - 100
- поросль алычи (вегетация). - -
Приведенные в таблице 1 данные были получены при средней скорости движения базового варианта МТА (опрыскивателя ОП 2000++МТЗ-80/82) 10,92 км/ч. Скорость движения экспериментального образца опрыскивателя (емкость рабочего раствора 500 л) составила 7,57 км/ч.
При давлении жидкости 4 Бар и объемном потоке 1,80 дм3/мин на сопло, расход рабочего раствора при опрыскивании сорняков опрыскивателем ОП 2000+МТЗ-80/82 равнялся 197,80 дм3/га. При опрыскивании сорняков с применением МТА экспериментального образца опрыскивателя и объемном потоке 1,56 дм3/мин через два сопла пневмогидравлического устройства (шириной опрыскивания 400 см одним устройством), создаваемом давлении рабочей жидкости 3 Бар, расход рабочего раствора составил 30,91 дм3/га.
Расход гербицида сплошного действия «Спрут - Экстра» в базовом варианте находился в пределах нормы от 3,2 до 3,3 дм3/га, а в разработанном образце - 2,44 дм3/га, что в 1,33 раза меньше по сравнению с нормой.
Приведенные выше результаты исследований послужили основанием к лабораторной проверке опытного образца опрыскивателя с пневмогидравлическими устройствами по выполнению требований по плотности (густоте) покрытия каплями обрабатываемой горизонтальной поверхности согласно международным стандартам ISO для гербицидов Ж=20-30 капель/ см2 при повышенной скорости движения экспериментального образца опрыскивателя.
Общий вид опытного образца опрыскивателя с пневмогидравлическими устройствами (шириной опрыскивания 300 см одним устройством) при проведении лабораторных исследований показан на рисунке 2.
Рис. 2 - Общий вид опытного образца опрыскивателя, оснащенного пневмогидравлическими устройствами при прохождении лабораторных испытаний в составе МТЗ-82
Опрыскивание карточек осуществлялось подкрашенной жидкостью в соотношении красителя для принтера 1,5 л и воды 13,5 л. При проведении испытаний опрыскивателя метеоусловия определялись поверенной метеостанцией МЭС-200, а скорость движения опрыскивателя, при прохождении над учетными карточками определялась GPS «Garmin etrex».
После опыта осуществлялись сбор карточек с каплями подкрашенной жидкости и раскладывание их в ячейки картотеки. Количество капель, капель/см2 и их размер на карточках определялись с помощью компьютерной программы RO-3.
Расход рабочей жидкости G, дм3/га, определялся по формуле:
Q60000
_ иШ
(1)
где Q - расход рабочей жидкости, дм3/мин; и - скорость движения МТА, км/ч; 30
30
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь ■ Часть 4
Ш - ширина захвата пневмогидравлического распылителя, см.
При средней скорости движения МТА в опытах 18,8 км/ч, производительности двух насадок в пневмогидравлическом устройстве 1,3 дм3/мин, создаваемом давлении жидкости 2 Бар и ширине захвата одним пневмогидравлическим устройством 300 см, расход рабочего раствора составил 13,83 дм3/га. При традиционном варианте расположения распылителей на штанге опрыскивателя через 50 см, скорости движения МТА 19,1 км/ч и производительности насадки 0,65 дм3/мин, расход рабочего раствора составляет
40,83 дм3/га, что в 2,95 раза больше, чем в разрабатываемом варианте (уравнение 1).
Распределение густоты покрытия капель на карточках (капель/10-4м2) по ширине захвата опрыскивания разработанным способом с пневмогидравлическими устройствами при оснащении их соплами LU - 02 AD - 02 (код цвета - желтый) (при средней скорости движения агрегата 18,8 км/ч (5,2 м/с) приведены на рисунке 3
—♦— Ряд1 —Ряд2--------РядЗ-----Полиномиальный (Ряд3)----Полиномиальный (Ряд2)----Полиномиальный (Ряд1)
ф- - Суммарная густота покрытия каплями карточек (капель/10-4м2) в первой повторности
-□— - Суммарная густота покрытия каплями карточек (капель/10-4м2) во второй повторности
- Суммарная густота покрытия каплями карточек (капель/10-4м2) в третьей повторности
Рисунок 3 - Распределение густоты покрытия капель на карточках (капель/10-4м2) по ширине захвата опрыскивания разработанным способом с пневмогидравлическими устройствами при оснащении их соплами LU - 02 AD - 02 (код цвета - желтый) (при средней скорости движения агрегата
18,8 км/ч (5,2 м/с)
На рисунке 3 представлены данные по распределению капель, капель/см2, усредненных трехкратной повторностью по ширине захвата опрыскивания пневмогидравлическими устройствами при оснащении их соплами LU - 02 AD - 02 (код цвета - желтый). Полиноминальные ряды 1, 2, и 3 показаны данными суммарного количества капель, капель/см2, накопленных на карточках и включают соответствующие диапазоны распределения капель: от 0 до 100 мкм; от 100 мкм до 350 мкм и от 350 мкм и крупнее [3]. Приведенные на рисунке 3 данные свидетельствуют о том, что примерно 50 % капель от суммарного количества, размером до 350 мкм осядут на растения. Распределение капель, капель/см2, характеризуется удовлетворительной величиной достоверности аппроксимации.
Общие статистические характеристики показателей нанесения капель на предметные карточки при лабораторных испытаниях опытного образца опрыскивателя с воздушным рукавом и пневмогидравлическими устройствами приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Общие статистические характеристики показателей нанесения капель на предметные карточки при лабораторных испытаниях опытного образца опрыскивателя с пневмогидравлическими устройствами
Наименование статистических характеристик выборки Значение показателя
Диаметр следов капель, мкм
От 0 до 150 От 150 до 300 Более 300
Среднее арифметическое 14,2 15,61 22,61
Медиана 13,1 15,40 21,1
Дисперсия (выборочная) 9,5 11,37 38,69
Среднее квадратическое отклонение 3,08 3,37 6,22
Коэффициент вариации, % 21,69 21,59 27,51
Межквартильный размах 5,05 4,65 8,2
Критерий Стьюдента, % 95
Доверительный интервал 13,23-15,18 14,55-16,68 20,64-24,57
31
Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь ■ Часть 4
Приведенные в таблице 2 статистические характеристики показателей нанесения капель на предметные карточки при лабораторных испытаниях опытного образца опрыскивателя с пневмогидравлическими устройствами свидетельствуют о лучшей равномерности распределения по ширине опрыскивания диаметров следов капель от 0 до 300 мкм по сравнению с каплями диаметрами следов более 300 мкм.
Таким образом, разрабатываемый способ нанесения капель на объекты обработки с применением пневмогидравлических устройств в штанговом опрыскивателе с воздушным рукавом удовлетворяет требованиям международным стандартам ISO (например для гербицидов) по плотности покрытия N = 20-30 капель/см2 при расходе рабочей жидкости 13,83 дм3/га, что в 2,95 раза меньшем традиционного 40,83 дм3/га.
Преимущество разрабатываемого способа нанесения капель на объекты обработки с применением пневмогидравлических устройств состоит и в том, что, выходящий из сопла пневмогидравлического устройства воздушный поток препятствует уносу капель во внешнюю среду.
Результаты проведенных испытаний свидетельствуют о том, что опрыскиватель с воздушным рукавом и пневмогидравлическими устройствами может быть рекомендован для экономичных и экологичных технологий применения пестицидов в растениеводстве по защите растений от вредителей, болезней и сорняков.
Литература
1. Никитин Н.В., Спиридонов Ю.Я., Шестаков В.Г. Научно-практические аспекты технологии применения современных гербицидов в растениеводстве. М.: РАСХН. ВНИИФ. 2010. 189 с.
2. Патент на полезную модель 138902, МПК Пневмогидравлический распылитель растворов пестицидов [Текст] / Киреев И.М., Коваль З.М.; заявители и патентообладатели Киреев И.М. (RU), Коваль З.М. (RU). - № 2013107260; заявл. 19.02.2013; опубл. 27.03.2014, Бюл. № 9. - 3 с.: ил.
3. ГОСТ Р53053 - 2008. Машины для защиты растений. Опрыскиватели. Методы испытаний. [Текст]. - Введ. 2009-01-01. . -М.:ФГУП «Стандартинформ»., 2009. - 41 с.
References
1. Nikitin N. In., Spiridonov, Y. Y., Shestakov V. G. Scientific and practical aspects of technology the use of modem herbicides in crop production. M.: the RAAS. Vniif. 2010. 189 C.
2. The Patent for useful model 138902, IPC Pneumatic nebuliser solutions of pesticides [Text] / I. Kireev M., Koval Z. M.; applicants and patentees Kireev I. M. (RU), Koval Z. M. (RU). - No. 2013107260; Appl. 19.02.2013; publ. 27.03.2014, bull. No. 9. - 3 p.: ill.
3. GOST R 53053 - 2008. Machines for plant protection. Sprayers. Test methods. [Text]. - Introductio. 2009-01-01. . -Moscow:FSUE "standartenfuhrer"., 2009. - 41 S.
Краснопёров А.Г.* 1, Буянкин Н.И.2, Волков К.В.
1 Доктор сельскохозяйственных наук, доцент, 2доктор сельскохозяйственных наук, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Калининградский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» СИСТЕМА ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В СЕВООБОРОТАХ СО СМЕШАННЫМИ БОБОВОЗЛАКОВЫМИ КУЛЬТУРАМИ В УСЛОВИЯХ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация
Анализируются основные обработки почвы при формировании сбалансированного агроландшафта со смешанными посевами озимых и яровых бобово-злаковых культур в полевых севооборотах в условиях Калининградской области. Установлено, что основную обработку почвы необходимо проводить осенью. Сразу после уборки предшествующей культуры проводят чизельную культивацию почвы на глубину 6-10 см и через 2-3 недели после прорастания сорняков зяблевую вспашку на глубину пахотного слоя. Ранней весной проводят закрытие влаги путем боронования на глубину 6-8 см поперек зяблевой вспашки для выравнивания почвы и закрытия влаги в 2-3 следа.
Ключевые слова: основная обработка почвы, сбалансированный агроландшафт, озимые и яровые бобовозлаковые культуры.
Krasnoperov A.G.1, Buynkin N.I.2, Volkov K.V.
1PhD in Agriculture, associate professor, 2PhD in Agriculture,
Federal state budgetary institution "Kaliningrad Research Institution of Agricultural Industry"
SYSTEM OF THE MAIN PROCESSING OF THE SOIL IN CROP ROTATIONS WITH THE MIXED BEAN AND CEREAL CULTURES IN THE CONDITIONS OF THE KALININGRAD REGION
Abstract
The main processing of the soil when forming the balanced agro landscape with the mixed crops of winter and summer bean and cereal cultures in field crop rotations in the conditions of the Kaliningrad region is analyzed. It is established that the main processing of the soil needs to be carried out in the fall. Right after cleaning of the previous culture carry out chisel cultivation of the soil on depth of 6-10 cm and in 2-3 weeks after germination of weeds autumn plowing on depth of an arable layer. Carry out closing of moisture by a soil loosening on depth of 6-8 cm across autumn plowing for alignment of the soil and closing of moisture to 2-3 traces in the early spring.
Keywords: main processing of the soil, balanced agro landscape, winter and summer bean and cereal cultures.
Основная обработка почвы - главная технологическая часть всего земледелия, которая коренным образом отличает агроценозы от естественных экосистем. В технологиях нового поколения она оптимизирует режимы роста и развития культурных растений, предотвращает засоренность посевов, обеспечивает равномерное распределение и заделку растительных остатков, предотвращает распространение вредителей и болезней. От способа подготовки почвы под посев зависят продуктивность, энергозатраты и рентабельность производимой продукции [1].
32
