CC BY
108
10. Harris D.M.J. A Hidraulic Parallel-Linkage Robot. // DC Word Congress on the TMM. Pr. Milano, Italy. 1995. P. 1695-1699.
Reference
1. Balakin P.D. Shemnoe reshenie mehanizma prostranstvennogo mehanizma/ P.D. Balakin, A.H.Shamutdinov // Omskij nauchnyj vestnik-2012 - № 2. - p. 12-18.
2. Djashkin-Titov, V.V. Razrabotka metodov rascheta manipuljatora - tripoda na povorotnom
osnovanii: Avtoreferat dis____kandidat tehnicheskih nauk /V.V.Djashkin-Titov. - Volgograd, 2014. -
20 p.
3. Kolovskij M.Z., Evgrafov A.N., Semenov Ju.A., Sloushh A.V. Teorija mehanizmov i mashin: ucheb. posobie dlja stud. vyssh. ucheb. zaved. - M.: Izd. centr «Akademija», 2006. - 560 p.
4. K opredeleniju zony obsluzhivanija mobil'nogo manipuljatora - tripoda /V.M. Gerasun, I.A. Nesmijanov, N.S. Vorob'eva [i dr.] //Mashinostroenie i inzhenernoe obrazovanie. - 2013. - №3. -p.2-8.
5. Krivel'skaja, N.V. Sovershenstvovanie sel'skohozjajstvennyh sharnirno-sterzhnevyh manipuljatorov s prostranstvennym privodnym mehanizmom: Monografija / N.V. Krivel'skaja, V.I. Pyndak.- Volgograd: IPK «Niva», 2010. - 104 p.
6. Pyndak, V.I. Obosnovanie i principy sozdanija mobil'nyh gruzopod#jomnyh sredstv na baze prostranstvennyh mehanizmov dlja raboty v sel'skom hozjajstve: Avtoreferat dis_.doktora tehnicheskih nauk / V.I.Pyndak. - M.,1991. - 41 p.
7. Pyndak, V.I. Teoremy analiticheskoj geometrii i ih prilozhenie k issledovaniju sharnirno -sterzhnevyh mehanizmov i manipuljatorov / V.I.Pyndak // Izvestija Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa. - 2011. - №1. - P.166-172.
8. Pyndak, V.I. Rasshirenie funkcional'nyh vozmozhnostej gidromanipuljacionnyh sistem / V.I. Pyndak, N.S. Vorob'eva, I.A. Nesmijanov // Izvestija Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa. - 2015. - №3. - P.158-162.
9. Shirinkin, M.A. Strukturnyj analiz mehanizmov parallel'noj struktury s chetyr'mja i shest'ju stepenjami svobody // Mashinostroenie i inzhenernoe obrazovanie, 2011. - №2. - P.17-21.
10.Harris D.M.J. A Hidraulic Parallel-Linkage Robot. // DC Word Congress on the TMM. Pr. Milano, Italy. 1995. P. 1695-1699.
E-mail: [email protected]
УДК 631.432:546
СОХРАНЕНИЕ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ МЕХАНИЗИРОВАННОГО ВНЕСЕНИЯ ТУКОНАСЫЩЕННОГО ГИДРОГЕЛЯ
SOIL FERTILITY CONSERVATION BY USING DIFFERENT TYPES OF FERTILIZER SATURATED HYDROGEL MECHANIZED APPLICATION
А.Н. Цепляев, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.В. Тимошенко, аспирант
A.N. Tseplyaev, V.V. Timoshenko
Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd state agrarian university
В данной статье рассматриваются различные способы механизированного внесения такого химического вещества, как гидрогель. Последние несколько десятилетий ведутся работы по улучшению агрохимических свойств почвы. Достигается это, в основном, путем внесения минеральных удобрений. С их помощью имеется возможность корректировать нехватку питательных элементов в почве и повышать её плодородие. Однако, стоит отметить, что ежегодное использование минеральных удобрений ведет и к негативному влиянию, а также к снижению экологической безопасности почв. Поэтому нами предлагается использование влагоудерживающего гидрогеля, способного накапливать и удерживать влагу и питательные
элементы. Тем самым, появляется возможность в полной мере использовать все количество внесенного удобрения и исключить вымывание его в нижние слои почвы. Для выяснения наиболее эффективного способа внесения гидрогеля проведены лабораторные исследования на его способность взаимодействовать с различными удобрениями. Рассмотрено влияние гидрогеля на рост и всхожесть зерновых культур, а также возможность отдавать накопленные микроэлементы культурным растениям. На основе проведенных опытов выбран наиболее оптимальный вариант внесения. Данные исследований приведены в виде графиков и таблицы.
This article considers various methods of mechanized application of such chemical substances as hydrogel. The work to improve the agro-chemical properties of the soil is carried out during the last few decades. This is achieved mainly through the application of mineral fertilizers. With their help it is possible to correct the lack of nutrients in the soil and to improve its fertility. However, it is worth noting that the annual use of mineral fertilizers also leads to a negative influence, as well as to reduce the ecological safety of soils. Therefore, we propose the use of water-retaining hydrogel that can accumulate and retain moisture and nutrients. Thus, it is possible to make full use of the entire amount of fertilization and eliminate leaching it into the lower layers of the soil. To determine the most effective method of hydrogel application the laboratory researches on its ability to interact with different fertilizers were carried out. The hydrogel influence on the growth and germination of crops, as well as the opportunity to release the accumulated trace elements to crop plants were considered. On the basis of these experiments the optimal variant of application was chosen. The research data is given in the form of graphs and tables.
Ключевые слова: гидрогель, удобрения, посев, всхожесть, урожайность.
Keywords: hydrogel, fertilizers, seed, germination, yield.
Введение. В настоящее время посев является одной из самых важных операций при возделывании сельскохозяйственных культур. От условий его проведения во многом зависят качество и количество получаемого урожая [4, 5]. Для получения максимальной урожайности решающее значение имеет оптимальная площадь питания каждого растения. При этом одним из важнейших показателей является влагообеспеченность [8]. Не последнее значение имеют объемы воздуха и почвы, которые влияют на густоту, качество посевов и урожайность [2].
Для улучшения всхода семян и их роста постоянно идет разработка новых моделей сеялок, а также усовершенствование посевного материала [9, 10]. Сейчас используются различные химические средства и гербициды, которые позволяют получать ранние урожаи, а вот качество получаемой продукции значительно снижается [6, 7].
В последние несколько лет в Волгоградской области почвенные засухи становятся постоянным явлением. Так, например, по официальной статистике валовый сбор озимой пшеницы с 2008 г. по 2010 г. снизился почти в 3 раза [3]. Происходит это из-за ежегодного уменьшения объемов доступной влаги и, как следствие, снижению плодородия почв. Для поддержания необходимого влагообеспечения растений предлагается использовать влагоудерживающий сополимер (гидрогель). Гидрогель может выпускаться в виде сухого порошка и гранул. Он обладает высокой водосорбирующей способностью и может быть использован для улучшения обеспечения растений необходимым количеством влаги [4].
Известно, что в основу питания растений входят вода и растворенные в ней микроэлементы [1]. Поэтому целесообразно вносить в почву гидрогель совместно с удобрениями для исключения вымывания их в нижние слои, тем самым поддерживая экологическое состояние почв. Благодаря этому, культурное растение будет получать не только необходимое количество влаги, но и питательные вещества, которые будут способствовать нормальному питанию и развитию.
Материалы и методы. Целью наших исследований являлось нахождение оптимального варианта внесения гидрогеля в почву совместно с удобрениями для улучшения условий прорастания, укрепления и питания растений. В качестве посевного материала использовалась озимая пшеница сорта «Станичная».
В задачу исследований входило:
•Определить максимальную поглотительную способность полимерного гидрогеля.
•Установить способность гидрогеля к образованию конгломератов с минеральными удобрениями.
•Выявить влияние различной нормы внесения жидких удобрений и гранул гидрогеля на всхожесть и рост зерновых культур.
Для решения поставленных задач в период с сентября 2013 г. по май 2014 г. были проведены лабораторные исследования.
Лабораторные исследования выполнены на кафедре «Процессы и машины в АПК» ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ.
Результаты исследований. Гидрогель по структуре своих химических связей способен накапливать и удерживать влагу в отношении 1 : 200 (то есть 1 кг может впитать 200 л воды) [3]. Однако, это утверждение верно только в отношении дистиллированной воды, которая исключает наличие примесей, влияющих на первоначальную поглотительную способность сополимера. Был проведен эксперимент на определение способности гидрогеля поглощать влагу с растворенными в ней минеральными удобрениями.
Использовались две колбы. Колбу № 1 заполнили 1,5 л дистиллированной воды, а колбу № 2 - раствором селитры аммиачной, в отношении 40 г на 1 л. В каждый сосуд помещалось по 5 г гранул гидрогеля, которые насыщались в течение 10 мин. В колбе № 1 сополимер впитал 1063 мл жидкости. Следовательно, поглотительная способность гидрогеля составила 1 : 212 (по техническим требованиям 1 : 200). В колбе № 2 гидрогель впитал 926 мл раствора (1 : 185). Это вызвано наличием примесей. Так как в почве содержатся микроэлементы, которыми питаются растения, то при внесении гидрогеля в почву он начнет впитывать их и, соответственно, будет наблюдаться сокращение поглотительной способности.
Возникает вопрос: если питательные элементы добавить в гранулы, способны ли они впоследствии отдать их растению? Для изучения этого был поставлен опыт на выявление способности гидрогеля к гидродации - регидродации.
При проведении данного опыта также была использована дистиллированная вода, в объеме 1,5 л, в которой растворялось 40 г аммиачной селитры при температуре 22 °С. Гидрогель насыщался этим раствором в течение 10 мин. По истечении заданного времени он был извлечен из раствора. Затем гранулы помещались в другой сосуд, наполненный дистиллированной водой, и туда же опускался солемер - кондуктометр. Тем самым, мы имели возможность получить данные о наличии примесей во второй колбе. За первые 3 мин в сосуде было 77,8 мг/л примесей, через 7 мин прибор показал значение в 80,6 мг/л, а через 10 мин показания достигли 81,6 мг/л. Данные о наличии примесей представлены соответствующим графиком.
Таким образом, в результате проведенного эксперимента доказано, что гидрогель способен отдавать накопленные питательные элементы в течение продолжительного времени, что в свою очередь, будет положительно сказываться на росте и развитии культурных растений.
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 1 (41), 2016
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
мг/л к
12 3 4
5 б 7 8 9 10 11 мин
бремя
Рисунок 1 - Способность гидрогеля отдавать растворенные в нем элементы
Рассмотрим способность гидрогеля к образованию конгломератов с минеральными удобрениями. Для этого гранулы размалывались в мелкий порошок. Использовалась селитра аммиачная и нитроаммофос. Минеральные удобрения обрабатывались прилипателем марки «Тандем», на которые сверху равномерно наносился порошок гидрогеля. Для полноценного поддержания растений питательными элементами необходимо выдерживать определенную норму внесения, как минеральных удобрений, так и гранул гидрогеля. При уменьшении, какого-либо составляющего, внесение будет неэффективным. После полного высыхания конгломератов, существенная часть порошка осыпалась. Потери на селитре аммиачной составили 5,5 %, а на нитроаммофосе 18 %. Это является недопустимым показателем, так как при таком соотношении удобрений и гидрогеля их одновременное внесение не даст желаемого эффекта.
Следующим был рассмотрен вариант с различным использованием жидких удобрений совместно с гранулами гидрогеля. Использовался флоргумат концентрированный и разведенный водой в отношении 1:50.
Рассмотрены следующие варианты использования гидрогеля:
Опыт 1. Гидрогель был максимально насыщен концентрированным флоргуматом (насыщенный гидрогель).
Опыт 2. Гидрогель был максимально насыщен флоргуматом разбавленным водой (насыщенный гидрогель 1 : 50).
Опыт 3. Гранулы через распылитель под давлением опрыскивались концентрированными жидкими удобрениями (опрыснутый гидрогель).
Опыт 4. Гранулы через распылитель под давлением опрыскивались жидкими удобрениями, разведенными водой (опрыснутый гидрогель 1 : 50).
Опыт 5. Заделывались сухие гранулы гидрогеля.
Опыт 6. Проведен высев семян пшеницы без гидрогеля и удобрений (контроль).
Все перечисленные опыты были проведены совместно с заделкой семян пшеницы, т.е. имел место комбинированный посев.
Первые всходы появились в месте, где гранулы были максимально насыщены удобрениями. Однако, где гидрогель взаимодействовал с концентрированным флоргуматом, взошло только 50 % ростков, что вызвано ожогом корневой системы. Семена, где гранулы опрыскивались, взошли через 48 часов, что всего на 9 часов дольше, чем с вариантом насыщения гранул. Также было отмечено угнетение в росте при обработке концентрированными жидкими удобрениями. В месте, где заделывались сухие гранулы, всходы появились через 72 часа. В качестве контроля посеяна пшеница, взошедшая спустя 96 часов. Данные о всхожести и росте представлены в таблице 1.
ИЗВЕСТИЯ"
№ 1 (41), 2016
Таблица 1 - Влияние различных вариантов использования гидрогеля на всхожесть и рост пшеницы сорта «Станичная» (измерения в мм)
Время, ч Вариант внесения Высота всходов, мм
Через 39 часов Через 48 часов Через 72 часа Через 96 часов
Насыщенный гидрогель 2 11 23 57
Насыщенный гидрогель 1 : 50 2 10 20 55
Опрыснутый гидрогель - 2 17 53
Опрыснутый гидрогель 1 : 50 - 2 15 13
Сухие гранулы гидрогеля - - 2 12
Контроль - - - 2
По результатам исследований построен график, показывающий зависимость роста пшеницы сорта «Станичная» от различной нормы внесения жидких удобрений и гидрогеля.
Рисунок 2 - Зависимость роста пшеницы от различной нормы внесения флоргумата и
гидрогеля
Обсуждение. Из графика видно, что вариант с насыщением гранул не на много превосходит в росте вариант с опрыскиванием. Однако, максимально насыщенный гидрогель невозможно внести в почву совместно с посевом, так как при добавлении жидкости в гранулы, масса многократно возрастает, что существенно усложняет процесс внесения и делает такой вариант технически невозможным. Поэтому способ с опрыскиванием гранул выглядит наиболее оптимальным.
Заключение. Таким образом, внесение гранул гидрогеля, опрыснутых жидкими удобрениями, совместно с посевом, является перспективным приемом совершенствования технологий возделывания сельскохозяйственных культур и в засушливые годы позволит получить довольно высокие, качественные урожаи.
Библиографический список
1. Литвинов, М.А. Механизация внесения удобрений [Текст] /М.А. Литвинов, Н.М. Марченко. - М.: Россельхозиздат, 1973. - 96 с.
2. Минеев, В.Г. Агрохимия [Текст] /В.Г.Минеев. - М.: Изд-во МГУ, 2004. - 720 с.
3. Тибирьков, А.П. Влияние полимерного гидрогеля и условий минерального питания на урожай и качество зерна озимой пшеницы на светло-каштановых почвах [Текст] /А.П. Тибирьков, В.И. Филин// Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2012. - №3 (31). - С. 66-70.
4. Цепляев, А.Н. Повышение урожайности бахчевых культур при совершенствовании интенсивной технологии [Текст]/ А.Н. Цепляев, М.Н. Шапров, В.П. Бороменский.// Сборник научных трудов. Волгогр. СХИ. - Волгоград, 1988.
5. Цепляев, А.Н. Анализ существующих технологий внесения сополимеров и перспективы их использования [Текст] / А.Н. Цепляев и др.// Научные основы стратегии развития АПК и сельских территорий в условиях ВТО: материалы Международной научно-практической конференции. - Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2014. - Т. 3. - 488 с.
6. Цепляев, А.Н. Анализ существующих сеялок для односеменного посева семян пропашных культур [Текст] / А.Н. Цепляев, А.В. Харлашин // Материалы Международной научно-практической конференции к 65-летию Победы в Сталинградской битве. - Волгоград: Волгоградская ГСХА, 2008. - Том 2. - С. 24-28.
7. Цепляев, А.Н. Теоретическое определение скорости воздушного потока для подачи проращенных семян в семяпровод [Текст] / А.Н. Цепляев, Е.Т. Русяева //Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -2014. - № 1 (33). - С. 212-216.
8. Шапров, М.Н. Эффективность работы сеялки для разноглубинного посева пропашных культур [Текст] / М.Н. Шапров, И.С. Мартынов // Известия Нижневолжского агроуни-верситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2014. - №1 (33). -С. 220-225.
9. Olsson, N.O. Development of a new model grain drill. / N.O. Olsson // «Canadian Agricultural Engineering», - 1971, 13, № 1, р. 2 - 3.
10. Thompson, D.C.G. Monogerm seed. / - D.C.G. Thompson // «Power Fatming», -1972, 48, № 2, р. 66 - 67.
Reference
1. Litvinov M.A. Mehanizacija vnesenija udobrenij [Tekst] /M.A.Litvinov, N.M. Marchenko// M., Rossel'hozizdat, 1973.-96 p.
2. Mineev V.G. Agrohimija [Tekst] /V.G.Mineev// Izd-vo MGU, 2004.-720 p.
3. Tibir'kov A.P. Vlijanie polimernogo gidrogelja i uslovij mineral'nogo pitanija na urozhaj i kachestvo zerna ozimoj pshenicy na svetlo-kashtanovyh pochvah [Tekst] /A.P.Tibir'kov, V.I.Filin.// Izvestija nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professional'noe obrazovanie.-2012.-№3-P.66-70.
4. Cepljaev A.N. Povyshenie urozhajnosti bahchevyh kul'tur pri sovershenstvovanii intensivnoj tehnologii [Tekst]/ A.N.Cepljaev, M.N. Shaprov, V.P. Boromenskij.// Sbornik nauchnyh trudov. Volgogr. SHI, Volgograd, 1988.
5. Cepljaev A.N. Analiz sushhestvujushhih tehnologij vnesenija sopolimerov i perspektivy ih ispol'zovanija [Tekst] / A.N. Cepljaev i dr.// Materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Nauchnye osnovy strategii razvitija APK i sel'skih territorij v uslovijah VTO» - 2014. -Vol.3. - 488 p.
6. Cepljaev A.N. Analiz sushhestvujushhih sejalok dlja odnosemennogo poseva semjan propashnyh kul'tur [Tekst] / A.N. Cepljaev, A.V. Harlashin // Materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii k65-letiju Pobedy v Stalingradskoj bitve (Vol. 2). Volgograd IPK «Niva». P. 24...28. 2008
7. Cepljaev A.N. Teoreticheskoe opredelenie skorosti vozdushnogo potoka dlja podachi prorashhennyh semjan v semjaprovod [Tekst] / A.N. Cepljaev, E.T. Rusjaeva // Zh. Izvestija Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. Volgograd IPK «Niva». - 2014 - № 1. P. 212.216
8. Shaprov, M.N. Jeffektivnost' raboty sejalki dlja raznoglubinnogo poseva propashnyh kul'tur [Tekst] / M.N. Shaprov, I.S. Martynov // Izvestija Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2014. - №1-P.220-225.
9. Olsson, N.O. Development of a new model grain drill. / N.O. Olsson // «Canadian Agricultural Engineering», - 1971, 13, № 1, p. 2 - 3.
10. Thompson, D.C.G. Monogerm seed. / - D.C.G. Thompson // «Power Farming», - 1972, 48, № 2, p. 66 - 67.
E-mail: [email protected]
УДК 631.674
СИСТЕМА КОМБИНИРОВАННОГО ОРОШЕНИЯ
COMBINED IRRIGATION SYSTEM
В.В. Бородычев, член-корреспондент РАН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
М.Ю. Храбров, доктор технических наук, старший научный сотрудник В.К. Губин, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Н.Г. Колесова, старший научный сотрудник Т.С. Акимова, аспирант
V.V. Borodychev, M.Yu. Khrabrov, V.K. Gubin, N.G. Kolesova, T.S. Akimova
ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова (Волгоградский филиал)
Volgograd branch of All-Russia scientific-research institute of hydraulic engineering and land-improvement named after A.N. Kostyakov
В условиях возрастающего дефицита водных ресурсов наибольшую перспективу имеют способы и технологии орошения, направленные на повышение продуктивности орошаемого гектара и эффективность использования поливной воды. Разработанная система комбинированного орошения предназначена для полива садов и виноградников при одновременном регулировании приземного слоя воздуха. Особенность конструкции полосового дождевателя в наличии трех пар щелевых водовыпусков, направленных под разными углами наклона к горизонтальной поверхности, что позволяет регулировать длину орошаемой полосы в зависимости от возраста деревьев и увлажнять только зону расположения корневой системы. Система работает в двух режимах. Первый режим: полосовое подкроновое дождевание, при котором вода поступает через щелевой водовыпуск размером 20x0,5 мм и разбрызгивается на полосе шириной от 1 до 3 м при расстоянии между рядами деревьев 3-5 м. Увлажняемая площадь составляет 50-70 % общей площади. Второй режим: мелкодисперсное дождевание, при котором щелевые водовыпуски закрыты и вода подается из мелкодисперсных распылителей в виде капель диаметром 200-500 мкм, расходуясь в основном на испарение с поверхности листьев, обеспечивая снятие температурного стресса у растений, благодаря понижению температуры листьев и повышению влажности приземного слоя воздуха. В основу разработки системы комбинированного орошения положен модульный принцип, позволяющий при проектировании оросительных систем устанавливать размеры водоподводящей сети и производительность оборудования в зависимости от конкретных условий объекта: размеров орошаемых участков, водного режима культуры, уклонов местности и других природно-хозяйственных условий.
201
