CC BY
5
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Мисюряев Виктор Юрьевич, профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Волгоград, пр-т Университетский, 26), доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ORCID: 0000-0002-4341-3222. E-mail: att-lab@mail.ru.
Бородин Виталий Игоревич, аспирант кафедры «Безопасность жизнедеятельности» ФГБОУ ВО Волгоградский государственный аграрный университет (400002, г. Волгоград, пр-т. Университетский, 26), ORCID: 0009-0001-0005-475Х. E-mail: megavitas.borodin@yandex.ru
DOI: 10.32786/2071-9485-2023-02-63 IMPROVEMENT OF TECHNOLOGY AND TECHNIQUES FOR LAYING SUBSOIL HUMIDIFIERS
М.М. Abdulgalimov1, F-М. Magomedov2, S.E. Senkevich3, I.M. Melikov2,
2 2 4
E.S. Gasanova2, N.F. Magomedova2, N.V. Sergeev4
1The Federal State Budget Scientific Institution «Federal Agrarian Scientific Center of the Republic of Dagestan», Makhachkala 2The Dagestan State Agrarian University named after M.M. Dzhambulatov, Makhachkala 3Federal State Budget Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center of the All-Russian Research Institute of Mechanization», Moscow 4«Azovo-Chernomorsk Engineering Institute - the branch of the Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «Don State Agrarian University», Zernograd
Received 14.02.2023 Submitted 28.04.2023
Summary
In the presented article, an analysis of special equipment and methods of laying humidifiers in-ground is carried out, as well as a constructive design of a combined unit and a method (very promising) for watering in-soil shrub-woody perennial plantings are proposed. The proposed irrigation technology is implemented by using (as the main element) the mobile combined aggregate of laying soil humidifiers for the subsequent providing of water supply to the right place and depth of a tree and shrub soil area and directly to the roots of irrigated crops.
Abstract
Introduction. The territory of the Republic of Dagestan, according to the level of natural moisture supply, is considered a region with an insufficient amount of moisture content in the soil, and therefore the production (harvest) of crops with high yields and quality is possible only when using irrigation. The subsoil irrigation method is a promising and promising method, the use of which contributes to the activation of the soil regime (air-water), the preservation and improvement of its structure, the formation of optimal requirements for the development of cultivated crops (at the same time creating conditions for increasing yields, reducing labor costs and irrigation water consumption) as a result of irrigation process automation. Due to the incompleteness of research on general theoretical provisions and the technical process of irrigation, the features of subsoil irrigation have not been sufficiently embodied. The industrial development of subsoil irrigation is constrained due to the increased capital intensity. For this reason, research aimed at improving the technology and developing the designs of subsoil irrigation systems is still relevant, significant and in demand. Materials and methods. The available technical means and methods for laying reclamation pipes are resource-intensive and extra time is spent on laying subsoil irrigation networks. The formation of a suitable laying depth, length, as well as the distance (gap) between humidifiers, requires the necessary arguments for any real possibility in order to prevent a negative impact on the surrounding environment, which is the basis of the concept of subsurface irrigation. Humidifiers (as key structural components) support and provide a stable and measured supply of water to irrigation zones for irrigation. Results and Conclusions. A method is presented for laying existing and suitable for laying pipes simultaneously during plowing (plantation) of areas planned for shrub plantings, vineyards and orchards (operations are performed in one pass of the unit). There is no need to build capital humidification networks. The presented combined unit contributes to minimizing the implementation of the technological process, reducing the construction time and forced commissioning of irrigation networks, as well as resource and energy saving.
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: № 2 (70) 2023
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Key words: combined unit, method, humidifiers, laying, subsoil, irrigation.
Citation: Abdulgalimov M.M., Magomedov F.M., Senkevich S.E., Melikov I.M., Gasanova E.S., Ma-gomedova N.F., Sergeev N.V. Improvement of technology and techniques for laying subsoil humidifiers. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2023. 2(70). 542-552 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2023-02-63.
Author's contribution. The authors are responsible for the information and plagiarism presented in the article
Conflict of interest. The absence of a conflict of interest is stated by the authors. УДК 631.674.4
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКИ ДЛЯ УКЛАДКИ ВНУТРИПОЧВЕННЫХ УВЛАЖНИТЕЛЕЙ
М. М. Абдулгалимов1, старший научный сотрудник Ф. М. Магомедов2, доктор технических наук, профессор С. Е. Сенкевич3, кандидат технических наук, доцент И. М. Меликов2, кандидат технических наук, доцент Э. С. Гасанова2, кандидат филологических наук, доцент Н. Ф. Магомедова2, старший преподаватель Н. В. Сергеев4, кандидат технических наук, доцент
1 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный аграрный
научный центр Республики Дагестан», Республика Дагестан, г. Махачкала, Научный городок, Российская Федерация 2Дагестанский государственный аграрный университет имени М. М. Джамбулатова,
Республика Дагестан, г. Махачкала, Российская Федерация 3Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, г. Москва, Российская Федерация 4Азово-Черноморский инженерный институт фил. ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет», г. Зерноград, Ростовская область, Российская Федерация
Дата поступления в редакцию 14.02.2023 Дата принятия к печати 28.04.2023
Аннотация. В представленной статье проведен анализ специальной техники и способов укладки увлажнителей внутрипочвенно, а также предложены конструктивное исполнение комбинированного агрегата и способ (весьма перспективный) для внутрипочвенного полива ку-старниково-древесных многолетних посадок. Предлагаемая технология орошения реализуется путем применения (в качестве основного элемента) мобильного комбинированного агрегата для укладки внутрипочвенных увлажнителей с последующим обеспечением подачи воды в нужное место и на определенную глубину почвенного профиля и прямо к корням орошаемых культур.
Актуальность. Территория Республики Дагестан по уровню природной влагообеспе-ченности считается регионом с недостаточным количеством влагосодержания в почве и поэтому производство (сбор) сельхозкультур с высокой урожайностью и качеством возможно только при использовании полива. Внутрипочвенный способ полива - это многообещающий и перспективный способ, использование которого способствует активизации почвенного режима (воздушно-водного), сохранению и улучшению его структуры, формированию оптимальных требований развития выращиваемых сельхозкультур (вместе с тем созданию условий увеличения урожайности, снижению трудовых затрат и расходов поливной воды) в результате автоматизации поливного процесса. По причине незавершенности исследований общетеоретических положений и техпроцесса орошения особенности внутрипочвенного орошения не воплощено в достаточной степени. Производственное освоение внутрипочвенного орошения сдерживается из-за повышенной капиталоемкости. По этой причине исследования, нацеленные на усовер-
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
шенствование технологии и разработку конструкций систем внутрипочвенного орошения, все еще актуальны, значимы и востребованы. Материалы и методы. Имеющиеся технические средства и способы по укладке мелиорационных труб ресурсо-капиталоемки, и лишнее время тратится на укладку внутрипочвенных оросительных сетей. Формирование подходящей глубины укладки, длины, а также дистанции (промежутка) между увлажнителями требует необходимой аргументации для любой реальной возможности с целью недопущения негативного влияния на имеющуюся вокруг экологию, что является основой концепции внутрипочвенного орошения. Увлажнители (как ключевые конструктивные компоненты) поддерживают и обеспечивают устойчивый и размеренный подвод в оросительные зоны воды для полива. Результаты и обсуждение. Представлен способ укладывания имеющихся и пригодных для укладки труб одновременно в ходе вспашки (плантажной) намеченных под кустарниковые посадки виноградники и сады площадей (операции выполняются за один проход агрегата). Отпадает потребность в строительстве капитальных сетей увлажнения. Выводы. Представленный комбинированный агрегат способствует сведению к минимуму выполнение технологического процесса, сокращению сроков постройки и форсированному введению в эксплуатацию сетей орошения, а также ресурсоэнергосбережению.
Ключевые слова: агрегаты комбинированные, внутрипочвенные увлажнители, укладка увлажнителей, орошение внутрипочвенное.
Цитирование. Абдулгалимов М. М., Магомедов Ф. М., Сенькевич С. Е., Меликов И. М., Гаса-нова Э. С., Магомедова Н. Ф., Сергеев Н. В. Совершенствование технологии и техники для укладки внутрипочвенных увлажнителей. Известия НВ АУК. 2023. 2(70). 542-552. DOI: 10.32786/2071-9485-2023-02-63.
Авторский вклад. За представленные в статье сведения и плагиат ответственность несут авторы. Конфликт интересов. Об отсутствии конфликта интересов заявлено авторами.
Введение. Территориальная рациональность применения внутрипочвенного орошения обусловливается существующими почвенно-климатическими, а также хозяйственно-техническими условиями конкретного региона государства. Внутрипочвенно-му орошению присущи: эксплуатационная простота, значительное повышение при этом урожайности выращиваемых сельхозкультур и уменьшение объема поливной воды, возможность одновременной подачи к корням насаждений требуемого количества воды и удобрений, небольшой период окупаемости расходов на обустройство данного вида орошения; отсутствие необходимости в проведении ежегодных монтажно-демонтажных работ оросительной системы, что исключает повреждение ее элементов (обеспечивается эксплуатационная долговечность), нет необходимости в обстоятельном проведении очистки подводимой для орошения воды, продолжительный период эксплуатации увлажнителей (нет необходимости в повышенном давлении подаваемой в них воды), оснащение и комплектующие элементы системы отечественного производства [2-6, 9-12].
Когда имеет место недостаточное естественное смачивание (увлажнение), то лишь применение орошения дает возможность повысить урожайность сельхозкультур в аграрном секторе. Такие способы местного орошения, как внутрипочвенное, капельное и капельно-внутрипочвенное, формируют вблизи корневой системы растений необходимое для их полноценного развития увлажнение. При приемлемом (оптимальном) увлажнении вода для полива поступает в малом объеме, но достаточном для нормального развития самих растений и получения в итоге устойчивой урожайности.
Укладка труб-увлажнителей внутрипочвенно дает возможность подачи поливной воды непосредственно к укоренившейся системе возделываемых сельхозкультур и сохранить уже проложенные трубы-увлажнители от повреждений (деформации, полом-
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
ки), а также воздействия солнечных лучей (возникновения трещин). Взаимное влияние укоренившейся системы возделываемых сельхозкультур и грунта (почвы) наблюдается при вбирании в объем оптимального (постоянного) увлажнения почвы сформировавшихся корневых зон, что имеет место при внутрипочвенной укладке труб-увлажнителей. Ввиду того что в процессе орошения внутрипочвенно не происходит увлажнения поверхностной прослойки грунта, снижаются влагопотери (за счет испарения) и прорастание сорняков, а также повышается проницаемость (водо-воздушная).
Результаты исследований элементов конкретных способов внутрипочвенного орошения, а также форм увлажненности грунта, с учетом современных реалий следует изучить и переработать для последующего качественного осуществления данного технологического процесса с применением отвечающих текущим требованиям технических решений и способов [7].
Модернизация конструктивного исполнения соответствующих агрегатов и способов выполнения орошения сельхозкультур позволит получить стабильный урожай при малых объемах поливной воды и в целом повысить эффективность функционирования системы орошения в условиях аграрного сектора.
Применением соответствующих современным требованиям передовых технологий и агрегатов для орошения обеспечивается эффективность орошаемого земледелия.
Орошаемое земледелие возможно лишь с применением передовых и современных технологий, а также сельхозагрегатов для выполнения технологического процесса орошения.
В процессе совершенствования распространенных оросительных способов следует также обратить внимание на недостаточно повсеместно используемые, но обладающие потенциальными возможностями для развития и распространения. На основе как зарубежного, так и отечественного практического опыта возделывания различных сельскохозяйственных культур можно утверждать, что условиям, гарантирующим режимы (водно-воздушно-питательный) почвы внутрипочвенное орошение удовлетворяет на необходимом уровне. При использовании внутрипочвенного орошения можно в значительном объеме снизить расход поливной воды на орошение и энергорасходы на осуществление процесса орошения, а также на процесс почвенной обработки после окончания орошения, значительно понижая безусловные энергозатраты на взращиваемую сельскохозяйственную культуру, а также сберегая структурный состав почвы при поступлении поливной воды. Несмотря на сложность сооружения внутрипочвенной системы орошения, именно она имеет наиболее существенный коэффициент полезного действия по сравнению с другими оросительными способами.
Цель исследований - энергоресурсосбережение, минимизирование процесса внутрипочвенного орошения и сроков введения оросительных сетей в эксплуатацию (уменьшение сроков постройки за счет укладки увлажнителей внутрипочвенно совместно с плантажной вспашкой).
Материалы и методы. Мелиоративные трубы укладываются специализированной техникой траншейным (траншеи выкапывают на нужную глубину многоковшовым либо роторным исполнительным органом или же экскаватором узкоковшовым, при этом за рабочим органом выемки грунта в траншее передвигается укладчик труб, выполняя подачу и укладку как самих труб, так и предохранительных, а также фильтрующих материалов) и бестраншейным (в отверстие, которое вырезается ножом, перемешают подготовленные трубы с капельницами сквозь внутреннюю пустоту кожуха, пребывающего за ножом, и при этом окончание трубы заранее фиксируют в колодце, в котором устраивается сеть распределения) способами.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
В некоторых случаях по кротовине, предварительно присоединяя ее к дренеру, протягивают трубопровод цанговым патроном.
Функционирующий трубоукладчик ножевой оснащен: рамой навесной, ножом для вырезания прорези с желобом для направления трубы, бухтой трубы (пластмассовой), намотанной на барабан, почвоподрезающим диском, ограничителем (колесом) с глубинным регулятором.
Отмеченные способы и упомянутые агрегаты можно отнести к капитало-ресурсоемким и при их применении затрачивается дополнительное время, чтобы проложить оросительную сеть внутрипочвенно.
Вышеупомянутые технические средства и способы ресурсокапиталоемки и их применение удлиняет продолжительность укладки внутрипочвенных оросительных сетей.
Внутрипочвенную оросительную систему следует формировать с учетом оптимальных значений ее параметров (укладочной глубины, расстояния (интервала) между увлажнителями и их длины) и они должны быть аргументированными для любого определенного условия, чтобы предотвратить негативное влияние на экологию.
Для формирования оптимального увлажнения эффективной корневой грунтовой прослойки, для поддержания оптимального аэрационного уровня, неприемлемости малоэффективного просачивания поливной воды в низовые прослойки грунта размер глубины укладки увлажнителей внутрипочвенно должен находиться в пределах (2...3)-10"1 м. Однако при больших значениях имеет место снижение действенности орошения, но возникает фактическая возможность использования механической (машинной) обработки почвы, исключая повреждения конструкционных элементов увлажнителей. Закладочная глубина увлажнителей внутрипочвенно для открытого грунта (4.. .5)-10-1 м.
В открытом грунте длина (протяженность) увлажнителей внутрипочвенных может быть вплоть до 6-102 м, но оптимальная длина может находиться в пределах (1...3)-102 м. Для увлажнителей внутрипочвенных их длина (протяженность) предопределяется расчетом (гидравлическим) с использованием формул сформировавшегося продвижения воды с одновременным снижением по длине ее расхода [1, 8].
Для увлажнителей длину можно определять, принимая во внимание полное поглощение объема перемещаемой для орошения воды при сохранении по длине увлажнителей постоянного по значению напора, а также постоянных значений расходов (удельных) впитываемой оросительной воды:
L = Q/ ду = ^ 3Qг / Яу = а- сл\Я / ду = кл/ 3i / ду, (1)
В выражение (1) включены следующие показатели: струя поливной воды (0, л/с); расход трубопровода (привычного) исходя из соотношения уклонов (пьезометрического и геодезического) - (0,); расход на протяженности (длине) увлажнителя - 1 м (ду, л/с); площадь сечения увлажнительной трубы (поперечная) - (а, м); коэффициент
(показатель) Шези (с = /п ); коэффициент (показатель) шероховатости (п); гидравлический радиус (характеристика) сечения (поперечного) потока жидкости (Я, м); приравниваемый к геодезическому уклону пьезометрический уклон (/);
Установлено, что выражение (1) может быть справедливо для значений угла оси увлажнителей (внутрипочвенных) до 4-10"3. Если значение данного угла больше подтвержденного, то в таком случае при определении параметров внутрипочвенных систем орошения, расчет следует реализовывать, опираясь на идентичность оси увлажнителя и уклонов пьезометрической направления (линии).
Необходимый между увлажнителями интервал (расстояние) следует устанавливать, учитывая сущность распределения поливной воды внутри контура влагосодержания, кроме того, ему надлежит обеспечивать загораживание побочных границ контура при минимальной величине из выделенных общепризнанных нормативов для орошения.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Научно обоснованный выбор расстояния (интервала) между увлажнителями (внутрипочвенными) будет способствовать снижению финансово-экономических затрат на организацию и оборудование внутрипочвенной системы орошения.
Для установления необходимого расстояния (интервала) между увлажнителями можно воспользоваться формулой:
I = 2(0,43^^7!; +1,3(0,2 + 0,3)^Аг/чУд), (2)
которая включает в себя: расход через отверстия увлажнителя (ч0, м/с); коэффициент (показатель) фильтрации грунта (почвы) - (кф); влагоемкость (минимальная) грунта (почвы) - (Жн. в, %;); коэффициент (показатель) потенциалопроводности грунта (почвы) - (кп ); плотность грунта (почвы) - (у, г/см); расход на длине (протяженности) увлажнителя 1 м (Чуд, м /ч).
Также расстояние (интервал) между увлажнителями может быть установлено по формуле:
I = 2£^0) + d + с, (3)
в которую включены: расстояние горизонтальное одностороннее, распределения воды за время орошения (¿0) через увлажнитель диаметр внутрипочвенного увлажни-
теля (с1, м); константа, учитывающая поливную сельхозкультуру (с).
Ориентировочный расчет укладочной глубины и расстояния (интервала) между ними возможен с использованием следующих формул:
Н = а + НК, (4)
Ъ = 2(в + Нк), (5)
которые включают в себя: вертикальный параметр около увлажнительной области (влажность соответствует полной влагоемкости): а = 0,32^ ч / Кф ; расход воды малым
источником (ч); коэффициент (показатель), учитывающий почвенную фильтрацию (Кф); горизонтальный параметр около увлажнительной области (влажность соответствует полной влагоемкости): в = 1,34а; подъемная высота (уровень) капиллярной кромки (Нк).
Проведенный анализ исследовательского материала по этой проблеме продемонстрировал, что размер глубины укладки увлажнителей оросительной сети внутрипочвенно располагается в границах (3.. .5)-10-1 м, а в границах (7... 15)-10-1 м- соответственно расстояние (интервал) между увлажнителями внутрипочвенными (при этом принимается во внимание расстояния (интервалы) между сельхозкультурами возделывания).
Требуемое для площади 1 га количество увлажнителей внутрипочвенных:
п =L ■Ъ -104, (6)
где Ь и Ъ - длина увлажнителя внутрипочвенного и расстояние (интервал) между ними соответственно, м.
В конструктивном исполнении внутрипочвенных систем орошения увлажнители считаются ключевыми элементами, целью которых является обеспечение (поддержание) одинакового и устойчивого распространения оросительной воды на поливных участках. Надежность и эффективность их функционирования в значительной мере за-
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
висит от следующих факторов: диаметра, форм труб, водовыпускных отверстий, а также их количества, размешенных на них укладочного угла, применение или нехватка различных используемых материалов, исключающих заиление, засорение, а также зарастание водовыпускных отверстий и внутренних полостей увлажнителей, потери на фильтрацию оросительной воды.
Результаты и обсуждение. Рекомендуемый способ предписывает производить укладку подготовленных труб напрямую в процессе плантажной вспашки земель под кустарничковые посадки, сады и виноградники в ходе единого передвижения предлагаемого агрегата, выполняя одновременно плантажное вспахивание, а также укладывание внутрипочвенных увлажнителей. Отпадает потребность в капитальной постройке сети увлажнителей [Пат. 2719785 РФ, 2020, Бюл. № 12].
Очередность исполнения процесса укладки увлажнителей внутрипочвенных в разрезах почвенного профиля представлена на рис. 1.
Рисунок 1 - Почвенный профиль на глубину плантажной вспашки (Схема укладки увлажнителей)
Figure 1 - Soil profile for the depth of planter plowing (Layout of humidifiers)
Суть способа заключается в следующем: в процессе вспашки (плантажной) углубление (1), формируемое долотом в плужной подошве (2), подвергается увеличению до размера большего, чем диаметр укладываемого трубопровода (перфорированного) - увлажнителя (3) с обмоткой фильтрации величиной 1...2 см, который в последующем направляется посредством кожуха, размещенного позади корпуса плуга, с барабана, размещенного на раме, и при этом его торец фиксируют в траншее (4) вместе с сетью распределения (5). По завершении процесса укладки трубопровод-увлажнитель (3) заваливается почвой (6) предплужником (7), размещенного на раме плуга сразу за основным корпусом (8).
Специальное приспособление(9) формирует углубление в плужной подошве за счет вдавливания и уплотнения, что обеспечивает снизить потери оросительной воды на фильтрацию (глубинную).
Следует отметить, что укладка трубопровода-увлажнителя осуществляется пониже плантажной глубины вспашки, тем самым обеспечивается его защита от вывода из стоя в ходе очередных обработкок почвы разными почвообрабатывающими орудиями. Расстояние (интервалы) между увлажнителями устанавливается с учетом того, что укладывают их через 1 либо 2 хода агрегата, принимая во внимание плотность поч-вогрунтов.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Представленный способ дает возможность производить укладки увлажнителей в том числе и на имеющихся территориях с насаждениями (многолетних кустарнико-древесных).
Предлагаемый агрегат (комбинированный) для укладки внутрипочвенных увлажнителей приведен на рисунках 2 и 3 [Пат. 199265 РФ, 2020, Бюл. № 24]. Данный агрегат включает в себя: раму с навеской плуга плантажного (1); корпус плуга основной (2); предплужник (3); бухту трубопровода-увлажнителя на барабане-катушке (4); кожух (5); доску полевую корпуса основного (6); формирующее углубление в подошве плужной приспособление (7); увлажнитель - трубопровод (8); механизм колеса опорного регулировочный (9); лемех корпуса основного (10); лемех предплужника (11); долото на лемехе корпуса основного (12).
Рисунок 2 - Агрегат (комбинированный) - укладчик увлажнителей для внутрипочвенного полива
Figure 2 - The unit (combined) is a humidifier Stacker for intra-soil irrigation
На раме плантажного плуга фиксируется барабан с бухтой трубопровода-увлажнителя, а за корпусом основным либо за его стойкой размещается кожух. На предлагаемом агрегате корпус основной с опорным колесом находятся спереди, при этом предплужник сдвинут в сторонку рамной оси и закреплен на поперечине рамы так, чтобы пятка его лемеха была наравне с носком лемеха корпуса основного.
Последовательность функционирования агрегата.
В самом начале ряда до момента хода плантажной вспашки торец трубопровода-увлажнителя (8) фиксируют в траншее сети распределения. Траншея нарезается основным корпусом плуга (2), а его долотом (12) формируется незначительное углубление в подошве плужной, которое специальным приспособлением (7) с подошвой полукруг-
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
лой (прикрепленное в пятке доски (6) полевой корпуса основного) вслед в дополнение уплотняется и углубляется, куда затем прокладывается, перемещаясь через кожух (5), увлажнитель-трубопровод (8) и в последующем предплужником (3) заваливается и укрывается почвой (грунтом). В плоскости (горизонтальной) корпус (2) основной, а также предплужник (3) установлены так, чтобы у предплужника пятка лемеха (11) была наравне с носком лемеха (10) корпуса основного.
Рисунок 3 - Общий вид агрегата / Figure 3 - General view of the unit
Экономическая эффективность (результативность) агрегата (комбинированного) подтверждается минимизированием техпроцесса, результатом энергоресурсосбережения, ускоренным введением в строй сетей для орошения путем снижения сроков их постройки, синхронным выполнением укладывания увлажнителей внутрипочвенных, а также плантажной вспашки.
Выводы. Проанализированные способы по укладке труб-увлажнителей не позволяют оптимизировать условия сбережения и распространения поливной воды при внутрипочвенном орошении возделываемых культур.
Наиболее целесообразным и рациональным для разрешения данной проблемы можно считать способ бестраншейной укладки труб, что указывает на необходимость концентрации исследований, нацеленных на усовершенствование данного процесса и формирование для этого необходимого комплекса машин.
Для аграрного сектора при возделывании различных сельскохозяйственных культур способ внутрипочвенного орошения имеет перспективу широкого применения, но недостаточная изученность теоретических положений протекания переноса влаги и закономерностей образования контура увлажненности почвы сдерживают темпы ее формирования и обширного использования в сельхозпроизводстве.
Предлагаемая конструкция мобильного агрегата (комбинированного) и способа укладывания увлажнителей внутрипочвенных даст возможность расширить уровень преимуществ технологии орошения, а также оптимизировать ключевые показатели орошения (внутрипочвенного):
- ограничение уровня потерь влажности ввиду наличия поверхностного испарения, количественное снижение поверхностных рыхлений почвы, сокращение жизнедеятельности сорняков, обеспечение допустимости проведения различных работ по содержанию (поскольку поверхностный слой почвы не подвергнется увлажнению);
- сокращение почвенного покрова и площади смачивания, достаточно точное контролирование значений контуров увлажнений, устранение с почвенной поверхности малоэффективного испарения влаги, а также глубинной фильтрации вне корневой системы растений.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Оптимальные живительные условия сельскохозяйственным культурам обеспечиваются бестраншейной технологией внутрипочвенной укладки увлажнителей ввиду как ее перспективности, так и продуктивности. Развитие намеченных исследований необходимо направить на формирование соответствующих нынешним условиям, а также несложных конструктивно и в эксплуатации мобильно-комбинированных агрегатов, обеспечивающих улучшение технологических процессов, а кроме того, увеличение их энергоэффективности. Необходимо развитие исследований по изучению предрасположенности различных возделываемых сельскохозяйственных культур на ресурсосберегающие технологические процессы, а также технические средства для механизации укладывания внутрипочвенных увлажнителей.
Библиографический список
1. Ахмедов А. Д. Расчет допустимых длин увлажнителей при строительстве систем внут-рипочвенного орошения в зависимости от уклона местности // Известия Нижневолжского агро-университетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2017. № 4 (48). С. 221-228.
2. Кременской В. И., Иванютин Н. М. Технология внутрипочвенного и капельного полива с разными объемами локального увлажнения плодового яблоневого сада // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2017. № 2 (46). С. 151-158.
3. Курбанов С. А., Майер А. В., Амшоков Б. Х. Система внутрипочвенного мелкоструйчатого локального орошения многолетних насаждений в сочетании с аэрозольным увлажнением // Проблемы развития АПК региона. 2018. № 3 (35). С. 51-58.
4. Особенности режима внутрипочвенного орошения корнеплодов и паслёновых культур / Е. А. Ходяков, С. Г. Милованов, К. В. Бондаренко, Е. К. Верещагин // Развитие АПК на основе принципов рационального природопользования и применения конвергентных технологий: материалы международной научно-практической конференции. Волгоград, 2019. С. 92-97.
5. Урожайность и качество реакции баклажанов с поверхностным и подпочвенным капельным орошением и сравнение чистой прибыли / Б. К. Есим, Ю. Аттила, Г. Э. Энгин, Э. Каглар // Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве. 2018. Т. 206. С. 165-175.
6. Ханиева И. М., Амшоков Б. Х., Шонтуков Т. З. Конструктивные и технологические особенности применения капельной системы орошения в условиях неудобий // Проблемы развития АПК региона. 2022. № 3 (51). С. 124-128.
7. Ходяков Е. А., Милованов С. Г. Совершенствование конструкции внутрипочвенного орошения // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2018. № 1 (49). С. 269-275.
8. Энерговодосберегающая технология внутрипочвенного орошения сельхозкультур / М. М. Абдулгалимов, Ф. М. Магомедов, И. И. Курбаков, И. М. Меликов [и др.] // Проблемы развития АПК региона. 2020. № 4 (44). С. 20-24.
9. Al-Ghobari Y. M., Dewidar A. Z. Integrating deficit irrigation into surface and subsurface drip irrigation as a strategy to save water in arid regions // Agricultural Water Management. 2018. Vol. 209. P. 55-61.
10. Mo Y., Li G., Wang D. A sowing method for subsurface drip irrigation that increases the emergence rate, yield, and water use efficiency in spring corn // Agricultural Water Management. 2017. Vol. 179. P. 288-295.
11. Pendergasta L., Bhattaraib S. P., Midmoreb D. J. Evaluation of aerated subsurface drip irrigation on yield, dry weight partitioning and water use efficiency of a broad-acre chickpea (Cicer ari-etinum, L.) in a vertosol // Agricultural Water Management. 2019. Vol. 217. P. 38-46.
12. Precision subsurface drip irrigation increases yield while sustaining water-use efficiency in Mediterranean poplar bioenergy plantations / Pierluigi Paris, Giovanni Di Matteo, Massimo Tarchi, Marco Lauteri // Forest Ecology and Management. 2018. Vol. 409. P. 749-756.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Информация об авторах Абдулгалимов Мавлудин Мавлудинович, старший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный аграрный научный центр Республики Дагестан" (367014, Республика Дагестан, г. Махачкала, Научный городок, ул. А. Шахбанова, 30). Email: mavludin.62@mail.ru ORCID: 0000-0001-5334-637X
Магомедов Фахретдин Магомедович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный аграрный университет имени М.М. Джамбулатова» (367032, Республика Дагестан, г. Махачкала, М. Гаджиева, 180). E-mail: fahr-59@yandex.ru ORCID: 0000-0001-7202-9898
Сенькевич Сергей Евгеньевич, кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (109428, РФ, г. Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5). E-mail: sergej_senkevich@mail.ru ORCID: 0000-0001-6354-7220 Меликов Иззет Мелукович, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный аграрный университет имени М.М. Джамбулатова» (367032, Республика Дагестан, г. Махачкала, М.Гаджиева, 180). E-mail: izmelikov@yandex.ru. ORCID: 0000-0001-8928-8714
Гасанова Эльнара Саладиновна, кандидат филологических наук, доцент, ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный аграрный университет имени М.М. Джамбулатова» (367032, Республика Дагестан, г. Махачкала, М.Гаджиева, 180). E-mail: elngas@yandex.ru ORCID: 0000-0002-1981-6128
Магомедова Наиля Фахретдиновна, старший преподаватель, ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный аграрный университет имени М.М. Джамбулатова» (367032, Республика Дагестан, г. Махачкала, М. Гаджиева, 180). E-mail: sliv0chka555@mail.ru
Сергеев Николай Викторович - кандидат технических наук, доцент, Азово-Черноморский инженерный институт - филиал ФГБОУ ВО Донской ГАУ в г. Зернограде (347740, Ростовская область, г. Зерноград, ул. Ленина, д. 21). E-mail: sergeev-n.v@mail.ru.
DOI: 10.32786/2071-9485-2023-02-64 CYBERPHYSICAL SYSTEMS FOR MONITORING OF IRRIGATED AGROCENOSES
S. Е. Borovoy, O. P. Komarova, K. Y. Kozenko
All-Russia Institute of Irrigated Agriculture, Volgograd, Russia Received 27.03.2023 Submitted 10.05.2023
Summary
The article proposes the concept of a system architecture of a cyber-physical system using artificial intelligence, whose task is to comprehensively monitor irrigated agrocenoses, considers the technological prerequisites for its buildup as an analisys of state-of-the-art in remote sensing of agrocenoses, machine learning and deep learning in the agricultural application of artificial neural networks.
Abstract
Introduction. The problem of remote sensing of landscapes in terms of monitoring agrophytocenoses with a real-time assessment of a complex of factors of water and trophic stress for plants is one of the key factors for adapting the capabilities of Industry 4.0. to the tasks of the agricultural sector. The theoretical apparatus of high-precision agriculture, incl. and using remote monitoring, was founded by Soviet scientists in the 1950 with a significant advance in the detailing of calculations within the framework of the mathematical decomposition of the field into quasi-homogeneous sections over the capabilities of the hardware basis for their implementation. The quasi-homogeneity of these plots means the homogeneity of their geometric parameters with a variety of tracked phenological traits of plants on the plot, which has a strong enough correlation of these traits with a variety of plant nutrition factors for making agronomic decisions, as well as various phytopathologies. Eliminated by the current level of development of computer technology, the lack of hardware capacity to support agronomic decisions with the help of artificial intelligence creates opportunities for the practical implementation
