CC BY
59
ВестникКрасГАУ 2009. №3
ванный. В результате было рекомендовано изготовить опытную партию для подконтрольной эксплуатации в
различных формах хозяйствования. В настоящее время на одном из машиностроительных предприятий
Новгородской области ведется подготовка к серийному производству.
Литература
1. Ипатов, А.А. Создание новых средств развития транспортной инфраструктуры. Проблемы и решения / А.А. Ипатов, Т.Д. Дзоценидзе. - М.: Металлургиздат, 2008. - 272 с.
2. Протокол №07-49-2007 (4010231) приемочных испытаний тракторомобиля «НАМИ-233803-0001010». -Новокубанск, 2007. - 80 с.
3. Протокол №07-50-2007 (4010241) приемочных испытаний тракторомобиля «НАМИ-233801 -0000010». -Новокубанск, 2007. - 90 с.
4. Протокол №07-51-2007 (4010251) приемочных испытаний тракторомобиля «НАМИ-233802-0000010». -Новокубанск, 2007. - 76 с.
5. Проведение расчетно-экспериментальной оценки конструкторско-технологических решений, реализованных при создании семейства тракторомобилей (транспортных средств с широкими функциональными возможностями): техн. отчет ОАО «ФИИЦ М». - Чехов, 2007. - 82 с.
УДК 635.21 С.Н. Капов, М.А. Адуов,
Р.М. Латыпов, Р.Р. Латыпов
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРЕДПОСАДОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ВНЕСЕНИЯ
УДОБРЕНИЙ ПОД КАРТОФЕЛЬ
В статье рассмотрены технологические процессы обработки почвы и внесения удобрений, требующие совершенствования в направлении их адаптации к потребностям возделываемых культур. Предложена структурная модель агрохимической системы, включающая агробиологическую, механикотехнологическую, техническую и агротехнологическую системы. Рассмотрены составляющие агрохимической системы и их функциональные связи, позволившие обосновать показатели, характеризующие эффективность процесса обработки почвы и внесения удобрений.
Ключевые слова: картофель, система, удобрения, почва, обработка, технология, агрохимия, способы обработки, функциональные связи, доза внесения, процесс, посадка.
S.N. Kapov, M.A. Aduov, R.M. Latypov, R.R. Latypov
PERFECTION OF THE TECHNOLOGY OF THE PRE-PLANTING SOIL CULTIVATION AND FERTILIZING SOIL BEFORE POTATO PLANTING
The technological process of soil cultivation and fertilizers bringing, requiring the perfection in the direction of its adaptation to the necessities of the tilled cultures are considered in the article. The structural model of the agrochemical system including the agrobiological, mechanical technological, technical and agroteclmological systems is offered. The components of the agricultural chemical system and its functional links which allow to substantiate indices characterizing efficiency of the process of soil cultivation and fertilizing are considered.
Key words: potato, system, fertilizers, soil, cultivation, technology, agrochemistry, methods of treatment, functional links, dose of bringing, process, planting.
При анализе работ [1-5], установлено, что в технологии возделывания картофеля определяющим является качество обработки почвы. Картофель - культура рыхлых почв. Обеспечение благоприятных условий для дальнейшего развития картофеля создаются обоснованным выбором приемов обработки почвы, нормой внесения удобрений и способом заделки в почву.
Известны работы В.И. Виноградова, А.П. Дорохова М.В. Запевалова и др., которые посвящены анализу технологий обработки почвы, внесения удобрений и обоснованию технических средств реализации.
Они рассматривают существующую агрохимическую систему «почва^растение» (рис.1) в ее функциональных связях с техническими средствами обработки почвы и внесения удобрений в применяемых технологиях.
\
^бс(^)
Рис.1. Функциональные связи биологической и технической систем при обработке почвы
и внесении удобрений
Основной задачей системы является реализация возможностей картофеля путем получения максимального урожая Y(t). Обратная связь определяется агротехническими требованиями (АТТ) к средствам механизации, с помощью которых формируется вектор управляющих воздействий U(t). Вектор U(t) настраивает технические средства на изменение состояния почвы Q(t) и картофеля D(t).
Векторы внешних воздействий на биологическую (БС) FБc(t) и техническую (ТС) Fтc(t) системы включают факторы, влияющие на эффективность функционирования биологической системы в условиях применения технических средств для обработки почвы и внесения удобрений. Для реализации потенциальных возможностей картофеля оператор, руководствуясь информацией о планируемой урожайности, содержании питательных элементов по агрохимической карте поля (АХКП) и агротехническими требованиями (АТТ), формирует вектор управляющих воздействий, настраивает техническое средство, задавая требуемые дозы внесения удобрений. Управляющее устройство (УУ), учитывающее АХКП и АТТ, формирует управляющие U(t) и входные воздействия для почвы Q(t) и картофеля D(t).
Вектор U(t) настраивает технические средства к воздействию на состояние почвы Q(t) и растения D(t). На эффективность применения технологии возделывания картофеля оказывают влияние векторы внешних воздействий биологической системы FБc(t) и технических средств Fтc(t).
Рассмотренная агрохимическая система не учитывает ряд факторов, влияющих на выполнение технологических процессов. Так, к основным недостаткам можно отнести то, что:
• основные факторы, определяющие процесс внесения удобрений 1/(0, 0(0 и 0(0, являются неопределенными;
• применяемые технические средства не учитывают обратные связи и неоднородность почвенной среды;
• для составляющих биологической системы «почва-растение» должны учитываться их физикомеханические свойства и технологические показатели.
163
Рис. 2. Структурная модель технологии обработки почвы, посадки и внесения удобрений
Вестник^КрасТАУ. 2009. №3
Для разработки структурной модели системы обработки почвы и внесения удобрений требуется, чтобы дополнительно учитывались следующие положения:
• при обработке почвы и внесении удобрений объектами агрохимии должны быть почвенная среда, растение и удобрения;
• объекты агрохимии должны быть представлены как единая система, учитывающая биологические и агрономические показатели;
• необходимо учитывать взаимодействие рабочих органов с почвенной средой, растениями и удобрениями;
• для оценки качества функционирования технических средств необходимы контроль и управление технологическими процессами обработки почвы и внесения удобрений.
С учетом вышеизложенных положений предлагаемая структурная модель агрохимической системы должна включать агробиологическую (АБС), механико-технологическую (МТС), техническую (ТС) и агротех-нологическую (АТС) системы (рис.2).
Агробиологическая система. Прочностные характеристики почвенной среды зависят от ее фазового состава: твердого (Т), жидкого (Ж), газообразного (Г), а также их отношений (К). Существует малая область с объемом Vo, которую можно рассматривать как элемент сплошной почвенной среды. Выбор объема Vo осуществляется из условия Vн <^< Vв■ Нижняя граница V„ зависит от происходящего в нем конкретного процесса, а верхняя Vв определяет характер неоднородности строения. Объем Vo должен быть настолько большим по сравнению с объемом V», чтобы он, как элемент сплошной почвенной среды, был достаточен для осуществления акта массопереноса.
Механико-технологическая система. Основное назначение механико-технологической системы (МТС) состоит в изменении состояния почвенной путем перевода ее физико-механических свойств из исходного состояния в требуемое, посредством механического воздействия рабочих органов с заданными технологическими и конструктивными параметрами Я(г).
Техническая система. Определяющими показателями технической системы являются применяемые способы обработки почвы, внесения удобрений и технические средства для их реализации. Применительно к почвозащитной технологии возделывания картофеля, все применяемые технические средства должны выполнять следующие условия:
почвообрабатывающие машины:
• сокращение количества проходов агрегатов в период обработки почвы, посадки и ухода за посадками картофеля;
• создание плодородного слоя почвы, предохраняющего почву от перегрева, излишнего испарения влаги и эрозионных процессов.
машины для внесения удобрений:
• дозирование удобрений высевающим аппаратом;
• равномерное распределение полученной дозы по рядкам.
Агротехнологическая система. Основное назначение системы состоит в управлении исполнительными механизмами применяемых технических средств согласно агротехническим (АТТ) и агрохимическим (АХКП) требованиям. Необходимость оснащения машин системами управления (УУ) проявляется в технологиях дифференцированного внесения различных видов удобрений. Технологические процессы обработки почвы и внесения удобрений являются сложной многоуровневой системой и подвержены влиянию случайных технологических и управляющих воздействий (рис. 3).
Случайные воздействия в процессе выполнения принимают случайные значения. Они разделяются на внешние ¥АБС(г), ¥мтс(г), ¥т(г), FAтc(t) и внутренние Б(г) (или Бс(г)и Бм(г)), д(г).
Технологические воздействия связаны с особенностями выполнения технологических операций и являются выходными показателями: 8(г) - состояние почвенной среды до обработки; С(г) - состояние посадочного материала; М(г) - состояние удобрений перед внесением; Я(г) - технологические параметры рабочих органов; К(г) - технологические показатели технических средств для обработки почвы и внесения удобрений; Р(г) - состояние почвенной среды после обработки.
165
Рис. 3. Структурная схема функциональных связей агрохимической системы
Вестник^КрасТАУ. 2009. №3
Управляющие воздействия определяются конструктивными параметрами с возможностью их изменения посредством управляющего устройства (УУ). Результатом обработки является неравновесное состояние почвы P(t). Обработка почвы - это процесс подвода к ней энергии с целью изменения ее свойств и достижения оптимального сложения, при котором получается максимальный эффект с учетом влияния эксплуатационных показателей функционирования агрегата на вектор воздействий FMTC(t). Применительно к рабочим органам для обработки почвы составляющими величины P(t) могут быть следующие основные показатели, характеризующие качество выполнения технологического процесса К(t):
• состояние обрабатываемого слоя почвы;
• степень крошение почвы;
• степень уничтожения сорных растений.
Аналогичные показатели предъявляются для оценки качества внесения удобрений. Вектор внешних воздействий FATc(t) на агротехнологическую систему (АТС) включает факторы, позволяющие реализовать потенциальные возможности картофеля. В общем случае векторы внешних воздействий рассмотренных систем в функции от их параметров можно представить в следующем виде:
ГрЛес(0= A<t);f'<t);f.<t);-;fJt) ■
| Fum<t)= A(0;f/t);f,(0;-;fz'0?- ...
Л i “1 V '
K(t)= Ap(t);fr(t);fsp(t);...;fjt) J
l.FAJL' (t) ~ f (t)' fATT (t)' fA\m (t).fyy (t)
где fjt), fjt), fjt), fjt) - исходные физико-механические свойства почвы, посадочного материала, удобрений и других элементов; fw(t), fp(t), - требуемые физико-механические
свойства почвенной среды: влажность, плотность, коэффициенты трения и других показателей; fkp(t), ftp(t), fsp(t), fsu(t) - конструктивные, технические, технологические и другие параметры рабочих органов для обработки почвы, посадки и внесения удобрений; fn(t), fATr (t), f^m(t), fyy(t) - состояние
почвы (П), агротехнические (АТТ) и агрохимические (АХКП) требования и управляющие устройства (УУ).
Аналогично векторные входные внутренние и управляющие функции условий функционирования рассмотренных систем включают:
[dm(t)= qN(t);qP(t);qK(t);---;qM(t) Ъ
\Dc(t)= qc(t)j
\qm (t)= qN(t);qP(t);qK(t);---;qM(t)Jj
\Qc(t)= qC(t) D (2)
\U(t)= u,p(t);Ucc(t);UcM(t);...;ui(t) ^
j Uc(t)= 4(t);ud(t);uv(t);...;uj(t) 7j
Um(t)= 4(t);ud(t);uv(t);...;uk(t) ,3
где qN(t), qp(t),qK(t), qM(t) - действительные дозы внесения удобрений (азота, фосфора,
калия и др.); qN(t),qp(t),qK(t),qM(t) - требуемые дозы внесения удобрений (азота, фосфора, калия и др.);
q(t), qjt) - действительные и требуемые нормы посадочного материала; uc (t),uc/t),uCM(t),ui(t) -
управляющие воздействия техническими средствами, способами посадки и внесения удобрений и других устройств; ujt),ujt),ujt),ujt) - управляющие воздействия заслонкой, дозированием, изменением скорости
и другими показателями технических средств; u3(t),ud(t),uv(t),uk(t) - управляющие воздействия
соответственно заслонкой, дозированием, изменением скорости и другими показателями технических средств внесения удобрений.
Выводы
1. Существующие технологические процессы подготовки почвы и внесения удобрений требуют совершенствования в направлении их адаптации к потребностям возделываемых культур.
2. При обработке почвы и внесении удобрений объектами агрохимии должны быть почва, растение и удобрения, взаимодействующие друг с другом.
Вестник^КрасТЛУ. 2009. №3
3. Предложена структурная модель агрохимической системы, включающая агробиологическую (АБС), механико-технологическую (МТС), техническую (ТС) и агротехнологическую (АТС) системы.
4. Рассмотрены составляющие агрохимической системы и их функциональные связи, позволившие обосновать показатели, характеризующие повышение эффективности процесса обработки почвы и внесения удобрений.
5. Проведенный функциональный анализ процесса обработки почвы и внесения удобрений позволил получить передаточные функции и показать, что на их чувствительность влияют способы обработки почвы и дозы внесения удобрений.
Литература
1. Дорохов, А.П. Анализ технологий возделывания и уборки картофеля / А.П. Дорохов // Мат-лы науч.-техн. конф. ЧГАУ. - Челябинск: Изд-во ЧГАУ, 1989. - С.39-47.
2. Запевалов, М.В. Повышение плодородия почвы за счет применения органо-минеральных удобрений / М.В. Запевалов // Мат-лы междунар. науч.-техн. конф. ЧГАУ. - Челябинск: Изд-во ЧГАУ, 2008. - Ч.2. - С.18-22.
3. Завора, В.А. Пути совершенствования механизированной технологии возделывания картофеля в условиях Алтая / В.А.Завора. - Барнаул, 1995. - 59 с.
4. Шпаар, Д. Выращивание картофеля / Д. Шпаар, П. Шуман. - М.: Россельхозакадемия, 1997. - 246 с.
5. Исследование рабочего процесса вибровысевающего устройства / А.П. Дорохов [и др.] // Вестн. ЧГАУ. - Челябинск, 1996. - Т. 14. - С. 80-85.
УДК 631.431 Ю.А. Савельев, П.А. Ишкин
КОМБИНИРОВАННОЕ ОРУДИЕ ДЛЯ МЕЛКОЙ ОСЕННЕЙ ПОЛОСОВОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Предлагается орудие для мелкой осенней полосовой обработки почвы, выполняющее не только ее механическое разуплотнение, но и создающее благоприятные условия для эффективного влагонакопления в наиболее уплотненном поверхностном слое почвы с минимальными энергозатратами, которые обеспечивают естественное разуплотнение почвы промораживанием. Снижение энергозатрат достигается благодаря полосовому рыхлению, с оставлением неразрыхленных участков с ненарушенной капиллярной сетью, по которой будет подниматься влага к фронту промораживания почвы с наступлением заморозков.
Приведена методика и результаты экспериментальной энергетической оценки орудия для мелкой осенней полосовой обработки почвы.
Ключевые слова: почва, промораживание, полосовая обработка почвы, влагонакопление, орудие, неразрыхленные участки, лемех, рыхляще-мульчирующий элемент.
Yu.A. Saveliev, P.A. Ishkin COMBINED TOOL FOR THE SHALLOW AUTUMN STRIP TILLING
A tool for the shallow autumn strip tilling, realizing not only its mechanical thinging, but making favourable conditions for the effective moisture-retention in the most solid upper soil layer with minimum power inputs which provide natural soil thinging by freezing is offered. Power inputs reduction is achieved owing to the strip cultivation with the conservation of the unloosened plots with the untouched capillary network through which moisture will arise to the freezing soil during frost. The technique and the results of the experimental energetic tool estimation for the shallow autumn strip tilling are conducted.
Key words: soil, freezing, strip tilling, moisture-retention, tool, not loosened plots, plowshare, loosening-mulching element.
Одной из основных задач, решаемых осенней обработкой почвы, является ее разуплотнение. При этом сплошная обработка, проводимая в осенний период, направлена в основном на механическое разуплотнение почвы, что делает ее энергоемкой операцией. При такой обработке не в полной мере используется возможность естественного разуплотнения почвы промораживанием.
Нами предлагается орудие для мелкой осенней полосовой обработки почвы, выполняющее не только ее механическое разуплотнение, но и создающее благоприятные условия для эффективного влагонакопле-ния в наиболее уплотненном поверхностном слое почвы с минимальными энергозатратами, которые обес-
