CC BY
10
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Информация об авторах Успенский Иван Алексеевич, заведующий кафедрой «Техническая эксплуатация транспорта» Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева (РФ, 390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1), доктор технических наук, профессор тел. 89036400593, e-mail: ivan.uspenckij@yandex.ru
Юхин Иван Александрович, заведующий кафедрой «Автотракторная техника и теплоэнергетика» Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева (РФ, 390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1), доктор технических наук, доцент, тел. 89038344318, e-mail: yuival@rambler.ru
Мачнев Алексей Валентинович, профессор кафедры «Прикладная механика и инжиниринг технических систем» Московского государственного университета пищевых производств (РФ, 125080, г. Москва, Волоколамское ш., 11), доктор технических наук, профессор, тел. 89374343711, e-mail: mav700@mail.ru
Эвиев Валерий Андреевич, профессор кафедры «Агроинженерия» Калмыцкого государственного университета имени Б.Б. Городовикова (РФ, 358000, Респ. Калмыкия, г. Элиста, ул. А. С. Пушкина, 11), доктор технических наук, профессор, тел. (84722) 4-10-05, e-mail: uni@kalmsu.ru Фомин Сергей Денисович, профессор кафедры «Механика» ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ (400002, г. Волгоград, пр-т Университетский, д. 26), доктор технических наук, e-mail: fsd_58@mail.ru
Голиков Алексей Анатольевич, доцент кафедры технической эксплуатации транспорта Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева (390044, г. Рязань, ул. Костычева, 1), кандидат технических наук, тел. 89155988347, e-mail: golikov.rgatu@yandex.ru
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-50 TECHNOLOGIES AND TECHNICAL MEANS FOR SIMPLIFICATED IMPROVEMENT OF FORAGE LANDS
О. А. Fedorova1, A. Kh. Tekushev2, M. E. Chaplygin2, S. A. Davydova2
1 Volgograd State Agrarian University, Volgograd 2Federal Scientific Agroengineering Center VIM, Moscow Received 11.04.2022 Submitted 05.05.2022
Summary
The productivity of natural forage lands, which provide cheap and necessary coarse and green fodder, is extremely low. Their superficial improvement makes it possible to increase the collection of feed 23 times. The paper discusses the existing technologies and technical means for the simplificated improvement of grasslands.
Abstract
Introduction. One of the strategic areas for the development of rational nature management in agriculture in Russia is the development of forage production. The Russian Federation has a huge territory that features favorable natural and climatic conditions for the successful growth and cultivation of a variety of forage crops. More than 75% of agricultural land of the Russian Federation are occupied by forage land: arable land produces 70% of feed and natural hayfields and pastures produce 30% of feed. The productivity of natural forage lands, which provide cheap and necessary coarse and green fodder, is extremely low and amounts to 7 to 13 hundredweight / ha of dry matter, which is associated with the unsatisfactory state of natural lands and an extensive system of grassland management (intensive and unsystematic cattle grazing, plowing, burning of the old woman). All this leads to the fact that these territories are almost completely withdrawn from circulation and have lost their value. Their superficial improvement makes it possible to increase the collection of feed 2-3 times; the complete (radical) improvement increases productivity 4-6 times. The limiting factor of highly efficient procurement of high-quality feed is currently poor technical equipment. Object. The object of research is technologies and technical means for simplificated improvement of forage lands. Materials and methods. In the course of the research, the methods of integrated structural and dynamic analysis, expert and analytical method of information processing, as well as methods of
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
theoretical research of design layouts and process flow diagrams were used. Theoretical studies and calculations were carried out on based on well-known laws and methods of efficiency theory and mathematical analysis, optimization methods, and probability theory. The experimental studies were conducted in accordance with the current methodological requirements and standards. Results and conclusions. The design features of the developed machines for strip undersowing of grasses into sod, as well as for drill and scatter sowing of grass seeds, which are used for the most common technologies for simplificated improvement of forage lands, are provided at the Federal Scientific Agroengineering Center «All-Russian Research Institute of Agricultural Mechanization of the Russian Academy of Agricultural Sciences». As a result of theoretical and field studies, it has been found that concerning the simplificated improvement of meadows and pastures, the most promising area of research is the development and construction of a combined unit with spring working bodies (spikes), which should provide loosening of the topsoil down to an optimal depth of 3 cm to 7 cm, combing weak and dry plants, destruction of the soil crust and soil aeration, as well as sowing seeds of grasses and grass mixtures with their subsequent packing using heavy packers of various shapes depending on the type of sown crops and soil condition.
Key words, technical means, simplificated improvement of forage lands, processes of strip sowing of grass seeds, sowing of grasses in sod with simultaneous drill, scatter sowing of grass seeds.
Citation. Fedorova О.А., Tekushev A.Kh., Chaplygin M.E., Davydova S.A. Technologies and technical means for simplificated improvement of forage lands. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 2(66). 404-414 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-00.
Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. УДК 631.331
ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО УЛУЧШЕНИЯ КОРМОВЫХ УГОДИЙ
О. А. Федорова1, доктор технических наук, профессор А. Х. Текушев2, кандидат технических наук, старший научный сотрудник М. Е. Чаплыгин2, кандидат технических наук, старший научный сотрудник С. A. Давыдова2, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
1Волгоградский государственный аграрный университет, г. Волгоград 2ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, г. Москва
Дата поступления в редакцию 11.04.2022 Дата принятия к печати 05.05.2022
Актуальность. Одним из стратегических направлений развития рационального природопользования в сельском хозяйстве России является развитие кормопроизводства. Российская Федерация обладает огромной территорией, характеризующейся благоприятными природно-климатическими условиями для успешного произрастания и выращивания разнообразных кормовых культур. Более 75 % сельскохозяйственных угодий Российской Федерации занято кормовыми угодьями: на пашне производят 70 % кормов, на природных сенокосах и пастбищах - 30 %. Продуктивность природных кормовых угодий, дающих дешевые и необходимые грубые и зеленые корма, крайне низка (7...13 ц/га сухого вещества), что связано с неудовлетворительным состоянием природных угодий, экстенсивной системой ведения лугопастбищного хозяйства (интенсивный и бессистемный выпас скота, распашка, выжигание старицы). Все это приводит к тому, что данные территории практически полностью выведены из оборота и потеряли свою ценность. Поверхностное их улучшение обеспечивает возможность повысить сбор кормов в 2-3 раза, коренное улучшение - увеличивает продуктивность в 4-6 раз.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Сдерживающим фактором высокоэффективной заготовки качественных кормов в настоящее время остается слабая техническая оснащенность, обновление сельскохозяйственной техники отстает от темпов ее выбытия в 3-4 раза. Объект. Объектом исследований являются технологии и технические средства для поверхностного улучшения лугопастбищных угодий. Материалы и методы. В процессе исследования использовались методы комплексного структурно-динамического анализа, экспертно-аналитический способ обработки информации, методы теоретического исследования конструктивно-технологических схем. Теоретические исследования и расчеты проводились на основе общеизвестных законов и методов теории эффективности и математического анализа, методов оптимизации, теории вероятностей. Полевые исследования проводились в соответствии с действующими методическими требованиями и стандартами. Результаты и выводы. Проведен анализ конструктивных особенностей разработанных на базе ФГБНУ ФНАЦ ВИМ машин для полосного подсева трав в дернину, рядового и разбросного высева семян трав, которые применяются для наиболее распространенных технологий поверхностного улучшения кормовых угодий. В результате обосновано наиболее перспективное направление исследований в области поверхностного улучшения лугов и пастбищ: разработка комбинированного агрегата с пружинными рабочими органами (зубьями), способными осуществлять рыхление почвы на глубину 3...7 см; вычесывать слабые и высохшие растения; разрушать почвенную корку и стимулировать проникновение воздуха в почву в зависимости от создаваемого рабочими органами усилия на почву.
Ключевые слова: поверхностное улучшение кормовых угодий, полосной подсев семян трав, рядовой высев семян трав, разбросной высев трав семян трав.
Цитирование. Федорова О. А., Текушев А. Х., Чаплыгин М. Е., Давыдова С. А. Технологии и технические средства для поверхностного улучшения кормовых угодий. Известия НВ АУК. 2022. 2(66). 404-414. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-50.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились с представленным окончательным вариантом и одобрили его.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Введение. Одним из стратегических направлений развития рационального природопользования в сельском хозяйстве России является развитие кормопроизводства, поскольку отрасль играет ключевую роль в обеспечении сбалансированности агро-ландшафтов, структуры посевных площадей, севооборотов, гармонизации растениеводства, земледелия и животноводства.
Российская Федерация обладает огромной территорией, характеризующейся благоприятными природно-климатическими условиями для успешного произрастания и выращивания разнообразных кормовых культур. Под кормовыми культурами (в основном кормовые травы) находится более 50 % из 122,8 млн га пашни, природные кормовые угодья составляют порядка 92,5 млн га (сенокосы - 24,02 млн га; пастбища - 68,5 млн га) и 335,2 млн га - оленьи пастбища. Таким образом, более 75 % сельскохозяйственных угодий, или более 1/4 территории Российской Федерации заняты кормовыми угодьями [5]. На пашне производят 70 % кормов, на природных сенокосах и пастбищах -30 %. Продуктивность природных кормовых угодий, дающих дешевые и необходимые грубые и зеленые корма, крайне низка и составляет 7.13 ц/га сухого вещества, что связано с неудовлетворительным состоянием природных угодий, экстенсивной системой ведения лугопастбищного хозяйства (интенсивный и бессистемный выпас скота, распашка, выжигание старицы) [1, 10]. Все это приводит к тому, что данные территории практически полностью выведены из оборота и потеряли свою ценность. Поверхностное их улучшение обеспечивает возможность повысить сбор кормов в 2-3 раза, полное (коренное) улучшение - увеличивает продуктивность в 4-6 раз [8].
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Сдерживающим фактором высокоэффективной заготовки качественных кормов в настоящее время остается слабая техническая оснащенность, которая, несмотря на выделение государством значительных средств на субсидирование приобретения сельскохозяйственной техники, продолжает оставаться недостаточной (обновление сельскохозяйственной техники отстает от темпов ее выбытия в 3-4 раза) [1, 5].
Для выявления основных направлений использования в должной мере огромных территорий дешевых лугопастбищных ресурсов проведен анализ современных технических средств и основных ресурсосберегающих технологий поверхностного улучшения выродившихся и сбитых задернелых кормовых угодий. В статье рассмотрены конструктивные особенности разработанных на базе ФГБНУ ФНАЦ ВИМ технологий и технических средств и обосновано наиболее перспективное направление исследований в области поверхностного улучшения кормовых угодий.
Материалы и методы. Основой исследования послужили информационные и научные материалы, опубликованные в периодической печати и открытых источниках. В процессе исследования использовались методы комплексного структурно-динамического анализа, экспертно-аналитический способ обработки информации, методы теоретического исследования конструктивно-технологических схем. Теоретические исследования и расчеты проводились на основе общеизвестных законов и методов теории эффективности и математического анализа, методов оптимизации, теории вероятностей.
Результаты и обсуждение. Основные ресурсосберегающие технологии поверхностного улучшения кормовых угодий включают сочетание следующих агротехнических приемов: подкормка травостоев органическими и минеральными удобрениями, обогащение ботанического состава подсевом ценных видов трав, омоложение лугопастбищных угодий, устранение засоренности непоедаемыми видами трав.
На сегодняшний день в хозяйствах для поверхностного улучшения лугопастбищных кормовых угодий используются следующие технологические приемы: серийно выпускаемые промышленные зернотравяные сеялки для сплошного (традиционного) посева; комбинированные агрегаты для полосного подсева трав в дернину (патент РФ на ПМ № 160723), осуществляющие за один проход фрезерную обработку почвы полосами и высев в обработанные полосы семян трав с одновременным локальным внесением минеральных удобрений; луговые агрегаты с дисковыми сошниками, разрезающими дернину с одновременным рядовым высевом семян трав с последующей прикаткой; специальные универсальные агрегаты, высевающие семена трав, травосмесей и мелкосеменных культур путем разбрасывания семян на поверхность поля с последующим их прикатыванием тяжелыми катками, имеющими разный тип конструкции, в зависимости от вида высеваемых культур [2, 6, 9, 11-13].
Для выполнения сельскохозяйственных работ по заготовке кормов, улучшению лугов и пастбищ, обработке почвы и других работ часто используется универсальное энергетическое средство УЭС-250. Поскольку УЭС-250 работает с различными видами навесных и транспортных средств, в агрегате с машинами преимущественно с ротационными активными рабочими органами, универсальное энергетическое средство можно эксплуатировать в течение всего года. На заготовке кормов, улучшении лугов и пастбищ, обработке почвы и других работах в фермерских хозяйствах с поголовьем 50.. .100 голов широко используется также трактор МТЗ-82.
Сплошной (традиционный) посев дисковыми сошниками или стерневыми сеялками осуществляется ранней весной по таломерзлой почве без заделки. Для данной технологии посева применяется комплекс однооперационных машин, предназначенный для обработки почвы и посева: дисковая борона (предпосевная обработка почвы за 2-3 прохода); зернотравяная сеялка (высев семян трав полосами путем исключения из работы части сошников), скорость высева семян которой составляет 6.12 км/ч; тяжелый
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
кольчато-шпоровый каток (прикатывание почвы после посева). Из существенных недостатков данной технологии можно выделить высокую энергоэффективность (~14 100 МДж/га) при использовании однооперационных машин, значительные материальные издержки и трудозатраты.
Наиболее широкое распространение для поверхностного улучшения кормовых угодий получили технологии полосного подсева семян трав, посева трав в дернину с одновременным рядовым и разбросным высевом семян трав. На базе ФГБНУ ФНАЦ ВИМ разработаны агрегаты, а также отработаны и научно-обоснованы технологические приемы посева трав, отвечающие основным агротехническим требованиям.
Создание выровненного плотного ложа для семян и мелкокомковатого слоя с равномерной объемной массой для прикатывания семян и наличие катка, обеспечивающего достаточный контакт высеянных семян с почвой, является одним из основных требований к технологии полосного подсева семян трав. Полосной подсев обеспечивается комбинированными сеялками шириной захвата 3; 6; 12 м, работающими на скоростях движения 6.8 км/ч при междурядьях 20,3.25 см и потребляющие мощность на 1 м захвата 17,4.24 кВт. Основными техническими средствами для осуществления полосного подсева семян трав являются сеялки, почвообрабатывающие рабочие органы которых представляют собой приводимые от ВОМ тракторов дисковые фрезы и фрезерные Г-образные ножи [2, 7].
Примером реализации технологии может служить, разработанный в ФГБНУ ФНАЦ ВИМ почвообрабатывающий посевной модуль машины (рисунок 1), который может агрегатироваться с универсальным энергетическим средством УЭС-250 класса 3 или трактором МТЗ-82 класса 1,4.
15 а э
Рисунок 1 - Конструктивно-технологическая схема полосного почвообрабатывающего посевного модуля машины: 1 - рама; 2 - фрезерные секции; 3 - туковый бункер; 4 - семенной бункер; 5 - редуктор; 6 - тукопровод; 7 - туконаправитель; 8 - кожух фрезерных секций; 9 -
специальная накладка; 10 - семяпровод; 11 - семянаправитель; 12 - загортач; 13 -прикатывающий каток; 14 - штанга с пружиной; 15 - фрезерные ножи; 16 - крепление ножей;
17 - режущая часть фрезерных ножей; 18 - крылья фрезерных ножей
Figure 1 - Layout and process flow diagram of the machine strip tillage sowing module: 1 - frame; 2 - milling sections; 3 - fertilizer tank; 4 - seed tank; 5 - gear box; 6 - fertilizer funnel; 7 - fertilizer guide; 8 - milling section casing; 9 - special pad; 10 - seed tube; 11 - seed guide; 12 - coverer; 13 -packer; 14 - rod and spring; 15 - rototilling knives; 16 - knife mounts; 17 - of rototilling knife cutting
part; 18 - rototilling knife wings
Принцип работы машины следующий. При движении агрегата по полю из бункера 3 минеральные удобрения поступают путем их подачи через тукопроводы 6 к туконапра-вителям 7, установленным на кожухе 8 по осям симметрии фрезерных секций 2. Внесен-
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
ные поверхностно минеральные удобрения ножами фрезерных секций 15 заделываются в почву и распределяются по всей глубине обработки полос [4]. На обрабатываемых полосах для изменения ширины обработки, в зависимости от мощности травостоя и состояния дернины, крепление ножа 16 выполнено в форме открытого паза. Для качественного крошения срезанной почвенной стружки концы ножей 18 загнуты вовнутрь. Форма крыла ножа -треугольная, загнута под острым углом а к горизонтальной линии вращения крыла ножа 15. В процессе фрезерования ножи 15 забрасывают почвенный срез вовнутрь вращающихся концов ножей 18. Загнутые под острый угол кромки ножа крошат почву в продольно-вертикальной плоскости. Подготовленный слой почвы укладывается полосой на обработанную часть почвы. Выступы накладок 9 создают уплотненные углубления и формируют параметры полос (глубину, ширину полос). Семена трав, поступающие из бункера 4, через высевающий аппарат, семяпроводы 10 попадают в семянаправители 11 и равномерно разбрасываются по дну уплотненных углублений за счет колебаний семянаправителя. На плотное семенное ложе высеиваются разбросанным способом семена трав с последующей их заделкой мелкими фракциями почвы (менее 2,5 см) с помощью загартача 12. С помощью пружин 14 и катка 13 обеспечивается необходимая вертикальная догрузка на кожух 8 для создания хорошего контакта семян с почвой.
Предпосевное фрезерование почвы выполняют так, чтобы ширина захвата обработанных полос была в два и более раза меньше ширины необработанных, а ширина захвата ножа и глубина обработки не превышали значений 5 и 8 см соответственно. Путем уплотнения почвы по серединам обработанных полос формируют ленты глубиной 0,5.2,5 см (в зависимости от глубины заделки семян). Следует учесть, что ширина необрабатываемых полос Ьн, как внутри модуля, так и между ними, составляет 30.40 см. Таким образом, обрабатывается одна треть угодья, в естественном состоянии сохраняются две трети.
При агрегатировании полосного почвообрабатывающего посевного модуля машины с УЭС-250, машина способна обрабатывать примерно 20 полос:
где Ne = 280 л.с. - эксплуатационная мощность двигателя, л.с.; Ne ср - потребная средняя мощность для выполнения технологического процесса одного модуля, л.с. По результатм теоретических и лабораторных исследований установлено, что при обработке одной секцией, входящей в почвообрабатывающий посевной модуль, двух полос общей шириной 20.22 см потребная мощность для выполнения технологического процесса будет составлять - 12.15 л.с., для расчетов принимаем Ne ср = 13,5 л.с.
При ширине обрабатываемых полос равной 20 см ширина захвата агрегата составит:
где п - количество почвообрабатывающих посевных модулей (количество обрабатываемых полос), шт.; Ьо - ширина одной обработанной полосы, м; Ьн - ширина одной необработанной полосы, м.
При скорости движения Ураб = 9 км/ч производительность машины за час основного времени составит:
Применение УЭС-250 позволяет значительно сократить количество заправок машины семенами и удобрениями (за счет установки бункеров с достаточным объемом) и повысить коэффициент сменного времени ксм до 0,65.0,70. Для стандартных сеялок ксм = 0,6. Таким образом, ожидаемая производительность машины за час сменного времени составит:
п = N / N ср = 280/13,5 = 20,7 = 20 шт.,
(1)
В = п (Ъ0 + Ьн) = 20 х (0,2 + 0,4) = 12 м,
(2)
Wо = 0,1 х В х Vраб = 0,1 х 12 X 9 = 10,8 га/ч.
(3)
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
WCм = ксм х Wо = (0,65.0,70) х 10,8 = 7,02.7,5 га/ч. (4)
При агрегатировании полосного почвообрабатывающего посевного модуля машины с трактором МТЗ-82 (N1, = 80 л.с.) количество почвообрабатывающих посевных модулей при ширине обрабатываемых полос каждой отдельной секцией общей шириной захвата 20 см составит:
п = N / N ср = 80/13,5 = 5,9 = 6 шт. (5)
Расчетная ширина захвата агрегата составит:
В = п (Ьо + Ьн) = 6 х (0,2 + 0,3) = 3 м. (6)
При скорости движения Ураб = 7 км/ч производительность машины за час основного времени составит:
Wо = 0,1 х В х Vраб = 0,1 х 3,0 х 7 = 2,1 га/ч. (7)
Конструктивно-технологическая схема полосного почвообрабатывающего посевного модуля является основой разработанной машины для подсева трав в дернину (МПТД), которая с учетом мощности УЭС-250 и МТЗ-82 будет иметь ширину захвата соответственно 12 и 3 м.
Проведенные полевые исследования показали, что применение технологии полосного подсева дает положительный эффект, направленный на увеличение всхожести семян. Однако их применение ограничено низкой надежностью машины и сравнительно высокой энергоемкостью технологического процесса.
Для посева трав в дернину с одновременным рядовым высевом семян трав разработан агрегат рядового высева семян трав (рис. 2). Рабочими органами являются сошники, выполненные в виде V-образных дисков, которые делают узкий разрез в травяном покрове. Расстановка сошников и глубина высева семян может меняться в зависимости от задачи, благодаря чему посевы могут иметь расстояние между рядами 7,5 и 4,0 см, глубину - 2,5 см. При этом семена трав, находясь в закрытом плодородном слое почвы, получают оптимальное питание для прорастания и защиту от птиц.
Рисунок 2 - Макетная конструктивно-технологическая схема агрегата рядового высева семян трав: 1 - прикатывающй каток; 2 - бункер семян; 3 - рама агрегата; 4 - высевающий диск
Figure 2 - Mock-up design layout and process flow diagram of the unit for drill sowing of grass seeds: 1 - packer; 2 - seed tank; 3 - unit frame; 4 - seeding disc
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Агрегат рядового высева семян трав работает следующим образом. Семена из бункера 2 направляются в V-образный диск 4 и с его помощью опускаются в разрез в дернине на определенную настроенную глубину. Установленный позади каток 1 закатывает разрез. Семена оказываются в хорошо увлажненном слое почвы, получают достаточное количество, воздуха и тепла. Тип заделывающего катка выбирается в зависимости от высеваемой культуры. Например, кольчато-зубовые катки применяются в случае посева при недостаточном количестве влаги (поздние сроки посева, подсев после первого укоса или при ремонте пастбищ без остановки выпаса). Регулировка высева сеялок такого типа производится с помощью вариатора. Количество семян можно устанавливать с точностью до грамма. В бункере семян имеется мешалка, которая предотвращает расслоение семян на фракции при посеве кормосмесей и способствует равномерной подаче семян.
К недостаткам реализации технологии посева трав в дернину с одновременным рядовым высевом семян трав можно отнести сложность, высокую металлоемкость конструкции и энергоэффективность процесса (12 300 МДж/га).
На базе ФГБНУ ФНАЦ ВИМ для реализации технологии разбросного высева семян трав был разработан агрегат, удовлетворяющий предъявляемым требованиям к качественным показателям заготавливаемых кормов и поддержанию продуктивного долголетия кормовых угодий. Конструктивно-технологическая схема агрегата для разбросного высева семян трав представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Конструктивно-технологическая схема агрегата для разбросного высева семян трав:
1 - рама агрегата; 2 - бункер семян; 3 - разравнивающая пластина; 4 - секция пружинных зубовых борон; 5 - семяпровод и высевающая наклонная пластина; 6 - секция призмовидных
прикатывающих катков
Figure 3 - Design layout and process flow diagram of the unit for scattered seeding of grass seeds: 1 - unit frame; 2 - seed tank; 3 - leveling plate; 4 - spring spike harrow section; 5 - seed tube and sowing inclined plate; 6 - section of prism-shaped packers
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Агрегат работает следующим образом: разравнивающая поверхность поля пластина 3, закрепленная с возможностью регулировки по высоте, срезает кротовины и мягкие кочки на поверхности дернины. Пружинные рабочие органы (зубья) 4 рыхлят почву на глубину 3.7 см, вычесывают слабые и высохшие растения, стимулируют проникновение воздуха в почву. Легкие повреждения корневой системы травы способствуют образованию новой поросли. Семяпровод и высевающая наклонная пластина 5 производят высев семян на поверхность поля. Призмовидный каток 6 прикатывает посевы семян трав.
Посевные испытания показали, что использование разработанного технического средства с пружинными зубьями в качестве рыхлителей стерни для технологии разбросного высева семян трав обеспечивает возможность работы на больших скоростях (до 15 км/ч, в зависимости от состояния поля), меньшую металлоемкость, компактность агрегата, а также энергоэффективность выполнения технологического процесса порядка 8950 МДж/га.
Анализ удельных показателей почвообрабатывающих машин с пассивными, активными рабочими органами и комбинированных почвообрабатывающе-посевных агрегатов по методике топливно-энергетической оценки производства продукции растениеводства [3] показал, что удельные энергозатраты с использованием комбинированных машин с штригельными рабочими органами составляют около 8953 МДж/га, для комплексов однооперационных машин - 14 100 МДж/га, полосного подсева семян трав - 12 300 МДж/га (рис. 4).
УДЕЛЬНЫЕ ЭНЕРГОЗАТРАТЫ
Рисунок 4 - Показатели энергоэффективности выполнения технологического процесса технологий обработки почвы и посева семян трав с применением машин с пассивными, активными рабочими органами и комбинированных агрегатов:
И - машины с пассивными рабочими органами; ■ ■ - машины с активными рабочими органами; - почвообрабатывающе-посевной агрегат
Figure 4 - Energy efficiency indicators of the technological process of technologies of tillage and
sowing of grass seeds with the use of machines with passive, active working bodies and combined
units: И - machines with passive working elements; : machines with active working elements;
- tillage-sowing unit
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Таким образом, приоритетными являются малозатратные агроприемы повышения продуктивности сенокосов и пастбищ при затратах антропогенной энергии до 20 ГДж/га, из которых наиболее эффективным является разбросной подсев трав в дернину сенокосов и пастбищ (~ 8953 МДж/га).
В результате проведенных теоретических и полевых исследований выявлено, что для поверхностного улучшения лугов и пастбищ наиболее перспективным направлением исследования является разработка и создание комбинированного агрегата с пружинными рабочими органами (зубьями), которые должны обеспечивать рыхление верхнего слоя почвы на оптимальную глубину 3.7 см, вычесывание слабых и высохших растений, разрушение почвенной корки и аэрации почвы, а также высев семян трав и травосмесей с последующим их прикатыванием тяжелыми катками различной формы в зависимости от вида высеваемых культур и состояния почвы.
Выводы. После проведенных исследований с использованием методов комплексного структурно-динамического и конструктивно-технологического анализов можно сделать вывод, что сохранение и повышение продуктивности естественных и сеяных кормовых угодий на основе применения малозатратных технологий обусловлены не только экономической задачей по сокращению капитальных вложений на их коренное улучшение, но и возрастающей потребностью наращивания производства высококачественных кормов для развивающегося мясного скотоводства. Для поверхностного улучшения лугов и пастбищ наиболее перспективным для исследования направлением является разработка и создание комбинированного агрегата с пружинными рабочими органами (зубьями), которые должны обеспечивать рыхление почвы на глубину 3.7 см, вычесывание слабых и высохших растений, разрушение почвенной корки, проникновение воздуха в почву. Кроме того, разрабатываемые машины и технологии должны быть менее металло- и энергоемкими, иметь высокую производительность и эффективность процесса.
В связи с вышесказанным обоснование параметров, моделирование и производство разрабатываемых машин с предлагаемыми пружинными рабочими органами для поверхностного улучшения кормовых угодий, реализующими технологию разбросного высева семян трав, разработка и оптимизация машинных технологий поверхностного улучшения лугов и пастбищ с учетом зональных природно-климатических, производственных, экономических, экологических и других факторов являются актуальными направлениями исследований.
Библиографический список
1. Инновационные технологии заготовки высококачественных кормов: аналит. обзор / Н. В. Алдошин [и др.]. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2020. 92 с.
2. Лобачевский Я. П., Ахалая Б. Х., Шогенов Ю. Х. Новая ресурсосберегающая конструкция высевающего аппарата для кормовых культур // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 6. С. 22-27.
3. Методика топливно-энергетической оценки производства продукции растениеводства / В. П. Елизаров [и др.]. М.: ВИМ, 2012. 84 с.
4. Повышение качества полосного посева семян трав в дернину / В. А. Сысуев [и др.] // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2017. № 5 (60). С. 63-67.
5. Рациональное природопользование и кормопроизводство в сельском хозяйстве России / В. М. Косолапов [и др.]. М.: РАН, 2018. 132 с.
6. Development and research of a device for seeding using the scattering method / R. Kh. Zhigunov [et al.] // AgroEcolnfo. 2019. N 1. P. 30.
7. Improving of the sod seeders SDK of strip grass seed sowing / V. Saitov [et al.] // Lecture Notes in Civil Engineering. V. 130. 2021. P. 595-604.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
8. Influence of anthropogenic activity on transformation of landscapes by natural hazards / E. V. Kyul [et al.] // Indian Journal of Ecology. 2017. V. 44. N 2. P. 239-243.
9. Modeling of disk sowing apparatus operation process / Y. A. Shekikhachev [et al.] // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2020. V. 548. P. 022004.
10. Overview of roughage feeds procurement technology / I. Y. Tyurin [et al.] // IIOAB JOURNAL. 2020. N 11 (4). P. 39-43.
11. Prospective technologies, types and calculation of the technical means for the production of forages in arid regions of the country / O. Marchenko [et al.] // AMA, Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America. 2019. V. 50. N 1. P. 90-93.
12. Research Project for State of Agricultural Machinery in Russian Federation / O. S. Marchenko [et al.] // AMA, Agricultural mechanization in Asia, Africa and Latin America. 2015. V. 46. N 1. P. 71-86.
13. Technology and tools for strip tillage in the energy-saving system of agriculture in volgograd region / I. B. Borisenko [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. P.012020.
Информация об авторах Федорова Ольга Алексеевна, профессор кафедры «Технические системы в АПК» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Южный федеральный округ, Волгоградская обл., г. Волгоград, пр. Университетский, д. 26.), доктор технических наук, доцент, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2615-1101. E-mail: foa_77@mail.ru;
Текушев Арсен Хасанбиевич, старший научный сотрудник лаборатории технологий и машин для посева и уборки зерна и семян ФГБНУ ФНАЦ ВИМ (109428, Россия, г. Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5), кандидат технических наук,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2816-2904. E-mail: tekushev_vim@mail.ru;
Чаплыгин Михаил Евгеньевич, старший научный сотрудник лаборатории технологий и машин для посева и уборки зерна и семян ФГБНУ ФНАЦ ВИМ (109428, Россия, г. Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5), кандидат технических наук,
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0031-6868. E-mail: misha2728@yandex.ru;
Давыдова Светлана Александровна, ведущий научный сотрудник лаборатории прогнозирования развития систем машин и технологий в АПК ФГБНУ ФНАЦ ВИМ (109428, Россия, г. Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5), кандидат технических наук,
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1219-3335. E-mail: davidova-sa@mail.ru.
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-02-51 GOALS AND OBJECTIVES OF THE TRANSFORMATION OF THE SPHERE OF LAND RECLAMATION BASED ON DIGITALIZATION
I. F. Yurchenko
All-Russian Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation named after A. N. Kostyakov, Moscow
Received 17.02.2022 Submitted 18.04.2022
Summary
The publication shows the need to implement digital solutions in the field of land reclamation activities in the Russian Federation, which provide a qualitative increase in the economic efficiency of enterprises in the agro-industrial complex, as well as a decrease in unemployment in rural areas. The key goal, substantive tasks and ways of digitalization of the sphere of land reclamation are formulated, taking into account the positive experience of digital solutions of previous periods of modernization of agricultural production.
Abstract
Introduction. The relevance process of research is determined by the development of technologic as of domestic agricultural production, in general, and reclaimed lands, in particular, as well as a high level of importance of software and communication complexes for managing agricultural technologies
