CC BY
1
Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2024. - N 1. -С. 33-39. - ISSN 2308-8583.
Proceedings of the State Agricultural Academy of Velikie Luki. 2024;(1):33-39. ISSN 2308-8583.
Научная статья УДК 631.333.81 EDN: OYUJXN
Устройство для внутрипочвенного внесения сыпучих
органических
Ирина Владимировна Кокунова , Мария Николаевна Морозова
1 2
, Великолукская государственная сельскохозяйственная академия, Псковская область, Великие Луки, Россия 1 i.kokunova@vgsa.ru mari morozova 01@mail.ru
Аннотация. Аграрный сектор экономики страны развивается опережающими темпами. Лидирующие позиции занимает животноводство. Однако интенсификация этой отрасли приводит не только к увеличению объемов производства продукции, но и к увеличению количества органических отходов, которые при отсутствии применения современных технологий утилизации могут стать источником загрязнения окружающей территории, водоемов и подземных вод. В то же время производство на их основе органических удобрений может служить важным источником повышения почвенного плодородия. Технология активного компостирования органических отходов, предусматривающая применение специальных машин для ворошения органической массы и обогащения ее кислородом воздуха, позволяет получать качественные органические удобрения. Для них характерно не только высокое содержание питательных веществ в доступной для растений форме, но и хорошая сыпучесть материала. Такие удобрения можно вносить как поверхностным способом, так и внутрипоч-венным. Локальный способ обладает рядом преимуществ. Прежде всего, решается проблема, характерная для большинства кузовных разбрасывателей, связанная с высокой неравномерностью распределения материала и завышением необходимых доз внесения. Локальный способ позволяет снижать нормы внесения, так как удобрения доставляются непосредственно в зону развития корневой системы растений. Однако серийно выпускаемых машин в настоящее время нет, поэтому их разработка является актуальной задачей. В работе предлагается техническое решение по разработке съемного адаптера для внутрипочвенного внесения сыпучих органических удобрений к серийно выпускаемым разбрасывателям. Устройство имеет несложную конструкцию, легко монтируется на машины, а при необходимости быстро снимается. Применение такого адаптера позволит повысить эффективность внесения удобрений, даст возможность доставлять их непосредственно до потребителя (к корневой системе растений), снизит антропогенную нагрузку на природную среду.
Ключевые слова: сыпучие органические удобрения, органические компосты, внутри-почвенное внесение, почвенное плодородие, разбрасыватели органических удобрений
Для цитирования: Кокунова И. В., Морозова М. Н. Устройство для внутрипочвенного внесения сыпучих органических удобрений // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2024. - N 1. - С. 33-39. - https://elibrary.ru/oyujxn.
удобрений
© Кокунова И. В., Морозова М. Н., 2024
Original article
Device for Subsoil Application of Bulk Organic Fertilizers
1 2 Irina V. Kokunova , Maria N. Morozova
1 2
, State Agricultural Academy of Velikie Luki, Pskov region, Velikie Luki, Russia 1 i.kokunova@vgsa.ru mari morozova 01@mail.ru
Abstract. The agricultural sector of the national economy is developing at an accelerated pace and livestock farming occupies a leading position here. However, the intensification of this industry leads not only to an increase in production volumes, but also to an increase in the amount of organic waste, which, in the absence of modern recycling technologies, can become a source of environmental pollution. At the same time, the production of organic fertilizers based on the waste can serve as an important source of increasing soil fertility. The technology of organic waste active composting, which involves the use of special machines for organic mass turning and enriching it with air oxygen, makes it possible to obtain high-quality organic fertilizers. They are characterized not only by a high content of nutrients in a form accessible to plants, but also by good material flowability. Such fertilizers can be applied both in on-surface and subsurface manner. The local method has a number of advantages. First of all, the problem that is typical for most fertilizer spreaders, the one connected with highly uneven distribution of material and overestimation of the required application doses, is solved. The local method allows one to reduce application rates, since fertilizers are delivered directly to the plant root system. However, there are currently no commercially available machines, so their development is an urgent task. The paper proposes a technical solution for the development of a removable device for the in-soil application of bulk organic fertilizers to mass-produced body spreaders. The device has a simple design, is easily mounted on machines, and if necessary, it is quickly removed. The use of such an adapter will increase the efficiency of fertilizer application, make it possible to deliver them directly to the consumer (to the root system of plants), and reduce the anthropogenic load on the environment. However, there are currently no mass-produced machines like that, which urgently requires their development. The present article proposes a technical solution for the development of a removable adapter to commercially produced spreaders for the subsoil application of bulk organic fertilizers. The device has a simple design, it is easily mounted on trucks, and can be quickly removed if necessary. The use of such an adapter is sure to increase the fertilizers application efficiency. It will make it possible to deliver fertilizers directly to their consumer (i.e., to the plant root system), and it will reduce the anthropogenic load on the natural environment.
Keywords: bulk organic fertilizers, organic compost, subsurface application, soil fertility, organic fertilizer spreaders
For citation: Kokunova I. V., Morozova M. N. Device for Subsoil Application of Bulk Organic Fertilizers. Proceedings of the State Agricultural Academy of Velikie Luki. 2024;(1):33-39. (In Russ.). https://elibrary.ru/oyujxn.
Введение
Аграрный сектор экономики страны развивается в последнее десятилетие опережающими темпами. Лидирующие позиции занимает животноводство. Однако интенсификация этой отрасли приводит к увеличению количества органических отходов, накапливающихся возле животноводческих комплексов и служащих источником загрязнения окружающей территории, водоемов и подзем-
ных вод [1]. В то же время при своевременной и правильной утилизации отходы животноводства могут стать важным компонентом в повышении почвенного плодородия.
Отечественные ученые Бондаренко А. М. и Качанова Л. С. в своих научных работах отмечают, что в почвах России в последние годы «наблюдается отрицательный баланс гумуса (от 3,14 до 6,26 млн т действующего вещества)» [2]. Многолетними наблюдениями ученых и аграриев-практиков установлено, что органические удобрения являются не только источником пополнения питательных веществ в почве и воссоздания плодородного слоя, но и оказывают положительное влияние на ее физико-механические свойства, что имеет важное значение для всех типов почв вне зависимости от их гранулометрического состава. Кроме того, органические удобрения обладают длительным последействием и повышают эффективность внесения минеральных удобрений.
Современные технологии утилизации отходов животноводства и других органических материалов позволяют получать на их основе качественные органические удобрения [3, 4]. Так, при активном компостировании органических отходов с применением ворошителей-аэраторов компостов получают удобрения, обладающие не только высоким содержанием питательных веществ в доступной для растений форме, но и характеризующиеся хорошей сыпучестью. Такие удобрения можно вносить как поверхностным (разбросным) способом, так и внутрипочвенным (локальным) [5].
Цель исследования - повышение эффективности внесения сыпучих органических удобрений путем разработки сменного адаптера для внутрипочвенно-го внесения.
Материалы и методы
Методологической основой исследования являлись методы критического анализа и обоснования основных положений по практическому применению локального способа внесения сыпучих органических удобрений. Объект изучения представлен конструктивно-технологической схемой устройства для внут-рипочвенного внесения сыпучих органических материалов, монтируемого на серийные кузовные разбрасыватели удобрений.
Результаты и обсуждение
Поверхностный или сплошной способ внесения твердых органических удобрений предполагает их распределение (разбрасывание) по всей поверхности поля специальными техническими средствами. Обычно для реализации такой технологии применяются кузовные разбрасыватели, оснащенные шнеко-выми распределяющими барабанами, устанавливаемыми горизонтально или вертикально в задней части кузова машин. Некоторые производители, выпускающие машины с системами боковой выгрузки удобрений, оснащают их лопастными или цепными распределительными механизмами.
Для поверхностного способа внесения удобрений характерны определенные недостатки, прежде всего, большая неравномерность распределения материала и высокая вероятность попадания органической массы вместе с атмосферными осадками и водными стоками в близлежащие водоемы. При возделывании пропашных культур, когда значительную часть площади поля занимают междурядья, распределение удобрений по всей поверхности участка является нецелесообразным. Наиболее рациональным способом в этом случае становится локальный (внутрипочвенный). Этот способ предполагает внесение удобрений в борозду, непосредственно к корневой системе растений, то есть именно туда, откуда питательные вещества будут потребляться.
Однако, несмотря на значительные преимущества внутрипочвенного внесения твердых органических удобрений, серийно выпускаемых машин в настоящее время нет. Существуют отдельные экспериментальные разработки для внесения сыпучего органического материала, которые не нашли пока еще широкого применения [6-8]. В связи с этим есть необходимость в разработке новых надежных, универсальных и недорогих машин, которые смогут за один проход по полю нарезать борозду, уложить в нее удобрения, засыпать их почвой и сформировать при этом почвенный гребень для последующего высева семян или посадки клубней.
Для реализации данной технологии нами предлагается техническое решение опционного устройства для внутрипочвенного внесения сыпучих органических удобрений к серийным кузовным разбрасывателям. В зависимости от реализуемого способа внесения материала машину можно быстро переоборудовать для работы по необходимой технологии.
Съемное опционное устройство (рисунок 1) состоит из металлического кожуха 2, монтируемого в задней части кузова 1 машины, направляющих 4 для транспортировки удобрений в борозду, шарнирно соединенных с кожухом. Открытая конструкция направляющих предотвращает их возможное забивание вносимыми органическими удобрениями. Сошниковая группа состоит из копирующего колеса 5, сошника 6 и бороздозакрывающих дисков 7. Посредством гидроцилиндров, работающих от гидросистемы трактора, направляющие и сошниковую группу можно переводить из рабочего положения в транспортное и обратно, сохраняя при этом указанный заводом-изготовителем технологической машины дорожный просвет. Это обеспечивает высокую проходимость машинно-тракторного агрегата даже в период проведения весенних полевых работ.
Соединение опционного устройства с кузовом машины разъемное. Это позволяет оперативно снимать устройство и переоборудовать машину для внесения удобрений разбросным способом, что особенно актуально в том случае, если в хозяйстве возделывают как пропашные, так и зерновые культуры. Такое конструктивное решение не только обеспечивает универсальность кузовных разбрасывателей, но и придает им дополнительный функционал. Кроме того,
машина по-прежнему может использоваться для транспортировки удобрений и любых других сыпучих материалов.
а
2500
б
а - вид сбоку; б - вид сзади; 1 - кузов машины; 2 - кожух съемного устройства; 3 - верхний шнековый барабан; 4 - направляющая для транспортировки удобрений; 5 - копирующее колесо; 6 - сошник; 7 - бороздозакрывающие диски Рисунок 1 - Схема кузовного разбрасывателя с опционным устройством для внутрипочвенного внесения сыпучих органических удобрений
Технологический процесс работы машины, оснащенной устройством для внутрипочвенного внесения удобрений, протекает следующим образом. Удобрения перемещаются по днищу кузова 1 питающим цепочно-планчатым транспортером к нижнему штатному шнековому барабану, который захватывает удобрения и передает их на верхний шнековый барабан 3, оттуда удобрения попадают в кожух 2 съемного устройства. Ударяясь о заднюю стенку кожуха, слежавшиеся удобрения дополнительно измельчаются, теряют импульс и падают вниз кожуха, где разделяются на четыре потока. Каждый поток удобрений движется по соответствующей направляющей 4 и попадает в борозду, формируемую сошником 6. Заделка удобрений осуществляется дисковыми рабочими органами 7.
Съемное опционное устройство предназначено для работы с прицепными тракторными разбрасывателями органических удобрений при возделывании пропашных культур с междурядьем 70 см.
Заключение
Проведенный анализ современных способов внесения твердых органических удобрений показал, что внутрипочвенное (локальное) внесение материала обладает рядом преимуществ. Прежде всего, решается проблема, характерная для большинства кузовных разбрасывателей, связанная с большой неравномер-
_
ностью внесения удобрений и завышением необходимых доз. Локальное внесение материала позволяет снижать нормы внесения, так как удобрения доставляются непосредственно к корневой системе растений. Применение локального способа влияет также и на снижение количества сорной растительности по сравнению со сплошным внесением удобрений, что позволяет уменьшить количество обработок посевов пестицидами.
Необходимость разработки съемного опционного устройства для внутри-почвенного внесения сыпучих органических удобрений к кузовным разбрасывателям обусловлена отсутствием серийно выпускаемых машин. Предлагаемое техническое решение позволит повысить эффективность внесения удобрений, даст возможность доставлять их непосредственно до потребителя, то есть к корневой системе растений, снизит антропогенную нагрузку на окружающую среду за счет исключения загрязнения прилегающих территорий.
Список источников
1. Аржанкова Ю. В. Промышленное животноводство на территории водосборного бассейна Западной Двины Российской Федерации // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2017. - № 1. - С. 2-11.
2. Бондаренко А. М., Качанова Л. С. Организационно-технологический механизм развития рынка органических удобрений // Дальневосточный аграрный вестник. - 2023. - Т. 17, № 1. - С. 93-102. - DOI 10.22450/19996837_2023_1_93.
3. Кокунова И. В., Пасуев А. Н., Дудина А. С. Современные технологии утилизации отходов животноводства // Технологии и инновации: сборник науч. статей научно-педагогических работников, аспирантов и обучающихся. - Великие Луки, 2022. -С. 200-205.
4. Анализ технологий и средств механизации удаления навоза на малых животноводческих фермах / В. А. Шилин, О. А. Герасимова, Е. В. Радкевич и др. // Техника и технологии в животноводстве. - 2022. - № 1(45). - С. 85-91. - DOI 10.51794/27132064-2022-1-85.
5. Кокунова И. В., Ружьев В. А. Определение коэффициентов трения скольжения и покоя сыпучих органических удобрений // Аграрный научный журнал. - 2023. - № 4. - С. 126-129. - DOI 10.28983/asj.y2023i4pp126-129.
6. Захаров А. М., Мурзаев Е. А., Иванов Д. Ю. Обоснование конструктивных параметров дозирующей системы машины для внесения компостов // АгроЭкоИнженерия. - 2022. -№ 2 (111). - С. 73-83.
7. Коротков С. Ю. Новый адаптер для внутрипочвенного внесения органических компо-стов при посадке картофеля // Достижения вузовской науки 2018 : сб. ст. V Междунар. науч.-исслед. конкурса (Пенза, 20 октября 2018 г.). - Пенза: Наука и Просвещение, 2018. -С. 14-16.
8. Смелик В. А., Давудзай М. А. Результаты исследований машины для внесения сыпучих органических удобрений // Приоритеты развития АПК в условиях цифровизации и структурных изменений национальной экономики : материалы междунар. науч.-практ. конф. профессорско-преподавательского состава, посвященной 190-летию со дня рождения И. А. Стебута (Санкт-Петербург - Пушкин, 24-26 мая 2023 г.). - СПб.: СПб ГАУ, 2023. -С. 168-174.
References
1. Arzhankova Yu. V. Promy'shlennoe zhivotnovodstvo na territorii vodosbornogo bassejna Zapadnoj Dviny' Rossijskoj Federacii // Izvestiya Velikolukskoj gosudarstvennoj sePskoxozyajstvennoj akademii. - 2017. - № 1. - S. 2-11.
2. Bondarenko A. M., Kachanova L. S. Organizacionno-texnologicheskij mexanizm razvitiya ry'nka organicheskix udobrenij // DaPnevostochny'j agrarny'j vestnik. - 2023. - T. 17, № 1. -S. 93-102. - DOI 10.22450/19996837_2023_1_93.
3. Kokunova I. V., Pasuev A. N., Dudina A. S. Sovremenny'e texnologii utilizacii otxodov zhivotnovodstva // Texnologii i innovacii: sbornik nauch. statej nauchno-pedagogicheskix rabotnikov, aspirantov i obuchayushhixsya. - Velikie Luki, 2022. - S. 200-205.
4. Analiz texnologij i sredstv mexanizacii udaleniya navoza na maly'x zhivotnovodcheskix fermax / V. A. Shilin, O. A. Gerasimova, E. V. Radkevich i dr. // Texnika i texnologii v zhivotnovodstve. - 2022. - № 1(45). - S. 85-91. - DOI 10.51794/27132064-2022-1-85.
5. Kokunova I. V., Ruzh'ev V. A. Opredelenie koefficientov treniya skoPzheniya i pokoya sy'puchix organicheskix udobrenij // Agrarny'j nauchny'j zhurnal. - 2023. - № 4. - S. 126-129. -DOI 10.28983/asj.y2023i4pp126-129.
6. Zaxarov A. M., Murzaev E. A., Ivanov D. Yu. Obosnovanie konstruktivny'x parametrov doziruyushhej sistemy' mashiny4 dlya vneseniya kompostov // AgroE'koInzheneriya. - 2022. -№ 2 (111). - S. 73-83.
7. Korotkov S. Yu. Novy'j adapter dlya vnutripochvennogo vneseniya organicheskix kompostov pri posadke kartofelya // Dostizheniya vuzovskoj nauki 2018 : sb. st. V Mezhdunar. nauch.-issled. konkursa (Penza, 20 oktyabrya 2018 g.). - Penza: Nauka i Prosveshhenie, 2018. -S. 14-16.
8. Smelik V. A., Davudzaj M. A. RezuPtaty4 issledovanij mashiny4 dlya vneseniya sy'puchix organicheskix udobrenij // Prioritety' razvitiya APK v usloviyax cifrovizacii i strukturny'x iz-menenij nacional'noj e'konomiki : materialy' mezhdunar. nauch.-prakt. konf. professorsko-prepodavatel'skogo sostava, posvyashhennoj 190-letiyu so dnya rozhdeniya I. A. Stebuta (Sankt-Peterburg - Pushkin, 24-26 maya 2023 g.). - SPb.: SPb GAU, 2023. - S. 168-174.
Информация об авторах
И. В. Кокунова - кандидат технических наук, доцент; М. Н. Морозова - студент.
Information about the authors
I. V. Kokunova - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor; M. N. Morozova - student.
Статья поступила в редакцию 29.01.2024; одобрена после рецензирования 26.02.2024; принята к публикации 26.03.2024.
The article was submitted 29.01.2024; approved after reviewing 26.02.2024; accepted for publication 26.03.2024.
