CC BY
36
УДК 631.3 DOI 10.24411/2078-1318-2018-14277
Канд. техн. наук В.И. ШАМОНИН (ИАЭП, e-mail: shamonin-75@mail.ru) Канд. техн. наук А.В. СЕРГЕЕВ (ИАЭП, e-mail: sergoti@yandex.ru)
ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ МЕЖДУРЯДНОЙ ОБРАБОТКИ ПОСАДОК КАРТОФЕЛЯ НА АГРЕГАТНЫЙ СОСТАВ И ПОРИСТОСТЬ ПОЧВЫ В ГРЕБНЕ
При работе почвообрабатывающих машин и орудий масса почвы распадается на различные по величине элементы. В зависимости от применяемого рабочего органа при обработке, типа, состояния почвы и других условий также может происходить и создание структурных агрегатов. Оптимальная структура почвы должна содержать около 80,0% воздушно-сухих агрегатов размером 0,25-10,0 мм, причем 70,0% агрегатов почвы должны быть водоустойчивы, хорошей структура почвы считается с содержанием воздушно-сухих агрегатов 80,0-60,0 % при их водоустойчивости 70,0-55,0%, удовлетворительной -соответственно 60,0-40,0 % и 55,0-40,0% и неудовлетворительной - соответственно 0-20,0% и 40,0-20,0 % [1]. Поэтому значительно улучшить агрегатное состояние почвы можно, обрабатывая ее соответствующими типами рабочих органов.
Количество поступающих в почву воды и воздуха, их передвижение и расходование зависит от состояния водно-воздушного режима почвы, который создает оптимальные условия для дальнейших почвообразовательных процессов. Необходимый обмен воздуха в почве зависит в основном от пористости почвы. Оптимальной пористостью для пахотного слоя считают 55,0-65,0% объема почвы, удовлетворительной - 50,0-55,0% и неудовлетворительной - менее 50,0% [1]. В целом увеличение общей пористости и уменьшение плотности позволяют более эффективно использовать влагу в летне-осенний период.
Высокий урожай и его качество в значительной мере зависят от своевременности проведения обработки почвы, посева, ухода за растениями и уборки. Снижение урожая и качества получаемой продукции часто является следствием невыполнения необходимых требований технологических операций (нарушен агросрок, плохие погодные условия, неправильный подбор технических средств и орудий и т.д.).
В настоящее время для получения оптимальной структуры почвы проводятся различные технологические приемы и способы междурядной обработки для конкретных хозяйственных условий. В условиях повышенного увлажнения почвы в период вегетации и механизированной уборки эффективным технологическим приемом при формировании гребней и последующих операций по уходу за посадками сельскохозяйственных культур открытого грунта является глубокое рыхление междурядий культиватором-окучником глубокорыхлителем на упругой стойке [2,3].
Цель исследований - выявить пути повышения эффективности технологического процесса междурядной обработки почвы при гребневых посадках картофеля для условий повышенного риска переувлажнения в период вегетации растений и комбайновой уборки.
Исходя из вышеизложенного ставятся следующие задачи:
- определение оптимального сочетания массовых долей почвы по фракциям;
- определение зависимости влияния фракционного состава почвы на ее пористость.
Материалы, методы и объекты исследования. Экспериментальные исследования
направлены на изучение влияния глубины обработки дна борозды и последующего окучивания посадок картофеля окучником на упругой стойке при междурядной обработке картофеля на агрегатный состав и пористость почвы в гребне, а также основные показатели качества картофеля (урожайность, фракционный состав и т.д.). Исследования проводили на опытном поле ЛПООС института в период основного развития растений картофеля. Междурядные обработки с окучиванием посадок картофеля проводились экспериментальным культиватором конструкции ИАЭП - ФИЛИАЛ ФГБНУ ФНАЦ ВИМ и
глубиной рыхления дна борозды в пределах 5,0-30,0 см (рис.1). Технологические операции проводились через 14 дней после посадки, повторная обработка проводилась через 12 - 14 дней и т.д. [4,5]. После дискования и вспашки поля для проведения экспериментальных исследований были взяты пробы почвы и проведены замеры массовых долей по фракциям, определен тип почвы (средний суглинок) [1,5]. Показатели почвенного состояния поля представлены в табл. 1.
Рис. 1. Культиватор-окучник глубокорыхлитель на упругой стойке конструкции ИАЭП - ФИЛИАЛ ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
Таблица 1. Показатели почвенного состояния поля до проведения экспериментальных исследований
Слой, почвы, см Массовая доля по фракциям, %
фракция, мм
до 10,0 свыше 10,0 до 25,0 свыше 25,0 до 50,0 свыше 50,0 до 100,0
0-10,0 60,12 26,18 7,69 6,25
10,0-20,0 58,54 23,68 6,17 11,79
20,0-30,0 62,12 21,98 7,89 7,98
Результаты исследования. Основные результаты обработки экспериментальных данных по определению агрегатного состава и общей пористости почвы в гребне представлены в табл.2.
Анализ полученных результатов и обоснование требований к технологическому процессу междурядной обработки посадок картофеля при гребневой технологии его выращивания были сделаны на основании влияния агрегатного состава почвы на ее пористость в виде регрессионной модели: У=-1035,13+3,223Х1+13,779Х2+19,807Хз+14,887Х4+0,0808Х12++0,0808Х22 - 0,29 2 3 8 8Х42, где У - пористость почвы в гребне, %;
Х1, Х2, Хз, Х4 - массовая доля почвы по фракциям до 10,0 мм, от 10,0 до 25,0 мм, от 25,0 до 50,0 мм, свыше 50,0 мм соответственно. Полученное уравнение регрессии имеет высокое значение коэффициента множественной корреляции (0,95), хотя достоверность коэффициентов уравнения находится на пределе статистической достоверности. Это объясняется недостаточным количеством экспериментальных данных и повышенным количеством учитываемых факторов. При уменьшении количества факторов достоверность коэффициентов возрастает до статистической зависимости, но уменьшается коэффициент множественной корреляции. Для
удобства анализа и принятия решений о влиянии факторов был принят вариант расчетов с повышенным коэффициентом множественной корреляции.
Полученные значения коэффициентов регрессии, представленные в уравнении, свидетельствуют о существенном влиянии наличия фракций агрегатов от 10,0 до 25,0 мм и от 25,0 до 50,0 мм на показатель пористости почвы. Полученная нелинейная регрессионная модель позволяет получить оптимальное сочетание компонентов вектора X (Х1, Хг, Хз, Х4). Для решения оптимизированной задачи использовали алгоритм нелинейного программирования (метод скользящего допуска), реализованный в программе БЬЕХТРЬЕХ.
Таблица 2 . Основные результаты обработки экспериментальных данных
№ опыта, дата Условие проведения опыта Пористость почвы (средняя), % Массовая доля почвы по фракциям,%
фракция, мм
до 10 свыше 10 до 25 свыше 25 до 50 свыше 50 до 100
1 В гребне после посадки 47,3 78,3 14,7 4,5 2,5
2 Перед междурядной обработкой 44,0 75,1 18,0 4,5 2,5
3 После рыхления дна борозды на 5 см и окучивания 46,0 76,4 16,5 5,3 1,7
4 После рыхления дна борозды на 10 см и окучивания 50,3 76,6 18,4 5,0 2,0
5 После рыхления дна борозды на 20 см и окучивания 42,0 78,9 12,9 4,1 4,1
6 После рыхления дна борозды на 30 см и окучивания 47,3 73,5 18,4 5,4 2,6
Использование в качестве целевой функции пористости почвы - У и поиск её максимума позволяет определить оптимальное сочетание массовых долей почвы по фракциям. Решение этой задачи позволило определить оптимальные компоненты вектора X:
Х1=74%, Х2=17%, Хз=6,0%, Х4=3%.
Полученные компоненты вектора X позволяют достичь целевой функции У в 62,3%.
Полученные оптимальные значения компонента вектора X позволяют сформулировать требования к качеству выполнения операции глубокого рыхления междурядий к конструкции рабочих органов, обеспечивающих необходимый уровень крошения почвы.
В ходе проведенных исследований установлено, что рациональным технологическим процессом является рыхление дна борозды на глубину 10,0 см с последующим окучиванием, позволяющим увеличить среднюю пористость почвы до 50,3% (или на 13%), и при этом сохранить оптимальную массовую долю почвы по фракциям по сравнению с другими операциями (например, отсутствие фракции свыше 50,0-100,0 мм и сохранение самой ценной фракции до 10,0 мм в пределах нормы). Данные табл.2 свидетельствуют об удовлетворительном состоянии почвы после обработки, созданным культиватором-окучником глубокорыхлителем на упругой стойке и пригодным для дальнейшего развития растений.
Принимая за основу данные табл.2, построены кривые изменения пористости почвы после прохода культиватора при различных вариантах эксперимента. Зависимости влияния пористости почвы в гребне на основные показатели картофеля представлены на рис.2.
—•— урожайность картофеля
—•—доля содержания
товарного картофеля
—*—доля содержания
семенного картофеля
Полиномиальная (урожайность картофеля)
Полиномиальная (доля содержания товарного картофеля)
Полиномиальная (доля содержания семенного _картофеля)_
40 42 44 46 48 50 52 Пористость почвы в гребне, % Рис. 2. Зависимости влияния пористости почвы в гребне на основные показатели картофеля
Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что при увеличении пористости почвы с 42,0% до 46,0% наблюдается рост урожайности картофеля и выход товарной продукции, в то же время доля семенной фракции уменьшается. Снижение урожайности, товарной продукции и увеличение доли семенной фракции картофеля при пористости почвы в гребне более 46,0% объясняется наложением другого фактора - влияния глубины обработки почвы в междурядьях. Проведенные исследования показали, что разработанная конструкция культиватора позволяет получить требуемые показатели качества глубокого рыхления. По результатам проведенных агрооценок разработанный рабочий орган на упругой стойке можно рекомендовать для использования в конструкциях культиваторов-глубокорыхлителей.
Выводы. В результате проведенных исследований установлен характер зависимости общей пористости почвы в гребне от ее агрегатного состава и определено оптимальное сочетание массовых долей почвы по фракциям, обеспечивающих наибольшую пористость почвы в гребне. Полученные результаты позволяют сформулировать требования к технологическому процессу междурядной обработки посадок картофеля в гребнях и к рабочим органам машин, осуществляющим предлагаемую технологическую операцию. Основным направлением совершенствования рабочих органов культиватора-окучника следует считать, увеличение их крошащей способности, за счет оптимизации динамических и конструктивных параметров упругих стоек и рабочих органов.
Литература
1. Медведев В.В. Структура почвы (методы, генезис, квалификация, эволюция, география, мониторинг, охрана). - Харьков: Изд-во «13 типография». - 2008.- 406 с.
2. Шамонин В.И., Сергеев А.В. Влияние рыхления междурядий при формировании гребней на водно-воздушный режим почвы // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2016. -Вып. 90. - С.54-59.
о; Ц
ф
■е? „
К ГО _г
- I
I- гт ??
8 я ЯЗё
>■ о
о; Ц
о
а
45 п 40 35 30 25 20 15 10 5
у = 0,2106х2 - 19,147* +474 25 Я2 = 0,99
у = -0,2303х2 + 21,03Эх - 457,36 Я2 = 0,99
у = -0,6594х2 + 60,014х - 1346 2 Я2 = 0,99
3. Шамонин В.И., Сергеев А.В. Влияние глубины рыхления междурядий на качество органического картофеля // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2018. - №1(94). - С.43-47.
4. Устроев А.А., Калинин А.Б., Логинов Г.А., Кудрявцев П.П. Оценка эффективности операции глубокого рыхления междурядий при возделывании картофеля в органическом земледелии //Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2017. - № 93. - С.43-47.
5. Литвинов С.С. Методика полевого опыта в овощеводстве/РАСН, ГНУ ВНИИО. - М., 2011. - С.649.
Literatura
1. Medvedev V.V. Struktura pochvy (metody, genezis, kvalifikaciya, ehvolyuciya, geografiya, monitoring, ohrana). - Har'kov: Izd-vo «13 tipografiya». - 2008.- 406 s.
2. Shamonin V.I., Sergeev A.V. Vliyanie ryhleniya mezhduryadij pri formirovanii grebnej na vodno-vozdushnyj rezhim pochvy // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. - 2016. - Vyp. 90. - S.54-59.
3. Shamonin V.I., Sergeev A.V. Vliyanie glubiny ryhleniya mezhduryadij na kachestvo orga-nicheskogo kartofelya // Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. - 2018. - №1(94). - S.43-47.
4. Ustroev A.A., Kalinin A.B., Loginov G.A., Kudryavcev P.P. Ocenka ehffektivnosti ope-racii glubokogo ryhleniya mezhduryadij pri vozdelyvanii kartofelya v organicheskom zemle-delii //Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. - 2017. - № 93. - S.43-47.
5. Litvinov S.S. Metodika polevogo opyta v ovoshchevodstve/RASN, GNU VNIIO. - M., 2011. - S.649.
УДК 631.22 Б01 10.24411/2078-1318-2018-14281
Доктор техн. наук, профессор В.В. КАЛЮГА (ФГБОУ ВО СПбГАУ, kaljuga-v@mail.ru) Канд. техн. наук А.В. ТРИФАНОВ (ИАЭП - Филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, trifanovav@mail.ru)
Соискатель В.И. БАЗЫКИН (ИАЭП - Филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, valentin-bazykin@mail.ru)
ОБОСНОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО БЕССТРЕССОВОГО СПОСОБА СОДЕРЖАНИЯ СВИНЕЙ НА МАЛЫХ СВИНОФЕРМАХ НА СТАДИИ КОНЦЕПТУАЛЬНОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
В хозяйствах населения (ЛПХ и КФХ) в связи с распространением АЧС и невысокой конкурентоспособностью ЛПХ в сравнении с современными промышленными производителями за 7 последних лет объемы производства снизились на 34% (почти 500 тыс. тонн). Однако его доля по-прежнему существенна и на данный момент составляет около 20%. Наименьшая доля ЛПХ в общем объеме производства свинины - в Центральном и Северо-Западном Федеральных округах РФ [1].
Среди традиционных способов содержания свиней на практике наиболее распространен трехфазный. Двухфазный способ содержания в промышленном производстве свинины встречается значительно реже. Одним из объектов, где был реализован двухфазный способ содержания свиней, является ООО «Животноводческий комплекс «Бор», для которого учеными ИАЭП и СПбГАУ был разработан технологический проект реконструкции свинокомплекса на 24 тыс. свиней в год.
