CC BY
34
proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017; 92: 12-18.
4. Papushin E.A., Matejchik S.N. Baza dannyh informacionnoj sistemy upravleniya tekhnicheskimi sredstvami v rastenievodstve [Information system database for control of machines and equipment used in crop farming]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017; 92: 611.
5. Matejchik S.N., Papushin E.A. Programma dlya EHVM sistematizacii i obrabotki dannyh polevyh ehksperimentov na opytnom pole [Application software for field experimental data consolidation and processing]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017; 93: 27-33.
6. Shahnovich I.V. Sovremennye tekhnologii besprovodnoj svyazi [State-of-the-
art technologies of wireless communication]. Moscow: Tekhnosfera, 2006: 288.
7. Guseva V.S. Osnovy postroeniya besprovodnyh lokal'nyh setej standarta 802.11 [Fundamentals of construction of wireless local networks of 802.11 Standard]. Moscow: Vil'yams Publishing House, 2004: 304.
8. Denisenko V.V. Komp'yuternoe upravlenie tekhnologicheskim processom, ehksperimentom i oborudovaniem [.Computerassisted control of a technological process, experiment and equipment]. Moscow: Goryachaya liniya-Telekom, 2009: 608.
9. Smol'yaninov I. Razrabotana novaya tekhnologiya svyazi dlya besprovodnyh ASKUEH [A new communication technology for wireless automated electricity metering systems has been developed]. Energetika i promyshlennost'Rossii. 2016; 01-02 (285-286): 28.
УДК 631.316.41 Б01 10.24411/0131-5226-2018-10016
ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОСАДОК КАРТОФЕЛЯ НА ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПОЧВЕННОГО СОСТОЯНИЯ В КОРНЕОБИТАЕМОМ СЛОЕ РАЗВИТИЯ
РАСТЕНИЙ
А.Б. Калинин1, д-р техн. наук; П.П. Кудрявцев1;
1 2 А.А. Устроев , канд. техн. наук; И.З. Теплинский , канд. техн. наук
1 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия 2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, Санкт-Петербург, Россия
Представлены результаты экспериментальных исследований параметров почвенного состояния на посадках картофеля при формировании гребней пропашным фрезерным культиватором GF-400 с активными рабочими органами и культиватором GH-4 с пассивными рабочими органами и глубоким рыхлением междурядий. Для регистрации параметров использован измерительно-передающий комплекс на базе мобильной метеостанции iMetos, обеспечивающий также и передачу данных по модемной связи на специальный сервер хранения информации. Установлено, что применение пропашного культиватора с пассивными рабочими органами и глубоким рыхлением междурядий
создает стабильный температурный режим и равномерное распределение влаги в зоне клубнеобразования под воздействием изменяющихся погодных условий, что ускоряет на 2-3 дня появление всходов картофеля и обеспечивает наиболее интенсивное развитие клубней в период вегетации.
Ключевые слова: картофель, интенсивная технология, формирование гребней, глубокое рыхление междурядий, параметры почвенного состояния.
Для цитирования: А.Б. Калинин, А.А. Устроев, П.П. Кудрявцев, И.З. Теплинский. Влияние способов обработки посадок картофеля на физические параметры почвенного состояния в корнеобитаемом слое развития растений // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 1 (94). С. 105-112.
EFFECT OF TILLAGE TECHNIQUES OF POTATO PLANTATIONS ON PHYSICAL PARAMETERS OF SOIL IN THE ROOT HABITABLE LAYER
Kalinin A.B.1, DSc (Engineering), Kudriavtsev P.P.1,
1 •• 9
Ustroev A.A. , Cand. Sc (Engineering), Teplinskij I.Z. , Cand. Sc (Engineering)
1 Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in
Agricultural Production" (IEEP), Saint Petersburg, Russia
2Saint Petersburg State Agrarian University, Saint Petersburg, Russia
The article presents the experimental study findings of soil status parameters on potato plantations, where the ridges were formed with GF-400 cultivator with active working tools and the soil in row spacing was loosened with GH-4 cultivator with passive working tools. To record the parameters, a measuring and transmitting complex with a mobile weather station iMetos was used, which also provides modem transmission of the data to a special data warehouse server. It was established that application of row cultivators with passive working tools and the deep loosening of row spacing created the stable temperature regime and greater moisture accumulation in the tuber formation zone regardless of the effect of changing weather conditions. This accelerated the emergence of potato sprouts by 2 to 3 days and ensured the most intensive development of plants during the growing season.
Keywords: potato, intensive technology, ridge formation, deep loosening, row spacing, soil status parameter.
Введение
Одним из факторов достижения планируемого урожая картофеля и качества полученной продукции является создание благоприятных почвенных условий для роста и развития растений, которые определяются оптимальной влажностью и температурой в корнеобитаемом слое. Картофель наиболее отзывчив при возделывании в условиях умеренных температур 17-20°С. Лучший рост и развитие растений картофеля, соответствующие
наиболее полной реализации потенциала этой культуры, отмечается в тех случаях, когда влажность почвы весь период вегетации поддерживается на уровне 70— 80% наибольшей влагоемкости [1].
При использовании хозяйствами интенсивных технологий возделывания картофеля окончательное формирование клубнеобитаемого слоя происходит в результате проведения технологической операции гребнеобразования. В этом случае формирование гребней производится за один
проход культиватора-гребнеобразователя, после чего исключается любое механическое воздействие на почву до уборки. В зависимости от почвенно-климатических условий для гребнеобразования посадок картофеля применяют пропашные культиваторы-гребнеобразователи с
активными рабочими органами фрезерного типа или культиваторами с пассивными рабочими органами - рыхлительными лапами [2]. Целью настоящих исследований является оценка эффективности операции глубокого рыхления междурядий, осуществляемой культиватором с
пассивными рабочими органами при формировании гребней в сравнении с традиционной схемой формирования гребней фрезерным культиватором-гребнеобразователем, оборудованным
гребнеобразующей плитой.
Материал и методы
Рядом исследований установлено, что влагообеспеченность корнеобитаемого слоя во многом зависит от наличия внутри почвы развитой сети почвенных пор и капиллярных каналов, а также от сезонных и суточных колебаний температуры в различных почвенных горизонтах [3]. В связи с этим возникла задача оценки таких параметров почвенного состояния, как влажность почвы в различных слоях на глубине до 90 см и температура почвы в зоне развития клубней по результатам использовании различных приемов междурядной обработки почвы в интенсивной технологии возделывания картофеля.
С этой целью были проведены исследования культиватора GF-400 с активными рабочими органами (рис. 1) и культиватора-гребнеобразователя GH-4, оснащенным пассивными рабочими органами (рис. 2).
Рис. 1. Фрезерный культиватор-гребнеобразователь GF-400
Фрезерный культиватор-
гребнеобразователь интенсивно
обрабатывает почву ножами фрезы и с помощью гребнеобразующей плиты из измельченной почвы формирует гребни необходимой формы за один проход. При этом гребни, состоящие из мелких почвенных элементов, имеют плотное сложение.
Рис. 2. Пропашной культиватор-гребнеобразователь GH-4
Пропашной культиватор, оснащенный пассивными рабочими органами, имеет на каждой секции оборотную лапу-глубокорыхлитель для обработки центра междурядий. Две оборотные рыхлительные лапы на пружинных стойках, установленные на этой же секции в пределах защитной зоны, проводят обработку гребня по его краям. При его проходе почва обрабатывается с меньшей интенсивностью, но на большую глубину по сравнению с фрезерным культиватором-
гребнеобразователем. Гребень формируется
путем сгребания почвы из междурядий окучивающим корпусом, и а затем его поверхность упрочняется с помощью пруткового прикатывающего катка [4, 5]. Центральные лапы осуществляют рыхление междурядий на глубину 20 см ниже дна борозды гребневой поверхности.
Исследования двух типов пропашных культиваторов проводились в ООО «Аксентис» на посадках семенного картофеля, на суглинистых дерново-подзолистых почвах. После прохода этих культиваторов на поле была установлена передвижная метеостанция ¡Мйоб для регистрации и последующей передачи данных параметров почвенного состояния по модемной связи на сервер хранения информации (рис.3). Регистрация исследуемых параметров проводилась в круглосуточном режиме с шагом по времени 15 минут. Отправка информации на сервер по модемной связи производилась в сжатом виде раз в сутки. Наличие аккумуляторной батареи и солнечной панели обеспечивало полную автономность работы измерительно-передающего комплекса и отсутствие необходимости его технического
обслуживания в течение периода наблюдения.
Измерительно-передающий комплекс обеспечивает:
- непрерывную регистрацию температуры окружающего воздуха;
- непрерывную регистрацию температуры почвы в гребнях на глубине 15 см (зона клубнеобразования);
- непрерывную регистрацию влажности почвы в гребнях на глубине 15 см, 45 см, 75 см;
- непрерывную регистрацию запасов продуктивной влаги в слое 90 см;
- непрерывную регистрацию уровня осадков.
Рис. 3. Измерительно-передающий комплекс для оценки температуры, влажности почвы и уровня осадков
Наблюдения проводились с 28.06.2016 г. по 05.08.2016 г. Этот период наблюдений соответствует такой стадии развития растений, при которой отмечается формирование и наиболее активный рост клубней. Статистический анализ результатов эксперимента проводился с использованием программа MS Excel.
Результаты и обсуждение В результате проведения полевых экспериментальных исследований получен значительный массив информации, который прошел статистическую обработку. На рисунке 4 представлены графики вариации температуры воздуха и температуры почвы внутри гребня, сформированным фрезерным 108
культиватором-гребнеобразователем, а на рисунке 5 - в гребне, сформированным культиватором-гребнеобразователем с
пассивными рабочими органами.
Температура почвы в обоих случаях измерялась в зоне клубнеобразования - на глубине 15 см от вершины гребня. В таблице 1 приведены результаты статистической обработки данных, представленных на рисунках 4 и 5 - математические ожидания случайных процессов: температуры окружающего воздуха ш(1в), перепада температуры воздуха в течение суток температуры почвы внутри гребня на глубине 15 см ш(1;п) и суточного перепада
температуры почвы на этой же глубине m(Atn).
Рис. 4. Графики колебаний температуры воздуха и почвы внутри гребня на глубине 15 см после прохода фрезерного пропашного культиватора
Рис. 5. Изменение температуры воздуха и почвы внутри гребня на глубине 15 см после прохода пропашного культиватора с пассивными рабочими органами
Таблица 1
Результаты статистической обработки данных о температуре воздуха и внутри почвы после применения различных типов пропашных культиваторов
Пропашной культиватор m(U °C m(Ate), °C т(1п), °C m(Atn), °C
GF 400 20,4 12,84 20,3 4,93
GH 4 19,8 3,68
Анализ результатов статистической обработки данных о температуре внутри почвы показал, что более плотный гребень после применения фрезерного культиватора-гребнеобразователя имеет среднее значение, мало отличающееся от среднего значения температуры окружающего воздуха (0,1 °С). Менее интенсивная обработка междурядий пропашным культиватора-гребне-
образователя с пассивными рабочими органами приводит к формированию
аэрируемого гребня, состоящего из более крупных почвенных элементов. Наличие воздушных прослоек внутри гребня приводит к снижению влияния температуры окружающего воздуха на температуру почвы внутри гребня (разница 0,4 °C), а также уменьшает суточный перепад температур на 1,25 °C в сравнении с более плотным гребнем, сформированным фрезерным агрегатом. Это обстоятельство способствует созданию в зоне формирования клубней
нового урожая более стабильного температурного режима.
Изменение температурного режима внутри почвы влияет на режим влагообеспечения корневой системы растений. На рисунках 6 и 7 представлены графики вариации влажности почвы на различной глубине по центру гребней, сформированных пропашными
культиваторами с активными и пассивными рабочими органами, соответственно.
Рис. 6. Изменение влажности почвы по центру гребня, сформированным пропашным культиватором с активными рабочими органами
В таблице 2 представлены результаты статистической обработки полученных данных измерения влажности почвы в различных почвенных горизонтах через каждые 10 см, суммарные запасы влаги на глубине 90 см, а также сумма осадков за весь период наблюдения.
Влажность на глубине 75.
*.№.» »«И Я t u flQ.ar.lt МТ.Ы. 06 AT 14
Осадки. . .1.1 мм L
Рис. 7. Изменение влажности почвы по центру гребня, сформированным пропашным культиватором с пассивными рабочими органами
Из рисунков 6 и 7, а также из таблицы 2 видно, что прогретая и плотная структура почвы, сформированная пропашным фрезерным агрегатом (см. табл. 2), приводит к уменьшению общих запасов влаги в корнеобитаемом слое. При этом наблюдается дефицит влаги в верхнем слое (10-20 см).
Отсутствие крупных пор внутри почвы после прохода фрезерного пропашного культиватора сдерживает проникновение влаги в нижележащие слои почвенного горизонта после выпадения осадков. Об этом свидетельствует повышенное содержание влаги в слоях 30-50 см. При обильном выпадении осадков это может привести к стеканию воды на склонах и образованию вымочек на поверхности поля в низких местах.
Снижение уровня прогревания почвы и стабильный температурный режим в верхних слоях почвенного горизонта в сочетании высокой инфильтрацией влаги в нижележащие слои в результате формирования гребней пропашным культиватором с пассивными рабочими органами, выполняющего глубокое рыхление междурядий, обеспечивает увеличение суммарных запасов влаги в слое 90 см примерно на 17% по сравнению фрезерным пропашным культиватором.
Таблица 2
Средние значения показателей влагообеспечения корнеобитаемой зоны при формировании гребней c использованием различных пропашных культиваторов.
Положение датчика влажности на глубине Влажность почвы, % (SFU)
Культиватор с активными рабочими органами Культиватор с пассивными рабочими органами и глубоким рыхлением междурядий
10 см 14,8 22,5
20 см 26,2 33,2
30 см 36,7 35,2
40 см 42,6 40,9
50 см 53,0 43,4
60 см 55,6 51,6
70 см 58,1 58,1
80 см 51,5 58,4
90 см 39,7 56,8
Сумма осадков, мм 61,6 62,8
Сумма запасов влаги, (SFU) 77,7 90,9
Выводы
1. Пропашной культиватор, оснащенный пассивными рабочими органами и выполняющий глубокое рыхление междурядий, формирует гребни из более крупных почвенных элементов, между которыми присутствуют изотермические воздушные поры, что способствует стабилизации температурного режима в зоне клубнеобразования.
2. Глубокое рыхление междурядий позволяет более полно усваивать выпавшие осадки и равномерно распределять влагу в корнеобитаемом слое, что в сочетании со стабильным температурным режимом в зоне роста и развития клубней обеспечивает увеличение суммарных запасов влаги в слое 90 см на 17% по сравнению фрезерным пропашным культиватором.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шпаар Д., Быкин А., Дрегер Д и др. Картофель / под редакцией Д.Шпаара. М.: ДЛВ Агродело, 2007 г., 458 с.
2. Калинин А.Б., Ружьев В.А., Теплинский И.З. Мировые тенденции и современные технические системы для возделывания картофеля: учебное пособие. - СПб.: Проспект Науки, 2016. 160 с.
3. Калинин А.Б., Устроев А.А. Теоретические предпосылки и практические приемы рациональной системы обработки почвы в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводства и животноводства.2016. № 90. С. 70-78.
4. Калинин А.Б., Теплинский И.З., Кудрявцев П.П. Выбор и обоснование рабочих органов и схемы их размещения на секции пропашного культиватора для минимизации экологических рисков при возделывании картофеля. // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2016. № 43. С. 327-330.
5. Патент РФ № 2016126618, 01.07.2016. Калинин А.Б., Теплинский И.З., Устроев А.А., Кудрявцев П.П. Секция рабочих органов пропашного культиватора-гребнеобразователя// Патент России №169780. 2017. Бюл. №10.
REFERENCES
1. Shpaar D., Bykin A., Dreger D i dr. Kartofel'. pod redakciej D. Shpaara.[ Potato. Ed. D. Shpaar]. Moscow: DLV Agrodelo, 2007: 458.
2. Kalinin A.B., Ruzh'ev V.A., Teplinskij I.Z. Mirovye tendencii i sovremennye tekhnicheskie sistemy dlya vozdelyvaniya kartofelya: uchebnoe posobie. [World tendencies and modern technical systems for potato cultivation: a textbook]. Saint Petersburg: Prospekt Nauki, 2016: 160.
3. Kalinin A.B., Ustroev A.A. Teoreticheskie predposylki i prakticheskie priemy racional'noj sistemy obrabotki pochvy v tekhnologiyah vozdelyvaniya sel'skohozyajstvennyh kul'tur. [Theoretical background and practices of rational soil tillage as a part of farm crops cultivation technologies]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2016; 90: 70-78.
4. Kalinin A.B., Teplinskij I.Z., Kudryavcev P.P. Vybor i obosnovanie rabochih organov i skhemy ih razmeshcheniya na sekcii propashnogo kul'tivatora dlya minimizacii ehkologicheskih riskov pri vozdelyvanii kartofelya.[ Choice and justification of working tools and their placement scheme on the cultivator's section for minimizing environmental risks in potato growing]. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2016; 43: 327-330.
5. Patent RF no. 169780. Sekciya rabochih organov propashnogo kul'tivatora-grebneobrazovatelya. [Section of the working tools of a row cultivator-ridger]. Kalinin A.B., Teplinskij I.Z., Ustroev A.A., Kudryavcev P.P. 2017.
УДК:631.343 Б01 10.24411/0131-5226-2018-10017
ОБОСНОВАНИЕ ШАГА ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ В ТЕХНОЛОГИЯХ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
А.Б. Калинин, д-р техн. наук; П.П. Кудрявцев
А.А. Устроев, канд. техн. наук;
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия
В статье представлены результаты экспериментальных исследований твердости дерново-подзолистых почв, характеризующие пространственную неоднородность почвенного покрова. На основании полученных данных обоснован максимально допустимый шаг измерения твердости почвы, обеспечивающий получение достоверных оценок параметров почвенного состояния. Регистрация твердости почвы с обоснованным шагом позволит составлять достоверные карты агрофизического обследования поля при проведении мониторинга параметров почвенного состояния в технологиях точного земледелия. Применение таких карт позволит обеспечить рациональный выбор почвообрабатывающих и посевных орудий, оптимизировать затраты на ГСМ и удобрения, а также минимизировать влияние человеческого фактора на результаты хозяйственной деятельности.
