Определение конструктивных параметров агромелиоративных машинных агрегатов в условиях Туркменистана

Ключевые слова: разуплотнение, механическое и биологическое рыхление, аэрационный дренаж (АД), почва.

Результаты исследований академика И. С. Рабочева свидетельствуют о том, что уплотненный слой почвы затрудняет вымыв из нее солей, поэтому рекомендовал проводить глубокую вспашку [4].

Академик Р.Эггельсманн установил, что в результате применения беструбчатого или аэрационного дренажа урожайность возрастает на 20–100 % и более, а затраты на устройство значительно ниже затрат на устройство трубчатого дренажа [5].

Ресурсосбережение в сфере производства в аридных зонах является одна из главных задач и результативных следствий ускорения научно-технического прогресса. Освоение достижений науки и техники в производственных условиях должно, в конечном счете, приводить к существенной экономии труда, энергии и материалов на производство конечной продукции.      Основными направлениями ресурсосбережения хлопкосеяние являются: разработка систем механизации для возделывания хлопчатника; разработка системы ресурсосберегающих приемов, а также технологий; ограничение затратных агромелиоративных приемов.

Наиболее важным направлением ресурсосбережения и снижения затрат в растениеводстве является переход на приоритетную основу в распределении органических ресурсов для достижения цели.

Борьбу с уплотнением почвы проводят по трем направлениям: снижением уплотнения почвы, разуплотнением уплотненной почвы и предотвращением уплотнения почвы.

На данном этапе развития науки и техники уплотнение почвы полностью устранить нельзя. Поэтому проблема разуплотнения почвы с минимальными энергетическими и материальными затратами является важной и актуальной.

Цели и задачи исследования — обеспечение ресурсосбережения, сохранения почвенного плодородия при возделывании хлопчатника в условиях Туркменистана путем механико-технологического особенности и научных и агротехнических основ совершенствования разработки универсальных агромелиоративных машинных агрегатов, направленной на снижение трудовых, энергетических и материально денежных затрат и повышения плодородия почвы в севооборотах. Для этих целей в сельскохозяйственном акционерном обществе имени Героя Туркменистана С. Розметова этрапа имени С. А. Ниязова Дашогузского велаята сконструирован и испытан универсальный рыхлитель.

Объект исследования. Совершенствование конструкции и внесения жидких органических и минеральных удобрения в почву агромелиоративных машин.

Методы исследований.Методологической и теоретической основой работы явились классические труды: М. Н. Глотова (1943); М. Е. Мацепуро (1959,1960); А. Н. Костякова (1961); В. В. Труфанова (1963); В. П. Горячкина (1968); Ю. А. Ветрова (1971); Г. В. Веденяпин (1973); А. Н. Зеленина (1975); Е. Д. Томинa (1981); А. С. Кушнарева (1981,2009); В. И. Баловнева (1982); Р. Л. Турецкого (1988); В. С. Казакова (1988,1996); Ф. Р. Зайдельмана (2003); Ж. Е. Токушева (2003); И. Б. Борисенко (2006); В. П. Максименко (2003,2011); М. В. Рязанов (2009) и других ученых. Исследование физико-механических, технологических свойств и процесса внутрипочвенного внесения проводились в соответствии с ГОСТ и по частным методикам на лабораторных и производственных условиях. При проведении научных исследований использованы принципы системного анализа, позволяющие эффективно и рационально решать поставленные задачи для аридной зоны.

Разработана рабочее оборудование универсальной агромелиоративных машин для внесения жидких органических и минеральных удобрения (ЖОМУ) НАД-2–60М, позволяющие улучшить мелиоративное состояние тяжелых почв орошаемых земель аридной зоны [1,2,3]. На основании 215 приказа министра сельского хозяйства Туркменистана от 11 декабря 2013 года составленная Экспертная комиссия провела научно-исследовательские испытания и в соответствии с протоколом испытаний составила акт испытаний, одобренный и подтвержденный в Отделе механизации сельского хозяйства Научно-техническим советом при министерстве 15 января 2014 года, универсальной глубокорыхлителя НАД-2–60М предложили для широкого внедрения в производство сельского хозяйства страны. Новизна технологических и технических решений подтверждена 3 патентами Туркменистана на изобретения.

Опытно-производственные исследования проводили в тяжелых почвах в сельскохозяйственном акционерном обществе имени Героя Туркменистана С. Розметова, этрапа имени С. А. Ниязова, Дашогузского велаята. Глубина кротования принимала 0,4, 0,5 и 0,6м. Грунты этрапа представлены тяжелыми глинами, влажностью w=10±0,5 %, числом ударов ударника ДорНИИ С=15±1. Длину исследуемого участка приняли 350м с показателями плотномера через каждые 15м. Причем были выбраны участки с относительным постоянством этих параметров по глубине. Каждая серия опытов, включающих предварительные и последовательные резания, проводилась как правило, в течение одного дня, что позволило достичь постоянство основных показателей грунта. Средняя величина силы резания определялась по зависимости:

Р_ср =

где: Р_i –текущие значения силы резания.

Например, при рыхлении-кротовании тяжелых глин w=16 %, дренер диаметром 40мм, толщина нож-стойки B=30мм, глубине рыхления — кротования 0,60 м для ступенчатого ножа кротователя было получено:

Р_max=18640Н, S₁=451Н; P_min=14220Н, S₂=677Н; Р_ср =16430Н, S₃ =597Н

Рис. 1. Изменение сопротивления рыхлению рыхлителем от глубины и скорости рыхления

При доверительной вероятности 1-р=0,95 значение полученных величин дает оценки, определяемые по формуле:

17400H< P_max< 20640H; 13650H < P_min <15380H; 15500 < P_cp < 17100H

Увеличение скорости негативно сказывается на сопротивлении рыхлению (таблица).

Изменение сопротивления рыхлению Fp, кН рыхлителем НАД-2–60Мв зависимости от скорости рыхления и глубины

Однако необходимо отметить, что с увеличением глубины рыхления сопротивление рыхлению возрастает. Так при скорости рыхления 1,0м/с увеличение глубины рыхления с 10см до 30см приводит к повышению сопротивления до 80,7 %. Рассмотрев подробнее данный рост можно отметить, что на глубине 20 см повышение сопротивления рыхлению составило 50 %, на 40см-93,4 %, на 50см-95,3 % и 60см-95,7 %.

Было установлено, что при постоянной глубине рыхления увеличение скорости влечет за собой изменение сопротивление рыхлению по экспоненциальной зависимости. Так, например при глубине 10см с увеличением скорости от 1,0м/с до 2,4м/с сопротивление рыхлению увеличивается на 27,4 %. Аналогичная тенденция прослеживается на всех глубинах рыхления, то есть на глубине 20 см сопротивление рыхлению повысилось на 25,1 %, на 30см-18,8 %, на 40см-19,3 %, на 50см-15,7 % и 60см–23,7 %.

Технология разработана с учетом грунтовых условий и биологических требований к развитию корневой системы хлопчатника. Предложенные разработки формируют новое поколение универсальных технических средств для тяжелых уплотненных почв.

Разработанные орудия и рабочие органы реализованы в хозяйствах Ахалской, Лебапской, Марыйской и Дашогузской велаята: рыхлительные орудия различной модификации-61шт. Результаты исследований использованы при разработке принципиально новых конструкций, в котором глубокое рыхление и нарезки аэрационного дренажа грунта сочетается с одновременным внутрипочвенным внесением ЖОМУ нужного состава, оборудования НАД-2–60М изготовлен — 1шт.

Выводы и предложения производству

1.      Глубокое рыхление уплотненных почв до 50 см обеспечивает снижение плотности подпахотного слоя с 1,5–1,6 до 1,2–1,3г/см³, повышение скважности на 30 %, понижение температурного режима взрыхленного слоя на 20–25 %, что способствует мощному формированию корневой системы хлопчатника.

2.      Увеличение ширины долота с 0,10 до 0,20м приводит к увеличению зоны рыхления на 41 %, при этом удельное сопротивление увеличивается только на 16,2 %, что свидетельствует о целесообразности увеличения зоны рыхления за счет увеличения ширины долот или кротователей. Угол установки и форма стойки практически не влияют на величину зоны рыхления.

3.      По результатам определения удельных нормальных и касательных давлений на лобовые поверхности стоек и долот установлено, что оптимальные углы установки стоек находятся в диапазоне 70–95°, а угол резания долот не должен превышать 26–30°. Мощностные показатели экспериментальных рабочих органов в полевых условиях целесообразно определять методом замера расхода топлива двигателем трактора. Расход топлива, отнесенный к показателю полноты рыхления, имеет прямую зависимость от ширины долота, однако, рабочий орган с двухъярусным расположением долот имеет менее интенсивный рост. При работе опытного образца НАД-2–60 с трактором Кlaas при глубине рыхления почвы 0,5–0,6м и рабочей скорости 2,0м/с, расход топлива составил 39,9кг/га.

4.      В области земледелия разработаны: ресурсосберегающие приемы обработки на тяжелых почвах Туркменистана с использованием новых орудий для механической обработки почвы, позволяющие экономить железо на 21,7 % и до 27,0 % дизельного топлива при полной ликвидации смыва почвы; эффективные ресурсосберегающие способы, обеспечивающие при сохранении высокой продуктивности хлопчатника, экономию материально-технических ресурсов до 40–50 % по сравнению с традиционным механическим.

5.      Обоснована технология нарезки АД и рыхления подпахотного слоя глубокорыхлителем, которая позволяет улучшить агротехнические показатели работы орудий при наименьших энергетических затратах. При этом значительно улучшается экологическая обстановка, сокращается поливная до 30 и промывная норма до 60 %, предотвращаются повышения уровня грунтовых вод и процесс засоления.

6.      Установлено, что глубокое рыхление способствует снижению температуры почвы в слое 20см, в среднем на 6,0°С, что создает хорошие условия для роста и развития корневой системы и обеспечивает повышение урожайности хлопчатника, в среднем на 30 процентов.

Литература:

1.      Данатаров А., Сапаров К. Б. Устройство аэрационного дренажа в аридной зоне. Мелиорация и водное хозяйство. Международный научный журнал № 2. Москва. 1994. -с. 24–26.

2.      Данатаров А. Устойчивость кротовых дрен.–В сб. научных трудов Гидротехника и мелиорация на Украине. вып. 3. Киев. 1994. с.52–56.

3.      Данатаров А. Основные требования по совершенствованию конструкций агромелиоративных машин для внесения удобрений В сб. научных трудов «Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий» вып.6. Тверь-Рязань. 2014. с.53–60.

4.      Рабочев И. С. Минимальная обработка почвы и борьба с ее переуплотнением / И. С. Рабочев, П. У. Бахтин, В. Д. Аксененко, И. В. Гавалов, -М.: Знание, 1980. 64с.

5.      Eggelsmann R. Subsurface drainage instructions. Kommissionsverlag Verlag Paul Parey Hamburg und Berlin. -1978. s.30–119.