Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследований . 12
1.1. Состояние и перспективы развития технологических приемов обработки почвы. 12
1.2. Основные закономерности движения почвенной влаги, их влияние на показатели физико-механического состояния почвы . 26
1.3. Методы исследования воздействия на почву сельскохозяйственных агрегатов. 38
1.4. Постановка проблемы, ее содержание и исходные положения. 63
2. Основы реологии почв. модели сельскохозяйственных агрегатов. оценка качества их работы. 67
2.1. Механико-технологические основы воздействия сельскохозяйственных агрегатов на почву. 68
2.2. Модели функционирования сельскохозяйственных агрегатов. 91
2.3. Идентификация моделей функционирования сельскохозяйственных агрегатов и их технологических процессов . 99
2.4. Оценка качества работы сельскохозяйственных агрегатов. 107
2.5. Особенности технологии возделывания семенного картофеля рассадным способом. 117
3. Модели функионирования некоторых типов почвообрабатывающих машин, теоретическое обоснование рациональных режимов их работы . 122
3.1. Почвообрабатывающие агрегаты с рабочими органами рыхлительного типа. 123
3.2. Почвообрабатывающие агегаты с активными рабочими органами . 140
3.3. Сельскохозяйственные агрегаты с прикатывающими рабочими органами. 153
4. Экспериментальные исследования технологических процессов почвообрабатывающих машин 173
4.1. Задачи и программа полевых экспериментальных исследований. 173
4.2. Приборы и оборудование, используемые при проведении полевых экспериментальных исследований . 176
4.3. Методика обработки экспериментальных данных. 194
5. Результаты экспериментальных исследований в технологии возделывания семенного картофеля рассадным способом 202
5.1. Анализ условий функционирования исследуемых агрегатов. 203
5.2. Анализ показателей качества работы исследуемых сельскохозяйственных агрегатов. 212
5.3. Результаты идентификации моделей технологических процессов почвообрабатывающих машин. 228
6. Моделирование режимов работы почвообрабатывающих машин 235
6.1. Методика проведения имитационного цифрового моделирования сельскохозяйственных агрегатов. 236
6.2. Использование результатов имитационного моделирования для выбора рациональных режимов работы почвообрабаты вающих орудий. 246
7. Практическая реализация результатов исследований 255
7.1. Совершенствование некоторых операций в технологии возделывания семенного картофеля рассадным способом. 256
7.2. Повышение эффективности функционирования чизельных плугов. 265
7.3. Повышение эффективности функционирования фрезерных агрегатов с гидравлическим приводом рабочих органов. 270
7.4. Практическое применение активных прикатывающих рабочих органов. 279
7.5. Применение системы контроля и управления работой пассивных катков. 290
Выводы и предложения 295
Список литературы
- Основные закономерности движения почвенной влаги, их влияние на показатели физико-механического состояния почвы
- Идентификация моделей функционирования сельскохозяйственных агрегатов и их технологических процессов
- Почвообрабатывающие агегаты с активными рабочими органами
- Приборы и оборудование, используемые при проведении полевых экспериментальных исследований
Введение к работе
Актуальності, темы. Обоснование необходимости проведения тех или иных почвообрабатывающих мероприятий необходимо выполнять на основе глубоких знаний физико-механических свойств почвы, возможных последствий применения того или иного орудия в конкретный период времени. Интенсификация производства сельскохозяйственных культур без учета закономерностей взаимодействия рабочих органов и ходовых систем машй-нотракторных агрегатов привела к значительному увеличению масштабов эрозионных процессов, и, как следствие, к выведению земель из сельскохозяйственного оборота. Так, например, за последние 10 лет в России посевные площади, занятые под зерновые культуры, сократились более, чем на 17%. Непродуманная система обработки почв ведет к потере почвенного органического вещества, увеличивает водную-и ветровую эрозию. В настоящее время значительное число хозяйств продолжает использовать традиционные технологии обработки почвы, которые предусматривают многократное воздействие на почву различных видов почвообрабатывающих орудий. Все это, в конечном итоге, приводит к разрушению агрономически ценных водопрочных почвенных агрегатов в нерхних слоях пахотного горизонта, а также к переуплотнению почв рабочими органами и ходовыми системами сельскохозяйственными агрегатами.
Агротехнические требования", которые предъявляются к комплексу машин для возделывания какой-либо культуры, сосгавляіотея с учетом специфичных требований растении к условиям произрастания. Агротехническими требованиями устанавливаются рациональные значения для определенных показателей почвенного состояния, при которых обеспечиваются наилучшие условия для роста и развития возделываемых культур. К основным таким показателям можно отнести плотность почвы, ее структуру (пористость) н влажность.
Для того, чтобы после выполнения технологических операций параметры почвенного состояния находились в пределах, заданных агротехническими требованиями, необходимо учитывать закономерности взаимодействия рабочих органон с почвой. Закономерности взаимодействия должны быть получены на основе реологической модели почвы, которая наиболее полно описывает изменение параметров почвенного состояния во времени. При этом, реологическая модель должна описывать деформации формоизмене-ния и объемные деформаций почвы.
В последнее время при проектировании рабочих органов исследователи используют основные положения реологической модели почв, однако, они не учитывают случайный характер изменения реологических свойств почвы, который имеет место и реальных условиях работы сельскохозяйственных агрегатон. '>го обстоятельство приводит к снижению эффективности проведения 'Технологических операций и невозможности.соблюдения агро-
технических требований при работе в постоянно изменяющихся почвенных условий.
Таким образом, установление закономерностей взаимодействия рабочих органов сельскохозяйственных агрегатов с почвой на основе полной реологической модели почвы с учетом случайного характера изменения основных параметров модели, а также обоснование, разработка и исследование методов и средств, обеспечивающих соблюдение агротехнических требований к параметрам почвенного состояния в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, предопределяют актуальность и большую народохо-зяйственную значимость проблемы.
Цель работы. Повышение эффективности работы агрегатов и их рабочих органов, взаимодействующих с почвой, в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур на основе построения реологической модели почвы и ее статистической интерпретации в соответствии с реальными условиями функционирования агрегатов.
Научную новизну работы составляют:
статистическая интерпретация полной реологической модели почвы;
вероятностные математические модели рабочих органов сельскохозяйственных агрегатов, взаимодействующих с почвой;
математические модели для определения рациональных режимов работы некоторых типов рабочих органов сельскохозяйственных агрегатов, взаимодействующих с почвой;
Практическую ценность работы представляют:
методы выбора и обоснования рабочих органов сельскохозяйственных агрегатов, взаимодействующих с почвой;
методы, процедуры и алгоритмы выбора рациональных режимов работы сельскохозяйственных агрегатов, при которых обеспечивается соблюдение агротехнических требований и сохранение почвы в условиях нормального функционирования.
методология исследования, моделирования и оптимизации сельскохозяйственных агрегатов и их рабочих органов в условиях нормального функционирования;
программно-аппаратный комплекс для сбора, обработки и имитационного моделирования технологических процессов сельскохозяйственных агрегатов;
первичные преобразователи м микропроцессорные устройства текущего контроля технологических процессов почвообрабатывающих и посевного агрегатов;
технологические схемы управления режимами работы некоторых видов почвообрабатывающих машин.
Совокупность перечисленных вопросов, направленных на повышение эффективности функционирования сельскохозяйственных агрегатов, за счет установления закономерностей взаимодействия рабочих органов с ночной
на основе полной реологической модели почвы с учетом случайного характера изменения основных параметров модели, а также за счет обоснования, разработки и исследования NteTo;ion и средств, обеспечивающих соблюдение агротехнических требований к параметрам почвенного состояния в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур представляет, на наш взгляд, новое направление в науке механизации сельскохозяйственного производства.
Объектами исследований были выбраны технологические процессы мобильных сельскохозяйственных агрегатов, входящих а состав усовершенствованного комплекса для возделывания семенного картофеля рассадным способом (чизельный плуг с переменной шириной захвата, комбинированный агрегат - культипатор-гребнеобразователь, тепличная фреза с гндро-об7.смным приводом рабочих органов, рассадопосадочная машина, фрезерный культиватор для междурядной обработки почвы с гидрообъемным приводом).
Реализация результатов исследования. Рекомендации по выбору рациональных конструктивных параметров и режимов работы, обеспечивающих соблюдение агротехнических требований, использованы при разработке комбинированных агрегатов для посева трап и дернину (патент №2108698). Агрегаты используются в 11И11 животноводства и кормопроизводства, ОПХ «Михайлопскос», АОЗТ «Пахма» и других хозяйствах Ярославской области п технологиях реконструкции староссянмх культурных пастбищ и рекомендованы Департаментом агропромышленного комплекса, природопользования и потребительского рынка Администрации Ярославской области для более широкого внедрения. Принципиальная новизна комбинированного агрегата отмечена Росссльхозакадемнсй.
Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета (1987-1998 гг.), Тверской государственной сельскохозяйственной академии (1988 г.), Ярославской государственной сельскохозяйственной академии (1993-1997 гг.), выездной сессии ПИМ в СПбГАУ (1991 г.), Ивановской государственной сельскохозяйственной академии (1995 г.), Всероссийском научно-практическом семинаре «Достижения селекции и ссмепонодстна картофеля и механизации его возделывания» (1997 г.), 6 международной научно-методической конференции СПбГТУ "Высокие интеллектуальные'технологии образования и науки" (1999 г.), 3 Всероссийской научно-технической конференции СПбГТУ «Фундаментальные исследования в технических университетах» (1999 г.).
ЩбжКіЧШІ!- Результаты исследований по.теме диссертации изложены в 33 работах, в т.ч. 12 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
Йрумура іі^ібі^і^^ Диссертация состоит из введения, семи
раздело» общих выводов, укати»едя литературы и приложений. Работа нт-
ложсна на 324 сіраницах машипописнога текста, содержит 77 рисунков и 19 таблиц. Список литературы включает в себя 232 наименований. В приложении приведены тексты исходных программ для ЭВМ, копии авторских сви-дегельств и патентов на изобретения.
Основные закономерности движения почвенной влаги, их влияние на показатели физико-механического состояния почвы
Для создания благоприятных условий для роста и развития возделываемых культур в вышеперечисленных системах применяются различные почвообрабатывающие орудия.
Для основной обработки почвы применяются плуги, плоскорезы-глубокорыхлители, чизельные плуги и культиваторы, роторные плуги.
Несмотря на ряд негативных последствий, вызванных применением отвальных лемешных плугов, их достаточно широко используют для проведения основной обработки почвы в традиционной и минимальной системах возделывания сельскохозяйственных культур.
В нашей стране, в зависимости от почвенных условий и задач, стоящих пере вспашкой, используются следующие основные типы корпусов отвальных плугов: культурный, полувинтовой, винтовой, безотвальный и дисковый [76,83,172]. Выше было отмечено, что безотвальные плуги используются на почвах, подверженных ветровой эрозии. Дисковые плуги применяются на твердых почвах и на почвах, засоренных корневищами деревьев. Степень крошения почвы у первых трех вышеперечисленных типов корпусов уменьшается от первого к последнему, степень оборачивания от последнего к первому. Поэтому для качественного выполнения операции вспашки требуется иметь в наличии несколько типов отвалов. Для обеспечения хорошего оборачивания пласта и его крошения в мировой практике используют винтовые отвалы вогнуто-выпуклой формы (отвал типа XL фирмы Оверум, отвал плуга фирмы Kverneland). По мере продвижения по отвалу данного типа пласт почвы в вогнутой части испытывает напряжение сжатия, а затем в выпуклой части - напряжение растяжения. Последовательное чередование сжимающих и растягивающих наряжений обеспечивает хорошее качество крошения почвенного пласта, а винтовая форма отвала обеспечивает высокую степень оборота пласта, что в итоге и обеспечивает высокое качество вспашки в различных почвенных условиях [14,15]. Для снижения тягового сопротивления плугов используют антифрикционное полимерное покрытие поверхности отвала, или устанавливают ленточные отвалы [84]. Кроме этого, для обеспечения качественной заделки пожнивных и растительных остатков, а также для снижения сопротивления отрыва пласта от почвенного массива перед каждым корпусом плуга устанавливают дисковый нож [87].
Для предотвращения образования на поле развальных борозд и свальных гребней для вспашки применяются оборотные, фронтальные и свинг-плуги. Применение данных плугов формирует ровную поверхность обработанного поля и исключает необходимость его выравнивания при проведении предпосевной обработки [176]. В силу ряда причин наиболее широкое распространение получили оборотные плуги [76,79].
Использование на пахотных тракторах систем силового регулирования снижает общий вес плуга за счет исключения необходимости установки опорно-регулировочного колеса, а также снижает разрушение почвы, вызванного буксованием ведущих колес трактора при изменении почвенных условий по длине гона [69,119,127,146].
Плоскорезы-глубоокрыхлители представляют собой стойки с V-образными стрельчатыми лапами. Пласт почвы подрезается стрельчатой лапой, поднимается по лезвию и сбрасывается на дно борозды без оборота. При подъеме пласта и дальнейшим его падении происходит интенсивное крошение почвы и подрезание корней сорных растений. Сплошное рыхление почвенного пласта при работе шюскорезов-глубокорыхлителей обеспечивается за счет установки рабочих органов на раме орудия с перекрытием 3-5 см.
Для повышения качества обработки почвы плоскорезами 20 глубокорыхлителями лезвие стрельчатых лап изготавливают в виде профилированной поверхности. Пласт почвы, двигаясь по такой поверхности лезвия, испытывает знакопеременные напряжения, что обеспечивает более качественное крошение обрабатываемого слоя [32,93].
Широкое использование в мировой практике чизельных орудий первоначально обусловлено необходимостью устранения отрицательного воздействия на почву тяжелых машинотракторных и транспортных агрегатов. Дальнейшее повышение культуры земледелия, широкое использование химических средств борьбы с сорной растительностью позволило заменить вспашку с оборотом пласта рыхлением на глубину пахотного горизонта. Данная замена позволила снизить затраты энергии на проведение основной обработки почвы и повысить производительность труда за счет увеличения ширины захвата орудия и скорости его движения [21,38,50,108].
Первоначально чизельные орудия представляли собой жесткие стойки, установленные на V-образной или прямоугольной раме, с долотообразными или стрельчатыми наконечниками. Совершенствование чизельных орудий происходило по следующим основным направлениям: установка дисковых ножей перед каждым рабочим органом; установка рабочих органов на пружинных подвесках; использование наклонных рабочих органов типа "paraplow" или стойки СибИМЭ; применение профилированных долотообразных наконечников и стрельчатых лап [30,101,161,215].
Идентификация моделей функционирования сельскохозяйственных агрегатов и их технологических процессов
В 30-х годах нашего столетия в США и Канаде в результате ветровой эрозии миллионы гектар пахотных земель были уничтожены под воздействием ветровой эрозии [188,228]. Повышение энергонасыщенности машинотракторного парка, веса сельскохозяйственных и транспортных агрегатов привело к явлению переуплотнения почв. Переуплотнение почв весьма отрицательно сказывается на плодородии почв, приводит к ухудшению их физико-механических свойств, а также требует значительных затрат на проведение почвообрабатывающих операций [12,35,96,106,147,149,163,164,188,200,225].
Актуальность проблемы сохранения почв, повышения их плодородия подталкивает правительства многих стран расширять финансирование исследований в области земледельческой механики. На основе рекомендаций национальных почвенных институтов в некоторых странах приняты законы, направленные на сохранение основного национального богатства любой страны - почвы.
Многочисленные исследования по разработке актуальных направлений земледельческой механики проводятся зарубежными исследователями в Канаде, Великобритании, США, Германии, Голландии, Китае, Японии, Австралии и др. [4,207,209,211,212,214,218,221,227,232]. Целью этих исследований также является устранение вредного уплотняющего воздействия сельскохозяйственной техники на почву, разработка экономичных и энергосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур на основе изучения процессов, происходящих в почве при ее обработке и движении сельскохозяйственной техники.
Для координации усилий ученых и обмена опытом в различных регионах мира созданы общества сельскохозяйственных инженеров (ASAE - на американском континенте, ESAE - в Европе). В 1973 г была создана международная организация почвенных исследований (ISTRO), объединяющая усилия ученых из 65 стран мира, занятых в исследованиях вопросов земледельческой механики [102,210,219,225].
Анализ работ, выполняемых большинством исследователей, показал, что предметом их изучения является получение закономерностей деформации почв в зависимости от напряжений, возникающих в них под воздействием сельскохозяйственных агрегатов.
Еще В.П. Горячкин отмечал [44], что вопрос о деформации пласта является камнем преткновения для всякого рода теоретических исследований и до сих пор не может считаться разрешенным. В частности, В.П. Горячкин рассматривал теорию резанья почвенного пласта на базе теории упругости и пластичности.
Взаимосвязи между напряжением и деформацией в почве довольно сложны. Поэтому для их описания и понимания часто применяют упрощенные модели: механические, идеальные и модели подбора эмпирических кривых. Механические модели позволяют визуально представить зависимость между напряжением и деформацией. Для описания реологической модели почвы широко используются три основных составляющих элемента [102]: - совершенно упругая пружина, как модель материала, деформация которого пропорциональна напряжению (1.3.2,а). Данная модель предусматривает полное восстановление после снятия нагрузки; - поршень с отверстиями, перемещающийся в цилиндре, заполненного вязкой жидкостью (рис. 1.3.2,6); модель жидкости, в которой напряжение прямо пропорционально скорости деформации. Деформация продолжается, пока действует нагрузка. Как только нагрузка снимается, материал приходит в состояние покоя; - груз, лежащий на поверхности, при значительном трении между ними (рис.1.3.2,в). В этом случае для того, чтобы произошла деформация, требуется, чтобы напряжение достигло определенной величины. Увеличить напряжение выше этого уровня повышением скорости деформации не удается.
Примерами этих моделей могут служить, соответственно, пружинная сталь, вода и пластилин.
Для демонстрации более сложных зависимостей напряжение - деформация вышеуказанные элементы могут комбинироваться [102,105]. Например, модель тела Бингема (рис1.3.2,г). Тело Бингема не подвергается деформации, пока напряжение не достигнет некоторой пороговой величины. При напряжении, превышающем пороговую величину, скорость деформации пропорциональна напряжению.
Для моделирования деформации почвы применяются сочетания элементов, зачастую довольно сложные. В данном случае решение задач производится с помощью ЭВМ. Но даже сложные сочетания позволяют описать лишь часть зависимостей напряжение-деформация почвы. На рис 1.3.2,д показана вязкоупругая модель Ситкея [102], которая использовалась для объяснения зависимости глубины колеи колоса от скорости движения [162].
Почвообрабатывающие агегаты с активными рабочими органами
Ввиду того, что 0 ц 0,5, а 0 ф 1, то значения С, лежат в пределах 0 С 0,35. Для того, чтобы избежать возникновения переуплотнения почвы при воздействии на нее рабочих органов необходимо обеспечить равномерное распределение давления на границе «почва - рабочий орган», т.е. P(x)=const. Тогда, используя выражение (2.1.30), можно решить обратную задачу, т.е. определить оптимальную форму рабочего органа, при которой происходит равномерное давления на границе "почва - рабочий орган" [105].
Решение обратной задачи необходимо использовать при проектировании рабочих органов сельскохозяйственных агрегатов для того, что 86 бы обеспечить равномерное распределение напряжений в почве и избежать ее переуплотнения. Таким образом, проектирование и выбор типа рабочих органов сельскохозяйственных агрегатов с рациональной формой поверхности, работа которых обеспечивает рациональное их взаимодействие с почвой, необходимо выполнять с учетом особенностей механики почв. Общая схема решения задач технологического воздействия на почву рабочих органов включает в себя следующие основные этапы: разделение пространственной задачи технологического воздействия на почву на две плоские, ортогональные. Плоскости выбираются таким образом, чтобы проекции воздействия рабочего органа отражали наиболее характерные особенности технологического процесса [105]; упрощение уравнения состояния почвы для плоских задач в зависимости от характерных особенностей технологического воздействия рабочего органа (упруго-вязкая среда - при работе колес и катков без сдвига; вязко-пластическая среда - при работе рыхлителей и орудий, отделяющих пласт почвы); определение граничных условий, которые имеют принципиальное значение только до начала пластического течения по линии скольжения. С этого момента оформившийся блок почвы необходимо рассматривать как деформируемое твердое тело, а при определении распределения давления на поверхности рабочего органа почву нужно представить в виде упруго-вязкой или линейно-деформируемой среды; определение полей напряжений, деформаций или линий скольжений в плоских задачах. Если блок почвы не отделяется, то применимы принципы и методы вязко-упругости; анализ распределения давлений на границе «рабочий орган - почва». Изучение полей напряжений и деформаций, а также положения линий скольжения позволяет сформулировать требования к геометрии и кинематики рабочего органа. При этом появляется возможность проектирования рабочего органа, обеспечивающего выполнение технологического процесса с заданными параметрами воздействия на почву.
Рассмотрим основные принципы взаимодействия с почвой различных рабочих органов почвообрабатывающих машин.
Воздействие на почву пассивных рабочих органов во многом определяется их геометрией, т.к. от этого во многом зависит распределение напряжений на границе «рабочий орган - почва». Согласно полной реологической модели почвы на первом этапе взаимодействия происходит увеличение плотности в некотором объеме обрабатываемого пласта. На втором этапе после превышения предельных напряжений сдвига начинается пластическое течение по поверхностям скольжения, разрушение пласта и его перемещение относительно рабочего органа. Повышение плотности почвы перед рабочим органом зависит от напряжений, возникающих в ядре уплотнения. Для обеспечения эффективной работы пассивных рабочих органов необходимо, чтобы в ядро уплотнения перед почвообрабатывающим орудием вовлекался минимальный объем обрабатываемой почвы, а геометрия рабочего органа обеспечивала такое распределение напряжений, при котором в ядре уплотнения не образуется переуплотненных комков почвы.
Снижению тягового сопротивления и улучшению качества обработки почвы способствует применение упругих подвесок пассивных рабочих органов. При этом, уравнение движения рабочего органа с упругой свя зью, приведенного к точке приложения равнодействующей, имеет вид d2x, , ,fdx) ,. , „.. где ХІ —I - реакция почвы во времени при ее деформации. При больших значениях X это уравнение является уравнением релаксационных колебаний, которые характеризуются тем, что состоят из медленных и быстрых этапов, т.е. накопление энергии упругой связью в первой фазе деформации и быстрой разрядки ее в фазе разрушения почвы.
В общем случае взаимодействие рабочего органа на упругой подвеске с почвой описывается следующим уравнением d2Xi і „( dx4! „ ( iiC\ ,. . ... -—r+cs 0x = at{1[x1—)+a2f1\x—)+-. (2.1.32) При большом значении приведенной массы рабочего органа и прилипшей к нему почвы, когда коэффициент а незначителен, возможны автоколебания системы подвески. Вибрационные рабочие органы применяются в случаях, где необходимо значительно снизить сопротивление почвы, обусловленное ее высокой степенью вязкости, а также в случаях, когда необходимо произвести деформацию почвы без образования сколотых блоков (кротова-ние, щелевание и т.п.). Наибольший эффект от приложения внешних колебаний на рабочий орган проявляется в первой фазе деформации, т.к. при повышении частоты колебаний снижается вибровязкость почвы
Приборы и оборудование, используемые при проведении полевых экспериментальных исследований
Любая сельскохозяйственная культура предъявляет к почвенным условиям определенные требования, выполнение которых способствует получению максимального урожая хорошего качества. Например, при возделывании зерновых культур на суглинистых почвах в северозападном регионе необходимо, чтобы плотность почвы, подготовленной под посев, находилась в пределах 1,1-1,3 г/см3. В дальнейшем в течение вегетационного периода нежелательно повышение плотности почвы более 1,45 г/см3 [19]. При выполнении этих условий обеспечиваются наилучшие питательный, водный и воздушный режимы развития возделываемых культур.
Растения картофеля ввиду своих биологических особенностей предъявляют к почвенным условиям повышенные требования. Почва должна быть рыхлой, хорошо аэрируемой в течение всего вегетационного периода. При возделывании картофеля на средних суглинках после проведения предпосевной подготовки плотность почвы должна быть 1,0-1,1 г/см3. Наличие крупных комков почвы, соизмеримых с размером клубней, в верхнем слое 0-15 см не допускается, а количество почвенных элементов размером до 10 мм должно быть не менее 80% [66].
Для получения клубней хорошего качества с выровненной поверхностью в течение всего периода вегетации плотность почвы под посадками картофеля не должна повышаться более 1,3 г/см3 [66]. Это требование должно обязательно выполняться на посадках семенного картофеля, чтобы получать семенной материал высокого качества.
Производство семенного материала картофеля высоких репродукций осуществляется, как правило, на семеноводческих станциях или в специализированных хозяйствах, расположенных в наиболее благоприятных для семеноводства почвенно-климатических условиях [186].
При возделывании семенного картофеля рассадным способом исходный посадочный получают либо в лабораторных условиях из верхушечной меристемы, выращенной in vitro, либо из ростков клубней, прошедших клоновый отбор.
Для получения клубней первого поколения черенки высаживают в теплицу, после чего получают рассаду семенного картофеля. Затем рассаду высаживают в открытый грунт для получения семенных клубней.
Рассада семенного картофеля из теплиц в открытый фунт пересаживается после установления гарантированного безморозного периода, когда температура почвы благоприятствует получению семенных клубней высокого качества.
Главная особенность возделывания семенного картофеля заключается в том, что сроки, благоприятные для выполнения предпосадочной обработки почвы (с середины первой о конец второй декады мая), не совпадают со сроком высадки рассады в открытый грунт (с половины первой декады июня). Разница во времени может составлять 3-4 недели в зависимости от погодных условий [186].
Если предпосевную подготовку почвы выполнять непосредственно перед высадкой рассады, то к этому времени влажность почвы под действием высокой температуры снижается настолько, что почва плохо крошится и при ее обработке даже машинами с активными рабочими органами образуется глыбистая структура. Для формирования мелкокомковатой структуры почвы в этот период времени требуется проведение нескольких операций с применением фрезерных орудий. Это требует значительных затрат энергии, а также приводит к распылению почвы и ее уплотнению при повторных проходах по одной колее.
Если же выполнять предпосевную подготовку почвы под рассаду семенного картофеля в период ее физической спелости, то под действием атмосферных осадков, выпадающих в период между обработкой и посадкой, происходит усадка обработанного слоя, слипание почвенных агрегатов в более крупные конгломераты, а плотность почвы повышается выше допустимых значений. В этом случае также необходимо выполнять дополнительную предпосевную обработку почвы непосредственно перед высадкой рассады. Проведение дополнительной обработки также требует значительных затрат энергии, приводит к дополнительному распылению и уплотнению почвы.
Поэтому при выполнении предпосевной обработки почвы в период ее физической спелости необходимо использовать прием консервации, который позволит сохранять благоприятное почвенное состояние в течение продолжительного периода до момента высадки рассады в открытый грунт. Выполнение данного приема требует применения специальных почвообрабатывающих машин.
Существующие рассадопосадочные машины не могут обеспечить качественного заделки рассады и формирования заданной плотности почвы на глубине размещения ее корневой системы. Это связано с тем, что давление прикатывающих рабочих органов рассадопосадочных машин, в основном, определяется весом сажальщика и не может оперативно регулироваться в зависимости от изменения почвенно-климатических условий. Кроме этого данные машины не предназначены для высадки рассады в гребни [173]. Физико-механические свойства посадочного материала картофеля отличаются от посадочного материала овощных культур, вследствие чего рабочие органы рассадопосадочных машин (в частности захваты посадочного аппарата) вызывают механические повреждения растений, через которые распространяются различные болезни и вирусные инфекции.