Введение к работе
Актуальность темы. Центральная часть Северного Кавказа (ЦЧ СК) является одним из крупных регионов промышленного садоводства юга Российской Федерации, где оно функционирует в сложных природно-экономи-ческих условиях. При этом большая часть промышленных насаждений многолетних культур располагаются на склоновых землях в горно-предгорных районах.
Развитие промышленного садоводства в условиях горного и предгорного рельефа местности требует значительных капитальных вложений, поэтому ставится задача их быстрой окупаемости, снижения уровня рисков и получения проектного и стабильного урожая плодовых культур.
Значительный ущерб плодовым насаждениям в предгорных и горных районах ЦЧ СК наносят градобитие, атмосферная засуха, суховеи, заморозки и оттепели. В результате совместного воздействия неблагоприятных метеорологических факторов в 1993…1999 г.г, а также болезней и вредителей, были списаны и раскорчеваны более 60% садов. Урожайность плодовых насаждений в общественном секторе резко снизилась вследствие роста цен на энергоносители, сельскохозяйственную технику, пестициды и удобрения. Валовое производство плодов в целом по региону сократилось в 2,8 раз.
В данных климатических условиях актуальной проблемой ведения горного и предгорного садоводства является защита плодовых насаждений от неблагоприятных метеорологических факторов, болезней и вредителей.
Проблема разрабатывалась в период 1994…2008 г.г в соответствии с планами НИР Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии имени В.М. Кокова (КБГСХА) и Северо-Кавказского научно-исследовательского института горного и предгорного садоводства (CКНИИГПС), государственными контрактами с Департаментом науки и технического прогресса МСХ РФ (№178.2.26.99 от 30.06.1999 г.) и Министерством сельского хозяйства Кабардино-Балкарской Республики (№ 16 от 16.03.2001 г.).
Рабочая гипотеза - Минимизировать ущерб, наносимый неблагоприятными метеорологическими и агробиологическими факторами в садоводстве и обеспечить рост урожайности плодовых культур при одновременном снижении энергозатрат возможно разработкой ресурсосберегающих технологических процессов и созданием специализированных технических средств защиты плодовых насаждений.
Цель исследований – разработка ресурсосберегающих технологических процессов и технических средств для защиты плодовых насаждений в горном и предгорном садоводстве от неблагоприятных метеорологических и агробиологических факторов.
Объекты исследований – технологические процессы защиты плодовых насаждений на горных склонах и технические средства для их осуществления.
Предмет исследования – закономерности функционирования рабочих органов предложенных средств механизации и их взаимодействие с объектами обработки в различных режимах работы.
Достоверность основных положений, выводов и предложений подтверждены результатами экспериментальных и лабораторно-полевых исследований, множественными численными экспериментами на ПЭВМ, положительными результатами производственных испытаний и хозяйственного применения предложенных технологических процессов и разработанных технических средств.
Методы исследований выбирались на основе системного подхода к решению поставленных задач, определяемых целью работы.
Технологические и технические параметры импульсных дождевателей, гидравлических и пневмоакустических распылителей жидкости, комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки и блочно-модульного штангового садового опрыскивателя изучались с использованием методик, разработанных во Всероссийском НИИ систем орошения и сельхозводоснабжения «Радуга», Ставропольском и Кубанском ГАУ, Высокогорном геофизическом институте, методов тензометрирования и квалиметрической системы «Спектр».
Исследование новых аппаратов и установок проводились на опытных образцах в лабораторных и полевых условиях.
Разработка и исследование технологического процесса защиты плодовых насаждений на горных склонах от атмосферных засух, суховеев, болезней и вредителей с применением технических средств синхронного импульсного и мелкодисперсного дождевания, мало- и ультрамалообъемного опрыскивания и других видов обработок выполнялись на опытных участках СКНИИГПС, а также на базе хозяйств «Экипцоко» и «Константиновское» Кабардино-Балкарской республики.
При выполнении работы применялись метод математического планирования эксперимента, метод начальных параметров и основные положения классической механики, а обработка экспериментальных данных производилась с использованием стандартного пакета прикладных программ Mathcad 2000, Matlab 6, SPSS 10,0,5 и S-PLUS 2000.
Научную новизну представляют:
система защиты плодовых насаждений в горном и предгорном садоводстве от неблагоприятного воздействия атмосферных засух, суховеев, болезней и вредителей;
математическая модель траектории движения дождевальной струи на склоновом участке с учетом ветра;
методика расчета конструктивно-технологических параметров ресурсосберегающих средств механизации: дождевального аппарата для орошения горных склонов, комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки, гидравлического и пневмоакустического распылителей жидкости для технологических процессов защиты плодовых насаждений, применительно к системе адаптивного горного и предгорного садоводства;
конструктивно-технологические схемы и оптимальные параметры предлагаемых средств механизации: дождевального аппарата, обеспечивающего круговой полив горных склонов; многоцелевой комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки, позволяющей проводить орошение, внесение макро- и микроудобрений и химических средств защиты с поливной водой; гидравлического и пневмоакустического распылителей жидкости и блочно-модульного штангового садового опрыскивателя, обеспечивающих МО и УМО опрыскивание плодовых насаждений;
математические модели по оптимизации параметров и режимов работ дождевального аппарата для орошения горных склонов, комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки, гидравлических и пневмо-акустических распылителей жидкости;
зависимости качественных показателей работы предлагаемых технических средств механизации при различных режимов их функционирования.
Практическая значимость работы и реализация результатов исследований
1. Снижены энергозатраты, нормы расхода оросительной воды, рабочей жидкости и пестицидов при одновременном повышении урожайности плодовых культур, путем использования предлагаемых технологий и технических средств.
Технологические процессы защиты плодовых насаждений с применением разработанных средств механизации внедрены на опытных садовых участках СКНИИГПС и в товарном садоводстве КБР.
2. Предприятиям ОАО завод «СКЭП», ОАО «Техноприбор» (г.Нальчик) передана конструкторская и техническая документация на дождевальный аппарат для орошения горных склонов, комбинированную мелкодисперсную дождевальную установку, пневмоакустический распылитель и штанговый садовый опрыскиватель для выпуска опытных партий и организации серийного производства в КБР. Названные устройства включены в каталог техники «Машины для механизации работ в садоводстве».
3. Результаты исследований используются в учебном процессе в КБГСХА при изучении дисциплин «Сельскохозяйственные машины» и «Гидротехническая мелиорация».
Разработки, выполненные на базе диссертации экспонировались на ВДНХ СССР (г. Москва, 1992 г.) и отмечены серебряной медалью; на Российской агропромышленной выставке «Золотая осень» (г.Москва, 2003 и 2006 г.г) отмечены золотыми медалями и дипломами I степени; на международной агропромышленной выставке «Агроуниверсал - 2005» (г. Ставрополь) отмечены дипломом I степени.
Новизна предлагаемых технических и технологических решений защищена авторским свидетельством СССР и 6-ю патентами РФ на изобретения и полезные модели.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях КБГСХА им. В.М. Кокова (1996-2008 г.г.), Северо-Кавказском НИИ горного и предгорного сельского хозяйства (1996 г.), Горском ГАУ (2000 г.), СКНИИГПС (2000 г.), Всероссийском селекционо-технологическом институте садоводства и питомниководства (2002-2004 г.г.), Северо-Кавказском зональном НИИ садоводства и виноградарства (2003, 2005 г.г.), Всероссийском НИИ систем орошения и сельхозводоснабжения «Радуга» (2003, 2005 г.г.), Ставропольском ГАУ (2005 г.), Московском государственном университете природообустройства (2006 г.).
Публикации. Результаты исследований опубликованы в сборниках международных, всероссийских, региональных и республиканских конференций, в журналах «Тракторы и сельскохозяйственные машины», «Механизация и электрификация сельского хозяйства», трудах Кубанского ГАУ. По материалам исследований опубликовано 54 печатные работы, в т.ч. 7 статей в изданиях, согласно перечню ВАК, 3 монографии и брошюра.
Общий объем опубликованных работ, включая участие в коллективных публикациях составляет 51,5 п.л. (в том числе лично автора 42,2 п.л.). Подробное изложение материалов по разделам работы дано в 7 научных отчетах СКНИИГПС.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, рекомендации, списка литературы и приложений. Общий объем работы 390 страницы машинописного текста, 33 таблицы, 88 рисунков, 53 приложения. Список литературы состоит из 311 наименований, из них 27 на иностранных языках.
