Содержание к диссертации
Введение 5
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ... 12
Современное состояние вопроса по возделыванию многолетних трав на серых лесных почвах северной зоны Западной Сибири 12
Агротехнические требования к предпосевной подготовке почвы для посева семян многолетних трав 15
Способы посева семян многолетних трав 17
Анализ технических решений по посеву семян многолетних трав... 20
1.5. Цель и задачи исследования 28
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
СОІІЛТИКОВОЙГРУГШЬІ СЕЯЛКИ ССНП-16 30
Обоснование и модификация метода частиц применяемого в математических расчетах 30
Технологический процесс работы усовершенствованной сошниковой группы посевной машины 32
Обоснование параметров составных элементов сошниковой группы для посева семян многолетних трав 48
Обоснование параметров лапы-бритвы 48
Обоснование угла наклона боковых пластин семянаправителя.... 51
Обоснование расстояния от торца лапы-бритвы до оси катка 53
2.4. Обоснование рациональных параметров усовершенствованной
сошниковой группы 55
Выводы по второй главе 59
ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ 61
3.1. Программа исследований в северной почвенно-климатической
зоне Западной Сибири 61
3.2. Методика определения угла естественного откоса почвы 62
Методика определения угла скалывания почвы 64
Методика определения коэффициента трения скольжения почвы
по различным подстилающим поверхностям 66
3.5. Методика исследований по определению конструктивных
параметров сошниковой группы 68
Методика настройки сошниковой группы посевной машины 72
Методика определения глубины заделки семян 74
Методика изучения динамики всходов 77
Методика определения урожайности 78
Выводы по третьей главе 79
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ 80
4.1. Изучение определяющих свойств серых лесных почв в
экспериментальных исследованиях 80
Определение угла естественного откоса почвы 81
Определение угла скалывания почвы 81
Обоснование коэффициента трения почвы по материалам: сталь, чугун, фторопласт, резина 83
4.2. Обоснование конструктивных параметров сошниковой группы 85
4.3. Сравнение результатов теоретического и экспериментального
исследований по определению равномерности глубины заделки семян
в почву 93
4.4. Исследования равномерности распределения семян по глубине
заделки экспериментальным сошником 95
Результаты определения динамики всходов 101
Урожайность многолетних бобовых трав 103
Результаты агротехнической оценки 104
Выводы по четвертой главе 106
ГЛАВА 5. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
И РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ 107
Экономическая эффективность применения серийной сеялки ССНП - 16 с предложенными сошниками для посева семян многолетних трав 107
Результаты внедрения 112
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ИЗ
ПРИЛОЖЕНИЕ 115
А. 1. Виды сошников 115
Б.2. Программа для ЭВМ типа JBM PC 120
В.З. Определение конструктивных параметров сошниковой группы 124
Г.4. Матрица планирования эксперимента 128
Д.5. Результаты планируемого эксперимента 129
Е.6. Расчет дисперсии опыта 130
Ж.7. Показатели экономической эффективности 131
К.8. Акт об изготовлении сошников 132
Л.9. Акт внедрения сошников 133
М.10. Патент 134
Н.11. Патент 135
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 136
Введение к работе
После разрушительных процессов, произошедших в экономике России в начале 1990-х годов, необходима существенная корректировка аграрной политики. Приостановлен спад производства в агропромышленном секторе, а четкие приоритеты еще не определены. Цели аграрной политики вытекают из многофункциональности самого агропромышленного комплекса и могут быть сгруппированы по следующим направлениям:
обеспечение всех слоев населения высококачественным продовольствием, гарантирующим не только здоровый образ жизни его граждан, но и продовольственную безопасность страны;
повышение конкурентоспособности отечественного сельхозпроизводства, его устойчивости и развитие аграрного рынка;
создание равных условий получения доходов товаропроизводителей;
необходимость сохранения и воспроизводства природных ресурсов,
используемых в сельском хозяйстве, обеспечение экологической безопасности.
Интенсификация сельскохозяйственного производства - одно из основных направлений укрепления продовольственной безопасности, повышение устойчивости производства, сохранения и прироста почвенного плодородия.
На огромной территории России сельскохозяйственных угодий относительно немного - около 13% общего земельного фонда, что вызывает острую необходимость экономически эффективного их использования. За последний период сократилось поголовье крупного рогатого скота почти на половину, овец и коз более чем на 61%. Экологическое состояние сельскохозяйственных угодий остается сложным, но не безысходным.
Для перевода сельского хозяйства на путь интенсивного развития необходимо:
сохранить земельные угодья;
рационально их использовать, получая высокие урожаи;
развивать животноводство.
Актуальность темы. Эффективное развитие отрасли животноводства возможно при создании прочной кормовой базы. Важная роль в этом отводится расширению площадей под высокобелковые культуры, способных давать высокие урожаи зеленой массы в ранние периоды вегетации, когда испытывается острейший недостаток в кормах. Решающее значение в ликвидации дефицита белковых веществ имеют такие культуры, как клевер, люцерна, донник, доля которых в структуре многолетних трав региона в виде чистых и смешанных посевов должна составлять около 70% [18,19,25].
Однако выполнение данной задачи затрудняется тем, что семеноводство этих культур в регионе неустойчиво. Поэтому важно в сложившихся условиях изыскать и внедрить научно-обоснованные перспективные технологии производства новых кормовых культур, которые не только давали бы высокие урожаи зеленого и сухого корма, но и обладали высокой семенной продуктивностью. Одной из таких культур является козлятник восточный (галега), малораспространенное растение для подтаежной зоны, способное обеспечить два полноценных урожая с общей продуктивностью 40...50 ц/га кормовых единиц и 8... 10 ц/га сырого протеина.
В сравнении с другими бобовыми травами он быстро отрастет и дает ранний высокопитательный корм, растет на одном месте более 10 лет, является хорошим азотофиксатором и предшественником. Преимущество козлятника над другими бобовыми травами заключается еще и в том, что он слабо подвержен воздействию вредителей и обладает устойчивой по годам семенной продуктивностью, благодаря чему каждое хозяйство может быстро расширить его посевы. К положительным качествам козлятника восточного прежде всего относится высокая урожайность. Семена созревают уже в конце июля, а максимальное количество, которое можно получить с 1 га, достигает 6...7ц [105,107]. В подтаежной зоне Западной Сибири при условии своевременного первого скашивания козлятник устойчиво формирует отаву укосной спелости. За два укоса урожайность зеленой массы составляет 200...270 ц/га, сена -50...70 ц/га [26].
7 Несмотря на неоспоримые достоинства культуры, ряд объективных причин сдерживает рост занятых ею площадей:
отсутствие в необходимом количестве семян;
возможность возделывания только в условиях устойчивого увлажнения;
медленный рост, развитие и слабая конкуренция с сорняками в год посева, в связи с чем предъявляются повышенные требования к размещению семян в почве;
- опыты академика РАСХН Н.И. Кашеварова подтверждают, что технология
возделывания козлятника восточного остро нуждается в совершенствовании и
даже в разработке [67].
В технологической системе получения высоких урожаев зеленого и сухого корма и высококачественных семян многолетних трав одной из самых ответственных операций является посев. Качество посева оценивается заделкой семян на заданную глубину и их распределением по площади поля. Именно от качества посева зависит становление агрофитоценоза на самых ранних этапах его развития. Проблеме качества посева посвящены труды известных ученых, и многие из них основное внимание уделяли вопросам распределения семян по площади поля [16,18,19]. Не меньшее значение имеет заделка семян на заданную глубину. Глубина заделки в первую очередь обусловлена энергией прорастания семян высеваемой культуры, их размером, механическим составом почвы, ее влажностью и сроками посева [32]. Рекомендуемая глубина посева от 1 до 3 см от поверхности верхнего слоя почвы. При более глубокой заделке семена таких культур плохо всходят, а взошедшие растения нередко подвергаются губительному воздействию почвенной корки. Слишком большое заглубление семян наряду со снижением всхожести ведет к увеличению времени появления всходов.
В своих исследованиях Смиловенко Д.А. [102], Грищенко Ф.В. [38], Радугин Н.П. [95], Гуреев И.И. [41], Зимдиханов М.М. [50], Ковриков И.Т. [62], БахмутовВ.А. [15], ШведковВ.И. [119], Беспамятнова Н.М. [19], Лаврухин П.В.[20], Глотов А.Л. [29], Докин Б.Д. [43], Нестяк B.C. [91], Косолапов Е.Л.[9],
8 Утенков Г.Л. [116], Косьяненко В.П [61], Домрачев В.А. [42], Кем А.А [18], Шевченко А.П. [125] доказали, что соблюдение обоснованной глубины, при проведении посева, дает прибавку урожая от 10 до 26,5% за счет улучшения условий развития растений.
Существующие посевные машины и непосредственно рабочие органы не в полной мере соответствуют требованиям, предъявляемым к технологическому процессу заделки семян указанных культур на оптимальную глубину [11, 12). Для выполнения требований выдвигается научная гипотеза.
Повышение эффективности посева семян мелкосеменных культур при применении современных сеялок может быть достигнута как результат поиска и выбора рациональных параметров рабочего органа, учитывая закономерности и зависимости, характеризующие рассматриваемый процесс. Согласно агротехническим требованиям, рациональная технологическая схема равномерного распределения семян на требуемую глубину должна быть такой, чтобы мелкие семена укладывались не глубже 1...1,5 см от поверхности, на слежавшийся слой почвы, а при невозможности этого - на уплотненное ложе дна борозды. Сбоку семена заделываются влажным слоем почвы для объемного контакта, а сверху покрываются мульчирующим слоем почвы для свободного доступа кислорода и воздушно-теплового обмена [74].
В практике посев многолетних трав, производится зернотравяными и специализированными сеялками. Однако качество посева, выполняемого этими посевными машинами, не отвечает предъявляемым требованиям. Анализ предшествующих исследований позволяет заключить, что важнейшим резервом устойчивого семеноводства многолетних трав является внедрение новых комбинированных рабочих органов, наиболее полно удовлетворяющих агротехническим требованиям, предъявляемым к посеву. При этом повышается устойчивое их* взаимодействие с почвой, создаются благоприятные условия, поскольку свет, питательные вещества и вода, оказывающие преобладающее влияние на рост и развитие культурных растений, распределяются между семенами более равномерно. Практически исключается конкурентная борьба
9 внутри вида. Обеспечивается более полная реализация генетического потенциала единичного растения.
Несмотря на все преимущества технологического процесса, посевные машины к настоящему времени не получили широкого распространения из-за ряда недостатков конструктивного и технологического характера. Эти обстоятельства обуславливают важность и необходимость совершенствования сошниковой группы посевных машин с целью улучшения равномерности распределения семян по глубине заделки в почву, что подтверждает актуальность выбранного направления исследования.
Работа выполнена в период 2004 - 2008 гг. на кафедре «Тракторы и автомобили, сельскохозяйственные машины, механизация животноводства и ремонт машин» в соответствии с планами НИР ОмГАУ на 2004-2008 гг. в рамках государственной темы №01.2.00.102130 «Совершенствование технологических процессов зональных сельхозмашин, повышение их агроэкологической эффективности».
Цель исследований
Повышение качества посева семян многолетних трав за счет равномерного распределения по глубине заделки их в почву.
Объект исследования
Процесс рядового посева семян многолетних трав пневматической селекционной сеялкой ССНП-16 с экспериментальной сошниковой группой.
Предмет исследования
Закономерности, влияющие на равномерность заделки семян по заданной глубине в технологическом процессе взаимодействия элементов сошниковой группы с почвой.
Научная новизна 1. Разработана конструктивно-технологическая схема качественного посева
семян многолетних трав на заданную глубину.
Определены закономерности, позволяющие установить взаимосвязи и характер взаимодействия образуемого слоя дневной поверхности почвы с рабочими элементами сошниковой группы.
Обоснованы методика и результаты исследования по изысканию параметров сошниковой группы, позволяющие проводить оптимизацию, реализуя их рациональные значения.
Разработана программа для ЭВМ, позволяющая определять рациональные значения элементов сошниковой группы.
Новизна технических решений подтверждена двумя Роспатентами. На защиту выносятся:
конструктивно-технологическая схема сошниковой группы; -закономерности взаимодействия рабочего органа с почвой;
методика и результаты экспериментальных исследований.
Практическая значимость Применение устройства обеспечивает:
равномерное распределение семян на заданную глубину;
снижение расхода семян при посеве на 0,3 млн. зёрен / га;
повышение урожайности семян многолетних трав на 18-25 %;
величина возможного экономического эффекта из расчета на одну сеялку составляет 72433 рублей за сезон в ценах 2008 года;
результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы при разработке учебно-методических пособий, а также проектно-конструкторскими. организациями при разработке новых рабочих органов посевных машин.
Апробация работы.
Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях ОмГАУ, СибНИИСХ г. Омск (2006, 2007 г.), на Международной научно-практической конференции молодых ученых СО РАСХН «Молодые ученые - аграрной науке» (г. Омск, 4-5 июля 2007 г), на
Международной научно-практической конференции (г. Иркутск, 17 апреля 2008 г).
Материалы диссертационной работы рассмотрены на расширенном заседании научно-методической секции ученого совета ГНУ СибИМЭ 15.11.07г.
Реализация результатов исследований. Переоборудованная сеялка ССНП - 16 с экспериментальными сошниками в 2006 году прошла приемочные испытания в отделе Северного земледелия Сибирского Научно-исследовательского института сельского хозяйства. На полях ОПХ им. Фрунзе СибНИИСХ используется переоборудованная сеялка, с помощью которой засевается до 5 га ежегодно.
Публикации. По теме диссертации опубликовано восемь научных статей, в том числе одна статья в изданиях ВАК. Получено два патента на полезную модель.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из Введения, пяти глав, Выводов, Приложений и Списка использованной литературы.
Содержание работы изложено на 148 страницах, включает 12 таблиц, 56 рисунков и 11 приложений на 21 странице.
Список используемой литературы включает 135 наименований, в том числе 6 источников на иностранном языке.
