Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований 11
1.1. Особенности земледелия в условиях засушливой степи Алтайского края 11
1.2. Анализ зарубежных и отечественных почвообрабатывающих посевных машин-орудий для возделывания зерновых культур 20
1.3. Современные требования к обработке почвы и посеву зерновых культур в степной зоне края 34
1.4. Тенденции развития, совершенствования почвообрабатывающей и посевной техники для реализации технологий знерго-ресурсосбережения в Алтайском крае 43
1.5. Выводы по главе 53
Глава 2. Моделирование работы почвообрабатывающих посевных агрегатов 55
2.1. Моделирование эксплуатационных показателей агрегатов как системы взаимодействий «почва-орудие-трактор-урожай» 55
2.2. Обоснование рациональной рабочей ширины захвата почвообрабатывающих посевных агрегатов на базе тракторов тягового класса 50 кН 60
2.3. Влияние загрузки бункера семян и удобрений на выходные показатели работы МТА 70
2.4. Сравнительный анализ эффективности использования колесных и гусеничных тракторов в составе комбинированных МТА 75
2.5. Выводы по главе 76
Глава 3. Методика экспериментальных исследований 78
3.1. Приборы и оборудование, применяемые при испытаниях МТА 78
3.2. Агротехническая и энергетическая оценки агрегатов К-701+ППК-12,4 и Т-4А+СП-11+ЗСЗС-2,1 81
3.3. Закладка полевого опыта по сравнительной оценке вариантов комплектации ППК-12,4 на структуру урожая пшеницы 82
3.4. Закладка полевого опыта по влиянию различных вариантов посева пшеницы на формирование урожая 84
3.5. Выводы по главе 87
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований 89
4.1. Влияние скоростных и нагрузочных режимов работы агрегата К-701+ППК-12,4 на выходные показатели 89
4.1.1. Статистики глубины обработки почвы и гребнистости поверхности поля после обработки 89
4.1.2. Производительность и топливная экономичность агрегатов 91
4.2. Влияние уплотняющего воздействия движителей агрегатов, комплектования ППК-12,4 и способов посева на структуру урожая пшеницы 92
4.2.1. Изменение плотности, твердости и влажности почвы при воздействии движителей агрегатов на почву 92
4.2.2. Зависимость агрегатного состава почвы от уплотняющего воздействия агрегатов 98
4.2.3. Структура урожая пшеницы при воздействии движителей агрегатов на почву 101
4.2.4. Оценка агротехнических показателей обработки почвы и структура урожая пшеницы при различной комплектации МТА и способах посева 103
4.3. Сравнительная оценка различных типов рабочих органов для обработки почвы и посева 108
4.3.1. Условия закладки опытов 109
4.3.2. Оценка значимости влияния факторов на урожай пшеницы 112
4.3.2.1. Исходное состояние почвы 113
4.3.2.2. Глубина заделки семян и норма высева 114
4.3.2.3. Структура урожая пшеницы при различных вариантах посева, нормы высева и глубины заделки семян 117
4.4. Оценка структуры урожая пшеницы по различным предшественникам при посеве агрегатами К-701+ППК-12,4 и Т-4А+СП-11+3 СЗС-2,1 119
4.4.1. Условия закладки опытов 120
4.4.2. Значимость влияния факторов в формировании урожая пшеницы 123
4.4.2.1. Гребнистость поверхности и глубина обработки почвы 123
4.4.2.2. Структура поверхностного слоя почвы 124
4.4.2.3. Количество всходов семян 128
4.4.2.4. Способы посева и предшественники 130
4.5. Выводы по главе 135
Глава 5. Технико-экономическая оценка результатов исследований 137
Заключение 148
Библиографический список 151
Приложения 161
- Анализ зарубежных и отечественных почвообрабатывающих посевных машин-орудий для возделывания зерновых культур
- Обоснование рациональной рабочей ширины захвата почвообрабатывающих посевных агрегатов на базе тракторов тягового класса 50 кН
- Закладка полевого опыта по влиянию различных вариантов посева пшеницы на формирование урожая
- Изменение плотности, твердости и влажности почвы при воздействии движителей агрегатов на почву
Введение к работе
Актуальность проблемы. На современном этапе развития сельского хозяйства технологии возделывания сельскохозяйственных культур должны удовлетворять требованиям энергоресурсосбережения. Одним из важных аспектов этого является правильный выбор параметров и режимов работы почвообрабатывающих посевных агрегатов, которые существенно влияют на отдачу гектара пашни и, в конечном итоге, определяет эффективность растениеводства.
Существующие методики расчетов, позволяющие определять параметры и режимы работы агрегатов при обработке почвы и посеве сельскохозяйственных культур, не полностью удовлетворяют условиям конкретного поля, а также совокупности полей определенной зоны использования. До настоящего времени недостаточно внимания уделяется исследованию влияния параметров и режимов работы почвообрабатывающих посевных агрегатов на урожайность зерновых культур.
В связи с этим возникает необходимость разностороннего исследования взаимосвязи элементов системы «почва-орудие-трактор-урожай», обоснования рациональных параметров и режимов работы МТА при выполнении технологических операций с учетом влияния на формирование урожая и минимизации затрат на производство продукции.
Обработка почвы и посев - одни из основных звеньев системы современного земледелия. На них приходится более половины всех энергетических затрат в полеводстве. Правильная обработка почвы в севообороте повышает эффективное плодородие, уничтожает сорняки, предохраняет от ветровой и водной эрозии, создавая тем самым условия для получения высоких устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.
Большинство современных исследователей единодушно в том, что любое излишество в обработке почвы наносит вред земледелию и недопустимо. Наивысший эффект достигается при минимальном числе операций[37].
Качественное выполнение основных технологических операций является определяющим в повышении и получении устойчивых урожаев. Существующая практика использования одно-операционных машин и орудий подвергает почву 5-10 кратному воздействию. Стремление к снижению энергозатрат в земледелии и совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур, обусловило необходимость в применении комбинированных почвообрабатывающих посевных комплексов, которые за один проход позволяют выполнять несколько технологических операций [40].
Производимая сельскохозяйственная техника в Алтайском крае и России в основном устарела, ее уровень значительно уступает зарубежным аналогам. Эту проблему нельзя решить приобретением техники за рубежом. Однако, цена их реализации на мировом рынке значительно выше, чем отечественных аналогов [39].
В настоящее время ОАО «Рубцовский машиностроительный завод» и многие предприятия других регионов выпускают и реализуют в хозяйства края новые почвообрабатывающие и посевные машины, которые сочетают различные типы рабочих органов и позволяют за один проход выполнять несколько технологических операций.
При этом отсутствует научное обоснование их рациональных параметров и режимов работы с имеющимися в крае перспективными моделями тракторов. Нет зональных практических рекомендаций по наиболее эффективному использованию техники с позиций требований технологического процесса.
Поэтому, наряду с производством комплекса машин и орудий, необходимо проводить работы по их зональной адаптации, обоснова-
нию параметров и режимов работы агрегатов, технико-экономической оценке эффективности использования [9].
Повышение эффективности технологий возделывания пшеницы с использованием перспективных почвообрабатывающих посевных агрегатов для условий степной зоны Алтайского края с учетом максимальной урожайности культур и минимума энергозатрат является актуальной проблемой.
Цель исследований. Повышение эффективности использования новой почвообрабатывающей посевной техники в составе МТА при возделывании зерновых культур в степной зоне Алтайского края.
Задачи исследований:
Усовершенствовать математическую модель почвообрабатывающего посевного агрегата, как системы взаимодействий «почва-орудие-трактор-урожай».
Оценить соответствие параметров почвообрабатывающего посевного комплекса ППК-12,4 скоростным и нагрузочным режимам работы тракторов класса 50 кН, обосновать рациональные составы и режимы работы МТА.
Провести энергетическую и агротехническую оценки эффективности применения новой почвообрабатывающей посевной техники.
Выявить влияние параметров и режимов работы МТА на агрофизические свойства почвы и урожай пшеницы.
Дать технико-экономическую оценку эффективности внедрения технологии возделывания пшеницы с использованием почвообрабатывающих посевных агрегатов для условий степной зоны Алтайского края.
Научная новизна состоит в совершенствовании математической модели почвообрабатывающего посевного агрегата, позволяющей обосновать рациональные параметры и режимы работы комбиниро-
ванных МТА, оценить энергетические и технико-экономические показатели в условиях эксплуатации с учетом требований агротехноло-гий.
Объект исследования. Почвообрабатывающие посевные агрегаты и технологии возделывания пшеницы на базе комплекса ППК-12,4 производства ОАО «Рубцовский машиностроительный завод» и тракторов тягового класса 50 кН в условиях степной зоны Алтайского края.
Предмет исследования. В качестве предмета исследования рассматривается процесс взаимодействий элементов системы «почва-орудие-трактор-урожай» при выполнении посева сельскохозяйственных культур.
Методы исследования:
Методы эмпирического исследования (наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент);
Методы, используемые как на эмпирическом, так и на теоретическом уровне исследования (абстрагирование, анализ и синтез, индукция и дедукция, моделирование и др.).
Практическая ценность полученных результатов. Практическая ценность полученных результатов исследований заключается в разработке математической модели, которая позволяет определить на стадии проектирования почвообрабатывающих посевных комплексов рациональные параметры и режимы их работы при агрегатировании с перспективными моделями тракторов при посеве сельскохозяйственных культур применительно к конкретным природно-климатическим условиям. Полученные результаты исследований позволят сократить затраты средств на разработку и производство почвообрабатывающих посевных машин, выполнение технологических операций и повысить урожайность возделываемых культур.
Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся:
математическая модель почвообрабатывающего посевного агрегата как системы взаимодействий «почва-орудие-трактор-урожай»;
результаты экспериментальных исследований по оценке влияния параметров и режимов работы МТА на агрофизические свойства почвы и составляющие урожая пшеницы;
рациональные параметры почвообрабатывающих посевных комплексов и режимы воздействия их на почву при агрегатировании с тракторами класса 50 кН в условиях степной зоны Алтайского края.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях "Механизация сельскохозяйственного производства и переработка сельскохозяйственной продукции" сотрудников и аспирантов ИТАИ, АГАУ в 2001 и 2002 году, на юбилейной международной научно-практической конференции "Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве" АГАУ в 2003 году.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 научных статьях.
Структура и объем работы. Диссертация включает оглавление, введение, пять глав основной части, заключение, библиографический список из 86 наименований, в т.ч. 2 иностранных источника и 5 приложений. Работа изложена на 160 страницах машинописного тек-
ста, включает 57 рисунков и 18 таблиц. Приложения составляют 49 страниц.
Анализ зарубежных и отечественных почвообрабатывающих посевных машин-орудий для возделывания зерновых культур
За последние 10 лет техническая оснащенность сельского хозяйства заметно снизилась. Однако в настоящее время наметилась тенденция на улучшение качества сельскохозяйственных машин, расширения номенклатуры орудий, комплектуемый с тракторами.
Обработка почвы - самый энергоемкий и дорогостоящий процесс, на который приходится примерно 40 % энергетических и 25 % трудовых затрат всего их объема на полевых работах. Совершенствование технологий обработки почвы под зерновые культуры осуществляется, в основном, по 2-м направлениям: минимизация обработки почвы и совмещение нескольких операций за один проход.
Наряду с почвозащитной технологией в современной сельскохозяйственной практике большое внимание уделяется созданию и использованию комбинированных агрегатов, позволяющих за один технологический процесс выполнять несколько операций по обработке почвы и посеву, внесению удобрений и гербицидов [71].
Научные исследования и практика показывают, что при существующих технологиях возделывания сельскохозяйственных культур уплотнению ходовыми системами подвергаются 60-85 % полей до уборки. Сокращение числа проходов техники по полю достигается благодаря применению комбинированных машин, позволяющих одновременно проводить две-семь технологических операций [47].
Результаты применения комбинированных агрегатов показали, что при их использовании снижаются расходы: эксплуатационные на 57 %, топлива на 50 %, затраты труда на 40 % [71]. Специализированные машины изготовляют зарубежные фирмы Vertiber, Kuhn (Франция), INFOagrar (ФРГ), Howard (Великобритания) и др.
Изобретатели ФРГ, Франции, США, ГДР, Великобритании систематически работают над созданием и совершенствованием конструкций комбинированных агрегатов, способов их соединения и перевода из рабочего положения в транспортное. Наиболее известной фирмой ФРГ, выпускающей более десяти лет комбинированные зерновые агрегаты с шириной захвата 2; 2,5; 3; 3,33; 4 м является фирма Amazonen - Werke. Агрегаты этой фирмы предназначены для работы на легких и средних почвах. Подготовка почвы осуществляется с помощью вибробороны и зубового катка. Небольшая энергоемкость вибробороны позволяет использовать для работы относительно мощные тракторы. Так, при ширине захвата агрегата 2,5 м, необходим трактор мощностью 65 л.с. Недостатком вибробороны является то, что ее нельзя применять для обработки стерни. В последние 2...3 года в агрегатах фирмы Amazonen применяются зерновые сеялки Д7 и Д8 новых серий различных модификаций, комплектующиеся автоматическим устройством Tramline для образования постоянной колеи, гидрофицированными маркерами с автоматическим переключением, механизмом централизованной регулировки глубины хода в зависимости от типа почв, счетчиком засеянной площади. Использование в зерновых сеялках сошников с насадками позволяет осуществлять посев шириной ленты 8 см при ширине междурядий 12,5 см. По результатам испытаний в ФРГ такой способ обеспечивает высев семян приблизительно на 66 % поверхности поля при среднем расстоянии между семенами около 2 см и норме вы-сева 400 семян/м . В результате испытаний, проведенных Немецким сельскохозяйственным обществом, было установлено, что применение агрегата позволяет экономить до 40 % трудовых затрат. Фирма Amazonen - Werke выпускает также комбинированный агрегат, состоящий из почвофрезы с вертикальной осью вращения модели KJ30S, прикатывающего катка PW - 500 и сеялки Д7 с сошниками для ленточного посева и заделывающей боронкой. Зубья почвофрезы вращаются в противоположных направлениях, перемешивают и разравнивают комья, при этом крупные комья выносятся на поверхность, а мелкие оказываются внизу. Глубина обработки почвы регулируется и задается положением катка-уплотнителя. В 1985 году фирма Amazonen-Werke разработала новую модель комбинированного агрегата с шириной захвата 3 м, состоящего из фронтально навешенной бороны и уплотняющего катка с сеялкой, подсоединяемых сзади к трактору. В 1987 году фирма поставила на рынок комбинированный агрегат, в котором традиционный металлический прикатывающий каток, установленный за вибробороной, заменен катком, состоящим из 15 использованных автомобильных шин. Каток, устанавливаемый под зерновым бункером сеялки, служит в качестве опоры и привода вала высевающих аппаратов сеялки. Сошники сеялки, установленные в четыре ряда в шахматном порядке с расстоянием между ними 100 мм, заделывают семена в легко уплотненную шинами почву. Семена прикатываются рыхлой почвой из междурядий с помощью боронки. Фирма Ralewenk (ФРГ) выпускает три типа комбинированных зерновых агрегатов для различных типов почв. Почвообрабатывающая часть может быть выполнена: - с пассивными рабочими органами в виде культиватора с 3-рядным расположением S-образных пружинных стоек со сменными пово 23 ротными рабочими органами. К раме культиватора перед рабочими органами крепится планировочная доска, а сзади - катки различных типов; - с активными рабочими органами в виде почвофрезы с вертикальной или горизонтальной осью вращения. Почвофрезы с вертикальной осью вращения выпускаются трех типов: МКЕ (1; 1,5; 2; 2,5; 3 и 4 м); РКЕ (2,5; 3 и 4 м); КЕ (3,4,5 и 6 м), соответственно для работы с тракторами мощностью до 95 кВт (130 л.с), 130 кВт (180 л.с.) и 175 кВт (240 л.с). Масса почвообрабатывающей части в зависимости от ширины захвата и типа катка составляет 477...2817 кг.
Привод на активные рабочие органы передается от ВОМ трактора через карданную передачу, центральный редуктор, предохранительную муфту, и скорость вращения их изменяется в широком диапазоне путем изменения скорости вращения ВОМ и замены шестерен в редукторе.
В качестве посевной части могут применяться навесные сеялки с механическим (фирмы Amazonen-Werke, Hassia) или пневмомеханическим дозированием семян в сошники (фирма Accord). По следу колес трактора установлены два ряда зубовых рыхлителей с поворотными рабочими органами или подпружиненные рыхлители с устройством для автоматического возврата в исходное положение.
Фирма предлагает также варианты комбинированных агрегатов для работы по стерневому фону. Для этого впереди фрезы дополнительно устанавливается ряд подпружиненных рыхлительных стоек со сменными поворотными рабочими органами.
Обоснование рациональной рабочей ширины захвата почвообрабатывающих посевных агрегатов на базе тракторов тягового класса 50 кН
Закладка полевых опытов проводилась в составе агрегата из трактора К-701 и модернизированного комплекса ППК-12,4 с рабочей шириной захвата 8,2 м в хозяйстве Гросс О.О. в Панкрушихинском районе в 2000 году. Тип почвы — черноземы выщелоченные. Предшествующая культура - яровая пшеница.
С осени на поле проводилась плоскорезная обработка почвы агрегатом К-700А+КПШ-9 на глубину 14-16 см. В весенний период проводилась мелкая обработка агрегатом К-700А+СП-11+5СЗС-2,1. посев проводился 22 мая. Сорт пшеницы - «Алтайская 50».
Длина зачетных делянок250 м Рис.14. Схема закладки полевого опыта В качестве контрольных вариантов для сравнения приняты посевы пшеницы агрегатами К-700А+СП-11+5СЗС-2,! на двух соседних полях с близкими физическими свойствами. Осенние и весенние обработки были те же, что и на опытном поле. Посев проводился 19-21 мая при среднем уровне нормы высева 160 кг/га применяемом в хозяйстве. На одном из полей высевался сорт «Алтайская 50» перекрестным способом за два прохода агрегата при норме высева 50 % от заданной, а на втором — «Алтайский простор» - с посевом за один проход вдоль обработки.
Перед посевом замерялись влажность почвы по слоям горизонта 0-100 см на полях, плотность, твердость и влажность почвы по слоям горизонта 0-45 см. После посева выполнялись замеры глубины обработки почвы и гребнистости поверхности после обработки в каждом из вариантов, а также агрегатный состав почвы в поверхностном слое. По появлении всходов определялось их количество по площади (рядкам посева длиной 1 м) по ширине захвата МТА и глубина заделки семян в рядках. При достижении биологической спелости пшеницы отбирались пробы урожая по ширине захвата агрегатов в рядках посева и по площади (рамками размером 1,0 1,0 м и 1,0 4,1 м) по сравниваемым вариантам. Эксперимент также был реализован на трех опытных полях к-за «Шумановский» Немецкого Национального района в 2000 году. Тип почвы - темно-каштановые. Предшественниками были кукуруза, пар и пшеница. На паровом поле в течение летнего периода проводились четыре мелкие культивации агрегатом К-701+СП-11+5СЗС-2,1. На стерне кукурузы и пшеницы осенние обработки не выполнялись. В весенний период на всех опытных полях осуществлялось закрытие влаги агрегатом Т-4А+СП-11+ЗСЗС-2,1 поперек направления посева на глубину 3-4 см. На каждом из полей высевался сорт пшеницы «Алтайская 50» 5-ой репродукции 23-24 мая следующими посевными агрегатами: К-701+ППК-12,4 и Т-4А+СП-11+ЗСЗС-2,1. Всего 5 вариантов посева, в том числе три делянки засевались комплексом ППК-12,4 с различной нормой высева, одна делянка сеялками СЗС-2,1, оборудованными опытными сошниками конструкции СибИМЭ, позволяющими раздвигать сухой поверхностный слой почвы и проводить посев в увлажненный слой почвы. Базовым вариантом являлся посев сеялками СЗС-2,1, оборудованными серийными сошниками. Перед закладкой полевых опытов и после их реализации замерялись показатели, определяющие исходное состояние почвы, агротехнические оценки МТА, посевов и структура урожая пшеницы на период уборки. Перечень замеряемых показателей и методика их определения та- . кая же, что и при закладке опытов в Панкрушихинском районе. Результаты обработки полученных данных приведены в таблицах приложений 3 и 4 [57]. Эффективность возделывания зерновых культур в значительной степени определяется совершенством технологических процессов посева, а, следовательно, и применяемыми почвообрабатывающими и посевными машинами [14]. В условиях острого дефицита сельскохозяйственной техники в крае все большую актуальность приобретают вопросы разработки и внедрения новых технологий энергоресурсосбережения. С целью выявления зональных особенностей возделывания зерновых культур в 1999-2000 годах изучалось влияние различных вариантов посева пшеницы, комплектации ППК-12,4 на структуру урожая, а также проводилась энергетическая и агротехническая оценки посевных агрегатов в Панкрушихинском и Немецком Национальном районах края [13].
Целью проводимых экспериментальных исследований являлась проверка основных теоретических положений и комплексная оценка эффективности внедрения почвообрабатывающего посевного комплекса ППК-12,4 в сельскохозяйственное производство степных районов Алтайского края [58].
В разделе представлены результаты экспериментальных исследований почвообрабатывающих посевных агрегатов К-701+ППК-12,4, К-700А+СП-11+5СЗС-2,1, Т-4А+СП-11+ЗСЗС-2,1 (с серийными сошниками и сошниками СибИМЭ), Т-4А+СП-11+ЗСЗП-3,6 проведенных в хозяйствах Панкрушихинского, Благовещенского и Немецкого Национального районов согласно методик, изложенных в гл.З.
Почвообрабатывающие посевные агрегаты должны обеспечивать решение целого ряда задач, таких как полное подрезание сорняков, создание необходимой структуры поверхностного слоя почвы, выдерживание заданной глубины обработки и посева, а также их равномерности при возможно меньшей величине энергозатрат. Способность агрегатов удовлетворять, возможно, большему числу предъявляемых требований в значительной мере определит формирование урожая возделываемых культур, а следовательно и экономическую целесообразность их применения в различных почвенно-климатических условиях [57].
Закладка полевого опыта по влиянию различных вариантов посева пшеницы на формирование урожая
Согласно программы закладки опытов сравнивались следующие варианты и способы посева: К-701+ППК-12,4 (с катками), К-701+ППК-12,4 (с боронами) и Т-4А+СП-11+ЗСЗП-3,6.
Анализ таблиц приложения 2 показывает, что при посеве агрегатом на базе трактора Т-4А средняя глубина обработки и посева по ширине захвата составила 7,3 см при стандартном отклонении 2,9 см и коэффициенте вариации 40 %. Соответствующие показатели при использовании ППК-12,4 (с катками и боронами) были выше на 1,6-2,2 см, 3,1-2,7 см и на 27-19 %. Это указывает на высокую неравномерность хода по глубине новых агрегатов (стандартное отклонение глубины обработки почвы почти в 2 раза выше).
Средняя гребнистость поверхности поля после обработки и ее стандартное отклонение также значительно больше у агрегатов К-701+ППК-12,4 (с катками - 5,0 и 3,1 см; с боронами - 6,6 и 4,6 см соответственно), чем у Т-4А+СП-11+ЗСЗП-3,6 (0,7 и 2,0 см). То есть поверхность поля в последнем варианте агрегатирования более выровненная, так же, как и ложе семян.
Это подтверждают статистики глубины заделки семян, определяемые по всходам. Величина стандартного отклонения глубины заделки семян при посеве ППК-12,4 (с катками - 1,9 см, с боронами - 2,2 см) на 0,4 и 0,7 см выше, чем у МТА на базе трактора Т-4А. В результате их вариация по глубине также больше на 11-13 %.
После появления всходов были получены распределения семян в сравниваемых вариантах посева по площади (рабочей ширине захвата агрегатов при длине рядка 1,0 м в ячейках размером 10 10 см) и определены их статистики (см. рис.28-30).
Установлено, что среднее количество растений в ячейках 10 10 см вдоль ширины захвата агрегата на базе трактора Т-4А изменяется от 3,5 до 4,7 шт., при посеве ППК-12,4 с катками от 4,7 до 7,0 шт., с боронами от 4,8 до 6,8 шт. Причем средняя величина стандартного отклонения распределений семян у последних агрегатов на 1,4 и 1,6 см выше, что указывает на более широкую зону их рассева.
Вариация же средних значений количества семян, стандартных отклонений и коэффициентов вариации вдоль рядков посева длиной 1,0 м у всех сравниваемых агрегатов находится в пределах 4,3-13,2 % и свидетельствует об относительно равномерном их распределении.
По состоянию на период уборки определены составляющие урожая пшеницы по рядкам посева длиной 1,0 м вдоль всей ширины захвата агрегатов и статистики распределений.
На основании анализа данных структуры урожая приходим к выводу, что наземная биомасса, количество стеблей и масса зерна в колосе обладают достаточно высокой изменчивостью по ширине захвата агрегатов, причем их вариация по различным вариантам посева составляет от 23 до 60 %.
Значительно меньше подвержены влиянию внешних факторов длина стебля и колоса (10-27 %).
При сравнении составляющих урожая пшеницы при различных вариантах комплектования ППК-12,4 (с катками и боронами) установлено, что количество стеблей на единице площади и зерен в колосе в первом случае выше (285 и 254 шт/м2; 20,9 и 18,3 шт соответственно) при практически одинаковой массе 1000 зерен (25,8 и 26,2 гр.). В результате чего применение прикатывания посевов позволило получить прибавку урожая в среднем 1,5 ц/га (см. рис.31).
Оценка различных способов посева пшеницы агрегатами К-701+ППК-12,4 (с боронами) и Т-4А+СП-11+ЗСЗП-3,6 указывает на значимое различие в количестве стеблей на единице площади (322 и 295 шт/м соответственно), что явилось следствием различной нормы высева и всходов семян. Однако за счет увеличения массы 1000 зерен и количества зерен в колосе (с 29,5 до 32,3 г и с 22,0 до 22,9 шт/колос) в последнем случае урожайность пшеницы была выше в среднем на 2,5 ц/га (см. рис.32).
Как показывает анализ результатов проведенных исследований, отрицательный эффект от применения агрегата К-701+ППК-12,4 в сравнении с Т-4А+СП-11+ЗСЗП-3,6 обусловлено, в основном, чрезмерным уплотнением почвы движителями и большой уплотняемой площадью, а также неравномерностью глубины заделки семян [58].
Изменение плотности, твердости и влажности почвы при воздействии движителей агрегатов на почву
При анализе элементов структуры урожая установлено, что различная норма высева семян пшеницы ППК-12,4 обусловила формирование посевов с отличающейся продуктивной кустистостью.
Так, если количество всходов изменялось в среднем от 194 до 407 шт/м , то количество продуктивных стеблей к уборке составляло 249-322 шт/м2. Данный фактор явился определяющим для получения урожая, максимум которого достигнут при продуктивной кустистости 1,16. Увеличение количества всходов на опытных полях свыше 250 шт/м2, а продуктивных стеблей свыше 284 шт/м2 приводило к уменьшению массы 1000 зерен, их количества в колосе и снижению урожая. Ввиду того, что минимальный исследуемый уровень нормы высева находился ближе к зоне оптимума, чем средний и максимальный, то максимальная урожайность пшеницы по всем предшественникам в (предшественник - стерня пшеницы) Средняя же урожайность при посеве ППК-12,4 по пару и стерне практически не отличалась (11,9 и 11,7 ц/га), а по кукурузе была значительно ниже (8,7 ц/га). При этом масса 1000 зерен и их количество в колосе были минимальны, несмотря на незначительное различие количества продуктивных стеблей. Из анализа зависимостей следует, что при посеве агрегатом Т-4А+СП-11+3 СЗС-2,1 с серийными сошниками количество всходов по полям было в среднем на 30-48 шт/м2 выше, а количество продук-тивных стеблей на 36-86 шт/м , чем с сошниками СибИМЭ. Однако за счет снижения массы 1000 зерен и количества зерен в колосе величина урожайности на паровом поле и стерне пшеницы практически не отличалась (11,4 и 11,8 ц/га; 12,6 и 12,7 ц/га соответственно). На стерне же кукурузы это различие составило +3,9 ц/га (с сошниками СибИМЭ), вследствие того, что масса 1000 зерен и их количество в колосе отличались не существенно, а количество продуктив-ных стеблей было выше на 86 шт/м . Таким образом, результаты проведенных исследований дают основания считать, что при правильном выборе нормы высева семян пшеницы и глубины их заделки почвообрабатывающий посевной агрегат К-701+ППК-12,4 обеспечивает среднюю прибавку урожая в сравнении с агрегатом Т-4А+СП-11+3 СЗС-2,1 (с серийными сошниками) от 0,7 до 1,8 ц/га в зависимости от предшественников. Причем наибольшая эффективность использования комплекса ППК-12,4 достигнута на стерне пшеницы и поле после пара [57]. На основании экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы: 1. Параметры почвообрабатывающих посевных машин в сочетании с различными рабочими органами и условиями эксплуатации определяют режимы работы МТА, качественные показатели обработки почвы и посева, а, следовательно, и формирование урожая пшеницы. 2. Почвообрабатывающий посевной комплекс ППК-12,4 имеет завышенную рабочую ширину захвата и объемы бункера семян и удобрений для рационального агрегатирования с трактором К-701 в условиях степной зоны Алтайского края. В результате значительно повышается буксование движителей (до 28%), снижается рабочая скорость движения (до 1,5 м/с по стерне пшеницы), ухудшается топливная экономичность МТА (до 0,7 г/м2). 3. Наряду с этим, применение агрегата К-701+ППК-12,4, в сравнении с Т-4А+СП-11+ЗСЗС-2,1, позволяет повысить чис тую производительность в 1,70-1,73 раза (18,9-23,9м /с про тив 11,1-13,9 м2/с) при увеличении расхода топлива на 0,1 г/м2. Наилучшие показатели работы МТА получены на стерне кукурузы, а худшие на стерне пшеницы, что связано с различным исходным состоянием почвы по ПОЛЯМ. Сравниваемые агрегаты имеют высокую неравномерность глубины заделки семян и количества всходов (вариация находится в пределах 32-38%), что в значительной мере обусловлено невыравненностью полей и отсутствием копирования поверхности рабочими органами. По следу движителей трактора К-701 и передних колес семенного бункера ППК-12,4 (след в след) наблюдается увеличение уплотнения почвы по слоям 0-40 см на 0,13-0,21 г/см3, что приводит к снижению урожая пшеницы в среднем на 24,5% (21,6 ц/га против 16,3 ц/га). Применение варианта комплектации ППК-12,4 с катками позволило получить прибавку урожая в среднем 1,5 ц/га (в сравнении с боронами). Использование агрегата К-701+ППК-12,4, в сравнении с Т-4А+СП-11+ЗСЗС-2,1, приводило к увеличению содержания почвенных агрегатов размером более 10 мм и менее 0,5 мм, а также уменьшению количества почвенных агрегатов размером 1-3 мм до 5%. Средняя урожайность пшеницы при посеве ППК-12,4 в сравнении с СЗС-2,1 за 1999-2000 годы была выше на 5,6%, что указывает на целесообразность применения технологий минимальной обработки в степной зоне Алтайского края.
