Введение к работе
Актуальность проблемы. В 50-60-е годы прошлого столетия в нашей стране началось бурное развитие механизированных технологий возделывания пропашных культур. Этот первый этап развития технологий возделывания базировался на ручной прорывке всходов, в лучшем случае с их предварительной букетировкой пропашными культиваторами. Очень остро ощущалась необходимость обоснования оптимальных схем механизированного прореживания всходов
В конце 1970-х годов за рубежом, а потом и в нашей стране начался этап развития технологии формирования густоты насаждения, который существует и в наши дни и называется одностадийным Чтобы отказаться от применения прореживателей, даже управляемых, надо было улучшить семенной материал, резко уменьшить количество сорняков на свекловичных полях и более точно распределять семена в посевной борозде, считая, что это посев «на конечную густоту». На этой стадии развития техники и технологии пунктирного высева возникла необходимость дальнейшего совершенствования высевающих аппаратов и систем для более точной укладки семян в борозду. С переходом к высеву на конечную густоту весьма актуальными стали вопросы повышения полевой всхожести семян за счет более стабильной глубины заделки и улучшенной обработки почвы.
Урожайность культуры как оценочный показатель качества посева должна играть главную роль при выборе технологических параметров вплоть до определения предельной скорости движения агрегата Стремительное развитие информационных технологий позволило исследователям оперировать с сильно возросшими базами данных и громоздкими аналитическими и эмпирическими выражениями, а именно так можно получить достоверные сведения об использовании растением своей площади питания, о влиянии его места расположения в этой площади, об ожидаемом относительном уровне урожайности для того или иного размещения растений в рядке
Научная проблема. Повышение точности распределения семян и растений пропашных культур путем совершенствования технических средств и улучшения почвенных условий для прорастания семян с оценкой результатов по критерию урожайности.
Научная гипотеза. Совершенствование технологического процесса и технических средств по размещению семян и растений в пунктирном рядке улучшает качество распределения даже при повышенных скоростях дозирования семян и движения агрегата и увеличивает продуктивность каждого растения за счет рационального размещения на своей площади питания.
Объектом исследований являются технологические операции и технические средства по формированию густоты насаждения пропашных культур
Предметом исследований являются закономерности процессов высева семян аппаратами, показатели качества их распределения вдоль р
до и после прореживания, а также при высеве на конечную густоту и связанная с этим урожайность.
Цель исследований. Научно обосновать рациональные технологические параметры и конструктивные схемы технических средств для более точного размещения растений пропашных культур, развить математическое моделирование процесса формирования пунктирных рядов растений и методику прогнозирования их урожайности.
Задачи исследований.
Разработать теорию механизированного вдольрядного прореживания при двухфазном способе формирования густоты насаждения сахарной свеклы для различных условий по точности начального размещения всходов и требованиям агротехники на заданный интервал, модернизировать применяемое орудие.
Исследовать основные факторы, влияющие на процесс точного высева, и разработать новые модели технических средств для высева семян пропашных культур.
Для повышения полевой всхожести семян сахарной свеклы и сохранности всходов разработать технические средства, способные обеспечить оптимальные почвенные условия.
На основе теории вероятностей случайных величин разработать математическую последовательность формирования пунктирного ряда семян и растений с учетом достигнутой в опытных аппаратах точности высева.
На основании полевых опытов по влиянию размеров и формы площади питания растений пропашных культур на их продуктивность установить теоретические зависимости, отражающие это влияние
Разработать математическое обоснование и методику расчета предполагаемой относительной урожайности пропашных культур по показателям качества посева с внедрением ее в производство и в учебный процесс в высшей школе.
7. Определить необходимые исходные данные и составить программу-алгоритм расчета на ЭВМ для прогнозирования на стадии посева относительной урожайности пропашных культур в условиях производства
Методы исследования. Качество работы экспериментальных проре-живателей и высевающих аппаратов исследовалось в лаборатории на специально изготовленных стендах и в почвенном канале с тензометрической регистрацией интересующих параметров процесса. Полевые исследования технологических процессов и качества работы образцов создаваемой техники проводились путем составления статистических рядов измеряемых параметров в журнале наблюдений.
Закономерности размещения семян и растений вдоль рядка после каждой операции исследовались путем обработки статистических рядов методами теории вероятностей
Влияние качества основной обработки экспериментальными плугами на полевую всхожесть семян и на засоренность поля изучалось методами профилирования микрорельефа после вспашки, анатомирования почвы с из-
мерением глубины заделки растительных остатков и семян сорняков, а также подсчетом числа взошедших растений культуры и сорняков на сравниваемых полях.
Достоверность результатов, полученных аналитическим и опытным путем, проверялась многократными расчетами на ЭВМ (программа Mathcad), проведением повторных опытов и применением критериев согласия Пирсона и А.Н. Колмогорова.
Научная новизна результатов исследования может быть разграничена на следующие составляющие:
разработку математической модели процесса прореживания всходов и рабочих органов с улучшенным качеством работы;
классификацию и анализ факторов, влияющих на технологический процесс точного высева и на создание оптимальных почвенных условий для высеянных семян;
разработку математической модели послойного движения семян и обоснование принципиальных схем скоростных высевающих аппаратов на уровне изобретений, их технологических и конструктивных параметров;
разработку и внедрение серии моделей свекловичных плугов, обеспечивающих лучшие условия для прорастания семян и угнетения сорняков;
обобщение достигнутых показателей точности распределения семян разработанными высевающими аппаратами для обоснования теории образования пунктирного ряда семян и растений, разработку математической модели формирования вероятностных законов;
- уточнение методики прогнозирования урожайности пропашных
культур по показателям размещения семян и растений и разработку про
грамм-алгоритмов расчета на ЭВМ.
Положения, выносимые на защиту;
в эпоху двухфазного формирования густоты насаждения сахарной свеклы предложенные методы определения технологических параметров прореживания всходов и проектирования рабочего органа обеспечили существенное уменьшение затрат ручного труда по уходу за растениями;
подробный анализ отдельных стадий технологического процесса пунктирного высева и укладки семян в борозду позволяет выявить негативные факторы, нарушающие точность распределения семян и растений и определяет пути совершенствования как самого процесса, так и конструкций технических средств для его реализации;
вновь разработанные высевающие аппараты и пневмомеханические системы, как и модернизированные серийные аппараты, существенно улучшают качественные показатели размещения семян и растений по сравнению со своими аналогами;
полевую всхожесть семян и сохранность растений, а также их протекцию от сорняков в начальной стадии периода вегетации можно улучшить в процессе основной и предпосевной обработки почвы за счет совершенствования почвообрабатывающих орудий;
точность распределения семян, достигнутая экспериментальными высевающими аппаратами, соответствует как нормальному закону, так и более общему гамма-распределению случайной величины - интервала в посевной борозде, на основании которых можно рассчитывать вероятности парных сочетаний интервалов между растениями;
продуктивность отдельного растения зависит от его места расположения на своей площади питания, а в стесненных условиях загущенного посева на продуктивность влияют не только ближайшие, но и следующие соседние растения;
методика расчета и программа-алгоритм прогнозирования на ЭВМ относительной урожайности пропашных культур по результатам посева позволяют оценивать достигнутое качество работы новых посевных машин по конечному результату возделывания культуры
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научных конференциях ВГАУ (Воронеж, 1968-2006 гг.), на научной конференции Волгоградского СХИ (Волгоград, 1974 г.), Заседаниях научно-технического совета СКБ «Почвопосевмаш» (Кировоград, 1974-1977гг ) Всесоюзной научно-технической конференции по индустриальным технологиям возделывания пропашных культур (Харьков, УкрНИИСХОМ, 1986 г ), на ученом совете в высшей с.х школе (Франция, Анже, 1993 г.)
Публикации. По материалам диссертации автором опубликовано 69 научных работ, в том числе 22 статьи в центральных журналах, 2 - в региональных журналах, 3 — в монографиях или учебных пособиях автора, 1 -брошюра (Франция), получено 7 авторских свидетельств и патентов на изобретения, 1 свидетельство на государственную регистрацию программы для ЭВМ, 5 авторских свидетельства на полезные модели.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Основной материал занимает 311 страниц компьютерного текста, литература - 35 и приложение — 41 страницу. В работе имеется 26 таблиц и 132 рисунка Список литературы включает 328 наименований В приложении представлено 18 документов. Общий объем составляет 388 страниц.
