Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1 Обоснование целесообразности чизелевания почвы в условиях Волгоградской области 11
1.2 Агротехнические подходы при проектировании рабочих органов и орудий 15
1.3 Классификация чизельных рабочих органов 27
1.4 Способ минимальной обработки почвы с полосным углублением 31
1.5 Орудие минимальной обработки почвы с полосным углублением 35
1.6 Выводы по главе. Цель и задачи исследований 40
2 Теоретические исследования процесса чизелевания и конструкции рабо чего органа для минимальной обработки с полосным углублением 42
2.1 Исследование взаимосвязи технологических и конструктивных параметров чизельных рабочих органов 42
2.2 Определение тягового сопротивления чизельного рабочего органа модульной конструкции 48
2.3 Зона сплошной обработки и способы её регулирования 53
2.4 Тяговое сопротивление чизельного рабочего органа «РОПА» 57
2.5 Взаимодействие горизонтального ножа рабочего органа «РОПА» с обрабатываемым пластом почвы 63
2.6. Выводы по главе 69
3 Программа и методика экспериментальных исследований 71
3.1 Программа экспериментальных исследований 71
3.2 Технические средства, используемые для экспериментальных ис следований 72
3.3 Методика лабораторно-полевых исследований технологического процесса минимальной обработки почвы с полосным углублением
3.4 Частные методики проведения исследований экспериментальных рабочих органов 74
3.4.1 Определение тягового сопротивления конструктивно-технологи ческих элементов рабочего органа «РОПА» 74
3.4.2 Определение обрушения почвы рабочим органом «РОПА» 77
3.4.3 Влияние компоновочной схемы орудия на деформацию почвы
3.5 Статистическая обработка экспериментальных данных 85
3.6 Методика расчета эффективности внедрения новых машин 85
4 Анализ результатов исследований 92
4.1 Результаты и анализ агротехнических показателей работы экспери ментального рабочего органа 94
4.2 Определение влияния способа основной обработки почвы на уро жай зерновых колосовых культур 99
4.3 Обрушение почвы рабочим органом «РОПА» и влияние компоно вочной схемы орудия на технологию минимальной обработки почвы с полосным углублением 101
4.4 Определение тягового сопротивления составных элементом рабоче го органа «РОПА» 106
4.5 Результаты и анализ эксплуатационных показателей орудия с рабочи ми органами «РОПА» в аридных условиях Астраханской области 110
4.6 Исследование и испытание орудия минимальной полосной обработ ки на Северо-Кавказской машиноиспытательной станции 114
4.7 Выводы по главе 118
5 Исследование эффективности использования почвообрабатывающего орудия минимальной обработки с полосным углублением 120
5.1 Технический и энергетический анализ серийно выпускаемых чизельных плугов на предприятиях ЮФО 121
5.2 Технико-экономическая эффективность применения разработанных рабочих органов и орудий 131
5.3 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
- Способ минимальной обработки почвы с полосным углублением
- Зона сплошной обработки и способы её регулирования
- Методика лабораторно-полевых исследований технологического процесса минимальной обработки почвы с полосным углублением
- Результаты и анализ эксплуатационных показателей орудия с рабочи ми органами «РОПА» в аридных условиях Астраханской области
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время уделяется особое внимание повышению эффективности и рентабельности сельскохозяйственного производства, а это в свою очередь требует внедрения новых научно обоснованных технологий возделывания культур, высокопроизводительной, универсальной техники, дающих возможность сбережения энергетических и биологических ресурсов.
Важнейшим технологическим процессом в земледелии для создания наилучших условий роста и развития культурных растений является механическая обработка почвы. Она оказывает благоприятное воздействие на биологические, биохимические и физико-механические процессы, происходящие в почве, улучшает ее тепловоздушный и питательный режимы. Одной из наиболее энерго-насыщеных и технологически ответственных операций при возделывании сельскохозяйственных культур, влияющей на их продуктивность, является осенняя основная обработка почвы. В настоящее время для основной обработки почвы широко используются чизели. Данные рабочие органы в процессе рыхления обрабатываемого слоя разрушают уплотненные слои в нижних горизонтах, увеличивая мощность корнеобитаемого слоя, улучшают тепловой, воздушный и водный режимы почвы, способствуют повышению биологической активности обрабатываемого слоя и увеличению урожайности.
В связи с этим предлагаемая работа, направленная на повышение эксплуатационно-технологических и экономических показателей работы чизельных орудий, является актуальной и имеет большое значение для развития сельского хозяйства страны.
Степень разработанности темы. Вопросами совершенствования технологического процесса глубокой обработки почвы и обоснования параметров рабочих органов почвообрабатывающих машин занимались В.В. Бледных, В.М. Бойков, И.Б. Борисенко, П.М. Василенко, В.И. Ветохин, В.П. Горячкин, И.И. Гуреев, В.А. Желиговский, В.Е. Ковтунов, А.С. Кушнарев, Н.В. Кроснощеков, С.Г. Муда-3
рисов, И.М. Панов, В.И. Пындак, Р.С. Рахимов, В.Б. Рыков, Д.Н. Саакян, В.А. Са-кун, Г.Н. Синеоков, А.П. Спирин, С.В. Старцев, В.В. Труфанов и другие. Однако технологические процессы и конструктивные параметры применяемых рабочих органов и орудий основной обработки почвы остаются несовершенными. Проблема требует дальнейшей проработки и, в первую очередь, требуется дополнительный поиск оптимальных технологических и технических решений.
Цель работы - повышение эксплуатационно-технологических показателей почвообрабатывающего агрегата за счет оптимизации технологического процесса чизелевания и параметров рабочего органа минимальной обработки с полосным углублением.
Задачи исследования:
- провести анализ применяемых технологий чизельной обработки почвы в
условиях Волгоградской области и обосновать конструктивно – технологическую
схему рабочего органа для минимальной обработки почвы с полосным углубле
нием;
- получить теоретические и экспериментальные зависимости, раскрывающие взаимосвязь параметров исследуемого рабочего органа с минимизацией технологического процесса чизелевания почвы;
провести лабораторно-полевые исследования технологического процесса чизелевания рабочими органами минимальной обработки почвы с полосным углублением;
определить эффективность применения чизельного рабочего органа для минимальной обработки почвы с полосным углублением.
Научная новизна - получены закономерности, раскрывающие влияние параметров разработанного рабочего органа на энергетические и технологические показатели процесса минимальной обработки почвы с полосным углублением.
Новизна технического решения защищена патентами РФ на изобретение №2489826 и патентом на полезную модель №154634.
Теоретическая и практическая значимость работы. Обоснованы технологический процесс чизелевания и конструктивная схема рабочего органа для ми-4
нимальной обработки почвы с полосным углублением, получены аналитические и эмпирические выражения определяющие основные его параметры и эксплуатационно-технологические показатели почвообрабатывающего агрегата.
По результатам исследований разработана техническая документация на орудие минимальной полосной обработки ОМПО-5,6, производство которого освоено на электромеханическом заводе ОАО «ВЭМЗ» (г. Волгоград). На СевероКавказской государственной зональной МИС проведены ведомственные испытания орудия (протокол приемочных испытаний №11-42-13 (1010092)).
Изготовлены модернизированные рабочие органы почвообрабатывающего агрегата «РОПА», устанавливаемые на серийные рамы плугов. Агрегаты с рабочими органами «РОПА» прошли производственные испытания на полях УНПЦ «Горная поляна» Волгоградского ГАУ и ФБГНУ ПНИИАЗ.
Результаты исследований могут быть использованы при разработке конструкции и определении параметров чизельных почвообрабатывающих орудий и их рабочих органов.
Методология и методы исследования направлены на определение закономерностей влияния параметров рабочего органа и орудия минимальной обработки с полосным углублением на энергетические и технологические показатели процесса обрабатываемой среды.
Теоретические исследования выполнялись с использованием основных положений, законов и методов классической механики и математического анализа. Экспериментальные исследования проводились в полевых условиях на основе общепринятых методик в соответствии со стандартами организации СТО АИСТ и действующими ГОСТами, а также с использованием теории планирования факторного эксперимента. Основные расчеты и обработка результатов экспериментов выполнялись на ПК в среде Excel и с использованием программ для обработки данных методами математической статистики.
Положения, выносимые на защиту:
- усовершенствованный технологический процесс чизелевания и конструктивная схема рабочего органа минимальной обработки почвы с полосным углуб-5
лением;
- зависимости, раскрывающие взаимосвязь параметров исследуемого рабочего органа с минимизацией технологического процесса чизелевания почвы;
- результаты лабораторно-полевых исследований технологического процес
са чизелевания рабочими органами минимальной обработки почвы с полосным
углублением;
- расчеты эффективности применения рабочего органа для минимальной
обработки почвы с полосным углублением.
Степень достоверности и апробация результатов подтверждены результатами как нашими, так и независимыми исследованиями рабочих органов «РОПА” и орудия ОМПО-5,6 в условиях УНПЦ «Горная Поляна», ФБГНУ ПНИИАЗ, ФГБУ «Северо-Кавказская МИС» и эксплуатации в хозяйствах Волгоградской области.
Основные положения работы представлены и одобрены на Международных научно-технических конференциях Волгоградского ГАУ (2013-2015гг.), ФБГНУ ПНИИАЗ (2013г), X Міжнародної науково-практичної конференції. Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації сільськогосподарської техніки. – Кіровоград: КНТУ, 2015г.
Исследуемые рабочие органы и орудие ОМПО-5,6 экспонировались и участвовали на выставках: Золотая Осень 2013-2014гг (дипломы и золотые медали); на 23-й Международной специализированной выставке БЕЛАГРО -2013, г. Минск (диплом и благодарственное письмо ректору); Золотая Нива 2015, г. Усть-Лабинск (диплом); XXIIVXXV специализированные выставки «Агропромышленный комплекс» г. Волгоград (дипломы и золотые медали).
По результатам исследований опубликовано 19 печатных работ, в том числе 4 в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, получено 4 патента на изобретение РФ (№№ 2335870, 2362286, 2426288, 2489826) и 2 патента на полезную модель РФ (№№ 154634 и 143492). Общий объем публикаций 4,0 печ. л., из которых соискателю принадлежит 1,6 печ. л.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литерату-6
ры и приложений. Работа изложена на 190 страницах машинописного текста, из них 153 страницы основного текста, содержит 21 таблицу, 98 иллюстраций и 9 приложений на 36 страницах. Список литературы включает 135 наименований.
Способ минимальной обработки почвы с полосным углублением
Половина нормы годовых осадков выпадает в осенне-зимний период, а в весенне-летний период они носят ливневый характер. Часто наблюдаются засушливые продолжительные периоды [7, 35, 51, 59, 73, 79]. Пересохшая почва на склонах не способна поглотить всю влагу в случае выпадения в такое время ливневых дождей. В результате 30-50% выпавших осадков теряется в виде поверхностного стока. Наиболее плодородный верхний слой почвы смывается возникающими потоками воды. Также происходит и подпочвенный сток воды, вымывающий ценные иловатые частицы и водорастворимые вещества, необходимые для питания растений. Кроме того, на почвах, обрабатываемых по отвальной технологии, проявляется ветровая эрозия. Совокупность этих факторов приводит к потере плодородия и деградации почв.
Выделенные особенности обработки почвы в условиях Волгоградской области позволяют сделать вывод о том, что она должна быть направлена на накопление, сохранение и рациональное использование почвенной влаги осадков осенне-зимнего и весеннего периодов за счет улучшения её водопоглощающей способности а так же на предотвращение ветровой эрозии [29, 32, 37, 47 113].
Многократность проходов сельскохозяйственной техники приводит к уплотнению почвы на глубину до 0,4 м и более, вследствие чего уменьшается её пористость и разрушается капиллярная система, что негативно отзывается на процессах газообмена между почвой и атмосферой, влагопроницаемости. Длительное использование плоскорежущих и лемешных плугов приводит к образованию «плужной подошвы» и переуплотнению подпахотных слоев, что препятствует поступлению влаги в нижележащие горизонты и из них обратно, уменьшает рост корневой системы растений. Также ухудшается температурный режим, снижается биологическая почвенная активность [29, 36, 48, 49, 110].
Увеличение плотности почвы приводит к более интенсивному нагреву её в дневные часы, а ночью она быстро остывает. Нарушение газообмена и большие перепады температуры замедляют биологические процессы, происходящие в результате деятельности полезных почвенных организмов. Превышение плотности почвы на 0,15-0,2 г/см3 от нормальной приводит к снижению интенсивности разложения растительных остатков на 38-40%. Кроме того, почвенные бактерии недостаточно переводят азот в доступную для растений форму, что снижает эффективность вносимых в почву удобрений. Последующая обработка переуплотнённых и бесструктурных почв приводит к глыбообразованию, тре 14
бует повышенных затрат энергии. Следует отметить, что энергозатраты машинных технологий неразрывно связаны с качеством обработки почвы, производительностью, трудовыми и денежными затратами [11, 49, 52].
Поэтому поиск перспективных ресурсосберегающих способов обработки уплотнённых слоев почвы, разработка орудий и рабочих органов для их осуществления является актуальным направлением [45, 46, 54].
В мировой практике земледелия сложилась устойчивая тенденция перехода от отвальной вспашки к глубокому рыхлению почвы без оборота пласта [53, 57, 67, 128]. Наиболее перспективный, ресурсосберегающий способ безотвального рыхления основан на чизельной обработке почвы. Применение чизелевания способствует разрушению и не образованию уплотнённой «плужной подошвы», снижает ветровую дефляцию и предотвращает водную эрозию, что способствует улучшению условий роста сельскохозяйственных растений и в конечном итоге повышает урожайность возделываемых культур.
Чизелевание почвы является эффективным приемом антропогенного воздействия человека на почвенную среду. Чизелевание эффективно применяется в виде основной операции в технологиях производства сельскохозяйственных культур как в богарном земледелии, так и на орошении [6, 45, 46, 62, 91].
Чизельная обработка почвы является надежным приёмом на склоновых землях в борьбе с ветровой и водной эрозией. При работе чизельных орудий более 60% процентов количества стерни сохраняется на поверхности почвы [122]. Этого достаточно для защиты её от ветровой эрозии. Исследования ученых показали, что после чизельной обработки по сравнению с отвальной вспашкой на склоне величиной 3-5 смыв почвы уменьшился в 2,5 раза, потери основных минеральных элементов сократились в 1,2-3,2 раза, а сток талых вод снизился до 3,3 раза [6, 7, 45].
Кроме того, чизельная обработка способствует более глубокому просачиванию талых и дождевых вод на склонах и сокращению их стока на 11…42 мм, а смыва почвы – на 1,6…6,5 т/га по сравнению со вспашкой [3, 6, 70, 114]. Чизелевание, как технологическая операция обработки почвы, обеспечивает разуплотнение глубоких её слоёв с меньшими затратами энергии, труда и средств, чем отвальные, плоскорезные и другие орудия [62, 63]. В результате обработки объёмная масса почвы снижается до 21%, возрастает водопроницаемость в несколько раз, а её пористость увеличивается на 4…10%.
Чизельная обработка является перспективным приёмом и находит все большее применение при засолении почвы на орошении за счет интенсифицирования аэробных почвенных процессов. На сильно засолённых почвах для лучшей промывки солей следует проводить чизелевание с щелеванием на глубину до 50 см [62, 63]. С помощью чизелевания, применяя рабочие органы «РАНЧО», можно эффективно бороться с таким злостным сорняком, как горчак ползучий [14].
Таким образом, чизелевание почвы в условиях Волгоградской области эффективно при возделывании зерновых сплошного сева и пропашных культур, в том числе на склоновых землях.
Зона сплошной обработки и способы её регулирования
До настоящего времени общепризнанной теории резания почвы рабочими органами, учитывающей их реальные свойства и характеристики, не существовало [97].
В основе общей теории всех земледельческих машин, по мнению академика В.П. Горячкина [39], должна быть положена теория разрушения материалов и теория клина, на основе теории прочности Кулона-Мора, согласно которой разрушение происходит при определенном (предельном) сочетании наибольшего и наименьшего нормальных напряжений. Применительно к почвообрабатывающему орудию В.П. Горячкин вывел универсальную рациональную формулу [40] силы тяги: Р = fG + kab + sabv2, (2.14) где Р - сила тягового сопротивления почвообрабатывающего орудия; /G - сопротивление орудия при протаскивании в борозде; а и Ъ - глубина обработки и ширина пласта; G - вес орудия;/- коэффициент эквивалентный коэффициенту трения плуга о почву; к - удельное сопротивление почвы резанию; v - рабочая скорость; є - коэффициент пропорциональности.
Как известно, формула (2.14) показывает три составляющие тягового сопротивления, характеризующие: - сопротивление самого плуга; kab - сопротивление деформации пласта; eabv2 - сопротивление на отбрасывание деформируемого пласта. Сила сопротивления любого модульного рабочего органа будет состоять из суммы сил сопротивления каждого его элемента (модуля), соответственно P = Tl=ipi. (215) Разработанные нами модульные рабочие органы на основе или с использованием чизельного элемента, т.е. долота как основного источника деформации почвы, имеют техническую и технологическую особенности. А именно, что все дополнительные модули работают в пространстве после долота, т.е. дополнительно дообрабатывают технологически пропущенные участки или обрабатывают уже взрыхленную от долота почву (повышая качественные агротехнические или снижая энергетические показатели, заменяя тем или иным видом деформации).
В формуле (2.14) первая составляющая /G характеризует сопротивление самого плуга, зависит от массы орудия и не учитывает количество и особенности модулей рабочего органа. Данную часть силы тяги принимают равной 15-20% от общего сопротивления и называют «мертвым сопротивлением».
Величина второго члена рациональной формулы (2.14) зависит от обрабатываемой площади F и характеризует сопротивление на отрезание и деформацию пласта. Коэффициент к зависит от физико-механических свойств почвы и параметров рабочего органа. Учитывая, что часть модульных элементов будет работать во взрыхленной или частично взрыхленной почве, то и величина коэффициента к изменится на соответствующий коэффициент пропорциональности, зависящий от доли данных соотношений.
Коэффициент удельного сопротивления рассматриваемого модуля рабочего органа можно определить прямым его динамометрированием, исходя из рациональной формулы по выражению /;=-, (2.16) где Р– сопротивление модуля, Н; Ft - площадь обработки модуля, м . Величина третьего члена рациональной формулы (2.14) зависит от сообщения живой силы частицам почвы на площади обработки (энергия сопротивления, идущая на придание ускорения обрабатываемого пласта). Коэффициент s, по данным [24, 58, 97,107], в среднем можно принять равным 1500 Н с2/м4. Формула тягового сопротивления применительно к модульным рабочим органам чизельных орудий, рыхлящих до критической глубины резания, учитывая (2.14), имеет следующий вид: Рмч =fG+ "=1 kt Ft + v2 ?=i Ft, (2.17)
Как уже говорилось ранее, чизельный рабочий орган представляет собою рыхлитель, состоящий из стойки (различной формы), в нижней части которого закреплен деформатор в виде долота.
Учитывая выражение (2.15), сила сопротивления чизельного органа складывается из сил сопротивления долота и стойки, т.е. Р=РЧ+РС. Применительно к чизельным орудиям, рыхлящим до критической глубины резания, формула тягового сопротивления имеет следующий вид: P4 = fG + KF4 + sF4v2, или Рч = fG + (К + EV2)F4, (2.18) где Рч - сила тягового сопротивления при чизелевании до критической глубины резания; F4 площадь сечения почвы от долота чизельного орудия, рыхлящего почву до критической глубины резания. Большая часть тягового сопротивления рабочего органа идет на разрушение почвы от долота (до 85%). На вертикальную часть стойки будут действовать силы от взрыхленной долотом почвы, которые можно определить следующим образом: PC = NC + 2f6R6c. На основании изучения экспериментальных данных можно утверждать, что доля силы Rc в суммарном сопротивлении орудия составляет не более 15% [109], так как составляющие Nc и 2f6 мало энергоёмкие, поэтому приблизительно её можно оценивать следующей упрощенной зависимостью:
Методика лабораторно-полевых исследований технологического процесса минимальной обработки почвы с полосным углублением
Учитывая поставленные цель и задачи исследований, сформулированные в 1 разделе, теоретические предпосылки, полученные в разделе 2, программа экспериментальных исследований предусматривала: - определение характера деформации почвы экспериментальным рабочим органом, влияние компоновочной схемы орудия на технологию минимальной обработки почвы с полосным углублением; - определение эксплуатационно-технологических и энергетических показателей рабочего органа и орудия минимальной обработки почвы с полосным углублением; - исследование влияния технологии осенней обработки почвы на урожайность зерновых культур. Объектом исследований являлся технологический процесс взаимодействия с почвой чизельного рабочего органа минимальной обработки с полосным углублением. Программа полевых исследований предусматривала проверку работоспособности исследуемых рабочих органов в различных почвенно-климатических зонах: - основные лабораторно-полевые исследования проводились на опытном поле УНПЦ Горная Поляна Волгоградского ГАУ; - определение сравнительных эксплуатационно-технологических показателей - на опытном поле ФГБНУ ПНИИАЗ (с. Соленое Займище, Чернояр-ский район, Астраханская область); - лабораторно-полевые испытания, согласно ТЗ на «Орудие минимальной полосной обработки ОМПО-5,6», в ФГБУ «Северо-Кавказская МИС» - на полях ИПКК АПК ФГБОУ ВПО ДГАУ в г. Зерноград, Ростовская область.
Согласно программе, для основных лабораторно-полевых исследований в УНПЦ Горная Поляна Волгоградского ГАУ, и сравнительных эксплуатационно-технологических показателей - на опытном поле ФГБНУ ПНИИАЗ использовались модернизированные экспериментальные рабочие органы «РОПА» (рисунок 3.1) с возможностью установки на раму серийного плуга ПЛН-3-35. В ходе экспериментов рабочие органы устанавливались с междуследием 0,7м (через одно место крепления отвального рабочего органа). Данный плуг эксплуатировался с тракторами класса 1,4 т.с. – МТЗ-80 и МТЗ-82. (рисунок 3.2)
Методика лабораторно-полевых исследований технологического процесса минимальной обработки почвы с полосным углублением Лабораторно-полевые исследования технологического процесса минимальной обработки почвы с полосным углублением, сравнительные и эксплуатационно-технологические показатели МТА в составе с различными орудиями для основной обработки почвы проводились в соответствии с требованиями СТО АИСТ [119-122].
Показатели условий проведения испытаний определялись согласно ГОСТ 20915 и сравнивались с ТЗ на разработку ОМПО-5,6, утвержденным проректором по научной работе ФГБОУ ВПО «Волгоградский ГАУ» и директором ООО «ЮГЖЕЛДОРМАШ» от 04.04.2013.
Агротехнические показатели испытаний орудий определялись согласно СТО АИСТ 4.1 [121]. Энергетическая и эксплуатационно-технологическая оценки проведены в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52777, ГОСТ Р 52778 [42, 43].
В соответствии с ГОСТ Р 53489, ГОСТ 12.2.002, ГОСТ 10677 на СевероКавказской МИС была проведена оценка безопасности и эргономичности конструкции орудия минимальной полосной обработки ОМПО-5,6, выписка из данного протокола представлена в приложении Д. В ходе испытаний было обнаружено, что орудие ОМПО-5,6 не соответствует требованиям ГОСТ Р 53489 по трем пунктам, которые были устранены при выпуске опытной партии.
С целью подтверждения теоретических исследований определения тягового сопротивления рабочего органа «РОПА» и его конструктивно-технологических элементов был разработан и собран измерительный комплекс.
При регистрации энергетических параметров использовалось тензомет-рическое оборудование, применяемое для проведения экспериментальных исследований комбинированных рабочих органов в полевых и лабораторных условиях [56, 60, 71, 81, 83, 90, 95].
Комплекс состоит из измерительной и регистрирующей систем, в которые входят: - тензометрические датчики, наклеенные на элементы рабочего органа; - каналы связи; - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП); - персональный компьютер (ноутбук) с соответствующим программным обеспечением, осуществляющим управление АЦП. Тензодатчики наклеивались, по принятым методикам [4, 95], на боковую грань паза про фрезерованного в односторонней лапе и на торцах передней и задней части стойки. Соответствующим способом спаивались по мостовой схеме. В целях повышения точности измерения, за счет обеспечения хорошей температурной компенсации, наклейку смежных плеч полумоста производили в перпендикулярных плоскостях на одной детали. Канала ми связи (проводами) соединяли тензодатчики с регистрирующей системой.
Согласно принятой методике предусматривалось перемещение односторонней лапы вдоль стойки. С этой целью против каждого места крепления лапы были сделаны проточки (рисунок 3.4) для прокладывания сигнальных проводов с установкой защитного экрана, изготовленного из тонкой жести (см. рисунок 3.5). С задней части стойки также выполнялась проточка, вдоль которой припаивались медные провода для фиксации проводов связи.
Результаты и анализ эксплуатационных показателей орудия с рабочи ми органами «РОПА» в аридных условиях Астраханской области
Вопросу выбора технологии обработки почвы уделяется сегодня огромное внимание. Идут широкие дискуссии о преимуществах и недостатках отвальной и безотвальной, глубокой, мелкой поверхностной обработки почвы и энергосберегающей технологии «прямого посева».
В целом минимизация почвообработки представляет частный случай ее оптимизации с учетом системных связей со всеми элементами земледелия и аг-роэкологическими условиями. Плотность сложения как ведущий фактор эффективного плодородия является определяющим при обосновании и внедрении новых ресурсосберегающих технологий обработки почвы и возделывания сельскохозяйственных культур [33, 88]. Плотность почвы является интегральным показателем ее состояния, определяющим как условия развития почвенной биоты, так и развития корневой системы выращиваемых на ней растений [70, 72, 82]. Выбор приема и глубины обработки зависит от микро зональных особенностей каждой почвенной разности.
На землях Южного и Поволжского Федеральных округах наиболее высокий уровень эффективного плодородия обеспечивается при плотности пахотного слоя в пределах 1,05-1,25 г/см3 [30, 64, 82]. Один из доступных способов создания и поддержания оптимального сложения достигается механической обработкой почвы. Причем основное место отводится до посевной обработке так как она способна регулировать плотность на глубину ниже и под посевным материалом [2, 13, 31]. А с учетом значимости плотности и глубины обработки, как факторов, способствующих накоплению осенне-зимних осадков и предотвращению эрозионных процессов, можно обосновать технологию осенней глубокой обработки.
В связи с этим были проведены исследования по динамике плотности сложения в звене севооборота пар - оз. пшеница - яр. пшеница на фоне приемов осенней обработки. Для исследуемого поля характерно наличие в середине гумусового слоя (22-35 см) плотного (1,47 г/см3) иллювиального горизонта (В1) с признаками остаточной солонцеватости.
Наблюдения показали, что в период парования динамика плотность почвы формируется под влиянием технологии подготовки чистого пара. Выявлены различия между вариантами способа обработки и глубиной основной обработки перед парованием в период посева озимой пшеницы по чистому пару (таблица 4.1). Влияние паровых обработок на среднюю плотность слоя 0-30 см было одинаковым. Ее значения находились в оптимальном диапазоне и составля 96 ли по чистому пару 1,13-1,16 г/см3.
Изменения плотности под влиянием приемов основной обработки находились в полном соответствии с отмеченными выше особенностями строения профиля почвы. До глубины 10-20см существенных различий между обработками не выявлено. В слое 20-30см по плоскорезному рыхлению на 20-22см и по отвальной вспашке на 25-27см относительно рыхления стойками РОПА наблюдается различие уплотнения, соответственно с 1,25-1,26 г/см3 до 1,18-1,21 г/см3 при НСР05 =0,03.
Дифференциация приемов обработки начинается с глубины 20-30см. При плоскорезной обработке (рыхление на 20-22см) объемная масса находится на грани верхнего предела оптимальных значений и составляет 1,25г/см3. Аналогичная ситуация с отвальной обработкой 1,26г/см3. При рыхлении стойками РОПА без лапы, но с междуследием рабочих органов 0,35м, плотность в пределах нормы 1,18г/см3, как и при плоскорезном рыхлении на 25-27см. При рыхлении стойками РОПА с лапой и междуследием 0,7м идет некоторое повышение плотности на 0,03г/см3 (в пределах НСР), но меньше относительно плоскорез 97
ной и отвальной обработок на 0,04-0,05г/см3. Необходимо помнить, что при обработке рабочими органами РОПА с междуследием 0,7м и лапой, установленной на 10-12см, зона сплошного рыхления (на глубине 20-30см) отсутствует в отличие от других видов обработки. Хорошая степень разуплотнения исследуемого слоя достигается глубокими плоскорезными и чизельными обработками. При данных вариантах обработки их сложение почвы не превышает допустимого уровня, находится в пределах 1,18-1,21 г/см3.
На сложение почвы в слое 30-40 см из изучаемых приемов оказала влияние только обработка рабочими органами "РОПА" на глубину 33-35 см. Слабо выражены некоторые изменения, которые наблюдаются на варианте с глубоким плоскорезным рыхлением. На плотность сложения пахотного слоя последействие приемов обработки сказывается непродолжительно. К концу вегетации различия между ними сглаживаются, а равновесная плотность указывает на сильное уплотнение почвы. Диапазон ее изменений за период от посева до уборки достигает 0,18-0,25 г/см3 от первоначального уровня. Отдельные слои пахотного горизонта приобретают плотность, свойственную нижней части почвенного профиля, в 10-20см – 1,36-1,40, 20-30 см – 1,45-1,50 г/см3.
Высокая степень уплотнения пахотного слоя и слабое последействие предшествующих обработок резко дифференцируют приемы осенней обработки под повторный посев пшеницы (таблица 4.2).
В основе эффективности этих приемов лежат принципы, отмеченные влиянием основной обработки по паровому предшественнику. Показательным в этом отношении является вариант "прямого посева" по необработанной с осени почве, свидетельствующий об их слабом структурном состоянии и саморазуплотняющей способности.
Уже к посеву пшеницы в слое 10-20 см плотность превышает верхнюю допустимую границу на 0,04-0,05 г/см3, а в нижней части возрастает до 1,30-1,32 г/см3. Последействие глубокого рыхления формирует сложение почвы существенно ближе к оптимуму, чем нормальная обработка. Это заметно как в целом по пахотному горизонту, так и по отдельным его частям (слой 10-20 см), хотя находится в пределах НСР. Некоторое увеличение плотности на глубине 20-30 см по чизельному рыхлению относительно плоскорезной обработки (на 0,03 г/см3), объясняется конструктивными особенностями наклонных стоек, не создающих сплошной границы подрезания обрабатываемого слоя. Но замеры плотности в плоскости долота чизеля дают видимое преимущество относительно плоскорезной обработки.
Таким образом, проведенные исследования показали, что для разуплотнения исследуемых почв необходимо проводить для сева зерновых колосовых культур ежегодное чередование глубоких и средних безотвальных обработок. При обработке почвы рабочими органами РОПА с односторонней лапой достаточно их расстановки через 0,7м. При обработке почвы под пропашные культуры необходимо проводить ежегодное глубокое рыхление. 4.2 Определение влияния способа основной обработки почвы на урожай зерновых колосовых культур
Закладка полевого опыта на урожайность проводилась в соответствии с методикой однофакторного полевого опыта по Доспехову Б.А. [50, 85], в частности ячменя сортов Прерия (2014г) и Волгоградский 12 (2015г). При производстве ячменя предусматривалось четыре варианта технологий основной обработки почвы: отвальная (ПЛН-3х35), дискование (БДМ-2,4х2), чизельная («РАНЧО») и чизельная с полосной минимизацией («РОПА»). Учет урожая на делянках производили селекционным комбайном SR2010.
В таблице 4.3 и 4.4 представлены результаты данных исследований. Ниже представлена статистическая оценка и анализ полученных результатов, выполненные в программе Excel с соответствующими надстройками [65, 112, 134, 135]. Результаты проведенного анализа свидетельствуют о выявлении существенных различий вариантов. Причем влияние технологии обработки рабочими органами «РАНЧО» и «РОПА» на урожай в пределах ошибки опыта, а относительно отвала и дисков преимущество достигает до 30%.