Введение к работе
Актуальность темы. Современная научно-обоснованная система земледелия должна быть энерго- и ресурсосберегающей, а так же, учитывая почвенно-климатические особенности, обеспечивать максимальную урожайность сельскохозяйственных культур. Это невозможно без заботы о почве. Ежегодно в процессе формирования урожая почва теряет до 2 т/га органического вещества. Если не восполнять эти потери, плодородие почвы неуклонно будет снижаться.
Установлено, что ряд микроэлементов необходимых для восстановления почвенного плодородия, больше накапливаются именно в незерновой части урожая (НЧУ). При дефиците минеральных удобрений особенно важно обеспечить достаточное содержание в почве фосфора и калия, в легкодоступной для растений форме. Это эффективно достигается при использовании соломы в качестве удобрения, которая при своем разложении насыщает почву необходимыми элементами. В настоящее время, при сложившейся экономической ситуации, высоких цен на удобрения и истощенных земель применения НЧУ является эффективным и дешевым способом для восстановления почвенного плодородия.
Основная проблема, которая возникает при попытках использования НЧУ в качестве удобрения, заключается в том, что растительная масса имеет длительный период разложения, в результате происходят гнилостные процессы с выделением фенольных соединений, замедляющих развитие растений, что обуславливает невозможность применения НЧУ под озимые культуры. Несовершенство технических средств не позволяют достигнуть требуемой степени измельчения, а для ускорения процесса разложения НЧУ необходимо перед заделкой ее в почву произвести обработку растительной массы специальными препаратами, что влечет за собой использование дополнительных машинно-тракторных агрегатов и как следствие увеличение эксплуатационных затрат.
Степень разработанности темы. Большой вклад в изучение вопроса использования НЧУ в качестве удобрения внесли В.П. Горячкин, О.Г. Ангилеев, Э.В. Жалнин, Э.И. Липкович Е.И. Трубилин, Н.В. Бышов и др. В работах данных авторов были выявлены основные факторы, влияющие на скорость разложения растительных остатков. Это степень измельчения и баланс азота и углерода.
Изучением процесса измельчения соломы занимались Е.И. Резник, СВ. Мельников, В.И. Особов, М.Б. Угланов и др. Ими было установлено, что повышение влажности соломы способствует увеличению степени ее измельчения при резком возрастании энергоемкости процесса.
Работы Н.Г. Ковалева, И.Н. Барановского, Г.Ю. Рабиновича, Э.М. Сульмана, посвященные разработке технологий ускоренной биоферментации органического материала в удобрения, позволяет сделать вывод об эффективности использования гуминовых препаратов для обеспечения требуемого баланса азота и углерода.
Практический интерес вызывает возможность объединения операций по измельчению и обработке НЧУ рабочим раствором гуминовой группы в одну, а
ускоренный процесс разложения при этом позволяет использовать ее в качестве удобрения и под озимые культуры.
Работа выполнялась в соответствии с комплексной темой НИР № 7 (№ гос. регистр. 01201174432) ФГБОУ ВПО РГАТУ на 2011-2015 г.г. «Совершенствование технологий, разработка и повышение надежности технических средств возделывания, уборки, транспортировки и хранения сельскохозяйственных культур в условиях ЦФО РФ» раздела 7.1. «Совершенствование технологий и средств измельчения и заделки растительных остатков сельскохозяйственных культур, и исследование ее влияния на показатели плодородия серых лесных почв южной части Нечерноземной зоны России».
Цель работы - эффективная подготовка к использованию незерновой части урожая в качестве удобрения.
Объект исследования - процесс внесения рабочего раствора препарата гуминовой группы в измельчаемую растительную массу.
Предмет исследования - теоретические и экспериментальные закономерности технологического процесса подготовки к использованию незерновой части урожая в качестве удобрения.
Положения выносимые на защиту:
-
Усовершенствованный технологический процесс подготовки к использованию незерновой части урожая в качестве удобрения.
-
Конструктивно-технологическая схема и рациональные параметры устройства для внесения рабочего раствора в измельчаемую незерновую часть урожая.
-
Результаты лабораторных и полевых испытаний устройства для утилизации незерновой части урожая.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1) усовершенствован технологический процесс подготовки к
использованию незерновой части урожая в качестве удобрения, позволяющий
применять ее и под озимые культуры;
2) разработана математическая модель внесения рабочего раствора в
измельчаемую массу незерновой части урожая;
3) обоснованы основные конструктивно-технологические параметры
устройства для внесения рабочего раствора в измельчаемую растительную массу.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Практическая ценность работы состоит в расширении области применения НЧУ в качестве удобрения, в частности ее использования под озимые культуры, также в расширении функциональных возможностей серийных измельчителей-мульчировщиков.
Устройство для утилизации НЧУ позволяет увеличить степень измельчения на 25-30%, а обработка растительной массы в процессе ее измельчения рабочим раствором гуминового препарата позволяет ускорить процесс разложения на 20-25%. Новизна технического решения подтверждена патентом РФ № 116007 на полезную модель.
Устройство нашло свое применение на опытной агротехнологической станции ФГБОУ ВПО РГАТУ и СПК «Родина» Путятинского района Рязанской области при использовании энерго- и ресурсосберегающих технологий с использованием НЧУ в качестве удобрения.
Методика исследования. Для достижения поставленной цели и решения поставленных задач в данной работе были применены теоретические и экспериментальные методы исследований.
Теоретические исследования выполнены с использованием известных положений кинематики вращательного движения, теории центробежных форсунок и гидромеханики смачивания поверхности жидкостью.
Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и полевых условиях по методикам, при разработке которых использовались методы планирования много факторного эксперимента с применением существующих ГОСТов на испытания сельскохозяйственной техники. Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась с использованием методов математической статистики, а также с применением ПК.
Достоверность результатов исследований.
Достоверность результатов исследований подтверждена соответствием теоретических и экспериментальных результатов; воспроизводимостью результатов экспериментов; широкой апробацией диссертационной работы.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на межвузовских научно-практических конференциях Рязанского ГАТУ имени П.А. Костычева (2011, 2012, 2013 гг.), Чувашской ГСХА (2011 г.), Орловского ГАУ (2012 г.), МГАУ имени В.П. Горячкина (2012 г.), международной научно-практической конференции МГУ имени Н.П. Огарева (г. Саранск 2012 г.) и ORT Publishing (Штутгарт, Германия 2012 г.), за разработку устройства для утилизации НЧУ получен сертификат на стипендию Общероссийской общественной организации «Российское аграрное движение -РАД» (2011 г.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 15 научных работах, в том числе 3 в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ и 1 патент на полезную модель. Общий объем публикаций составляет 4,05 печатного листа, из которых 2,21 печатного листа принадлежит лично автору.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 167 страницах, состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложения. Список литературы включает в себя 128 наименования, из них 5 на иностранном языке.
