Введение к работе
Актуальность работы. Потребление плодов и ягод наряду со сбалансированным питанием по другим видам продукции является важнейшей социально-экономической задачей. Для нормального функционирования человеческого организма необходимая норма потребления свежей плодово-ягодной продукции составляет 91 кг, в том числе плодов - 65 кг, винограда -10 кг, ягод культурных растений - 4 кг, цитрусовых 5 кг и др. (рекомендации ВНИИ садоводства им. Мичурина совместно с Институтом питания АМН). К сожалению, производство плодов и ягод на душу населения в 1993 г. составило в России 19 кг, а в 1994 г. - 14 кг.
Для достижения производства плодов и ягод, обеспечивающего потребление по установленной норме, необходимо увеличить объем производства плодов и ягод более чем в 4 раза. Весь прирост планируется получить как за счет реконструкции существующих, так и путем закладки новых интенсивных насаждений на площади около 1,5 млн. га. Реализация этих планов потребует отвода дополнительных площадей земельных ресурсов в наиболее благоприятных для садоводства, по климатическим условиям, регионах страны.
Как известно, Северо-Кавказский регион занимает лидирующее положение по производству плодово-ягодной продукции вследствие наиболее благоприятных климатических условий. В этом регионе сосредоточено 28,7 % плодоносящих площадей плодово-ягодных культур и 100 % виноградников, а также грецкого ореха.
В связи "с тем, что резервы расширения площадей под плодовые насаждения в центральной части Северного Кавказа исчерпаны, одним из путей решения этой проблемы является рациональное использование склоновых земель горных территорий. В областях этой зоны более 30 % территории занято горными массивами и холмистой местностью, где имеются наиболее благоприятные климатические условия для выращивания ' плодово-ягодной продукции [60, 61, 62, 69].
За последние десятилетия в нашей стране накоплен значительный опыт по использованию склоновых земель для развития горного садоводства, особенно в южных регионах страны. В этой зоне создано более 150 специализированных хозяйств по производству плодов и ягод..В отличие от других зон здесь под сады отводят в основном склоновые земли, которые для выращивания полевых культур не пригодны. В южной зоне и в перспективе новые плодово-ягодные насаждения будут создаваться в горных и
предгорных районах с наиболее благоприятными почвенно-климатическими условиями. Размещение садов и виноградников на склоновых землях позволит увеличить производство плодов и ягод в необходимых количествах и в то же время высвободить равнинные земли под зерновые культуры, нуждающихся в интенсивном уходе и орошении.
Одним из наиболее эффективных методов освоения горных склоновых земель под сады и виноградники является террасирование. Террасы способствуют предотвращению эрозионных процессов и накоплению влаги, а также создают необходимые условия для эффективной работы средств механизации. Только в Северо-Кавказском регионе на склоновых землях горных районов многолетние насаждения занимают 458 тыс. га.
Однако практика освоения склоновых земель под плодовые
насаждения оказалась малоэффективной и часто приводит к таким
нежелательным последствиям, как ветровая и водная эрозия поч
вы.
Сложные природные условия в горной зоне, расчлененный рельеф, интенсивное механическое воздействие на почву, применение на склонах технологий и машин равнинного садоводства приводят к усилению эрозионных процессов и снижению их плодородия. Садоводство на склонах требует еще значительных затрат ручного труда из-за отсутствия специальных машин и технических средств для механизации наиболее трудоемких технологических операций.
Таким образом, сегодня и на ближайшую перспективу крупной проблемой садоводства и очень важным резервом в решении продовольственной проблемы является эффективное использование склоновых земель горных регионов под плодовые насаждения. Поэтому разработка почвозащитных ресурсосберегающих технологических процессов и комплексов технических средств для их выполнения, значительно снижающих трудоемкость основных работ в горном садоводстве, является актуальной проблемой.
Проблема разрабатывалась в соответствии с планом научно-исследовательских работ Закавказского отделения ВАСХНИЛ, отраслевой программы по разделу 03.02- Т "Разработать и внедрить эффективные технологии возделывания многолетних культур интенсивного типа на склоновых участках предгорных районов", этапы Ті а, Ті б, заданием Главного управления сельхозвузов МСХ РФ за номером Ф № 430-20/П, планов НИР КБГСХА и СКНИ-ИГПСс1968 по 1996 гг.
Цель исследований - разработать систему почвозащитных ресурсосберегающих технологических процессов возделывания пло-
довых культур на террасированных склонах, обосновать конструктивные схемы и параметры машин для механизации этих процессов, создать технические средства для промышленного горного садоводства, значительно снижающие затраты ручного труда.
Объекты исследований - физико-механические свойства растительности, ветвен плодовых деревьев, почвы, технологические процессы ухода за многолетними насаждениями на горных склонах, комплексы технических средств для их осуществления* рабочие органы, макетные и опытные образцы машин для скашивания растительности, обрезки и измельчения ветвей плодовых деревьев.
Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций подтверждены данными экспериментальных и лабораторно-полевых исследований, положительными результатами ведомственных испытаний разработанных и внедренных в сельскохозяйственное производство машин.
Методика исследований. В работе на основе методологии системного подхода выполнен комплекс исследований по изучению влияния различных природных и антропогенных факторов на развитие водной эрозии, изысканию эффективных противоэрози-онных способов и приемов возделывания плодовых культур на террасированных склонах, разработки и внедрению почвозащитных технологий и машин. Процессы водной эрозии почв изучали с помощью лабораторных установок, а также непосредственно в полевых условиях. Исследования почвозащитных технологий и машин выполняли на базе совхозов "Кенже", "Аушигер", плодопитомника "Старочерекский" и на опытных участках Северо-Кавказского НИИ горного и предгорного садоводства. Исследования новых машин проводили на натурных макетах и опытных образцах машин в лабораторно-полевых условиях.
Некоторые конструктивно-технологические параметры машин определены экспериментально-аналитическим путем. Согласованность работы узлов и агрегатов отдельной машины в процессе работы изучалась с помощью скоростной кино-фотосъемки.
С помощью тензометрической установки определяли энергетические характеристики на операциях скашивания растительности, фрезерования почвы, обрезки, подбора и измельчения ветвей плодовых деревьев.
Физико-механические параметры почв, растительности, ветвей плодовых деревьев определялись по методикам, разработанным в ВИМе и ВИСХОМе. Результаты исследований обрабатывались с помощью ЭВМ с применением методов математического планирования эксперимента.
Научную новизну представляют:
Методологические принципы системной разработки ресурсосберегающих безотходных машинных технологий возделывания плодовых культур на террасированных склонах и технических средств для их реализации: способы закладки и размещения плодовых деревьев на террасах; противоэрозионные почвозащитные операции; технологические приемы формирования кроны плодовых деревьев; механизированные процессы уборки, транспортировки и утилизации обрезков ветвей плодовых деревьев; мульчирование поверхности почвы растительными и древесными остатками; щелевание почвы поперек полотна террасы для обеспечения влагонакопления; механизированный процесс окашивания штамбов плодовых деревьев.
Закономерности циклического характера развития эрозионных процессов в горном садоводстве до конца периода покрытия поверхности почвы растительностью.
Программа и алгоритм расчета основных параметров машин: окашивающей и фронтальной косилок, контурного обрезчика и электроветкореза.
Классификация почвозащитных приемов по противоэрози-онной устойчивости.
Классификация измельчительных устройств по критерию приспособленности их использования на террасированных склонах (маневренность, габариты, масса).
Конструктивно-технологические схемы и параметры машины для контурной обрезки ветвей плодовых деревьев, секатора, электропилы, косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев, подборщика-измельчителя обрезков ветвей плодовых деревьев, устройства для плющения растительности на корню, орудия для обработки почвы в рядах многолетних насаждений, новизна которых подтверждается четырнадцатью авторскими свидетельствами и патентами.
Практическую ценность представляют результаты исследований, реализованные в виде:
общая методика разработки машин для горного садоводства одобренная НТС МСХ КБР от 20.09.95 и рекомендованная к использованию КБ и в учебном процессе;
технология возделывания плодовых культур на террасированных склонах, основанная на принципиально новых технологических приемах, машинах и орудиях, подтвержденных 17 авторскими свидетельствами и патентами;
способ закладки плодового сада на террасированных склонах (А.С. 1665947);
способ размещения деревьев па полотне террасы исключающий холостые.проезды полностью (А.С. 1665947);
способ борьбы с эрозией почв в садах на террасированных склонах, позволяющий проводить операцию щелевания почвы и после вступления деревьев в период плодоношения (А.С. 1655341);
секатор для детальной обрезки ветвей плодовых деревьев диаметром до 30 мм (А.С. 1644808);
электросучкорез для обрезки ветвей плодовых деревьев диаметром до 100 мм (А.С. 1727699);
машина для контурной обрезки ветвей плодовых деревьев (А.С. 1546013, 1625426, 1630673);
косилка для окашивания штамбов плодовых деревьев (А.С. 1443842);
косилка фронтальная роторная для скашивания растительности в междурядьях сада на террасах;
электрокусторез для среза кустарника и поросли;
подборщик-измельчитель обрезков ветвей плодовых деревьев (А.С. 1655368, 1655781);
устройство для плющения растительности на корню (А.С. 1655341);
орудие для обработки почвы в рядах многолетних насаждений (А.С. 1637678).
Апробация работы. Основные положения работы доложены на объединенном заседании пяти отделений ВАСХНИЛ по проблемам горного земледелия в 1973 г., на годичном заседании отделения механизации, электрификации и автоматизации РАСХН в 1996 г., на всесоюзных научно-практических конференциях, на научно-технических конференциях КБГУ, КБАИ, ГСХИ; Союза НИО СССР, на ежегодных заседания секции механизации и электрификации горного земледелия Закавказского отделения ВАСХНИЛ (1974-1996 гг.). Работа экспонировалась на ВДНХ СССР и отмечена дипломом в 1989 г.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 79 работах, в числе которых 3 монографии в соавторстве общим объемом 95 печатных листов.
