Введение к работе
Актуальность темы исследования. К концу прошлого века правительством Российской Федерации планировалось завершение строительства оросительных и осушительных систем для создания устойчивой кормовой базы на животноводческих комплексах. В настоящее время программа находится в состоянии глубокого застоя.
Крупные животноводческие комплексы не работают, а мелкие фермерские хозяйства медленно возрождаются. Проблемы утилизации животноводческих стоков остаются, хотя стоки могут использоваться как ценное удобрение, что и делается на дачных участках и частных домовладениях при выращивании овощей, фруктов, винограда и кормовых культур. Вопрос подъёма сельского хозяйства, молочного и мясного скотоводства и выращивание кормовых культур, стоит первоочередным в национальных проектах Российской Федерации.
Степень разработанности темы. Как известно, при орошении кормовых культур в вегетационный период, навоз смешивают с водой в необходимых пропорциях.
Наибольшее количество таких участков было построено в тех районах, где выращивается сахарная свекла и работают сахарные заводы, т.к. остатки переработки свеклы – жом, активно используется на корм скоту. В настоящее время некоторые участки в Ставропольском и Краснодарском краях, Ростовской области возрождаются. Подстилочный навоз разделяют на фракции, густую фракцию мобильным транспортом вывозят на поля в зимний период, а жидкую смешивают с водой и подают в системы орошения или дождевальные машины. При изготовлении смеси в смеситель подают поочерёдно природную воду и навозные стоки, что требует значительных затрат средств и времени.
Кроме того, при удобрительных поливах смесью навоза и воды, не хватает многих питательных элементов, которые добавляют с помощью жидких комплексных удобрений (ЖКУ). Настоящей проблемой занимаются многие учёные: А.М. Бондаренко (1980), Н.В. Кучмасов (1980), Ю.Н. Буряк(1982), Г.Т. Амбросов (2011), В.П. Смирнов (2011), В.И. Большаков (1981), И.В. Величко (1978) и др.
Отсутствие рекомендаций и оптимальных конструктивных и технологических решений смешения навоза и воды перед удобрительными поливами является актуальной проблемой, не разрешённой в достаточной степени до настоящего времени.
Цель работы – разработка экономически и энергетически эффективной системы смешения жидкой фракции навоза, воды и минеральных удобрений перед удобрительными поливами кормовых культур.
Задачи исследований:
- изучить состояние известных систем смешения жидкого навоза, минеральных удобрений и воды;
- экспериментальным путём определить геометрические и гидравлические параметры элементов смесителя и гидравлические параметры процесса смешивания;
- разработать методику расчёта системы смешения с использованием материалов экспериментальных исследований;
- экономически обосновать использование системы смешения жидкого навоза, воды и минеральных удобрений при удобрительных поливах.
Научная новизна работы. В работе научно обоснована:
- методика расчёта элементов системы смешения жидкого навоза, минеральных удобрений и воды;
- экспериментальные математические зависимости для определения геометрических размеров смесителя и гидравлических параметров процесса смешивания;
- технологический процесс смешения навоза воды и минеральных удобрений с помощью системы смешения новой конструкции.
Теоретическая и практическая значимость работы. Изложенные в диссертационной работе результаты исследований по методике расчета геометрических размеров смесителя и гидравлических параметров процесса смешивания дают возможность проверить практические расчеты в условиях проектных организаций. Результаты исследований внедрены на орошаемых участках ЗАО им. «Дзержинского» Азовского района Ростовской области и ООО «Калалинское» Красногвардейского района Ставропольского края при орошении кормовой свеклы.
Методология и методы исследований. Теоретические исследования выполнены известными приемами по техническим расчетам мелиоративных систем с включением материалов экспериментальных исследований, выполненных и обработанных методами теории планирования эксперимента В.А. Вознесенского.
Положения, выносимые на защиту:
- методика расчёта элементов установки для подачи удобрений в оросительную сеть;
- экспериментальные математические зависимости для определения оптимальных геометрических и гидравлических параметров элементов смесителя;
- технические решения и технологический процесс использования исследованной установки для подачи удобрений в оросительную сеть.
Степень достоверности и апробация результатов подтверждается значительным объемом лабораторных и производственных экспериментальных исследований, математически обработанных с применением теории планирования эксперимента. Основные положения диссертации доложены и одобрены на научно-практических конференциях и семинарах ФГБОУ ВПО «НГМА» «Экологические проблемы природопользования в мелиоративном земледелии» (2009 г.), «Гидротехническое строительство» (2009 г.), на конференциях молодых ученых и сотрудников ФГБНУ «РосНИИпМ» Пути повышения эффективности орошаемого земледелия (2010 г.), на международных научно-практических конференциях «Ресурсосберегающие экологически устойчивые технологии в сельском хозяйстве» (Шумаковские чтения совместно с заседаниями секции РАСХН, 2011,
2012 г).
Материалы диссертации опубликованы в 11 научных работах, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ - 2, получен один патент РФ на изобретение. Общий объем опубликованных работ составляет 4,15 п. л., принадлежность автору составляет 3,35 п.л.
