автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование и внедрение технологии механизированного производства картофеля без уплотнения почвы в основных междурядьях

Ч-"

•ф-

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения АО 'ВИСХОМ"

На правах рукописи

ЗУБКОВ Василий Викторович

УГ. 631.356.46.01

ОБОСНОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ МЕХАНИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА КАРТОФЕЛЯ БЕЗ УПЛОТНЕНИЯ ПОЧВЫ В ОСНОВНЫХ МЕЖДУРЯДЬЯХ

Специальность 05.20.01 -механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1996

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательской/ институте сельскохозяйственного машиностроения АО "ВИСХОМ"

Научный руководитель - доктор технических наук, заслуженный

деятель науки и техники РФ, профессор Г.Д. Петров.

Официальные оппоненты: академик транспортной академии,

доктор технических наук, профессор H.H. Колчин; академик АПК РФ, доктор технических наук, профессор М.Н. Ерохин.

Ведущая организация: Всероссийский Научно-исследовательский

институт картофельного хозяйства (ВНИИКХ).

Защита состоится 1996 г. в 10 часов не

заседании диссертационного совета Д 169.06.01 во Всероссийском научно исследовательском институте сельскохозяйственного машиностроения АС "ВИСХОМ".

Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенны) печатью, просим направлять по адресу: 127247, г. Москва, Дмитровское шоссе, 107, диссертационный совет АО "ВИСХОМ"

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "аСЗ" J^-t-i^K_1996 г.

Ученый секретарь диссертационного * .

совета, д.т.н., профессор A.A. Сорокин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуольность темы. Картофель является одной из важнейших сельскохозяйственных культур, возделываемых в Российской Федерации. Однако, его производство остается весьма трудоемким: на производство 1 ц картофеля затрачивается более 2,5 чел.-ч. Особенно высока трудоемкость возделывания картофеля на суглинистых и глинистых почвах Центрального района Нечерноземной зоны (ЦР НЧЗ) РФ. Почвы здесь имеют высокую влажность во время всего периода вегетации и значительно уплотняются при многократных проходах машинно-тракторных агрегатов (МТА). При уплотнении почвы существенно ухудшаются физико-механические и технологические свойства почвы и снижается ее плодородие, что приводит к сокращению урожайности. Для устранения вредного воздействия ходовых систем МТА необходимо полностью исключить или существенно уменьшить уплотнение междурядий посадок картофеля.

Цель роботы - обоснование и внедрение технологии с минимальным уплотнением почвы (далее для краткости "неуплотняющей") с использованием машин с уширенной до 3 м колеей ходовых и опорных колес всех применяемых в агрегате машин.

Объекты исследования - движители МТА, специальная установка с использованием скоростной кинокамеры, почвы естественного сложения с полей Центральной МИС, технологии возделывания картофеля, комплекс машин для возделывания и уборки картофеля.

Методы исследования. Закономерности деформации почвы под действием движителей МТА и штампа исследовались на основе механики сплошной среды и положений земледельческой механики. Экспериментальные полевые исследования проводились на натурных образцах с использованием стандартных методик. Обработку результатов испытаний проводили с использованием методов математической статистики, аппроксимацию зависимостей проводили с применением метода наименьших квадратов.

Научную новизну составляют:

- оценка динамических характеристик почвы в зависимости от начальной скорости воздействия и влажности почвы;

- определение влияния многократного воздействия ходовых систем МТА и рабочих органов машин на динамику изменения физических характеристик почвы (плотности, твердости и влажности) в процессе возделывания картофеля.

Практическая ценность работы заключается в разработке и обосновании неуплотняющей технологии возделывания картофеля с переменной шириной междурядий: оптимальной основного и уширенной стыкового. Новая технология позволяет повысить урожайность на 10—20%, а также повысить товарность клубней картофеля, сократить потери и повреждения, уменьшить затраты труда и энергии на 8...17%.

Достоверность основных положений и выводов подтверждается достаточно высокой сходимостью результатов теоретических и

экспериментальных исследований, результатами лабораторно-полевых и хозяйственных испытаний предложенной технологии производства картофеля.

Реализация результатов работы. Предложенная неуплотняющая технология возделывания картофеля апробирована и внедрена в опытном хозяйстве Центральной МИС и ряде хозяйств Московской области на двух сортах картофеля. Приспособлен серийный комплекс машин для возделывания и уборки картофеля по предлагаемой технологии на базе трактора класса 1,4.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научных конференциях МГАУ им. В.П. Горячкина в 1991-1994 гг., на научно-технических советах Министерства сельского хозяйства Российской Федерации в 1993 г., на научно-технической конференции "Технология и механизация возделывания картофеля" в Белорусском аграрно-технологическом университете в 1992 г., на международной научно-технической конференции по методам испытаний новой с.-х. техники и технологий в НПО "Сельхозмашсистема", Украина, 17-19 сентября 1995 г.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 6 печатных работах, объемом 0,75 п.л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на ?2? страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков, 30 таблиц, списка литературы из 112 наименований, в том числе 8 наименований на иностранных языках.

На защиту выносятся:

-неуплотняющая технология возделывания картофеля с переменной шириной междурядий;

-динамические характеристики почвы при ударном воздействии деформатора с почвой;

-результаты лабораторно-полевых и хозяйственных испытаний различных технологий возделывания картофеля, включая оценку уплотняющего воздействия ходовых систем МТА на почву, урожайности, товарности клубней, экономическую и энергетическую эффективность.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Состояние вопсоса и задачи исследования.

На основании анализа литературы показана роль структуры и плотности почвы в формировании урожая картофеля. В работах Н.И.Верещагина, А.М.Макарова, Б.А.Писарева, ГДПетрова, КАПшеченкова, А.И.Пупонина, А.В.Рогозина, В.А.Русанова и др. изучен процесс уплотняющего воздействия на почву сельскохозяйственных агрегатов и влияние их на плодородие и урожайность с.-х. культур. Установлено, что многократные проходы МТА по полю отрицательно влияют на структуру, плотность, твердость и пористость почвы, снижают фильтрацию влаги, повышают сопротивление обработке почвы.

Особенно отрицательно влияет уплотнение почвы при возделывании картофеля на тяжелых по механическому составу глинистых и суглинистых

почвах Центральных районов Нечерноземья из-за большого количества осадков на протяжении практически всего периода вегетации и уборки. В этих условиях приходится увеличивать число механических обработок для поддержания почвы в рыхлом состоянии, что приводит к уплотнению междурядий движителями МТА. В результате почва уплотняется до 1,5 раз против оптимальной величины для вегетации картофеля.

Для оценки уплотняющего воздействия ходовых систем МТА в работах А.Г. Бондарева, A.M. Кононова, М.И.Ляско, В.В. Медведева, В.А. Русанова и др. предлагаются различные критерии. При сравнении различных технологий возделывания картофеля в качестве оценки степени воздействия движителей МТА на почву достаточны показатели ее плотности (г/смЗ), твердости (МПа) и влажности (%) по следу прохода и в гребне посадок.

На основании анализа состояния вопроса и поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

-определить динамические характеристики почвы при ударном взаимодействии деформатора с естественно сложенной почвой;

-установить закономерности взаимодействия системы "колесо-почва"; -обосновать оптимальные схемы посадки картофеля; -приспособить серийный комплекс машин для реализации этой технологии;

-провести лабораторно-полевые исследования уплотняющего воздействия ходовой системы МТА по предлагаемой и производственной технологиям возделывания картофеля;

-провести хозяйственные испытания предлагаемой технологии в сравнении с другими технологиями с экономическиой и энергетической оценкой.

Глава 2. Теоретическое обоснование технологии возделывания картофеля с минимальным уплотнением почвы

Выбор схемы посадки картофеля производится с учетом обеспечения необходимой площади питания, освещенности, получения максимального урожая, возможности формирования гребня необходимой величины и минимального уплотнения почвы в основных междурядьях.

Для определения минимального вредного воздействия движителей МТА на урожай от ширины колеи, ширины захвата машины, ширины следа ходовой системы, а также от числа следов на поле и на ширине захвата машины, использовали соотношения, выведенные В.А.Скотниковым. Анализ показал, что потери урожая (в %) прямо пропорциональны числу машин, которые движутся по разным колеям, числу следов, оставляемых машиной на ширине захвата при одном проходе, и обратно пропорциональны ширине захвата машины. Установлено также, что повышение плотности и снижение урожая наблюдается как в следах, так и между следами движителей. Расположение следов существенно влияет на потери урожая вне следов: чем дальше друг от друга расположены следы колес, тем меньше потери урожая в колее между ними.

Эти положения позволили сформулировать следующую рабочую гипотезу: "для снижения вредного влияния уплотняющего воздействия ходовых

систем МТА на урожай с.-х. культур необходимо располагать следы проходов МТА как можно дальше одно от другого, с тем, чтобы их влияние не накладывалось друг на друга".

Данному требованию отвечает технология возделывания картофеля с переменной шириной междурядий: уширенной в зоне прохода колес и оптимальной для размещения посадок. В этом случае все движители МТА /будут проходить по постоянным технологическим колеям в течение всего сезона возделывания и уборки картофеля (рис. 1).

Рис. 1. Схема посадок картофеля с переменной шириной междурядий: 1 - клубни; 2 - гребень; 3 - колесо

Ширина стыкового междурядья в общем случае равна

Ьс = V + Ьут + ьв / I1)

где Ъкг - ширина гнезда клубней картофеля, см;

Ьуцд - ширина пол осы уплотнения междурядья колесами МТА,см;

Ьн - увод колес от оси междурядья, см.

Ширина гнезда клубней картофеля Ь^г для каждой почвенно-климатической зоны имеет свою величину "и определяется экспериментально. Анализ применяемых схем посадки картофеля показал, что для ЦР НЧЗ РФ оптимальная ширина основного междурядья равна 70 см. Ширина полосы уплотнения Ьулл зависит от параметров ходовых систем МТА, физико-механических свойств почвы, а также от характера взаимодействия системы "колесо-почва".

Увод колес МТА Ьн зависит от множества факторов, в том числе от уклона местности, и определяется экспериментально.

Механика взаимодействия системы "колесо-почва". Уплотнение почвы проходами МТА определяется процессом взаимодействия их ходовых систем со средой, по которой они перемещаются. Величина и площадь уплотнения зависят от свойств среды, особенно контактирующих поверхностей (жесткие, пневматические колеса, гусеницы), площади контакта, величины и характера действия внешней нагрузки и других факторов.

При качении пневматического колеса по деформируемой поверхности величину осадки можно определить на основе решения Буссинеска, принимая почву упругой изотропной средой, подчиняющейся закону Гука (рис. 2).

Рис. 2. Схема к определению осадки почвы под действием сосредоточенной силы

Пусть в элементарном объеме М действуют напряжения сГу, <зг, и стг. Под действием силы Р объем получит вертикальное перемещение

^ = -/К+*,)], (2)

где Е - модуль упругости почвы, МПа; р - коэффициент Пуассона. Подставив в это выражение значение напряжений, заменив на (¡И, после интегрирования получим

„-ЛИА11

2лЕ

На поверхности поля (при £=0) осадка равна

Зависимость осадки почвы от размеров площадки пятна контакта колеса может быть определена из выражения (по H.A. Цытовичу):

" = ^(1-/4 (5)

где р - удельное давление на прямоугольную площадку, Н/см^;

Л - коэффициент пропорциональности, зависящий от соотношения сторон площадки.

Расчеты проведены для трактора МТЗ-82 при следующих данных: нагрузка на передний мост 13 кН, на задний 25 кН; ширина шин: передней -24,1 см, задней - 39,4 см; /Н3,35; Е= 5 и 15 МПа.

Расчеты показали, что глубина осадки передних колес изменяется от 2 до 6 см, задних - от 2,5 до 7 см (меньшая величина для плотных, большая -для рыхлых почв), что в дальнейшем подтверждено экспериментально.

Существенное влияние на колееобразование оказывает скорость движения МТА вследствие упруговязких свойств почвы. Однако данные теоретических и экспериментальных исследований о влиянии скорости приложения нагрузки на деформацию почвы весьма противоречивы. По одним данным, с увеличением скорости движения МТА напряжения в почве и ее деформации уменьшаются. По другим - с увеличением скорости движения давление движителей на почву возрастает, следовательно увеличивается осадка.

Если принять, что глубина следа после прохода трактора прямо пропорциональна максимальному давлению ртах(Па) и обратно пропорциональна модулю деформации Е, тогда ¡по М.И. Ляско)

£(1 + a)Vv

где hy - глубина следа(см) после прохода трактора со скоростью Икм/ч);

А - коэффициент, зависящий от соотношения неподрессоренной тн и эксплуатационной тэ масс трактора;

а - эмпирический коэффициент (а=0,09...0,11 для связных и а=0,06...0,08 для несвязных почв).

Расчеты показали, что с увеличением скорости движения осадка почвы под колесом трактора МТЗ-82 снижается (рис. 3).

Для определения динамических характеристик почвы, в частности, скорости распространения деформаций, рассмотрим взаимодействие падающего штампа с почвой. Процесс удара начинается с момента начала контакта штампа с поверхностью почвы и завершается в момент, когда штамп окажется на максимальной глубине погружения и его скорость будет равна нулю. Время между началом контакта штампа с почвой и его остановкой характеризует продолжительность процесса удара t, с.

И, СМ

7,0

6,0

3,6

7,2

V, км/ч

Рис. 3. Зависимость осадки почвы под колесами трактора МТЗ-82 (/я,/<773=0,3; £=5МПа; ртах=150 кПа; а=0,07)

Полагаем, что кинетическая энергия штампа переходит в работу деформации почвы Ад и трения А-р штампа о почву, т.е.

ту2

' — д 4* .

(7)

Работа деформации почвы при погружении штампа на величину с1е

равна

йАл = р^йе,

где р0 - разрушающая нагрузка на почву или предел несущей способности почвы, - площадь штампа, см<

Работу трения определим с учетом образования перед передней плоскостью штампа уплотненного конусообразного почвенного ядра с углом

при вершине а = - ц (здесь ц - угол внутреннего трения почвы). Тогда, при

погружении штампа в почву на величину ве, работа сил трения равна

с!АТ = кгра/^гсск у +- С^Е.

Полная работа при погружении штампа в почву равна

ЛА = жгр0 После интегрирования имеем А = тгщ

-/(гсозу + е)

йе.

(8)

Приравняв уравнения (7) и (8), определим величину погружения штампа в почву при его свободном падении

• лгр0/тм2

кгро/

(9)

Результаты расчетов погружения штампа приведены на графике рис. 4 (расчеты выполнены при следующих данных: М=0,456 кг; ¿1=2,2 см; Ро=Ь0 Н/см2.

1,0 ---'

1,0 2,0 3,0 V, м/с

Рис. 4. Зависимость глубины погружения штампа от скорости удара

Из графика видно, что величина погружения с повышением скорости удара сначала увеличивается, достигая максимума при 2 м/с, а затем уменьшается.

Глава 3. Программа и методика экспериментальных исследований

Программа экспериментальных исследований предусматривала:

1. Лабораторные исследования ударного взаимодействия штампа с почвой.

2. Лабораторно-полевые исследования уплотнения почвы при различных технологиях возделывания картофеля.

3. Приспособить серийный комплекс машин для реализации предлагаемой технологии.

4. Исследования предлагаемой технологии возделывания картофеля в хозяйственных условиях.

Программа лабораторных и полевых исследований включала следующие этапы:

-выбор и подготовка объектов испытаний и измерительного оборудования;

-определение характеристик условий испытаний;

-проведение, анализ и обработка результатов исследований;

-технико-экономический анализ.

В качестве объекта ударного__взаимодействия со штампом

использовали среднесуглинистую почву естественного сложения, механический состав которой состоял из 30...40% "физической глины", с содержанием гумуса 2...2,4%, влажностью от 20 до 38%. Скорость удара изменялась от 1 до 4 м/с при сбрасывании штампа с различной высоты.

Деформация почвы при падении штампа определялась с помощью скоростной киносъемки и специальной установки, включающей прибор "пуск", осветительные лампы, стойку со штампом, емкость с почвой.

Движение штампа при внедрении в почву определяли с помощью координатной сетки и фиксированных точек на штампе. При дешифровке кинограмм определяли действительную частоту кадров, величину деформации почвы через дискретные промежутки времени и общее время протекания процесса удара.

Суммарная погрешность при лабораторных опытах составляла около

3%.

В основе методов полевых опытов использованы положения ГОСТ 20915-75, ОСТ 70.4.1-80, ОСТ 70.4.2-80.

Лабораторно-полевые исследования проводились в течение 1988-1991 гг. на полях ОПХ Центральной МИС (на полях площадью не менее 40 га) и ряде хозяйств Московской области при непосредственном участии автора и отражены в протоколах и отчетах Центральной МИС. В качестве энергетического средства был использован трактор МТЗ-82 в серийной комплектации, с серийными и модернизированными машинами для посадки, ухода и уборки картофеля.

Результаты испытаний обрабатывались методами математической статистики и теории вероятностей с определением математических ожиданий, среднеквадратических отклонений, коэффициентов вариации, доверительных интервалов.

Для того, чтобы замеренные случайные величины не превышали суммарную систематическую ошибку при доверительной вероятности 0,95...0,99 число повторностей опытов было не менее 4-х.

Глава 4. Анализ результатов лабораторных исследований

На графиках рис. 5 показана зависимость деформации почвы от времени удара при различных скоростях взаимодействия и влажности почвы У/=38%. Как видно из графиков, деформация почвы интенсивно нарастает в начальный период до (6,5...9,3)-10"3 с, а затем темп ее замедляется и после 10,75-1с стабилизируется. Аналогичные зависимости получены при влажности почвы 20, 26 и 33%. С увеличением влажности длительность удара и деформация незначительно возрастают.

Кривые аппроксимируются логарифмической зависимостью типа

б =а+Ы%1, где а и Ь - коэффициенты.

По завершении удара под действием упругих сил (восстанавливающих деформаций) почвы штамп движется снизу вверх. Об этом свидетельствуют всплески кривых в конце удара.

мм 18,71

16,46

14,22

11,97

8

9,73 7,49 5,24 3,00

2,00 3,25 4,50 5,75 7,00 8,25 9,50-10"3, С I-►

Рис. 5. Зависимость деформации почвы от времени удара

Величина упругой части деформации почвы составляет 1 ...3 мм или 6...8% от полной деформации. В почве возбуждаются не только вертикальные, но и горизонтальные колебания. Скорость распространения последних составляет примерно 60% от скорости деформации почвы в вертикальном направлении.

Значительное влияние на величину и характер деформации почвы оказывает скорость удара (рис. 6).

Рис. 6. Зависимость деформации почвы от скорости удара

Глава 5. Результаты лобораторно-полевых исследований

Лабораторно-полевые исследования уплотнения почвы колесами МТА проводились по зяби, весновспашке, при междурядной обработке почвы и при повторных проходах. По влажности, твердости и плотности почвы условия работы были характерными для зоны. Скорость трактора МТЗ-82 в агрегатах с орудиями соответствовала агротребованиям.

В результате испытаний установлено, что после прохода, бороновального агрегата по зяби плотность почвы в следах колес повышается с 1,08...1,32 до 1,15...1,40 г/см^ или на 6...29%. Наибольшее уплотнение происходит в слое 5-10 см; твердость увеличивается с 1470...2443 до 1940...2440 кПа. Глубина и ширина колеи составили соответственно 1,87 и 43,3 см.

После прохода МТА по весновспашке происходит более значительное уплотнение почвы: с 0,99...1,39 до 1,26...1,66 г/см^, т.е. почти'в 1,6 раза; твердость почвы увеличилась в 1,5 раза. Наибольшее уплотнение почвы присходит в слое 0-5 см. Глубина колеи колес трактора составила 1,95 см при ширине колеи 41,6 см.

Уплотнение почвы в гребне посадок и по следу колес определяли при первой междурядной обработке при работе трактора МТЗ-82 с культиватором КОН-2,8ПМ.

Измерения проводили в семи точках по четырем горизонтам. Наибольшее уплотнение имеет место по центру следа колес трактора. Через 5 см от края следа колеса твердость почвы такая же, как в гребне. Наибольшее уплотнение приходится на слой 0-10 см. В слоях 10-15 и 15-20 см твердость почвы как по следу колес, так и по центру гребня отличаются незначительно.

После повторных проходов колес трактора ¡через 2-3 ч) плотность и твердость почвы, а также глубина и ширина колеи изменяются в пределах 3...5%.

Для определения величины колебания ширины следа колес трактора при междурядной обработке посадок картофеля опыты провели на полях с поперечным уклоном 0...20 и 2...4°. Величину увода колес Ьц определяли как разницу между шириной следа колес перед движением и после набора скорости (до 8,3 км/ч).

На поле с ровным рельефом (уклоном до 2°) величина Ьц=0,5...3,5 см, на поле с уклоном до 4° Ьн= 1,0...5,0 см.

Параметры стыкового междурядья. Используя результаты лабораторных и лабораторно-полевых опытов, определим параметры стыкового междурядья по уравнению (1). Ширина полосы уплотнения Ьуцц, в свою очередь, может быть представлена следующей зависимостью:

Кп, = ьа + = + 2М. (1°)

где Ьк - ширина следа колес трактора, см;

АВ - ширина деформированной полосы почвы под воздействием катящегося колеса, см;

ег - скорость распространения остаточной деформации почвы в горизонтальном направлении, м/с;

I - время взаимодействия колес с почвой на длине пятна

контакта, с.

За основу величины Ъ^ уравнения (1) принимаем ширину гнезда сортов картофеля, районированных в ЦР НЧЗ - "Невский" и "Любимец". По данным за три года возделывания величина Ь¡у для этих сортов картофеля варьирует в пределах 27...33 см.

Согласно нашим опытам, скорость распространения остаточных деформаций почвы изменяется от 0,75 до 2,35 м/с, длительность воздействия колеса трактора с почвой равна 0,03...0,04 с в зависимости от скорости движения. Тогда 2Д2?=2,0...4,15 см и ширина стыкового междурядья составит 73,1...89,8 см.

Исходя из технических возможностей трактора и серийных машин, приняли ширину стыкового междурядья для прохода ходовых колес равной 90 см.

Под схему посадки картофеля с основным междурядьем 70 см и стыковым 90 см был разработан комплекс машин для возделывания и уборки картофеля на базе серийных машин и трактора МТЗ-82.

Сравнение экспериментальной и производственной технологий возделывания картофеля по степени уплотнения почвы.

Испытания проводили в ОПХ Центральной МИС в 1991 г. Результаты опытов показали, что твердость почвы в стыковом междурядье (по колее прохода трактора) на посадках по экспериментальной технологии на 15-20% выше, чем на посадках по производственной технологии. Это связанЬ с тем,

что по стыковому междурядью экспериментальной технологии проходят колеса трактора и всех агрегатируемых с ним машин.

В то же время, в гребне на экспериментальных посадках твердость и плотность почвы на 20-25% ниже, чем на производственных.

На рис. 7 показаны графики изменения твердости почвы за весь период возделывания картофеля по слоям почвы в основном междурядьи. Графики наглядно показывают преимущество экспериментальной технологии: разница в твердости почвы дстигает 40% (средняя по всему пахотному слою).

Влажность почвы в гребне на посадках по экспериментальной технологии весной выше, а осенью в период уборки нескольнко ниже, чем на посадках по производственной технологии. Это положительно сказывается с одной стороны на более благоприятном росте растений, а с другой - на улучшении сепарации почвы в период уборки.

Меньшее уплотнение почвы и большие запасы влаги в период вегетации по экспериментальной технологии положительно сказываются на урожайности картофеля.

мпа

3,0 2,0 1,0 0

3,0 2,0 1,0 0

3,0 2,0 1,0 0

3,0 2,0 1,0 0

3,0 2,0 1,0 0

1 1 в слое 0...5 см

в слое 5...10 см

„г,-/*? 77-/77/ '££22

; ;

в слое 10...15 о А

1 |

\ I

в слое 15...20 сл А

! I

средняя во всем па слое ХОТНОАЛ

¿¿г? У7

—1—1— ! 1

май июнь | июль август сентябрь

Рис. 9. Изменение твердости почвы за период вегетации картофеля:

--неуплотняющая технология;

------производственная технология

Глава 6. Испытания экспериментальной технологии в хозяйственных условиях.

В течение четырех лет неуплотняющая технология испытывалась в ряде хозяйств Московской области в сравнении с другими технологиями возделывания картофеля. Сводные показатели по сравниваемым технологиям приведены в табл. 1 и 2.

Из таблиц видно, что неуплотняющая технология позволила повысить урожай картофеля сорта "Любимец" на 18 ц/га (9,7%).

Качество убранного картофеля также выше на неуплотняющей технологии: чистота клубней 91,6%, потери 7,4%, повреждения 4,3% против соответственно 75...80%, 7,8...8,1%, 5,7...7% на производственных посадках.

Экономические показатели по сравниваемым технологиям показаны в табл. 3.

Затраты труда на производство центнера картофеля по неуплотняющей технологии составили 0,80, а по производственной технологии - от 0,87 до 1,29 чел.-ч, т.е. снижаются на 8...38%. Себестоимость также снижается на 8...36%.

Наряду с традиционными показателями экономической оценки технологий возделывания картофеля проведена их оценка по биоэнергетическим показателям с определением количества затраченной энергии на возделывание и полученной энергии в продукции (табл. 4).

Более эффективно затрачиваемая энергия используется у предлагаемой технологии, т.к. коэффициент энергетической эффективности равен 2,0, тогда как у производственной технологии - 1,63. Коэффициент энергетической эффективности показывает во сколько раз энергия урожая основной и побочной продукции больше энергии израсходованной на возделывание и уборку культуры.

Преимущество предлагаемой технологии возделывания картофеля с минимальным уплотнением почвы перед производственной и фирмы "Гримме" состоит в меньших затратах труда и меньшей себестоимости, что подтверждается меньшими затратами энергии на выращивание 1 га картофеля.

Таблица 1

Урожайность картофеля__

Наименование покоэо-телей Предлагаемая (неуплотняющоя) технология Производствен ноя технология

198? | 1990 ( 1991 1989 | 1990 | 1991

Тип почвы Средний суглинок Средний суглинок

Сорт картофеля Любимец Невский Невский Любимец Невский Невский

Биологи-ческая урожой-ность картофеля, ц/го 203 291 215 185 208 126

Таблица 2

Показатели качества убранного картофеля_

Наименование показателей Технология по типу фирмы "Гримме" ' Неуплотняющоя технология Производственная технология

опх цмис ОПХ ЦМИС опх цмис

1988 1989 1989 1988 1989

Марка комбайна ККУ-2А Е-688 Е-6ВЙ КХУ-2А Е-688

Скорость движения, км/ч 1,8 2,4 2,4 2,8 2,8

Чистота клубней в таре, % 68,7 83,5 91,6 75 80

Потери, % 5,4 7,5 7,4 4,8 8,1

Повреждения, % 2,1 5,4 4,3 5,7 7

Таблица 3

Экономические показатели

Наименование показателей Технология по типу фирмы "Гримме" Неуплотнй- ющая технология Производственная технология

ОПХ ЦМИС ОПХ ЦМИС ОПХ ЦМИС АПК "Каширский"

1988 1989 1989 1988 1989 1988 1989

Урожайность, ц/га 172 92 203 ' 126 223 126 143

Затраты труда, чел.-ч/ц 0,93 1,44 0,80 1,29 0,77 0,54 0,32

Себестоимость центнера картофеля, руб. 14,31 27,79 12,65 19,73 11,97 11,07 13,67

Таблица 4

Энергозатраты на возделывание 1 га картофеля по различным технологиям

в условиях ЦР НЧЗ

Источники энергозатрат Наименование технологии

Предлагаемая Производственная Гримме (ФРГ)

МДж % 1 МДж % МДж %

Посадочный материал - 17119 27,3 17119 27,5 15803 26,8

Органические удобрения 2520 ' 4Д , 2520 4,0 2520 4,3

Минеральные удобрения , 3184 5,0 - 3184 3184 5,4

Гербициды и ядохимикаты 584 0,9 584 0,9 732 1,2

Топливо и электричество 14820 23,6 14754 23,7 11806 20,0

Сельскохозяйственная техника 24520 39 24024 38,6 24903 42,2

Живой труд 110 0,2 116 0,2 75 0,1

Всего энергозатрат на 1 га посадки 62827 100 62301 100 59023 100

Энергия, полученная с каждого геетара 127263 - 101723 - 113245 -

Коэффициент энергетической эффективности 2,0 1,63 1,92

Средняя урожайность картофеля, т/га 18,8 - 15,45 - 17,20 -

Затраты энергии на выращивание 1 ц картофеля 334 403,2 343,2

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Интенсификация сельскохозяйственного производства оказывает все возрастающее отрицательное воздействие на агрофизические и биологические свойства почвы, снижая ее плодородие и урожайность с.-х. культур. Особенно это проявляется при возделывании картофеля на суглинистых и глинистых почвах Центральных районов Нечерноземной зоны Российской Федерации.

На основе анализа и проведенных опытов установлено, что при механизированном производстве картофеля проход колесных систем МТА по полю повышает плотность почвы в зоне расположения клубневого гнезда до 1,72 г/смЯ твердость - до 2,2 МПа, что превышает оптимальные значения этих показателей в 1,4... 1,5 раза. Это угнетающе действует на растения картофеля и приводит к снижению урожая клубней.

2. На основе теоретических и стендовых исследований установлено, что ширина зоны уплотнения от воздействия на почву пневматических колес на 20...30% превышает размер ширины основного междурядья, равного 70 см при агрегатировании 4-х рядных машин с трактором МТЗ-82, что приводит к снижению урожая в гребнях, расположенных рядом с уплотненным междурядьем на 10... 12% го сравнению с неуплотненными междурядьями.

3. При сравнении различных технологий возделывания картофеля в качестве оценки степени воздействия движителей МТА на почву приняты показатели ее плотности (г/смЩ, твердости (МПа) и влажности (%) по следу прохода и гребню посадки.

4. Стендовыми исследованиями установлено, что степень уплотнения среднесуглинистых почв зависит от их влажности, скорости приложения нагрузки, а величина упругой деформации при изменении влажности от 20 до 38% и скорости воздействия до 4 м/с изменяется незначительно и находится в пределах 3...8% от общей деформации. Уплотняющее воздействие ходовых систем МТА пропорционально скорости их движения Для снижения уплотнения почвы скорость МТА должна находиться в предела* 1 ...2 м/с.

5. Лабораторно-полевые испытания показали, что применение производственной (заворовской) технологии производства картофеля с шириной междурядий 70 см и с базовым колесным трактором класса 1,4 с шинами 15,5Р38 приводит к уплотнению почвы в зоне клубневых гнезд V оказывает угнетающее действие на формирование урожая.

6. Разработана и обоснована технология производства картофеля, при которой зона клубневых гнезд не подвержена уплотнению Предлагаемая технология имеет следующие основные отличия:

-вводится постоянная технологическая колея шириной 3 м;

-величина технологического (стыкового) междурядья увеличивается с 7С до 90 см;

-все используемые тракторы, энергосредства и сельскохозяйственные машины имеют колею ходовых колес 3 м и ширину захвата - 4 рядка.

7. При возделывании картофеля по технологии с переменной шириной междурядья - 70 см основного и 90 см стыкового с проходом всех ходовых колес по стыковому (технологическому) междурядью, урожайность картофеля возрастает на 10-20%. При этом достигаются следующие результаты:

а) Товарность клубней картофеля повышается: средняя масса клубней -98 г, против 65 г при возделывании по производственной технологии;

б) При комбайновой уборке картофеля (четырех- и двухрядными комбайнами), выращенного по предлагаемой технологии, потери ниже (5,8...7,4%), чем при уборке на производственных посадках (8,1...8,4%). Повреждения клубней рабочими органами комбайна КПК-2-01 при работе на посадках картофеля по предлагаемой технологии ниже (4,3...29,3%), чем на посадках по производственной технологии (7,0...45,6%).

в) Затраты труда при возделывании картофеля по предлагаемой технологии составляют 0,47...0,8 чел.-ч/ц, по производственной технологии -0,81...0,87 чел.-ч/ц, т.е. снижаются на 8...36%.

8. Энергозатраты на производство 1 ц клубней по предлагаемой технологии (334 МДж/ц) ниже, чем по производственной технологии (403 МДж/ц).

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Зубков В.В., Верещагин Н.И., Волков В.В., Колесников В.И. Возделывание картофеля на засоренных камнями почвах. - Картофель и овощи, №3, 1989, с. 18-19.

2. Зубков В.В. Исследования технологии и комплекса машин для возделывания картофеля с минимальным уплотнением почвы. - Сб. научных трудов НПО ВИСХОМ. - М, 1990, с.124-128.

3. Зубков В.В. Эффективность неуплотняющей технологии возделывания картофеля. - Сб. научных трудов НПО ВИСХОМ. - М., 1990, с.11-15.

4. Зубков В.В. (соавторы Петров Г.Д., Верещагин Н.И.) Неуплотняющая технология возделывания катофеля на суглинистых почвах ЦР НЧЗ. - Тезисы докл. на науч.-техн. конференции. - Минск, 1992, с. 3.

5. Зубков В.В. Оценка различных технологий возделывания картофеля по биоэнергетическим затратам. - Тезисы докл. на науч.-техн. конференции НПО "Сельхозмашсистема", 1995. - Киевская обл., Украина, с.74-75.