автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Зонально-экологические основы совершенствования комплексов машин для земледелия (на примере Дальнего Востока)

Российская академия сельскохозяйственных наук Сибирское отделение

Сибирский научно-исследовательский институт механизмами и электрификации сельского хозяйства

- к ш

На правах рукописи . КАМЧАДАЛОВ Евгений Павлович

ЗОНАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОМПЛЕКСОВ МАШИН ДЛЯ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ (на примере Дальнего Востока)

Специальность 05.20.01-механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ/ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск-1995

Работа выполнена в Дальневосточном научно-исследовательской и проекгно-технологическом институте механизации и электрификации сельского хозяйства

Научный консультант - член-корреспондент Россельхозакадемии, доктор технических наук, профессор . . Ю.В.Теренгьев

, Официальныэ оппоненты:доктор технических наук, .

профессор Б.Д.Докин

доктор сельскохозяйственных наук, профессор ^.Г.Гершевич

доктор технических наук, профессор Ю.Ф.Скидан

Ведущая организация - Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства -(ДальЯЖЖ)

Защита диссертации состоится ¿^[¡Л&р 1995г. в часов

на заседании, специализированного совета Д 020.03.01 при Сибирском научно-исследовательском институте механизации и злектрифи- ' кации сельского хозяйства (СибШЭ) по адресу: 633128,р.п. Краснообск, Новосибирской области, СибШЭ.

Просим Вас принять участие в работе Совета или прислать отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан // 199$г.

Ученый секретарь специализированного

совета

А. Е. Немцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблем«.Увеличение единичной массы агрегатов и интенсификация технологий машинного земледелия приводят к несообразному техногенному воздействие на почву, выражающемся в её переуплотнении, истирании, ухудшении структуры. Несообразное техногенное воздейсчл^е на почву является причиной её эрозии, дегумификации,химического засорения и отравления.

Особенности природно-климатических условий, выражающиеся в муссонном распределении осадков по периодам года и широком распространении тяжелых, плохо дренированных почв,в совокупности с техногенным переуплотнением, истиранием и ухудшением структуры, почвы еще больше усугубляют экологическую напряженность в земледелии региона.

Проблема заключается в том, что совершенствование системы машин на современном этапе проявляется в росте числа машин, повышении металлоемкости, единичной мощности и производительности, при снижении их приспособленности к условиям производства, при-родосообразности и экологической совместимости, что приводит к возрастанию техногенного воздействия на почву и природную среду в целом до уровня, превышающего возможности её компенсаторных механизмов устойчивости, её деградации и разрушению. В связи с этим разработка научных основ совершенствования комплексов машин для земледелия, повышения их приспособленности к условиям производства, устранения негативного техногенного воздействия на природную среду, деградации и разрушения почвы является актуальной проблемой, от решения которой зависит эффективность земледелия, устойчивость агроландоафтов и здоровье людей.

Цель исследования заключается в разработке научных основ совершенствования комплексов машин и повышения их приспособленности к природно-производственным условиям региона, обеспечивавших реализацию прогрессивных энерго- и ресурсосберегающих технологий возделывания с.-х культур без физической и химической деградации почв.

Научная гипотеза исследований состоит в том, что система машин рассматривается как один из элементов надсистемы - метасистемы машинного земледелия, совершенствование которой необходимо осуществлять одновременно с технологией, а условием её совершенствования является устранение дисфункций метасистемы и деградации природной среды.

Обгс?ггс,-.1 кеахатокчонля Юйплексы магзш к реализуемые

¡г.г,: технолога ¡¿ая-л-^ото гсмгедеякя, рассматриваемые во взаимно}» связи л сзаа£Озаг51С2ЕД>с«» с иерархическими' уровнями надсистек (система наши ¡; ыгтйскетсиа г:гаишого земледелия) и подсистем (и^;:;;;ю-трал:тор;шз ш-рзгста и их элементы).

Методика несяедоддтя. За основу методов исследования принята скетемология - фундаментальная инженерная наука, устанавливающая общие законы потенциальной эффективности сложных материальных сксгел на:: технической, так и биологической природы, оснсЕьшаювдя свои законы на иодельной, а не на измерительноР основе. Б качестве основных пргленялчсь методы математической логики, теории множеств, графов, матриц, системалогического моделирования, эконоын-ко-матем&гнческие ыегоды о использованием ЭШ, экспертные оценки.

Научная новизна проведенных исследоБаний„прежде всего сос-•тоиг в совокупности научных положений, определяющих зонально-экологическое направление совершенствования комплексов машин для земледелия на принципах системологии. В соответствии с этим предложен ряд новых понятий, терминов и определений.

Разработана методология функционально-экологического исследования метасистемы машинного земледелия, включающая определение функции метасистемы, биогеоценотических функций и дисфункций системы Агрос, декомпозиции воздействий на систему Агрос, негативных особенностей почвы и климата региона (ФЭИ М5 ).

Осуществлено функционально-экологическое исследование метасистемы малинного земледелия, разработаны орграф метасистемы, допущения стратификации, энерго-материальная страта тригона дистресса, выявлены IV факторов дистресса метасистемы машинного земледелия региона.

Разработаны шесть постулатов нейтрализации факторов дистресса метасистемы малинного земледелия региона, с использованием которых получены на уровне изобретений девять новых способов возделывания почвы и растений.

Разработаны концепция зонально-экологической системы машин для земледелия региона; концепция зонально-экологического совершенствования машин, технологий и комплексов; интегральный агро-экслогический критерий совершенствования.

Предложены новые научные направления: дегрядаметрия, агро-мегрия и ресурсометрия, разработана их структура, математический аппарат, выполнены расчеты.

Разработана методология и выполнено функционально-экологи-

ческое проектирование технико-технологических систем машинного земледелия (^ЭПБтт), вклвчатагее определение экологических признаков технологий для ровной и грядовой поверхности, путей, тенденций, путей-тенденций и направлений совершенствования агрегатов, защищенных 24-я изобретениями, функционально-экологической интерпретации систа, (ФЭШ), стратегий совершенствования, эволюция стратегий совершенствования и программ зонально-экологического совершенствования технико-технологических систем.

Разработаны новые комплексы машн: комплекс адаптивных многопозиционных рыхлигелей-разуплотнигедей почвы, гибкий многооле-рационный грядовый агрегат (комплекс), грядовая адаптивная техт нико-технологическая система, содержащая одногрядовый гибкий технологический комплекс. -

Практическая ценность и реализация результатов исследований. В результате выполненных исследований разработаны методология функционально-экологического исследования метасистемы малинного земледелия и методология функционально-экологического проектирования технико-технологических систем, которые могут быть использованы при разработке зональных экологически совместимых систем машин и реализации природосообразного машинного земледелия. Материалы исследований использованы при разработке ряда сборников зональной системы машин, разработке предложений по совершенствовании системы машин, зонально-экологических технологий и комплексов машин, концепции развития механизации, электрификации и автоматизации с.-х производства России на 1995 год и на период до 2000 года.

Различные конструкции многопозиционных рыхлителей реализованы в хозяйствах Амурской области, ОПХ ВНИИ сои, ДальНИИСХ. Гибкий одногрядовый технологический комплекс машин ГТК-16 для возделывания овощей на малых участках полей I___5 га реализован в крестьянском хозяйстве "Деметра" Благовещенского района, одобрен Президиумом да РАСХН и АККОР Амурской области.

Постановлением заседания научной сессия общего собрания ДВО РАСХН отмечена научная и практическая ценность работы и возможность её использования в качестве методической базы при формировании зональных систем машин (1993).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях и совещаниях Благовещенского СХИ, ДальНИПТШЭСХ (Благовещенск), ДальНИИСХ

(Хабаровск), ЫИИСП (Москва), ЧШЭСХ (Челябинск), НСХИ (Новосибирск) на Всесоюзной совещании по интенсификации создания и производства системы машин (Алма-Ата), в Россельхозакадешш на Всероссийском совещании по системе машин (Москва), на Всесоюзной научной конференции по проблемам разработки и внедрения переналаживаемых энергетических и технологических модулей с.-х техники (Минская обл.), на Президиуме Дальневосточного отделения РАСХ'КХабаровск), на Совете АККОР Амурской области, на научной сессии общего собрания Дальневосточного отделения РАСХН.

Публикация. Основное содержание диссертации изложено в 65 работах, включая 24 изобретения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 8 разделов, общих выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы - 422 е., в том числе текста 405 е., приложений 17с. Диссертация включает 66 рисунков, 34 таблицы, список литературы из 448 наименований, из которых 28 - ка иностранных языках.

СОДШАНИ£ РАБОТЫ

I. Состояние проблемы и задачи исследований

Элементной основой государственной и зональных систем машин являются комплексы машин (технологические, специальные, частные и т.д.). Развитие и совершенствование комплексов машин для земледелия основывается на результатах научных исследований по механизации сельскохозяйственного производства и земледелию.

Развитию исследований по комплексной механизации земледелия способствовали труды Н.М.Антышева, Б.Д.Докина, В.М.Кряжкова, И.П.Ксеневича, В.Ь.Лозовского, Э.Б.Липковича, В.В.Кацыгкна, Н.В. Краснощекова, Л.П.Кормановского, Л.М.Пилюгина, А.Н.Никифорова, Г.Д.Петрова, В.А.Хвостова, Л.В.Погорелова, Л.Г.Прищеп, М.М. Севернева, М.Г.Догановского, Ю.Ф.Скидана, И.М.Панова и многих других. Инженерным вопросам компхексной механизации земледелия в условиях Дальнего Востока посвящены работы Ю.В.Терентьева, Б.И.Кашпуры, Ы.Г.Гершевича, И.В.Бумбара, В.И.Безрукова, Н.Д. Сысорова, Т.И.Ыалыновой, М.П.Грищенко, В.Н.Горбатюка, А.И. Егорченкова, П.И.Табачука, В.В. Ефименко,, других ученых..

Прогрессивные технологии возделывания гезасжштшйетазЖЕьш культур на ровной л профилированной Ьс^Ебда-з^вдйввйЗ ¡гшвсргскж-ти в условия* ршдша ¡раззидаяисз» ч^дагаа Г.Т.Ватаиша, В-М. Пенчукова, KiJ^tfSia., Р^Шщ^азът^ В-В-Голубава,

B.Д.Блохина, Я.Ф.Волкова, М.С.Коновалова, А.М.Черноухова,

C.И.Сидоренко, В.С.инигцука и многих других.

Кризисная ситуация в машинной земледелии создается из-за разрукавщего техногенного воздействия на природную среду, следствием чего является Физическая и химическая деградация почвы.

Устранить дегра^щию природной среды, повысить устойчивость ландшафтов и эффективность агроцекозов призвала экологизация земледелия и природопользования в целом, развиваемая научными трудами А.А.Кученко, Г.Канта, В.Г.Минеева, В.П.Кухарь, А.В.Каверина, Н.К.Ыикулы, Л.С.Бакулева, Г.В.Добровольского, В.А.Ковды, H.H. НоисееБа, Е.Д.Никитина, Ю.-В.Новикова, В.Могилы, М.Т.Гончара, А.М.Игогаша, И.Л.Мельника, А.Н.Ксатанова, М. 11.Ломакина, В.<2. Сайко, И.С.Шатилова и других.

Для земледелия Дальнего Востока экологический императив (требования) сформулирован как зонально-экологические задачи земледелия: устранить переуплотнение, истирание, дегумкфнкация, эрозию, повышенную кислотность, химическое засорение и отравление почвы, устранить негативное влияние весенней засухи и летне-осеннего переувлажнения, восстановить до экологически оптимального уровня почвеннуи и полевуи фауну, устранить полевые, амбарные к вегетационные (из-за дефицита факторов жизни растений) потери урожая. Всем этим определены задачи исследований для достижения цел:::

-рзарайо-гать систсмологнческую подаль метасистемы машинного зежсэдедкл и ыетодологет кеследозашя техкегеяиого негативного воздействия esтегемы иашкп ка пряродауэ среду;

-обосновать концепции соверпгенсткозаюм комплексов мзтш для земледелия в зональной и экв-тагяческои аспектах и критерий оценки пх приспособленности к услов:гяг.г производства;

-разработать бате новых решений противоречий технических и технологических систем для совершенст'еозшшг кокялексов машин;

-обосновать стратегии и эволюции стратегий совершенствования комплексов машин и технологий для земледелия региона;

-осуществить практическую реализация раэгтггньж комплексов машин (частных, специальных, гибких) для зегкедаяйя

2. функционально-экологическое исследование метасистемы малшнного земледелия

В данном разделе представлена методология и результаты функ-ционально-экологнческого исследования метасистемы машинного земледелия, которое проводится с целью определения факторов техногенного воздействия на природную среду и дальнейшей их нейтрализации (ФЭЛ Ы5 ). Алгоритм £ЭИ Ь! 5 содержит: разработку сисгемоло-гической модели метасистемы машнного земледелия (МБ ), определение функций метасистемы ), определение биогеоценотических функций и дисфункций {с/ГА^Э ) м-стекы Агрос (поле-поч-

ва), декомпозиции воздействий на систему Агрос ( , негатив-

ных особенностей почвы и климата региона (/"/*-( 5/7 — ВСР), разработку орграфа метасистемы, допущений стратификации, энергоматериальной страты тригона дистресса (дМ/ ), определение факторов дистресса (¿т^ио. • " Система Агрос - ориентированная в пространстве почва в совокупности с элементами ландшафта и фауной ( ).

Метасистема машинного земледелия ГМ5 ) включает пять элементов - систем: техническую систему ( ТВ ), технологическую систему ( Т^Э'), систему Агрос организующую систему

( ОгЗ) и внешнюю среду (ВСР). На рис Л представлены модель и граф метасистемы машинного земледелия. Функциональный тригон содержит системы Г5 , и А^З •

йю.1. Модель (а) и граф (б) метасистемы машинного земледелия

Глазной функцией системы Агрос является продуктивная биэ-геоцэнотическая функция С , состоящая из физических, хи-

мических и физико-химических, информационных и целостных функций. Дисфункции системы Агрос {(¿РА^Э) вкличают нарушение биоэнергетического релсима почв' и экосистем, патологическое состояние почвенных горизоки профиля почв, нарушение водного и химического ретама почв, загрязнение и химическое отравление почв.

Следует различать четыре группы факторов воздействия на систему Агрос: зонально-климатическое {№зкл), техногенное ( планетно-косиическое ( Мпка), биоценигическое ( •

Орграф отношений метасистемы машинного земледелия представлен на рис.2. ФЭИ МЗ предполагает общее описание модели, её упрощение и выявление бинеров и тригонов с дисфункциями. Орграф метасистемы содержит энерго-материально-информационные, энергоматериальные, энергетические, материальные и информационные связи -отношения ( /Р ). Для машинного земледелия региона общее число связей-отношений - 53. Проблема компромисса между простотой описания и ясного понимания и необходимостью учета многочисленных и разноплановых связей -отношений системы решается общей стратификацией.

Разработано пять допущений стратификации, посредством которых осуществлен переход к энерго-материальной страте тригона дистресса (рис.2).

Дистресс ~ это состояние системы, при котором внешние воздействия и развитие дисфункций элементов приводят к её неустойчивости, деградации и разрушении ( № ).

Посредством допущений стратификации выполнено упрощение орграфа метасистемы, осуществлен переход к энерго- материальной страте тригона дистресса, анализ её дизъюнктивной суммы с естественными природными связями биоценозов, исключение нерегулируемых связей - отношений, учет негативных особенностей почв и климата региона и определение факторов дистресса метасистемы машинного земледелия.

Общий список основных факторов дистресса включает воздействие ПОВерХНОСТНОГО И ПОДЭ¿МНОГО СТОКОВ ВОДЫ {^/гве, Чглс ).

воздействие поверхностной и поровой воды ( №ПЁВ > ), меха-

ническое воздействие довдя ( ), воздействие световое нега-

тивное ( ^спи )» механическое опорное воздействие техники(

абс**

'(тт?*)

а(сс[

Рис.2.Орграф отношений метасистемы машинного

земледелия(а) и энерго-материальная страта тригона дистресса (б) • механическое рабочее воздействие - уплотнение и разрушение (Ыупл, ^руш засорение и отравление почвы химикатами (К/^с, У/0ТР).

Всего в результате ФЭИ М5 машинного земледелия региона установлено семнадцать факторов дистресса 1%/), из которых девять дисфункция ( сэГ/* ), четыре противоречия ( П& ) и четыре сложности (Си )

— 9с1Г + ЛП* . ( 1 }

3. Постулаты нейтрализации факторов дистресса метасистемы машинного земледелия

В данном разделе осуществлено обоснование постулатов(правил), посредством которых разработаны новые способы возделывания (обработки) почвы, признанные изобретениями, выполнена композиция соответствий постулатов, способов возделывания и факторов дистресса (рис.3).

Постулат нейтрализации (По) - это общее правило (положение) трансформации элементов тригона метасистемы с целью нейтрализации факторов дистресса, устранения деградации и разрушения почвы. Постулаты нейтрализации не отличаются, самоочевидностью и их эффективность показана на разработке новых способов возделывания (обработки) почвы, полученных с использованием постулатов.

.Мтзв <3 Лл/леа Л/с/тн

Рис.3. Схема воздействия факторов дистресса

Постулат первый (1По) - разделить ) позитивные ( ) зз негативные ( Г ) воздействия (V) во времени С Т ) и пространстве ( V )

1П0~ X {1-ЫПГМ):Т Л V . (2)

Постулат второй (2Ло) - повысить ( А ) устойчивость (П ) структуры С5г/? ) системы (5 ) к воздействию факторов )

2По=Л03ге 3: (3)

Постулат третий (ЗПо) - повысить устойчивость структуры системы во времени

¿По~ ЯО Эт я $:Т . • <4)

Постулат четвертый (4По) - изменить (¡7 ) непрерывную структуру системы ( на прерывистую ( ¿¿^ )

4ЛС= F $т* в: ¿тцЯ.

( 5 )

Постулат пятый (5По) - изменить функциональные признаки

( Рр. ) (назначение) элементов структуры системы

ГПг

ГРгЕ 5тг? в.

( б )

Постулат шестой (бПо) - изменить признаки (характер) воздействия ( Р^ ) на систему

6Па= Г Р^З

( 7 )

Возделывание почвы (ВЗл )- это обработка почвы без снижения её потенциального плодородия (РР£ ).

Возделывание почзы и растений В (. Зг Л ) можно записать импликацией

< ^^А^В(ЗпАГь). < В )

С использованием постулатов нейтрализации разработано 9 способов возделывания почвы, признанных изобретениями, часть из которых представлена на рис.4.

Гш ас.ШОРЗО ' Гро а.с. ¿535407

Рис.4. Способы возделывания почвы

Грядо-ложбинная обработка (Гмн,Лпт) предполагает чизельное рыхление гряды и подгрядового пространства с созданием под грядой рыхлого основания из подпочвы в виде ложбины трапециедального сечения и сохранением гряды на одном месте в течение ротации севооборота (а.с.» 1480780, 1По, 4По, 5По).

Разноплотное формирование криволинейных откосов гряд (Гро) осуществляют оформляя нижнюю часть откосов гряд по вогнутой кривой, а верхнюю часть откосов по выпуклой, при этом в месте перехода положительной кривизны в отрицательную, участок откоса оставляют неуплотненным (а.с.» 1535407), 2По,ЗПо, 5По).

Обработка инкрустированием почвенных отдельностей (Инк)

'включает чизельное рыхление почвы в сухой период года при малой влатаостк почвы с одновременные внесением аэрозоли питательной массы, которая заполняет почвенние разломы и замедляет вторичное уплотнение почвы (а.с.№ 172ио21, ЗПо).

Объемно -щелевую многолетнюю обработку (1/:;м, ) осуществляют полосами в почве и п^лпахстном горизонте, с оставлением промежутков необработанной почвы, причем в сечении обработанные и необработанные участки имеют форму прямоугольника, почва обработанных полос зависает на стенках, замедляя самоуплотнение почвы и уплотнение от воздействия с.-х техники (&.с.№ 1715224, 1По-5По).

Объемно-щелевая мездурядная обработка (Ощм2 ) включает нарезку широких объемных целей, шириной равной ширине меддурядай возделываемой культуры, расположенных через одно меддурядье л размещение рядков посевов на- границах объемных щелей (а.с. № Ы17962, Шо - 6По).

Обработка с формированием многолетних задерненных гряд(Гиз) с периодическим подкашиванием травянистой растительности и использованием скошенной массы для мульчирования поверхности гряд, используют сорта трав, привлекающие насекомых-опылителей, отпугивающие насекомых-вредителей и подавляющие сорную растительность (а.с.» 1731079, Шо - 6По).

Для оценки эффективности постулатов и способов а нейтрализации факторов.дистресса метасистемы составлена композиция соответствий, включающая множество постулатов (Шо), мнозество способов возделывания почвы ( МГа 55л ) и множество факторов дистресса ( ). Эффективность (активность, результативность) устанавливают по числу инцидентных дуг графа композиция. На рис.5 представлен фрагмент графа композиции соответствий £ ( ^У ).

Соответствие множества постулатов и множества способов имеет вид

(МП0,МГ0ВБп / д <=£ МПоХ МГ0В5п). ( 9 )

Соответствие множества способов и факторов дистресса -

р = (МГ0ВЗп, МГяЫ, Р£ МГоЗЭпХ МГ* (10)

Композиция соответствий может быть представлена выражением

(мп0г дор), <И)

^оРЕ МПС X МГ^

(12)

МП0 -МГ0ВЭп —

Рис.5. Фрагмент графа композиции соответствий ^ (^р )

4. Зонально-экологическое совершенствование комплексов ыаижн и технологий

Зонально-экологическая система машин (ЗЭ СМ) - это организованная совокупность технических средств, приспособленная к природно-производственным условиям зоны, обеспечивающая реализацию прогрессивных энерго- и ресурсосберегающих технологий возделывания с.-х.культур без физической и химической деградации почвы. Зонально-экологическая система машин - это дриродосообраз-ная система.

Зонально-экологическая систекь машин содержит машины и рабочие органы ОАИЮ), энергосродства ОС) и приспособления (Л) из государственно Г; системы машин (ГСМ), из систем машин других зон СЫЗ) или разработанные как элемент ЗЭ С>!.

Условие необходимости разработки элементов (Рэ£/" ) зонально-экологической системы маиин можно записать через отрицание дизъюнкции (стрелку Пирса), конъюнкцию и импликацию

15РАМЭ РшвЕЗЭ СМ. Ш)

Аналогичные рассувдекия мокло привести и в отношении энергетических средств»

Зонллъко -экологическую систему м^пин \:э.тно представить как совокупность 'мнопесТзо) агрегатов (А) и комплексов (К).

Следует различать ?ехНоЛзг»:чесхие хсмплексы (ТХД),

гибкие технологические или перенал^^зае'.^е (ГШ), чост::чнь:з (ЧКл), спецназы.ые (QCI), разногрлдоеые (FTK) и т.д. выразив структуру агрегатов :рез знейгссредства (3), машины-орудия (.М), сцепки (навески) (С), рабочие органы (Р), структуру зонально-экологический системы маснн ыожно представить а виде матрицы (рис.о).

Матрица структуры содержа? адрес (К. этапы развйтиа(0,I.,.6). Реализация ЗЭСУ будет происходит» расширением этой матрицы. Нама практически реализованы элементы отмеченные точкой (два ГТК,СКУ,МГА,МРА,А11, УТН,УР,СЮ,БР0), разработаны концепции экологического грядового и экологического пахотно-пропашнога тракторов (ЗГТ.ЭШ1Т). В ДальНШТИМЭСХ разработал модульный агрегат (МАУ) для возделывания сои на ровной поверхности (ТКИ), включавший элементы ММ и TU и универсальный вксокопроходимый модуль (УВПУ).

Назовем идеально? системой машин для земледелия такую систему, которая не оказывает негативного воздействия на элементы Природы (ИСМ). Процесс перехода от фактической системы мастн к зонально-экологической и далее к идеальной представляет собой зонально-:} ко логическое совершенствование.

Зонально-экологическое совершенствование (3dC) - это процесс развития и повышения приспособленности машин, технологий и комплексе» (систем) к условиям с.-х.производства по arpo- экологическому критерию. Следует различать локальное, радикальное и глобальное зонально-экологическое совершенствование.

5,3ояально-эколоп:ческое совершенство комплексов масин w технологий _____

Зонально-зкологйЧбское соеершенство (ЗЭС) - это достигнутый уровень приспособленности комплексов машин и технологий к условиям с.-х.производства по arpo- экологическому критерию. Струк-

К А SJ,¡ _ гз 0

á * ' ^ 7 .•¡-W о'в ЭЛЛ? I ,:;,! ^fxr^■_ Г J i.iO е я 'ja: г

. „ . в i Í Г. ч ..и в,. - , 1J.-.. БЛ-. 2

3

lyiu -9 А:1 в 4

ЕГК* о

6

ñíc.ó. Матрица структуры зонально-экологической системы малин

тура интегрального arpo- экологического критерия совершенства (A3KG) соответствует дереву целеР и включает следувдие элементы:

-оценка степени деградации элементов Природы, используемых в с.-х.производств (Д);

-оценка качества функционирования агроценоза по производству продукции и оздоровлению почвы (Ао);

-оценка расходования природных ресурсов в с.-х.производстве < /?0 >;

-оценка эффективности с.-х.производства С Vи )•

Предпочтительность элементов критерия по отношению к цели (А) имеет вид

А А А A>-A0>-R0>~UK . (14)

Для эффективного использования интергального arpo- экологического критерия при зонально-экологическом совершенствовании комплексов машин и переходе к природосообразноР зональной системе магкн предложены новые научные направления и методы оценок: деградаметрия, агрометркя и ресурсометрия.

Деградаметрия - научное направление, изучающее методы и сродства измерения деградации природной среды вследствие активной деятельности человека (ДГМ).

Деградаметрия метасистемы включает оценку ( ¡J ) переуплотнения почвы (Пил), истирания почвы (Ист), дегумификьции почвы (Дгп), химического отравления почвы (Отр), уничтожения фауны почвы (Умр), эрозии почвы (Эр).

Для оценки переуплотнения почвы в технологическом процессе разработана модель рисунка уплотнения поля в зависимости от размеров агрегатов и технологии возделывания. Модель переуплотнения реализована на ПЭВМ ЭВМ, рисунок уплотнения выводится на дисплей и на печать, йсли известны энергосодержание единицы продукции (5°), урожайность ( UK\, площадь уплотнения данной интенсивности ( F¿K), оптимальная плотность почвы ( ропт\ коэффициенты, учитывающие возрастание плотности почвы при первом проходе ( ) и от

числа проходов (Ккпрох), энергетический ущерб от переуплотнения можно определить уравнением

U^ESfU* Гщовг (<pKnKPQ1( - /) .

Г5

Разработаны уравнения для определения ущерба от дегумифа-кации, истирания, отравления, эрозии почвы, уничтожения фауна, посредством которьэс вычисляют оценки ЗЭС (показатель и фактор).

Показатель деградаметрии ( Л дгн'~ это отношение ущерба дегрздамзтрик к стоимости или энергосодертинию выращенной продукции. Фактор зонально-экологического совершенства деградамет-рии (ЗЭСДГМ) - это показатель обратный сумме единицы и показателя деградаметрии о /

Л - ^Д^ • -_

Следует различать техническую деградаметршэ (ДГМ^^ ),' включающую оценку переуплотнения и истирания почвы и агротехническую (ДГ1Яд Мб ), содержащую оценку дегумификацки, 'отравле!Ия, эрозии почвы и умерщвления-фауны.

Агрометрия - научное направление, изучающее-методы п средства количественной оценки качества функционирования системы Агрос (поле-гр.А5^а^ ) по производству продукции и оздоровлению почвы САШ. '

Агрометрия включает оценку выполнения агротребований малинами (Бд^,), оценку реализации технологий (Рт), сценку регулирования факторов жизни растений (Рфж). оценку состояния агроценоза (Сд), оценку потерь урояая (Пур).

Состояние агроценоза характеризуют степенью изреженности посевов ( Г-изр), их засоренностью (Г сор) и вредоносностью сорняков. Ущерб от потерь урожая включает стоимость полевых; амбарных" и вегетационных потерь. Ущерб от невыполнения агротребований комплексом машин зависит от фактических потерь урожая при отклонении показателя качества. Ущерб от неудовлетворительного регулирования факторов жизни растений определяют, сравнивая биологическую к фактическую урожайности и учитывая полевые потери и потери от некачественных семян.

Показатель агрометрии ( ^ др^) - это отношение ущерба агрометрии к стоимости или энергосодерясанию выращенной продукции. Фактор зонально-экологического совешенства агрометрии (ЗЭСдру)-показатель обратный сумме единицы и показателя агрометрии.

Следует различать техническую агрометрии (АП^), содеряащуп интергальную техническую оценку - потери урояая и агротехническую агрометрии, включающую остальные элементы структуры агрометрии.

Щагм

Л.1П...— -

•ГТА_Т7 то^

Ресурсометрия - научное направление, изучающее методы и средства определения затрат, связанных с расходованием и восстановлением природных ресурсов для целей и в результате активной деятельности человека (РЬЕ).

Величина отчуждаемого ресурса не может быть больше, чем допустимая (сообразная) величина с точки зрения восстановительной способности биосферы. Важнейшим показателем ресурсометрии метасистемы следует считать ресурсоемкость. Ресурсоемкость производства - это количество ресурса (ресурсов), используемого для производства единицы конечной продукции.

Показатель ресурсометрии (Лрщ>) - это отношение затрат (ущерба) на расходование и восстановление ресурсов к стоимости (энергосодержанию) выращенной продукции.'Фактор зонально-экологического совершенства ресурсометрии (5ЭСР^.) - это показатель обратный сумме единицы к показателя ресурсометрии.

Зонально-экологическое совершенство комплексов маиин и технологий может быть оценено с разной степенью полноты, для этого определяют факторы ЗЭС абсолютный (ЗЭС^ГГ), обобщенный

(ЗЗС0 „т), технический (ЗЭСТ£ТТ), агротехнический (ЗЭСД _ тт) — — 1 - - 1

Ш*ГТ~1+ЛАги^КкШо$ТТ~ '' (19,20)

Критерии эффективности могут быть отнесены к трем основным классам: критерии пригодности ( критерии оптимальности (0), критерии превосходства (), при этом справедливо выражение

(¡с=(;к. Сравнение двух систем технической или технологической может быть осуцестзльно с использованием критерия превосходства (<5/<-)| дпя чего в данном случае подходит фактор ЗЭС. При оценке пригодности й тт используют фактор ЗЭС и мощность энергопотока в метасистеме (Ел). Основой оценки сообразности 5ГТ служит сравнение мощности энергопотока с допустимой мощностью энергопотока в метасистеме (Кл. ), величина которого находится в пределах 10... 15 ГДяс/га. Примеры расчетов по оценке ЗЭС представлена в разделе 7.

6. Функционально-экологическое проектирование технико-технологических систем . В данном разделе изложены методология и результаты функционально-экологического проектирования технико-технологических

систем (^ЭПб7*). Алгоритм ФЭП5ТТ содержит определение массивов экологических признаков технологий для ровной и грядовой поверхности, путей, тенденций, путей-тенденций и направлений совершенствования агрегатов, защищенных изобретениями, разработку бинарных отношений, матриц соответствия, методы функционально-экологической интерпретаг^ч систем (ОЭИС), стратегий совершенствования и эволюций стратегий зонально-экологического совершенствования технико-технологических систем.

Под проектированием понимают процесс составления описания, необходимого для создания еще не существующего объекта. Технико-технологическая система должна обеспечивать выращивание с.-х. культур без" деградации системы Агрос.

Экологические признаки технологий в лаконичной форме на естественном языке выражают прогрессивные особенности технологий и их элементов для ровной и грядовой поверхности: несменяемые многолетние продуктивные полосы (гряды) (Пит.Гмн), несменяемые многолетние технологические колеи (Бит), подгрядовые рыхлые трапециедальные ложбины (Лпт), разноплотное формирование криволинейных откосов гряд (Гро), объемно щелевая многолетняя обработка (Сщм), грядовая продуктивная полоса Шощ), инкрустирование почвенных отдельностей (Инк), формирование многолетних за-дерненных междурядий, гряр (Ммз.Гмз), использование экологических грядового и пахотно-пропашного тракторов (ЭГП.ЭППТ), использование мостовых агрегатов.и систем (МСТддо, МСГ^) и т.д. Всего массив состоит из 23 экологических признаков.

Пути совершенствования МТА (5* МТА) включают улучшение характеристик по массе, удельному давлению, вибрации, буксованию, к.п.д, устойчивости регулировок. Тенденции совершенствования СТВД МТА) и пути-тенденции совершенствования (Т^ - в*) МТА содержат тенденции общего значения и те, которые могут быть использованы при проектировании Э для региона.

Направления технического и зонально-экологического совершенствования подсистем (элементов агрегатов) ( 5* Е МТА) в основном содержат предложения на уровне изобретений (рыхлители-запашники РЫХзап, объемные щелеватели 1фБ, рыхлители-удобрители ротационные бороны МПБ^0Т, вибрационные щелеватели Щд^, синусоидальные движители ДВсиа, цеточно-обрамленные винтовые конвейеры

Универсум признаков (£/р), которые могут характеризовать технико-технологическую систему, представлен уравнением

у = и$£ти7сти(Тс - 5с)ти$сБУТА.{23)

фуякцизо про екТирОЕания поено выразить следующим образом

Гпр:(1ок(АЗ ))-*>- ЗЗС , (24)

где к - бинарное отношение А5 ~ >

С - бинарное отношение Справедливы выражения

/г ; (25,26)

А$ТТЯАМб. ' (27)

Еанарные отношения методу множеством целей и компонентами представлены в заде че«:рех матриц соответствий, на базе' которых выбраны главные признаки технологий и главные -стратегии безотносительно ко времени. Установлено, что число возможных вариантов стратегий (при отличии в один признак) с учетом всех матриц соответствия как сумма числа сочетаний без повторений из числа признаков по К составляет для ровной поверхности 3331 и для грядовой 20990 вариантов.

С целью уточнения признаков главных стратегий и их трансформации во времени последовательно выполнено: функциональное разделение экологических признаков технологий (11 ), ранжирование экологических признаков функциональных разделений, определение стадий зонально-экологического совершенствования разделение экологических признаков по очередности реализации, эволюции экологических признаков технологий (ЭРэТ^-5 ).

Эволюция стратегий представляет собой последовательность этапов (уровней) зонально-экологического совершенствования технико-технологических систем { 3$тя>}ТС5тт ). Эволюция стратегий ЗЭС йвключает семь уровней стратегий для ровной поверхности: исходная (ИС 5т%р ), объемно-щелевая междурядная (ОВД ),

мнеголетне-полосно-коле йная (МПК «5 гкр ), многолетне-травяная (ЫТР 5ткр ), агрофильяая (АФ агрофильно-травяная объе-

диненная (АФЛМТР)«5тЪр мостовая (МСТ Зт» ) стратегии (рис.7).

Эволюция стратегий

для грядовой поверхности включает весть уровней стратегий: энергосберегающая грядовая (ЭГ ),

многолетне-грядовая (Ж1 $гяг ), многолетне-задерненно-грядовая

ив 5 ^щ^Ню^

ШРо!

Т/>р

X

АФБтЪУ

Рис.7 Эволю^я^

стратегий оо^

(ЮГ Зтяг), агрофнльная грядовая (АСГ 5глг ), агрофильно-кного-летне-задерненно-грядовая (АФГ/7 ИЗГ) 5 т!?г , мостовая грядовая (МСГ 6т*кг) (рис.3).

3/75г?г МГ5Г*г Н МЗГЗт%

4А<РГЛМЗГ

МСГ5тЪг

АФГ5г#г'

Рис.в.Эв олюпия стратегий З^С 5_

функционально-экологическая интерпретация систем ,ФЭИС)-это описание технико-технологической системы (стратегии совершенствования), включающее экологические признаки технологий, пути совершенствования агрегатов и их элементов, структуру и признаки её зонально-экологического совершенства (рис.9).

Таким образом, в результате функционально-экологического проектирования ФЭП £тт для машинного земледелия региона разработаны стратегии совершенствования и эволюции стратегий совершенствования технико-технологических- систем машинного земледелия для ровной и грядовой поверхности. Реализация стратегий совершенствования обеспечит: увеличение мощности пахотного слоя и водоаккумулирующей способности почвы; улучшение структуры, оздоровление, повышение потенциального плодородия почвы и рост урожайности; снижение техногенного воздействия на почву; повышение устойчивости почвы к воздействию факторов и устранение разрушения почвы. Предложенные эволюции стратегий'совершенствования технико-технологических систем позволяют перейти с популяциовного к экосистем-ному уровню организации машинного земледелия, от монокультуры к поликультуре, устранить противоречие мезду экономикой человека и экономикой Природы.

тиашл етне- ЗАЛ £рн£нна - ГРЯАОЗАЯ ГЛОБАЛЬНАЯ

МЗГ5тЬг&СЗТгТ=* ШГМ5Г

Ли», Ги#, Лпт, Пот,Мог, Орг, Сип, Бгы, Виз, Мтг, Эак,Впп, Обф, ¿тр, Гмщ > Инк,

ГГК РРО, БРО, УТИ, МГА,УР,.СР0, ЗсМГА

Ц/05, ГАРов, РЫХца . АОКту, ЗИБ, ВИЩ, . М ТА

ЗСЦУР+СРО+БРО), МГА,ГТК, . 5 т/?

Ллпи.Арес) зав.

7.Пра:-ггические реализации зонально-экологического совершенствования комплексов малин Зонально-экологическое совершенствование комплексов машин (З5с КИ) имеет методологический и технический аспекты. Методологические вопросы реализованы в разделах 2-6, где последовательно выполнено: -на примере дальневос точного региона реализована методология функционально-экологического исследования метасистемы машинного земледелия (ФЭИМОС), выявлены 17 факторов дистресса;,

-с помощью постулатов нейтрализации факторов дистресса разработаны на уровне изобретений 9 новых способов возделывания почвы;

-зонально-экологическое совершенствование практически реализовано созданием новых комплексов машин, агрегатов и их элементов (ГШ, СИМ, МГА,МРА,УГН,УР), разработкой и наполнением матрицы структуры зонально-экологической системы машин;

-методология функционально-экологического проектирования технико-технологических систем (ФЭПЭС) реализована на примере дальневосточного региона разработкой стратегий, эволюция стратегий и программ зонально-экологического совершенствования технико-технологических систем для ровной и грядовой поверхности.

В качестве практической реализации телдкчгскопо аспекта зонально -экологического совершенствования выполнены:

-оптимизация тягового класса пахотно-пропашного трактора; -разработка гибкого адаптивного многооперационного грядового агрегата (комплекса);

-разработка комплекса адаптивных ыногогюзиционных рыхлителей-разуплотгагтелей;

-разработка грядовой адаптивной технико-технологической системы, включающей одногрядовнй гибкий технологический комплекс;

.Рис.9.ФЭЙС ыноголетне-зедернечной грядовой стратегии

/7с У/л 2? ""

2.6 2,2 24 23 2Л

пропашной А 3

к омш ЕКС / 2

/ / /

$ Ъгэтс

-оценка зонально-экологического совершенства комплексов машин и технологий.

Оптимизация тягового класса пахстнэ-пропаяного трактора содержит теоретические и экспериментальные исследования, разработку смешанной экономико-математической модели и реализацию её на ЗКи. В качестве критерия оптимальности типоразмера трактора приняты суммарные приведенные затраты (рис.Ю).

Оптимальный тяговый класс пахотно-пропашного трактора -3,5 тс,что соответствует трактору ДТ-175С. Радикальное ЗХ будет осуществлено созданием экологического пахотно-пропашного трактора (ЭППГ).

Ыногооперационный грядовый агрегат (комплекс) МГА предназначен для возделывания овощей и других жультур по 3-х грядовой системе. МГА содержит универсальную Рис.10.Влияние класса тяги на раму (УР) и сменные рабочие орга-величину суммарных приведенных ны (СРО) или их блоки (БРО) для затрат (1-9.6;2-П,0;3-13,2; поделки гряд 1,4 м (ГРД), глубо-4- 17,7 кВт/т) кого рыхления (ГЛБ), ротационного

боронования (РОБ), посева (СЛК), культивации (КПТ), посадки рассады и картофеля (ПОС), прикатывания полотна и откосов гряд (КАТ) (рис.Пг).

Комплекс адаптивных многопозиционных ръгоителей-разуплотнителей включает машины, созданные на базе рамц плуга ЛЛН и культиватора К1Ш1 (рис .116). В качестве рабочих органов использованы рыхлители типа Параплау параболические и наклонные с перегибом над - и под почвой (П,С,Т). 11а базе рамы плуга создано пять типов рыхлителей-разуплотнителей с междуследием 35 и 43 см и числом рабочих органов 4 и 5. Многопозиционный рыхлитель-разуплотнитель на базе рамы КШ1 имеет пять установок (позиций): для обработки гряд - 6 рабочих органов, установленных попарно и для ровной поверхности - 6,5 и 3 рабочих органа с меядуследиен 45 и 90 см.

Для возделывания овощей на площади 1...5 га предложена адаптивная технико-технологическая система, включающая зонально-экологическую технологию, основой которой является нарезка много-

ОГО-Ж^Д'И тягол ого

ХЛАС ¿А ТРА К ТОРА

¿/Ркро.тт зппт

111

теория

!

&КСП£РИАЛЕ#Т

. МО А ГЛ1ГР0 МАИЯ£

|||11111|||||||1111|||||||||||М

ТКМ., 3 ппт

Р1111|111111111|111111111|Ц||||||111Н11|||||||1|||||

ОЦЕНКА завАЫйо-зкологтгта СОВЕгдГЖЯСТЗА

иззс ¿^г

АГРОМЕТРЯЯ АГМт

РЕ СУР СОМЕ ТРИ е,. О

И1111111111111!111|11^

а)

Гшквй тцхеологляЕСкшг ГС МЛА£КС

ГТ/С-Г6

ти

САМ ОХ ШАССИ

гн

ЪГян&е РЫАЫ/ЛЯ УАВ£СКА

рщшрщ

СЛК\ I РОР ХЛТ

Г Т 1С, АИгтк. УТЯ. СРП

Л/ЗМЕЛ&СС АЛАЛТЯВЯЫХ М*'СГо -П43ЯД1ПП&НТГЛВИ-РАУЛ-

таятывй С КМ-МРР

¡Г"""

МРР-ПМ

|п иинниТТШТЛ'

МРА-Л

ЖРА-Л 4.x 4з

МРА-П

МРА-Л РЫХУЛ

И

г л

ршпинмишнц

МРР-КЛШ

к

4

ШПШШШЕщ, Г МРА-К ^

^ШЦ

Г МРА-К Ч ^ Зх 90 , ¿"/¡ара _/гл

МРА-К , 5х 45 л

ДШШШЩШПЩ

' МРА-л N 3*90

окм.; мра. ир. срп , в рр В)

Гибкий шогеслш.цнок

ГРЯ40ВИЙ АГРЕГАТ - КОМШбКС. МГЛ

пш

-у р

мшпшшзшшзю

у ........ 1 ..... 1 .... ^ . .. I .... М И I

, УШВ£РС/1АЬНАЯ РАМА

иг

Рис.11. Практические реализации зонально-экологического

совершенствования комплексов машин для земледелия

летних гряд с созданием разуплогненного подгрядозого лотха ".ли разрыхленной продуктивной полосы (а.с.#№ 148и7В0 и 1715224) и гибкий одногрядовый технологический комплекс (ЛТК—16) (рис.Пв).

Гибкий одногрядовый технологический комплекс (ГТК) содержит энергетическое средство (самоходное цасси Т-16М), универсальную технологически навеску (УТЮ и сменные рабочие органы (СТО) для поделки и обработки гряд (грядоделатель - ГРД), глубокорыхлитель для создания продуктивной полосы по центру многолетней гряды(ГЛБ), посева (СЛЮ, междурядной и сплошной обработки гряд (ШГГ), погрузки и перегрузки с.-х грузов (ПоГ), внесения органических удобрений в гряду (ГОР).

Оценка зонально-экологического совершенства (555) реализована деградаметрией (ДГЬЦ,) технико-технологических систем ( 5 т*) возделывания сой (12 вариантов), агрометрией (АГМТ) технико-технологических систем на уборке урожая в ресурсометрией (РЕС) грядовой адаптивной технико-технологической, системы.

Результаты деградаметрии (ДГМ^,) переуплотнения почвы в технологическом процессе установили, что показатель деградаметрии АдгЯу колеблется от 0,144 до 0,265 при изменении фактора ЗЭС от 0,79и до 0,674. Анализ распределения площадей по количеству проходов агрегатов, ущерба от потери урожая,показателей деградаметрии и факторов ЗЭС позволяет выбрать наиболее природосообразный вариант, основу агрегатирования которого составляет трактор ДТ-75М.

В процессе технической агрометрии 5ТТ на уборке сои, зерновых, трав, кукурузы на силос и картофеля установлено, что отношение фактического показателя агрометрии Лдрц к нормативному изменяется от 1,4 до 4,9, что говорит о низкий адаптивности систем к условиям производства, их неудовлетворительном функционировании.

Ресурсометрия адаптивной одногрядовой технико-технологической системы на различных севооборотах в сравнении с трехгрядовой показывает, что одногрядовая система более природосообразна по уровню энеигопотока через почву. Превышение эконормы (принято 15 ГДж/га) на пятипольном овощном севообороте у трехгрядового серийного комплекса в 3,6 раза больше чем у одно^рядового, полные энергозатраты которого равны 15745,6 мДя/га, что близко к допустимой величине.

8.Рекомендации по зонально-экологическому совершенствованию комплексов мадин для земледелия региона

Для реализации зонально-экологического совершенствования комплексов машин разработана программа. Программа представляет собой

этапы, описываемые экологическими признаками технология, разме-деннымм в последовательности их реализации.

Программа зонально-экологического совершенствования 5 тт для ровной поверхности начинается с исходной стратегии которая включает глубокое сплошное рыхление (Гер), глубокое мелиоративное щелевание (Гмщ), объемное щелевание (Ощм,). Ка основе исходной стратегии формируют второй этап - объемно-щелевую мевду-оядную (оцМ 5т ). добавляя объемно-щелевую междурядную обработку О-щм^) и инкрустирование почвенных отдельностей (Инк). Формирование 3-го и 4-го этапов понятно из рис.12. Параллельно с другими стратегиями осуществляют разработку агрофильной стратегии (Афбгя), которая переходит в 6-й этап агрофильно-травяную объединенную стратегию (АО/7 ^ТР)-5та . Эволюция тракторного зем леделия в ыосто-зое изменяет признаки стратегии и приводит их к форме, записанной а 7-м этапе - мостовая стратегия (УСТ 57**»). Первый этап программы отражает локальное ЗЭС, второй -радикальное, последующие этапы - глобальное.

Программа зонально-экологического совершенствования 5 ,гт для грядовой поверхности начинается с энергосберегающей грядовой стратегии (ЭГ 5 г% ), которая включает использование органо-минеральных удобрений (Ору) и мульчирующую обработку гряд (Мог). На основе энергосберегающей формируют многолетне-грядовую стратегию (ЫГ 5г*5 ), основу которой составляют гряды многолетние (Гын), ловбины педгрядовые трапецие-дальные (Лпт), полосы объемно-щелевые (Пощ), обработка биофильная(Обф) и другие (Смп,Мтг,Впп,

/7лт , Амг.

Виз ;;

±

3, МП К Эг^г

Гмц, Ощм,, Ошмж. Инк.

бгу, Зт р |

\4 МТР БтЬг

X

Оа,м2

Моп

л***

Ьип

Гмщ, Ощщ, 0щ»2 Инк, Мол, Ор/, Сип, Пмт. Кмг. Виз.

Мм Шмт

ЭППТ

^ Ору щИнк

Гср

ЗППГ, ЗЩ 211 , Мщ Ктз, Фмг, Пнг.Кмт, Ощм,, Ош,м1, Инк, Сип, БГМ, вш.Згр. 9лк. Овч>.

1

7 МИТ Зт%Г

Ммз. Пмг, Фмг. Ищи Гьщ, Орг, СИП, БГМ$П> Злк. Ов<р

а-резная поверхность

2Ъ

Инк).Армирование 3-го этапа видно из рис.12.

Параллельно с другими стратегиями осуществляют разработку агрофильнсй грядовой стратегии (А которая объединяясь с признаками многолстне-заде^неь-но-грядовой ) даеч

агрофильно-мнэголетне -задерненно-грядовую стратегию (АС-ГП ИЗГ) 5гя , содержащую наиболее эффективные признаки предыдущих этапов. Замена тракторных агрегатов (ЫГА) на мостовие (ЫСТд^) определяет переход к 6-ыу этапу - мостовой грядэ вой стратегии ШСГ Зт^ ).

Последовательность этапов программы ЗЭи 5 в целом отражает логику раз-

вития и совершенствования

_ тт

5 , вместе с тем в процессе реализации программы не затрагивающие струк-

Рис.12.Программа зонально-экологического совершенствования технико-технологических систем машинного земледелия

возможны уточнения и дополнения её этапов туры.

ойдоь; выводы и рьхшьздщии

В результате проведенных исследований разработаны научные основы совершенствования комплексов машин как условие перехода к зонально-экологической системе машин и природосообразнсму машинному земледелию. На основании выполненного комплекса научно-исследовательских работ можно сделать следующие выводы.

I.Система машин на современном этапе её развития оказывает мощное техногенное воздействие на природную среду, приводящее к её физической и химической деградации. Несообразное техногенное воздействие ставит методологические вопросы совершенствования комплексов машин в зональном и экологическом аспекте в разряд первоочередных. .В научной гипотезе система машин рассматривается

как один из элементов надоистемы - метасистемы машинного земледелия, совершенствование которой необходимо осуществлять одновременно с технологией, а условием её совершенствования является устранение дисфункций метасистемы и деградации природной среды, что и определило основные особенности и структуру исследований и системе логический подход к- их выполнению.

2.Обоснованы в результате прогнозной ориентировки зонально-экологические задачи земледелия, которые содержат экологический императив (требования): устранить переуплотнение, истирание, дегумификацию, эрозию, повышенную кислотность, химическое засорение и отравление почвы, устранить влияние весенней засухи и летне-осеннего, переувлажнения, восстановить плодородие почвы и до экологически оптимального уровня почвенную и полевую фауну, устранить полевые; амбарные и вегетационные потери урожая.

3.Разработана методология функционально-экологического исследования метасистемы машинного земледелия, содержащая системологи-ческуя модель.метасистемы, определение функций метасистемы, био-геоценотических функций и дисфункций системы Агрос (поле-почва), декомпозиции воздействий на систему Агрос, негативных особенностей почвы и климата региона, разработку орграфа метасистемы, допущений стратификации, энерго-материальной страты тригона дистресса, определение факторов дистресса. В результате функционально-экологического исследования выявлено I? факторов дистресса, из которых 9 дисфункций, 4 противоречия и 4 сложности.

4.Предложены 6 постулатов нейтрализации факторов дистресса метасистемы малинного земледелия, при помощи которых разработан массив новых решений противоречий технологических систем - способов возделывания почвы, из которых 9 - признано изобретениями: грядо-ложбинная, объемно-щелевая, объемно-щелевая мегздурядная, задерненно-грядовая и другие (постулаты разделения - I, устойчивости - 2 и изменения - 3).

5.Обоснован интегральный агро-экологический критерий оценки зонально-экологического совершенства системы (комплекса) машин, включающий четыре аспекта - деградаметрию, агрометрию, ресурсо-метрию и продуктивность. "Новые научные направления изучают методы и средства измерения деградации элементов Природы в земледелии (деградаметрия), количественной оценки качества функционирования системы Агрос (агрометрия), определения энергетических или экономических затрат, связанных с расходованием и восстановлением

природных ресурсов для целей и в результате активной деятельное та человека (ресурсометрия).

о.Разработана концепция зонально-эколсгнческой системы машин для земледелия как организованной совокупности технических средств, приспособленных к природно-произЕОДственным условиям региона, обеспечивающих реализацию прогрессивных энерго- и ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур без физической и химической деградации почвы. Зонально-экологическое совершенствование - это процесс развития и повышения приспособленности машин, технологий и комплексов (систем) машин к условиям сельскохозяйственного производства по arpo- экологическому критерию; следует различать локальное, радикальное и глобальное зонально-экологическое совершенствование.

7.Разработана методология функционально-экологического проектирования технико-технологичесхих систем машинного земледелия, включающая целевое описание, определение экологических признаков технологий для ровной и грядовой поверхности, выбор новых путей, тенденций, путей-тенденций и направлений совершенствования arpo- ' гатов, защищенных 24-мя изобретениями, функционально-экологическую интерпретацию систем, выявление стратегий совершенствования и обоснование эволюций стратегий совершенствования технико-технологических систем.

8.Обоснована в результате функционально-экологического проектирования эволюция стратегий совершенствования технико-технологических систем для ровной поверхности, включающая исходную, объемно-щелевую междурядную, многолетне-полосно-колейнув, многолетне-травяную, агрофильну», агрофильно-гравяную объединенную, мостовую стратегии и для грядовой поверхности - энергосберегающую грядовую, многолетне-грядовую, многолетне-задерненно-грядовую, агрофильную грядовую, агрофильно-многолетне-задерненно-грядовую, мостовую грядовую стратегии.

9.Выполнено в качестве практической реализации зонально-экологического совершенствования комплексов машин (локального и радикального): оптимизация тягового класса пахотно-пропашного • трактора, разработан гибкий многооперационный грядовый агрегат -комплекс, содержащий универсальную раму и сменные рабочие органы, разработан комплекс адаптивных многопозиционных рыхлителей -разуплотнителей (1и модификаций и установок), разработана грядовая адаптивная технико-технологическая- система, содержащая одно-

грядовый гибкий технологический комплекс, который состоит из самоходнсго шасси, универсальной технологической навески и сменных рабочих органов (грядоделатель, глубокорыхлитель, сеялка, культиватор, погрузчик, разбрасыватель удобрений).

10.Установлено, что показатель дёградаметрии технико-технологических систем возделывания сои на ровной поверхности колеблется от 0,144 до 0,265 при изменении фактора ЗЭС от 0,790 до

О,В/4, показатель агрометрии на уборочных работах превышает в 1,4-4,9 раза нормативную величину, ресурсометрия одногрядовой технико-технологической системы по величине энергопотока в сравнении с оконормой (15 ГДк/га) подтверждает её природосообразность на 5-ти польном севообороте.

11.Разработала программа зонально-экологического совершенствования технико-технологических систем для ровной и грядовой поверхности в машинном земледелии на ближайшую, и отдаленную перспективу,, по которой необходимо направить исследования. Программа представляет собой этапы, описываемые экологическими признаками технологий, размещенными в последовательности их реализации. Условием эффективности исследований является разработка на этой базе координационной программы с участием специалистов технических и биологических наук.

12.Результаты выполненных исследований полностью подтверждает научную гипотезу и эффективное решение задач исследований, отвечает требованиям экологического императива и обеспечивают методологическую основу совершенствования комплексов машин и создания зонально-экологической системы машин, что доказывает и практическая реализация по разработке комплексов машин и технико-технологических систем, оптимизации типоразмера трактора, оценке зонально-экологического совершенства.

Реализация результатов исследований в соответствии с программой зЗс позволит разработать природосообразные комплексы машин и технологий, создать зонально-экологическую систему машин и устранить разрушение природной среды в машинном земледелии региона.

Основное содержание диссертации опубликовало в работах:

I.Система машин для комплексной механизации производственны}:

процессов в растениеводстве совхозов и колхозов Амурской области на 1971-1975гг.-Благовещенск, 1969.- 132с. /Б.И.Кашура, В.В.Бальков, Я.М.Одноконь к др./.

2.Тракторы K-7W и Т-4 на Дальнем Востоке.-Благовещенск, 1970.- 32с. /Б.И.Кашпура, В.В.Вальков, В.П.Занцевич и др./.

4 3.Исследование эксплуатационных показателей тракторов ДТ-75 и Т-4 на полевых работах// Материали ХУШ научной конференции БСХИ.- Благовещенск, 1970,- С.132-134.

4.К вопросу теоретического обоснования оптимального тягового класса сельскохозяйственного трактора общего назначения для Амурской области// Материалы XIX научной конференции БСХИ,--Елаговеценск, 1971. - С.123-125.

5.Исследование технологии возделывания сельскохозяйственных культур// Механизация возделывания сельскохозяйственных культ/D в Амурской области.- Благовещенск, 1972. - С.90-95.

Ö.Ü пахотно-пропашном тракторе для Амурской области // Механизация возделывания сельскохозяйственных культур в Амурской области.- Благовещенск, 1912. -С.142-147 /Б.И.Кашпура/.

7.Исследование затрат труда на полевых работах// Механизация возделывания сельскохозяйственных культур в Амурской области.

- Благовещенск, 1972. - С.24-35 /Б.И.Кашпура/.

-8.Модель и алгоритм расчета приведенных затрат МТА на единицу работы// Механизация возделывания сельскохозяйственных культур в Амурской области.- Благовещенск, 1972. -СЛОб-ЦО/О.П.Кириленк:/.

9.Оптимальные параметры агрегатов на возделывании сои// Механизация возделывания сельскохозяйственных культур в Амурской области.- Благовещенск, 1972. - С.96-99.

10.Некоторые вопросы выбора рационального типа пахотно-про-пашного трактора для Амурской области// Сборник научных трудов МИИС11, т.Х, вып.1, чЛ.- М., 1973.-С.265-290 /Б.И.Кашпура/.

11.Исследование коэффициента потерь урожая на посеве сои и, пшеницы в условиях Амурской области// Механизация возделывания сельскохозяйственных культур на Дальней Востоке, вып.З.--Благовещенск, 1974.-С.34-39 (Ю.П.Кириленко/.

12.Номограмма для определения потребного количества пахотно-пролашых тракторов для хозяйства //Механизация возделывания сельскохозяйственных культур на Дальнем Востоке, вып.З -

- Благовещенск, 1974. - C.I26-I30 /Ю.П.Кириленко/.

13.Оценка степени взаимодействия элементов подсистемы трактор-поле в технологическом процессе //Механизация возделывания сельскохозяйственных культур на Дальнем Востоке, вып.4- Благовещенск, 1975. - С.3-8.. .

14.Наследование уплотнения почвы в колее' тракторов// Механизация возделывания сельскохозяйственных культур на Дальнем Востоке, вьл.5.- Благовещенск, 1976. -С.45-49/Г.А.]^сакова/.

15.Система машин для комплексной механизации производственных процессов в растениеводстве совхозов и колхозов Амурской области на 1976-1980гг. -Благовещенск, 1976.-П9с./Б.И.Кашпура,

B.В.Вальков, В.В.Голубев и др./.

16.Пути снинения отрицательного воздействия сельскохозяйственных агрегатов на почву и растения сои// Механизация возделывания сельскохозяйственных культур на Дальнем Востоке, вып.У1.

- Благовещенск, 1977. -С.3-3.

17.Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства дальневосточной зоны на 1976-1980гг. -Хабаровск, 1Э77.- 254:. /Б.И.Кашпура, Ю.В.Терентьев, Н.Д.Сысоров и др./.

18.К вопросу азрационнай технологии возделывания сои// Механизация возделывания сельскохозяйственных культур на Дальнем Востоке, вып. УЛ.- Благовещенск, 1978.- С.23-29.

19.К методике коллективной экспертной оценки направлений развития механизации возделывания сои// Механизация возделывания сельскохозяйственных культур на Дальнем Востоке, вып.УЛ.--Благовещенск, 1976. - С.3-10 /С.П.Присяжная, И.Н.Рыбак/.

20.Прогноз развития механизации возделывания сои на Дальнем Востоке// Механизация возделывания сельскохозяйственных культур на Дальнем Востоке, вып.УП. -Благовещенск, 1978. -

C.10-12 /С.Н.Присяжная, И.Н.Рыбак, В.М.Филоненко/.

21.Зональная система машин для комплексной механизации растениеводства на 1986-1990 годы дальневосточного региона РСФСР. Рекомендации Новосибирск, 1987.- 257с /Н.Д.Сысоров, Б.И. Калшура, Т.И.Малынова и др./.

22.Разработка методики зонально-экологического прогнозирования развития механизации растениеводства // Проблемы механизации сельскохозяйственного производства Дальнего Востока/ Материалы научно-практической конференции ДальНШГГИМЭСХ.-

- Благовещенск, 1990.- С.3-7. сЛ55-171/Ю.П.Кириленко, М.Б. Пискун, Н.А.Сшак/.

23.Зкодогическое направление в разработке зональной системы машин// Проблемы механизации сельскохозяйственного производства Дальнего Востока/ Материалы научно-практической конференции .

ДальНШТШЭСХ.- Благовещенск, 1990. - 0.21-29.

24.Разработка концепции зонально-экологической системы машин для земледелия Дальнего Востока// Проблемы комплексной механизации растениеводства и животноводства на Дальнем Востоке: Сб. науч.тр./РАСХл.Сиб.отд-ние. Дальневосточ.отд-ние.Даль!МШЮСХ. -Новосибирск, 1991.- С.14-24 /Ю.П.Кириенко, Ю.В.Терентьев, В.В.Вальков/.

2Ь.Прогноз основных направлений развития комплексной механизации возделывания сои в Дальневосточном регионе на период до 2010 г.// Проблемы комплексной механизации растениеводетва и животноводства на Дальнем Востоке: Сб.науч тр./РАСХН.Сиб.отд-ниа Дальневосточ.отд-ние ДальНИПТШЭСХ.- Новосибирск, 1991.- С.П5-119 /Ю.П.Кириленко, Ю.В.Терентьев, В.В.Вальков/.

26.Гибкий технологический комплекс для возделывания овощных культур на постоянных грядах малых участков крестьянских хозяйств //Научные проблемы разработки и внедрения переналаживаемых энергетических и технологических модулей сельскохозяйственной техники/ Тезисы Всесоюзной научной конференции.!!.: ВИМ,- 1991.--С.28-30./Ю.П.Кириленко, В.Ф.Караздыш, В.В.Вальков/.

27.Зональная система машин для комплексной механизации растениеводства Дальнего Востока России на 1991...1995 гг.--Благовещенск, 1992.-С256. /Б.И.Кашпура, Ю1В.Терентьев, Н.Д. Сысоров и др./.

28.Проблемный экологический подход к разработке зональной системы машин для земледелия и растениеводства Дальнего Востока //Методические основы разработки зональных систем машин для механизации растениеводства.- Сб.научных трудов.- Зерноград: ВНИИПТШЭСХ, 1992. - С.175-180.

29.Концепция развития механизации, электрификации, автоматизации сельскохозяйственного производства России на 1995 год и на период до 2000 года.- М.: РЛСХН, 1992.- 138с./Л.П.Кормано вский,

B.М.Кряжков, Ю.В.Терентьев и др./.

ЗО.Зонально-эко'логические принципы совершенствования комплексов машин для земледелия Дальнего Воетока// Материалы общего собрания ДВО РАСХН.- Хабаровск: ДВО РАСХЛ, 1993.- 21с.(в печати).

31.Гибкий технологический комплекс для многолетних гряд в крестьянских хозяйствах //Тракторы и сельхозмашины,- 1993, № I,-

C.19-21 /Ю.П.Кириленко, В.Ф.Караадш, В.В.Вальков/.

32.А.С. 1480.780 СССР, МКЙ А013 79/02. Способ разуплотнения и

окультуривания тяжелый переувлажняющихся почв/ ¿.П.Камчадалов, В.В.Р^саков, 1989. Бол.19.

33.А.с.1535407 СССР, МКИ A0IB 79/02. Способ поделки гряд/ Е.П.Камчадалов, 1990. Бюл.2.

34.А.с.1597119 СССР, МКИ AOIB 79/02. Способ возделывания с.-х культур по направляющим щелям на тяжелых переувлазсняющихся почвах/ Е.П.Камчадалов, 1990. Бал.37.

35.А.с.1720521 СССР, МКИ A0IB 79/02. Способ обработки тяжелых периодически переувлажняющихся почв/ Е.П.Камчадалов,

1992. Еюл.Н.

36.А.с.1715224 СССР, МКИ АОIB 79/02. Способ противоэроэкок-ной обработки переувлажняющихся почв/ Ё. П. Камчадалов, 1992. -Бюл.З.

37.A.CЛ817962 СССР, МКИ A0IB 79/02. Способ обработки переувлажняющихся почв/Е.П. Камчадалов,Ю.П.Кириленко_, В.Ф.Карандьи,

1993. Бол.20. .

38.А.с.1731079 СССР, МКИ A0IB 79/02. Способ сельскохозяйственного использования тяжелых переувлажняющихся почв/ Е.П.

•Камчадалов, Ю.П.Кириленко, 1992. Бол.17.

39.А.с.1731078 СССР, МКИ А1ЯВ 79/02. Способ глубокой обработки гряд/ Е.II.Камчадалов, Й.П.Еириленко, 1992. Еил.Г?.

4Q.A.C.952138 СССР, ШШ A0IC 23/02, A0IC 49/06. Устройство для внесения жидких удобрений в почву/ К.П.Камчадалов, В.А.Шмонки, В.П.Закцевич и др., 1982. Бал.31.

41.A.C.9G7342 СССР, МКИ A0IC 23/02. Устройство для внесения в почву к идких веществ и газов/ Е. П.Камчадалов, В.А.Шмошш, В.П.Занцевич и др., 1982. Бол.39.

42.А.с.1082349 СССР, МКИ AOIC 23/02, АиГВ 49/U5. Устройство для внесения ашдккх удобрений а почву/ Е.П.НзкяадаЕаЕ, В.Д. Емонин, В.П.Занцевич, 1984. Бол. 12. .

43.A.C .1158135 СССР, МКИ AQIC 23/02, ШШ 7/00. Малаша даш внесения жидких химикатов /С»Г.Дркщ1к, В.А.Шшщга,З.И.Пксказуб, Е.П.Камчадалов, 1985. Бюл,2.

44.Патент РФ 1709933, МКК Ш 25/22. Шчвообрабатывающий рабочий орган/Е.П.Камчадалов, Тй.В.Терентьев и др., 1992. Бюл.5.

45.Патент РФ I7205I3, МКИ AUIB IS/I6. Орудие для трезва щелей/Е.П.Камчадалов, Ю.П.Кириленка,В.В.ТершЕьев и др., 1992. Бюл.П.

46.А.с.1623672 СССР, МКИ А01В 35/32. Устройство для щеле-вания и налравления агрегатов на переувлажняющихся почвах/ /ii.ll.Камчадалов, 1991. Бол.7.

47.А.с.1575967 СССР, !ШИ А01В 49/иб. Рабочий орган для обработки почвы/ К.П.Камчадалов,Ю.А.Кузнецов,Д.А.Курдин и др., 1990. йол.25.

46.Патент РФ 1757485,МКИ АС1В 13/16. Устройство для и.;еле-вания переувлажняющихся почв/ Е.П.Камчадалов,Ю.П.Кириленко, В.Ф.Карандыш, 1992. Бол.32.

49.А.с.1491741 СССР, МКИ В 60В 19/00. Двикитель транспортного средства/ К.П.Камчадапов, 1939.Бол.25.

50.А.СЛ39и140 СССР, МКИ В 65 33/26. Рабочий орган винтового конвейера/ i2.ll.Камчадалов, Г.М.Тен, З.И.Пискозуб и др., 1966.Бил.15.

Ы.Патент РФ 2012176, МКИ А01 В 33/00,21/04. Орудие для мульчирования поверхности почвы./Е.П.Камчадалов,Ю.П.Кириленко, В.Ф.Карацдыш и др., 1994. Бол.9.

52.Патент Р& 20079Ш, МКИ АО 1В21/02, 23/00 , 39/14. Борон,з/ ' /Е.П.Камчадалов,Ю.П.Кириленко, В.Ф.Караццьш и др., 1994.Бюл.4.

53.Рабочий орган для рыхления почвы//Полож.реш.по заявке 4671225/15 от 3.01.92/'К.П.Камчадалов, Ю.П.Кириленко, В.ф. Караддыш и др.

54.Универсальная технологическая навеска на шасси для обработки гряд/ Полож.реш.по заявке 5016035/15 от 9.06.93/

й.П.Камчадалов, Ю.П.Кириленко, В.Ф.Карандып и др.

55.Способ разуплотнения тяжелых почв/ Полок.реш. по заявке 4671230/15 от 10.03.92 /й.П.Камчадалов, Ю.П.Кириленко, В.Ф. Каравдыш.