Приводится схема устройства и описывается принцип его работы. Данные исследования позволили выявить физику процесса резания грунта рабочими органами. Экспериментальные исследованиями установлено, что данное технология отличается от известных аналогов совокупностью признаков, обеспечивая подготовку почвогрунта на глубину и ширину возделываемого рядковым способом растения при одновременном внесении жидких удобрений в слои разрыхленной почвы на весь её объём.
Ключевые слова: механическое рыхление, удобрения, почва, внедрения в производство.
Староорошаемые земли аридной зоны Туркменистана находятся в условиях близкого залегания грунтовых вод и относятся к тяжелым почвам, которые имеют большую потенциальную опасность вторичного засоления. Рассоление таких почв обычными промывными поливами не дают положительного эффекта, т. к. подпахотная подошва грунта, образовавщаяся в результате многократной вспашки на губине 30–35 см препятсятвует вымыву вредних солей в нижние грунты [2, 3].
Научный и практический опыт показывает, что ресурсосберегающие технологии при обоснованных условиях почвенно-климатической зоны земледелия имеют ряд преимуществ: улучшается структура почвогрунтов; повышается устойчивость урожайности хлопчатника; сокращаются затраты и повышается рентабельность сельскохозяйственного производства [7].
Значительный вклад в решение проблемы снижения уплотнения почвы от движителей сельскохозяйственных тракторов и машин выполненными теоретическими и экспериментальными исследованиями внесли Ю. С. Алексеева, Н. А. Качинский, В. И. Баловнев, Р. И. Байметов, А. И. Бараев, Ю. Н. Благодатный, В. М. Бойков, А. Г. Бондарев, И. Б. Борисенко, П. Н. Бурченко, В. И. Ветохин, Ю. А. Ветров, И. И. Вилде, А. В. Водяник, А. Н. Горячкин, А. Ж. Джураев, Г. И. Зеленин, В. В. Казаков, А. М. Кацыгин, А. К. Кашкаров, А.Ковда, И. В. Кононов, А. А. Коршиков, В. Н. Кострицын, В. М. Кравченко, А. С. Кушнарев, И. П. Макаров, В. П. Максименко, Б. С. Маслов, М. Е. Мацепуро, М. М. Миркасимов, М. М. Муратов, И. М. Панов, Г. Г. Пархоменко, В. В. Покровский, А. И. Пупонин, И. С. Рабочев, В. А. Русанов, Г. Н. Синеоков, В. В. Слюсаренко, Б. Ф. Тарасенко, Ж. Е. Токушев, В. В. Труфанов, Р. Л. Турецкий, К.Хоммадов, Т. С. Худайбердиев, Г. Г. Черепанов и многие другие ученые.
Борьбу с уплотнением почвы проводят по трем направлениям: снижением уплотнения почвы, разуплотнением уплотненной почвы и предотвращением уплотнения почвы. На данном этапе развития науки и техники уплотнение почвы полностью устранить нельзя. Поэтому проблема разуплотнения почвы с минимальными энергетическими и материальными затратами является важной и актуальной. Создание машин и орудий нового поколения, ресурсосберегающих, высокоэкономичных, высокопроизводительных, менее энергоемких и металлоемких-глобальная задача современной науки. В Туркменистане разуплотнение и углубление пахотного горизонта необходимо проводить на 1,2–1,4 млн. га сельхозугодий, а годовая потребность в орудиях для рыхления почвы составляет 5–6 тыс. шт.-233 усл.эт.га, соответсвенно глубокорыхлители для внесения органических удобрений 6,5–7,5 тыс. шт.–185 усл.эт.га; культиваторы-растениепитатели 4,0–5,0 тыс. шт.–695 усл.эт.га.
Цели и з адачи исследования -обеспечение ресурсосбережения, сохранения почвенного плодородия при возделывании хлопчатника в условиях Туркменистана путем механико-технологического особенности и научных и агротехнических основ совершенствования разработки универсальных агромелиоративных машинных агрегатов, направленной на снижение трудовых, энергетических и материально денежных затрат и повышения плодородия почвы в севооборотах. А также, повышение эффективности использования жидких удобрений путем совершенствования агрегата для внутрипочвенного внесения.
Методы исследований. Методологической и теоретической основой работы явились классические труды: М. Н. Глотова; А. Н. Костякова; В. В. Труфанова; В. П. Горячкина; Ю. А. Ветрова; Г. В. Веденяпин; А. Н. Зеленина; Е. Д. Томинa; А. С. Кушнарева; В. И. Баловнева; Р. Л. Турецкого; В. С. Казакова; Ф. Р. Зайдельмана; Ж. Е. Токушева; И. Б. Борисенко; В. П. Максименко; М. В. Рязанов и других ученых. При проведении научных исследований использованы принципы системного анализа, позволяющие эффективно и рационально решать поставленные задачи для аридной зоны.
Механическое рыхление-послойное отделение породы от массива и разделение ее на куски при помощи механических рыхлителей. Поэтому почвозащитные меры должны учитываться при использовании любых технологий обработки почвы, в том числе и при глубоком рыхлении и кротовании. На основании выше изложенного сформулированы цели, задачи данной исследовательской работы. Разработана технологическая схема и создано орудие с комбинированными рабочими органами, обеспечивающее заданный уровень качественных показателей обработки за один проход агрегата.
Мы провели многолетние теоретические и экспериментальные исследования, чтобы обосновать параметры технических средств обеспечивающих разрыхление уплотненного подпахотного горизонта почвогрунтов в условиях аридной зоны или в зоне орошаемого земледелия. Выбор способа, глубины и периодичности глубокой обработки должен вестись с учетом конкретных условий данного поля. Исследования проводились нами в различных почвенно-климатических зонах хлопкосеяния. Агромелиоративные мероприятия обеспечивают отвод избыточных вод, способствуют улучшению аэрации и накоплению в почве полезной для растений влаги.
Отечественные конструкции аэрационного дренажа представляет собой полость с наддренной щелью. Щель и уплотненная стенка кротовин являются основным недостатком данной конструкции, т. к. происходит разрушение структуры грунта околодренной зоны. При водонасыщении грунт начинает набухать, препятствуя притоку воды к дрене, а вода, поступая через щель, приводит к размыву и разрушению свода дрен. Недостатком кротовин является низкая надёжность крепления дренеров к пятке вертикального ножа, кроме того, образованные две дренажные полости в условиях грунта аридной зоны имеют стенки из деформированного грунта пониженной влажности, как снаружи полости дрены, так и в междренной зоне. В результате, в момент первого промывного полива произойдет быстрое набухание стенок кротовин, которое неизбежно вызовет выпор стенок в полость кротовины и её разрушение [4].
Предлагаемая конструкция аэрационного дренажа включает две параллельные дренажные полости, сформированные в монолите грунта естественной структуры. Сохранение естественной структуры грунта вокруг дрены обеспечивает достаточную водозахватную способность и эксплуатационную надежность [1]. Для удовлетворения изложенных требований нами были разработаны специальные, универсальные рыхлители-кротователи новой конструкции.
На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны оптимальные параметры аэрационного дренажа и глубокорыхлителя. Обоснована технология нарезки аэрационного дренажа и рыхления подпахотного слоя глубокорыхлителем, которая позволяет улучшить агротехнические показатели работы используемого оборудования при наименьших затратах. Технико-экономические расчёты показали, что нарезка аэрационного дренажа позволяет снизить расходы по эксплуатации техники до 30 %, обеспечить оптимальной водно-воздушной режим почв в условиях аридной зоны и повысить урожайность хлопчатника до 10 ц/га.
Техническим результатом решения данной проблемы является повышение устойчивости кротовин к заилению и к размыву при их прокладке в грунтах аридной зоны, отличающихся пониженной влажностью, которая будет обеспечена путем подачи необходимого количества влаги в зону дренажа в момент образования кротовин, необходимой для создания в деформированном грунте условий формирования стенок кротовин, близких к естественной структуре грунта. Кроме того, другим техническим результатом является повышение надёжности узла соединения дренеров к пятке вертикального ножа [10].
Указанные технические результаты реализуются в устройстве для нарезки кротовин, включающем вертикальный нож, имеющий в нижней части шарнирно установленную режущую перемычку с укреплёнными на её концах дренерами в виде пары усечённых в передней части цилиндров, симметрично обращённых скосами друг к другу, кроме того, вертикальный нож выполнен полым, а его боковые грани снабжены соплами малого расхода, например, в виде узких щелей, а тыльная сторона ножа над местом установки дренеров, снабжена клапаном, сообщающимся с полостью ножа, фронтальная (передняя) часть вертикального ножа снабжена двумя установленными друг над другом и вынесенными вперед по ходу движения долотообразных зуба, причём, носок верхнего долотообразного зуба вынесен вперёд относительно носка нижнего зуба на отрезок, равный или незначительно выступающий за линию скола грунта от действия на него передней режущей плоскости нижнего зуба вертикального ножа, а установленная в его нижней части режущая перемычка выполнена в виде режущей подковы, средняя часть которой посредством шарнира взаимодействует с пяткой вертикального ножа, а концы подковы также шарнирно связаны с носками дренеров в зоне вершин их носков, зеркально ориентированных в сторону их сближения.
Таким образом, за проходом устройства в грунте оставляются две параллельные дрены, наружные поверхности (половины) которых в монолите с сохранением естественной структуры почвы, а внутренние поверхности (в междренной зоне) в искусственно уплотнённой почве. Влажность грунта в придренной области будет находиться в пределах 22–25 процентов и со временем деформированный дренами влажный грунт консолидируется до природной прочности [5, 6].
Исследованиями в области глубокого рыхления грунта экспериментально доказано, что в условиях прочных почвогрунтов наименее энергоёмко (имеет относительно минимальное сопротивление рыхлению) резание грунта двухъярусным ножом с долотообразными режущими зубьями, расположенными так, чтобы как на верхнем ярусе, так и на нижнем ярусе происходило послойное резание грунта с его сколом, направленным вперёд и вверх, то есть в сторону свободной поверхности грунта, при этом происходит резание с выпором срезаемой грунтовой стружки в сторону с меньшим сопротивлением.
После прохода такого двухъярусного рыхлителя, уплотнения грунта не происходит, а образовавшаяся траншея в поперечном сечении представляет собой трапецеидальную, скошенную к низу форму, заполненную разрыхлённым грунтом. Поступление влаги из сопел вертикального ножа по всей глубине, в количестве, необходимом для создания необходимой естественной влажности, позволит сформировать слой над кротовинами, устойчивый по скорости фильтрации при первом промывном поливе (см. рис. 1).
Рис 1. Оборудование универсальной агромелиоративных машин для внесения жидких органоминеральных удобрения НАД-2–60М
Таким образом, устройство позволяет осуществить строительство дренажа высокопроизводительным методом в тяжёлых грунтах аридной зоны, влажность которых обычно находится за пределами оптимальных величин. При этом уменьшается сопротивление грунта, что в последующем приведёт к снижению расхода топлива. В ходе анализа технических решений предназначенных для кротования с одновременным внесением на глубину почвы жидких органоминеральных удобрений или другой рабочей жидкости, не было найдено устройств с аналогичными существенными признаками данному устройству для кротования, с одновременным внутрипочвенным внесением жидких органоминеральных удобрений [8].
Разработана рабочее оборудование универсальной агромелиоративных машин для внесения жидких органоминеральных удобрения НАД-2–60М, позволяющие улучшить мелиоративное состояние тяжелых почв орошаемых земель аридной зоны [9]. На основании 215 приказа министра сельского хозяйства Туркменистана от 11 декабря 2013 года составленная Экспертная комиссия провела научно-исследовательские испытания и в соответствии с протоколом испытаний составила акт испытаний, одобренный и подтвержденный в Отделе механизации сельского хозяйства Научно-техническим советом при министерстве 15 января 2014 года, универсальной глубокорыхлителя НАД-2–60М предложили для широкого внедрения в производство сельского хозяйства страны. Новизна технических решений подтверждена 3 патентами Туркменистана на изобретения. Разработанные орудия реализованы в хозяйствах Лебапской, Марыйской и Дашогузской велаята рыхлительные орудия различной модификации-61шт. Результаты исследований использованы при разработке новых конструкций, в котором глубокое рыхление грунта сочетается с одновременным внутрипочвенным внесением жидких органоминеральных удобрений нужного состава, оборудования НАД-2–60М изготовлен-1шт.
А также, разработана рабочее оборудование культиватор растениепитатель КР-5–40 навесной предназначен обработки пропашных и культурных растений с междурядьями 60 см и 90 см во всех почвенно-климатических зонах, кроме зоны горного земледелия (см. рис. 2) [5].
Рис 2. Общий вид культиваторов растиениепитателей КР-5–40
Устройство для внесения жидких минеральных удобрений в прикорневую зону посевов предназначено для разрушения плужной подошвы, введению питательных веществ в корневую систему, углубления пахотного горизонта почвы и безотвального рыхления почвы на глубину от 30 до 40 см, с целью сохранения влаги.
Культиватор растениепитатель КР-5–40 является навесной машиной с однорядным расположением, установленными аппаратами, предназначенными для внесения минерального жидкого удобрения. Отличительной способностью культиватора растениепитатель КР-5–40 является параллелограмный механизм навески, обеспечивающий поддержание постоянной глубины обработки почвы за счет копирования рельефа поля рабочих секции.
Результаты теоретических исследований технологического процесса мелиоративного рыхления почв, выполненных на основе разработанной в работе системы управления характеристиками рабочих органов рыхлителей и режимами их работы, позволяют сделать вывод о практической возможности создания почвенного профиля с заданными параметрами. При использовании жидких удобрения из него корневая система хлопчатника быстрее развивается, глубже проникает в почву.
Литература:
- Войтович, И.В., Данатаров, А. Оптимизация параметров рабочих органов кротователей. Гидротехника и мелиорация на Украине. Сборник научных трудов. вып. 3. Киев, 1994. с.42–45.
- Данатаров, А. Об экологической напряженности в аридной зоне. Экологические проблемы при орошении и осушении: часть I. –Киев, 1993. с.7–8.
- Данатаров, А. Технология нарезки аэрационного дренажа и эффективность его работы в условиях аридной зоны. Дис. канд. тех. наук. Киев, -1994. с.4–217.
- Данатаров, А. Теоретическое обоснование технология нарезки аэрационного дренажа в условиях Туркменистана. ООО «Издательство Молодой ученый» -Чита, 2010. № 9. с.23–27.
- Данатаров, А. Расчет аккумулирующей способности аэрационного дренажа в условиях Туркменистана. ООО «Издательство Молодой ученый» Чита, 2010. № 9. с.27–29.
- Данатаров, А., Аманов, Д. С. Основные тенденции и прогноз развития агромелиоративных машин в условиях Туркменистана. Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства — Сборник научных чтений. выпуск 11. Рязань, 2014. с.40–47.
- Данатаров, А. [и др.] Новые конструктивно-технологические решения для защиты почв в условиях пустыни. № 3–4. Проблемы освоения пустынь. А., 2015. с.84–88.
- Данатаров,А. [идр.].Ресурсосберегающая технология и система машин для возделывания хлопчатника в условиях Туркменистана.«Исследования молодых ученых» апрель -2021, Казань.с 5–7.
- Добышев, А.С., Данатаров, А., [и др.]. Обоснование технологий и технических средств обработки почвы в условиях Туркменистана. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной Академии 2014 № 1. с.179–184.
- Патент ТМ № 609 (№ 13/I 01219). Устройства для нарезки кротовин. А.Данатаров, [и др.]. 28.03.2013.
- Патент ТМ № 14/I 01286 Устройство для внесения жидких минеральных удобрений в прикорневую зону посевов хлопчатника. Ограниченный патент на изобретение № 687. 23.07.2014. Автор(ы): Шаммедов М., А.Данатаров, [и др.].
