Комбинированное устройство для глубокого рыхления грунта с одновременным внутрипочвенным внесением жидких органоминеральных удобрений в условиях Туркменистана

В статье авторы пытаются обосновать, чтовнедрение результатов работы в производство позволит повысить среднюю урожайность с гектара в хлопковой отрасли страны на 20–25 %, значительно уменьшить потерю удобрений и сократить ручной труд, эффективно использовать орошаемые земли, промывные и вегетационные поливы.

Ключевые слова: механическое рыхление, внесение комплексных органоминеральных удобрений, подготовка почвогрунта.

А. С. Кушнарев [4]: Основы “биосферного” мышления, к сожалению, распространяются медленно. “Сегодня новое поколение начинает понимать, что в природе все взаимосвязано и каждое событие оказывает свое воздействие на все окружающее, независимо от того, очевидно оно направлено на что-то конкретное или наоборот.

Э. В. Васильев [1]: В настоящее время существует огромный выбор импортных машин для транспортирования и внесения жидкого органического удобрения (ЖОУ) различными способами. При их использовании отмечено высокая себестоимость и большая нагрузка на окружающую среду в следствии больших потерь питательных элементов, в том числе из-за недостаточной проработанности их для условий конкретного хозяйства. Повышение эффективности использования навоза достигается при помощи научно-обоснованных методов формирования рациональных вариантов технологий транспортировки и внесения жидких органических удобрений из навоза крупного рогатого скота.

Повышение плодородия почв — основное условие устойчивости земледелия и внедрения интенсивных технологий. На современном уровне сельскохозяйственной науки и производства понятие плодородие почв подкреплено определенными качественными и количественными показателями и становится фактором управляемым. В числе важнейших показателей плодородия, таких, как глубина пахотного слоя, кислотность почвенной среды, запасы подвижных элементов питания, на первом месте стоит содержание в почве гумуса и свежего органического вещества, его качественное состояние [5].

Внесение удобрений — наиболее ответственная операция. От ее проведения во многом зависит эффективность использования питательных веществ удобрений.

Решаем техническую задачу повышения надёжности протекания технологического процесса, улучшения качества приготовления раствора жидких удобрений и равномерности его внесения, снижения материалоемкости системы, расширения функциональных возможностей агрегата, повышения его производительности и универсальности, повышения эффективности работы агрегата при одновременной обработке почвы, уничтожении сорняков и подкормки возделываемых культур [2, 3].

Однако её невозможно использовать в условиях, когда необходимо рыхлить тяжёлые почвогрунты.

Технический результат комбинированного устройства для глубокого рыхления грунта с внутрипочвенным внесением жидких органоминеральных удобрений заключается в формировании благоприятного водного, воздушного, теплового, светового и пищевого режима в почвогрунте за счёт глубокого рыхления тяжёлого почвогрунта с одновременным внесением жидких органоминеральных удобрений на всю глубину разрыхлённого корнеобитаемого слоя. При этом уменьшается расход горючих материалов за счёт замены сплошного рыхления на локальное рыхление, ограниченное корнеобитаемым слоем зоне рядового посева культуры (например, рядовой посев хлопчатника с междурядьем 90 см).

Также техническим результатом является активизация биоресурсов почвогрунта путём использования жидкого навоза в сочетании с минеральными растворёнными удобрениями.

Решение поставленных технических задач достигается тем, что комбинированное устройство для глубокого рыхления грунта с одновременным внутрипочвенным внесением жидких органоминеральных удобрений, содержащее раму, установленную на колёса с закреплёнными на ней рабочими органами и ёмкостью с заправочной горловиной для жидких органоминеральных удобрений, взаимодействующей посредством системы трубопроводов и насоса с выходными соплами устройства для подпочвенного внесения органоминеральных удобрений, размещенного позади стоек долотообразных рыхлителей грунта. Долотообразные рыхлители установлены на поперечной балке рамы на ширину междурядья высаживаемой культуры, а каждый рыхлитель установлен на поперечной балке с возможностью рыхления почвогрунта на глубину, равную средней глубине стержневой части корня взрослого растения, иод посадку которого производится подготовка почвы, вертикальный нож рыхлителя выполнен сужающимся по толщине от поверхности почвы к его нижнему концу, установлен с наклоном лобового лезвия назад и имеет двухстороннюю заточку. Кроме того, вертикальный ноле снабжён установленными ярусно двумя выдвинутыми вперёд по ходу движения долотообразными зубьями, причём нижний зуб укреплён на нижнем конце вертикального ножа рыхлителя, а долотообразный зуб верхнего яруса установлен на вертикальном ноже на глубине, равной 2/3 части от общей глубины рыхления, причём носок долота верхнего яруса вынесен вперёд по ходу движения относительно носка долота нижнего яруса на отрезок, равный или выступающий за линию скола грунта под воздействием нижнего клина на уровне конца долота верхнего яруса, позади каждого долотообразного зуба размещены стрельчатые уширители борозды, выполненные в виде прямозубых клиньев симметрично прикреплённых к боковым стенкам вертикального ножа, причём размах крыльев стрельчатого уширителя нижнего яруса равен средней ширине нижней части корневой системы культурного растения, под которое осуществляется подготовка почвогрунта, а размах крыльев стрельчатого уширителя верхнего яруса устанавливается в соответствии с размером боковых корней возделываемой культуры на глубине, равной 2/3 части от средней глубины расположения стержневого корня возделываемого растения, а устройство для подпочвенного внесения жидких органоминеральных удобрений, размещённого позади рыхлителя, выполнено в виде сужающегося, путём постепенного сплющивания к низу коноидального наконечника заглублённого на 2/3 глубины образованной рыхлителем траншеи и представляющего собой полое коноидальное сопло с верхним, расположенным над поверхностью почвогрунта круглым входным отверстием и переходящим к низу в выходное щелевидное отверстие, расположенное на глубине равной 2/3 части от глубины траншеи. Щелевидное отверстие своей продольной осью ориентировано вдоль оси траншеи и направлено в сторону её дна, а боковые, постепенно сближающиеся к низу, стенки коноидального сопла снабжены калиброванными отверстиями, ориентированными в сторону стенок траншеи, причём верхнее круглое отверстие коноидального сопла устройства для подпочвенного внесения жидких органоминеральных удобрений посредством гибкого трубопровода, системы распределения потоков, насоса и фильтра гидравлически связано с полостью ёмкости для органоминеральных удобрений.

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, скощенную к низу форму, заполненную разрыхлённым грунтом.

Производительность шламового насоса 250 л/мин. Качественное и эффективное (внутрипочвенное) внесение комплексных органоминеральных удобрений означает существенную экономию затрат как на удобрения, так и на топливо для тракторов, и, как следствие, рост доходов сельхозпроизводителя. Комбинированное устройство устанавливают на колёсную раму, которую прицепляют к трактору. Оно содержит двухъярусный рыхлитель грунта с уширителями траншеи, устройство для подпочвенного внесения органоминеральных удобрений, трубопроводы подачи к нему жидких удобрений, насос и бак для жидкости, установленный на колёсную прицепную раму. Комбинированное устройство позволяет экономить дизельное топливо путём частичного рыхления грунта, ограниченного профилем корневой системы взрослого культурного растения, под которое производится подготовка почвогрунта [6].

Для решения изложенных задач в сельскохозяйственном акционерном обществе имени Героя Туркменистана Садулла Розметова Дашогузского велаята разработана технология и рабочее оборудование нарезки аэрационного дренажа, которые воплощены в новой конструкции НАД-2–60 и универсальной агромелиоративных машин для внесения органики-минеральных удобрения НАД-2–60М, позволяющие улучшить мелиоративное состояние тяжелых почв орошаемых земель аридной зоны. Перспективные технические средства преимущественно для глубокой обработки почвогрунтов, культиваторов растиениепитателей КР-5–40 и измельчителей стеблей хлопчатника ИСХ-3,6 [7]. 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, указанные агромелиоративных машин предложили для широкого внедрения в производство сельского хозяйства страны.

Заключение

1. По результатам определения удельных нормальных и касательных давлений на лобовые поверхности стоек и долот установлено, что оптимальные углы установки стоек находятся в диапазоне 89–90°, а угол резания долот не должен превышать 30°. Мощностные показатели экспериментальных рабочих органов в полевых условиях целесообразно определять методом замера расхода топлива двигателем трактора. Расход топлива, отнесенный к показателю полноты рыхления, имеет прямую зависимость от ширины долота, однако, рабочий орган с двухъярусным расположением долот имеет менее интенсивный рост. При работе опытного образца глубокорыхлителя с трактором “Claas” при глубине рыхления почвы 0,5–0,6 м и рабочей скорости 1,25–1,75 м/с.
2. Испытаниями опытных образцов глубокорыхлителей установлено, что рабочие органы с двухъярусным расположением долот по сравнению с серийными обеспечивают: с трактором “Claas”-повышение производительности на 10,9 %, увеличение полноты рыхления на 30 %; с трактором “Case” и “John-Deere”-повышение производительности на 11,5 %, увеличение полноты рыхления на 21 %.
3. Установлено, что по эксплуатационным затратам на 1 га усовершенствованный глубокорыхлитель кротовательного типа НАД-2–60 по расходам горючее на 27 % экономичнее по сравнению с глубокорыхлителем ГРН-60.
4. Оценено применение глубокого рыхления (до 60 см) усовершенствованным глубокорыхлителем и кротователем НАД-2–60 в качестве основной обработки орошаемых земель под хлопчатника. Прибыль при возделывании хлопчатника по глубокому рыхлению в среднем в 1,3 раза превышает, чем при обычной обработки.
5. Определено влияние усовершенствованного глубокорыхлителя кротовательного типа НАД-2–60М на изменение плотности почвы, ее водного и температурного режимов. Обработка почвы на глубину до 60 см, снижает ее плотность по всей глубине, с 1,5–1,6 до 1,1–1,2 г/см, что способствует аккумуляции влаги, повышая её содержание в горизонте 10–55 см на 50 %.
6. 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.
7. НАД-2–60М в качестве почвозащитной и энергоемкой технологии, экономит органические удобрения в 4–5 раза (при норме 30–45 т/га), снижают потери минеральных удобрений: фосфора 40–50 %; азота 33 %; калия 12 % укрепляет почву и корни хлопчатника, повышает урожай на 10–15 ц/га.

Литература:

1. Васильев Э. В. Повышение эффективности процесса использования жидкого органического удобрения путем автоматизированного выбора рациональных вариантов технологий транспортировки и внесения в условиях Северо-Западного региона. Автореф дис. канд. техн. наук. -Санкт-Петербург, 2015.
2. Данатаров А. Комплексная мелиорация уплотнённых почв на орошаемых землях в условиях Туркменистана. //Технические науки в России и за рубежом. Москва, 2014.
3. Данатаров А., [и др.]. Инновация агромелиоративных машин в условиях аридной зоны. «Технические науки: традиции и инновации» -СПб., 2020.
4. Кушнарев А. С. Новый взгляд на обработку почвы. Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України Збірникнаукових праць. Книга 2. -Дослідницьке, –Киев: 2009.
5. Луханин В. А. Повышение равномерности внесения минеральных удобрений оптимизацией параметров дозаторов, направителей и центробежных распределителей. диссертации кандидат технических наук. -Зерноград 2012.
6. Патент ТМ № 517 (№ 11/I 01145). Комбинированное устройство для глубокого рыхления грунта с одновременным внутрипочвенным внесением жидких органоминеральных удобрений. Автор(ы): А.Данатаров, [и др.]. 2011.
7. Патент ТМ № 13/I 01244. Измельчитель стеблей хлопчатника. Автор(ы): А.Данатаров, [и др.]. 2014.