В работе освещены вопросы обеспечения энерго-, влаго-, почво- и ресурсосбережения в условиях земледелия Туркменистана путем создания агромелиоративных машин для внутрипочвенного внесения жидких удобрений и совершенствования их механико-технологических особенностей, а также агротехнических основ повышения плодородия почвы с учетом снижения трудовых, энергетических и материально-денежных затрат, направленных на получение устойчивых и гарантированных урожаев хлопчатника (нарезчик аэрационного дренажа НАД-2–60М и культиватор растениепитатель КР-5–40).
Ключевые слова: экономия энергоресурсов, культиватор растениепитатель, механическое и биологическое рыхление, деградация почв, корневая система хлопчатника.
Для улучшения качества почвы органоминеральных удобрений требуется в 10 раз меньше, чем органических, и в 2–3 раза меньше, чем минеральных. Таким образом, органоминеральные удобрения одновременно улучшают структуру почвы и насыщают ее всеми необходимыми культурам быстроусвояемыми питательными веществами [4].
Создание агромелиоративных машин и орудий нового поколения, ресурсосберегающих, высокоэкономичных, высокопроизводительных, менее энергоемких и металлоемких — глобальная задача современной науки [3].
Целью работы является теоретическое и экспериментальное обоснование комплексной мелиорации для интенсивного восстановления плодородия переуплотненных деградированных почв на орошаемых землях Туркменистана. Разработка универсальных агромелиоративных машин и технологии ее проведения, определение ее оптимальных параметров, создание современных эффективных технических средств ее осуществления в системе хлопководства аридной зоны, обеспечивающих необходимое качество регулирования питательного, водно-воздушного, теплового и солевого режимов с последующим получением гарантированных урожаев хлопка.
Для поставленных в работе задач повышения эффективности производства хлопчатника за счет выбора адаптивных технологий и комплекса машин для возделывания хлопчатника, программой предусматривалось проведение теоретических и экспериментальных исследований. Программа исследований на первом этапе включала следующие теоретические исследования: определение влияющих факторов на формирование урожая хлопчатника; обоснование энергосберегающего, сохраняющего плодородие способа рыхления почвы; теоретическое обоснование основных параметров новых агромелиоративных машин для реализации энергосберегающей, сохраняющей плодородие технологии почвообработки; разработку методов и принципов управления продукционного процесса адаптивной технологии возделывания хлопчатника; разработку принципов формирования рациональных технологических процессов и вариантов технологии хлопководства; обоснование энергетической эффективности технологии возделывания хлопчатника; обоснование выбора оптимальных агромелиоративных машин для возделывания хлопчатника.
На втором этапе предусматривалась подготовка и проведение экспериментальных исследований: выбор объекта для проведения эксперимента, сбор и исследование исходных данных; проведение экспериментальных исследований по эффективности разных сортов хлопчатника; проведение хронометражных наблюдений по эффективности работы агромелиоративных машин; расчет экономической эффективности применяемых методов. При выборе технических средств по итогам оптимизации параметров рассматривались технические характеристики агромелиоративных машин, используемых при возделывании хлопчатника.
Следовательно, разработана технология и культиватор растениепитатель внутрипочвенным внесением (ЖМУ) КР-5–40. КР-5–40 устройство для внесения ЖМУ в прикорневую зону посевов предназначено для разрушения плужной подошвы, введения питательных веществ в корневую систему хлопчатника, углубления пахотного горизонта почвы и глубокого рыхления почвы на глубину от 30 до 40 см, с целью экономии удобрений, воды, сохранения влаги в осенне-зимний период и уменьшения сроков мероприятий. Новизна технологических и технических решений подтверждена патентам (№ 14/I01286) Туркменистана на изобретения. КР-5–40 навесной предназначен для обработки пропашных и культурных растений с междурядьями 90 см во всех почвенно-климатических зонах. КР-5–40 является навесной машиной с однорядным расположением установленными аппаратами для внесения ЖМУ. Отличительной способностью КР-5–40 является параллелограмный механизм навески, обеспечивающий поддержание постоянной глубины обработки почвы за счет копирования рельефа поля рабочих секций.
Вначале определялось влияние глубины резания и скорости резания на сопротивление резанию рыхлителем. Скорость изменялась в диапазоне от 0,8 см до 2 м/с с интервалом 0,20 м/с. Глубина резания для рыхлителя в диапазоне от 10 см до 40 см с интервалом 10 см. Полученные данные обрабатывались на ПК в программе Maple. Эксперимент по определению влияния скорости передвижения разработанного универсального рыхлителя на сопротивление резанию проводился в почвенном канале (табл. 1).
Таблица 1
Изменение сопротивление резанию F р kH лемехом в зависимости от скорости рыхления и глубины
|
Скорость рыхления, м/с |
Глубина рыхления, см |
|||
|
10 |
20 |
30 |
40 |
|
|
0,8 |
1,02 |
1,55 |
3,1 |
3,4 |
|
1,0 |
1,10 |
1,62 |
3,15 |
3,6 |
|
1,2 |
1,20 |
1,70 |
3,19 |
3,9 |
|
1,4 |
1,38 |
1,78 |
3,26 |
4,2 |
|
1,6 |
1,44 |
1,84 |
3,55 |
4,5 |
|
1,8 |
1,48 |
1,88 |
3,59 |
4,8 |
|
2,0 |
1,51 |
1,91 |
3,62 |
5,1 |
Рассматривая зависимость изменения сопротивления резанию в зависимости от глубины рыхления можно сделать вывод, что сопротивление изменяется по экспоненциальной зависимости, а именно для скорости рыхления 0,8 м/с — F
р
=
Однако необходимо отметить, что с увеличением глубины рыхления сопротивление возрастает. Так при скорости рыхления 0,8 м/с увеличение глубины рыхления с 10 см до 40 см приводит к повышению сопротивления до 70,0 %.
Размещение вариантов по делянкам и определение параметров выполнено по методике Б. А. Доспехова. Отбор проб производился по достижению хлопчатника полной спелости, при этом место отбора ограничивалось с помощью проволочного квадрата площадью 1 м 2 . Пробы отбирались с десятикратной повторностью, как в первой серии опытов, так и во второй. Внедрение результатов работы в производство позволит повысить среднюю урожайность с гектара в хлопковой отрасли страны на 15–20 %, сократить ручной труд, эффективно использовать землю и воду.
Глубокое рыхление уплотненных почв до 60 см обеспечивает снижение плотности подпахотного слоя с 1,5–1,6 до 1,2–1,26 г/см 3 , повышение скважности на 30 %, понижение температурного режима взрыхленного слоя на 16–25 %, что способствует мощному формированию корневой системы хлопчатника. Следовательно, разработана технология и рабочее оборудование глубокого рыхлителя ГР-2–50 и нарезки аэрационного дренажа (АД), которые воплощены в новой конструкции НАД-2–60 и НАД-2–60М, универсальной агромелиоративной машины для внесения органоминеральных удобрений (ЖОМУ) путем совершенствования агрегата для подпочвенного внесения в условиях аридной зоны [1].
В начале определялось влияние глубины резания и скорости резания на сопротивление резанию рыхлителем. Скорость изменялась в диапазоне от 0,8 см до 2 м/с с интервалом 0,20 м/с. Глубина резания для рыхлителя в диапазоне от 10 см до 60 см с интервалом 10 см. Полученные данные обрабатывались на ПК в программе Maple. Эксперимент по определению влияния скорости передвижения разработанного универсального рыхлителя на сопротивление резанию проводился в почвенном канале (табл. 2).
Таблица 2
Изменение сопротивление резанию F р , kH рыхлителем в зависимости от скорости рыхления и глубины
|
Скорость рыхления, м/с |
Глубина рыхления, см |
|||||
|
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
|
|
0,8 |
1,02 |
1,55 |
3,1 |
3,4 |
7,7 |
13,6 |
|
1,0 |
1,10 |
1,62 |
3,15 |
3,6 |
8,2 |
14,2 |
|
1,2 |
1,20 |
1,70 |
3,19 |
3,9 |
8,5 |
15,3 |
|
1,4 |
1,38 |
1,78 |
3,26 |
4,2 |
9,2 |
15,6 |
|
1,6 |
1,44 |
1,84 |
3,55 |
4,5 |
9,9 |
15,9 |
|
1,8 |
1,48 |
1,88 |
3,59 |
4,8 |
10,2 |
18,6 |
|
2,0 |
1,51 |
1,91 |
3,62 |
5,1 |
10,5 |
20,6 |
Рассматривая зависимость изменения сопротивления резанию в зависимости от глубины рыхления можно сделать вывод, что сопротивление изменяется по экспоненциальной зависимости (табл. 2), а именно для скорости рыхления 0,8 м/с — F
р
=
Однако необходимо отметить, что с увеличением глубины рыхления сопротивление возрастает. Так при скорости рыхления 0,8 м/с увеличение глубины рыхления с 10 см до 60 см приводит к повышению сопротивления до 92,5,0 %.
Предложены зависимости и получены экспериментальные подтверждения расчета новой конструкции АД, позволяющие повысить эффективность и срок службы кротовин до 4 лет. Определение силовых характеристик рабочих органов показало, что при рыхлении на глубину 0,5–0,6 м сопротивление одного рабочего органа при полублокированном резании составляет от 16 до 20 кН. Из всех вариантов испытанных экспериментальных рабочих органов наименьшую энергоемкость, приходящуюся на единицу площади рыхления (кН/м), имел рабочий орган долотами, установленными в два яруса. Поэтому нами рекомендовано ярусное глубокое рыхление, являющееся перспективным способом экономии энергоресурсов. В ходе теоретических исследований выведены аналитические зависимости по оценки степени сохранения естественного плодородия почвы обеспечивающееся технико-экономическими параметрами обработки с глубиной: для лемеха до 40 см; для рыхлителя от 10 до 60 см [2].
Изменение сопротивления резанию рыхлителем в зависимости от скорости резания и глубины представлены в таблице, а для наглядности на рис 1 и 2.
|
Рис. 1. Изменение сопротивления резанию рыхлителем от глубины и скорости рыхления |
Рис. 2. Изменение сопротивления резанию лемехом от глубины и скорости рыхления |
Результаты исследований использованы при разработке принципиально новых конструкций, в котором глубокое рыхление грунта сочетается с одновременным внутрипочвенным внесением ЖОМУ нужного состава. Новизна технологических и технических решений защищена авторским свидетельством (№ 1751263), подтверждена 3 патентами (№ 11/I 01145), (№ 11/I 01144), № 13/I 01219) Туркменистана на изобретения [3]. Следовательно, применение почвозащитных технологий позволяет уменьшить деградацию почвы. На кротованных участках значительно улучшается воздухо-обеспеченность корневой системы, увеличивается накопление конденсационной влаги, что способствует мощному развитию хлопчатника. Внесение органоминеральных смесей способствует лучшему использованию минеральных удобрений благодаря усилению деятельности почвенных микроорганизмов.
Литература:
- Данатаров А. Борьба с засухой и урожай //Технические науки в России и за рубежом. — М., 2011. — С. 78–80.
- Данатаров А. Новый метод повышения плодородия орошаемых земель //Молодой ученый. –Казань, 2013. –№ 11. — С. 86–90.
- Данатаров А. Агрономические и агроэкологические аспекты обработки почвы в условиях аридной зоны //Проблемы освоения пустынь. — А., 2023. — № 3–4. — С. 10–16.
- Егоров В. П., Алексеев Е. П., Смирнов М. П., Васильев А. А. Органоминеральные удобрения для возделывания сельскохозяйственных культур. /Перспективы развития технического сервиса в агропромышленном комплексе. ЧГАУ. — Чебоксары, 2024. — С. 331–334.
