Модернизация плуга для безотвальной обработки почвы и его использование при возделывании яровой пшеницы

Список литературы 1. Вальцовая плющилка для зерна: пат. 2399421. Рос.Федерация, № 2009101533/03; заявл. 19.01.2009; опубл. 20.09.2010; Бюл. №26. 5 с.

2. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. М.: Высшая школа, 1976. 479 с.

3. Сысуев В.А. Энергосберегающие машины и оборудование для кормоприготовле-ния: исследование методами планирования эксперимента. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1999. 294 с.

4. Ерохин М.Н. Проектирование и расчет подъемно-транспортирующих машин сельскохозяйственного назначения. М.: Колос, 1999. 228 с.

5. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Ро-щин П.М. Планирование эксперимента в ис-

следованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980. 168 с.

6. Сысуев В.А., Казаков В.А., Исупов А.Ю. Технологическая линия очистки и плющения фуражного зерна//Проблемы интенсификации животноводства с учетом пространственной инфраструктуры сельского хозяйства и охраны окружающей среды [монография]: под науч. ред. проф. д-ра. Вацлава Романюка. Фаленты-Варшава, 2012. С 266-269.

7. Методическое пособие по определению энергозатрат при производстве продовольственных ресурсов и кормов для условий Северо-Востока европейской части Российской Федерации / Мухамадьяров Ф.Ф. [и др.]. Киров: НИИСХ СВ, 1997. 62 с.

Usage of theory of similarity and dimension for studying of technological line for cleaning and crushing of forage grain

Sysuev V., Isupov A.

The results of the use of theory of similarity and dimension for study of the technological line for cleaning and crushing of forage grain, as well as results of its technical-economic and energy estimation are presented in the article.

Ключевые слова: forage grain, crushing, device, cleaning, experiment, test, criterion of likeness

УДК 631.312: 631.51

Модернизация плуга для безотвальной обработки почвы и его использование при возделывании яровой пшеницы

Василий Леонидович Андреев, доктор техн. наук, зав. лабораторией, Людмила Михайловна Козлова, доктор с.-х. наук, зав. лабораторией, Сергей Леонидович Дёмшин, кандидат техн. наук, вед. научный сотрудник, Фёдор Александрович Попов, младший научный сотрудник

ГНУ НИИСХ Северо-Востока Россельхозакадемии, г. Киров, Россия

E-mail: niish-sv@mail.ru

Представлены результаты исследования по разработке комбинированного орудия со сменными рабочими органами для вспашки и безотвальной с лущением поверхностного слоя обработки почвы и результаты его использования при возделывании яровой пшеницы.

Ключевые слова: почва, вспашка, безотвальная обработка, яровая пшеница, комбинированное орудие, плуг, плоскорез, лапа плоскорезная

В качестве основной зяблевой обработки почвы большинство хозяйств Евро-Северо-Восточного региона России ежегодно применяют вспашку на глубину 20...22 см, что не всегда оправдано из-за ряда существенных недостатков: ускоряется разложение органического вещества в почве, образовывается «плужная подошва», усиливается водная эрозия. Частично устранить эти нега-

тивные явления возможно при использовании вместо вспашки безотвальной обработки почвы.

Исследования [1] свидетельствуют, что на дерново-подзолистых суглинистых и супесчаных почвах плоскорезная обработка способствует накоплению в её верхнем слое органического вещества, улучшает водный режим, уменьшает энергозатраты на основ-

ную обработку почвы. Но при её ежегодном применении снижается плодородие почвы в нижнем горизонте пахотного слоя, без применения гербицидов увеличивается засорённость полей. Поэтому более эффективна комбинированная обработка почвы, когда в зависимости от севооборота через один-два года безотвальной обработки целесообразно проводить вспашку. Для осуществления данной технологии требуется наличие комплекса соответствующих орудий, что обременительно для финансового состояния сельскохозяйственных предприятий, особенно с небольшими объёмами производства.

Предварительный этап исследований выявил, что в качестве базы комбинированного орудия целесообразно использовать раму навесного лемешного плуга. При работе с плужными корпусами обеспечивается удовлетворительное качество и достаточная надёжность технологического процесса, в то время как при работе с плоскорезными лапами наблюдается превышающая границы агротехнических требований неравномерность глубины обработки почвы. Для стабилизации глубины обработки плоскорезными лапами в

качестве дополнительного опорного элемента использована жёстко фиксированная относительно рамы орудия дисковая секция.

Цель исследований - разработка комбинированного орудия со сменными рабочими органами и оценка эффективности его использования для зяблевой обработки клеверного пласта под яровую пшеницу.

Методика исследования. Функционирование комбинированного орудия для основной обработки почвы со сменными рабочим органами апробировано на базе навесного трёхкорпусного плуга, при установке плоскорезных лап на раму которого навесное устройство смещено относительно трактора в сторону необработанного поля, что обуславливает увеличение разворачивающего момента орудия. Для снижения этого негативного эффекта дисковая секция выполнена на ширину захвата плоскорезных лап и вынесена в сторону обработанного поля.

На рисунке представлено комбинированное орудие - плуг-плоскорез навесной ППН-3-35/2-70 в вариантах с установленными плужными корпусами и плоскорезными лапами и дисковой секцией.

а б

Рис. Общий вид плуга-плоскореза навесного ППН-3-35/2-70:

а - с установленными плужными корпусами; б - с установленными плоскорезными лапами и дисковой секцией

При вспашке на раму орудия устанавливаются три плужных корпуса с шириной захвата 0,35 м, для безотвальной обработки почвы - две плоскорезные лапы с шириной захвата 0,72 м и дисковая секция с шириной захвата 1,2 м.

Для определения влияния основных параметров рабочих органов орудия на эф-

фективность его работы при безотвальной обработке почвы реализован трёхуровневый план эксперимента Бокса-Бенкина второго порядка. В качестве факторов приняты угол раствора 2у

дисковой секции (град), влажность Ж (х5) почвы (%) при следующих пределах их варьирования: 2у = 95±25°; V = 5,75±1,49 км/ч; гн = 8±4 шт. при кн = 0,06±0,06 м; а = 15 ± 5°; Ж = 19,0±5,5%.

В качестве критериев оптимизации приняты: содержание фракций почвы 0...50 мм (У/ , %), характеризующей крошение почвы; 1.10 мм (У2 , %), наиболее желательной с агрономической точки зрения; 0.1 мм (У3, %), характеризующей наличие эрозион-но опасных частиц; часовой расход топлива ОТ (У4 , кг/ч).

Опыты проводились на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве после уборки яровых зерновых культур. Глубина обработки почвы плоскорезными лапами составляла 1л = 0,2 м, секцией - (диск = 0,1 м.

Для оценки эффективности использования орудия проведён полевой опыт в течение пяти лет по определению способов зяблевой обработки клеверного пласта, обеспечивающих наиболее благоприятные условия для развития растений яровой пшеницы при минимуме энергозатрат. В ходе опыта вспашка на глубину 20 см (контроль) сравнивалась с мелкой вспашкой (на 15 см), плоскорезной обработкой на 15 см и безотвальной обработкой на 20 см с одновременным лущением поверхностного слоя почвы.

Оба вида вспашки и безотвальную обработку с лущением поверхностного слоя почвы проводили плугом-плоскорезом

Анализ полученных зависимостей (1)...(4) показал, что при безотвальной обработке дерново-подзолистой тяжелосуглини-

ППН-3-35/2-70, плоскорезную обработку -плоскорезом КПГ-250, ранневесеннее закрытие влаги - боронами БЗТС-1,0, предпосевную обработку - культиватором КПС-4 и катками ЗККШ-6, посев - сеялкой СЗУ-3,6. Почва опытного участка - дерново-подзолистая среднесуглинистая. Метеорологические условия, количество осадков и тепла были благоприятными для формирования урожая яровой пшеницы. Повторность вариантов в опыте - четырёхкратная. Доза минеральных удобрений - К45Р45К45.

Результаты и их обсуждение. Вспашка осуществляется аналогично навесным лемешным плугам.

При безотвальной обработке почвы плоскорезные лапы заглублены на установочную глубину обработки. Долота разрыхляют почвенный слой, а лемеха подрезают и приподнимают его, обеспечивая необходимое крошение почвы и подрезание корней сорных растений. Дисковая секция производит поверхностное рыхление почвы на глубину до 0,1 м, что позволяет уменьшить количество сорных растений и способствует лучшему разложению растительных остатков. Заданную глубину обработки почвы и стабильность хода по глубине плоскорезных лап поддерживают опорное колесо и дисковая секция.

После реализации плана эксперимента Бокса-Бенкина получены адекватные (р = 0,95) модели регрессии [2]:

стой почвы оптимальными параметрами рабочих органов плуга-плоскореза навесного являются плоскорезные лапы с углом раство-

У1 = 75,08 + 9,60x1 + 3,40х2 + 1,91х4 - 18,19х5 - 8,44х^- 0,72х1х3 + + 1,29х1х4 + 3,13х2х3 - 2,60х2х4 - 5,20х2х5 - 8,41х32 + 3,03х3х4 -

- 2,13х3х5 - 3,79х42 - 3,87х^5 - 7,96х52;

У2 = 38,95 + 5,87х1 + 2,41х2 + 2,83х4 - 16,70х5 - 9,58х12 + 3,07х1х2 -

- 2,90х1х3 + 3,11х1х4 - 1,64х2х4 - 3,73х2х5 - 7,58х32 + 5,41х3х4 -

- 2,56х3х5 - 4,49х42 - 3,94х^5 - 6,18х52;

У3 = 0,81 + 0,18х1 - 0,08х2 - 1,17х5 + 0,13х1х2 - 0,17х1х5 + + 0,30х2х3 + 0,18х2х4 + 0,28х2х5 - 0,18х32 + 0,16х3х4 + + 0,09х42 + 0,37х^5 + 0,379х52;

У4 = 9,40 + 0,12х1 + 1,93х2 + 0,14х3 + 0,23х4 + 4,23х5 + 0,16х12 -- 0,87х1х4 - 1,90х1х5 + 0,28х22 - 0,29х2х3 + 0,79х2х5 + 1,15х32 + + 0,58х3х4 - 1,28х3х5 + 1,16х42 + 1,24хфГ5 + 5,49х52.

ра 2у = 110.. .120° и дисковая секция с вырезными дисками (8 ножей высотой кн = 0,06 м), установленная под углом атаки а = 15°.

Кировская МИС провела приёмочные испытания плуга-плоскореза навесного ППН-3-35/2-70 [3]. Агротехническая оценка при основной обработке тяжело- и средне-суглинистых дерново-подзолистых почв показала, что орудие как с плужными корпусами, так и с плоскорезными лапами устойчиво обеспечивает рабочую ширину захвата и установочную глубину обработки. По тяговым и мощностным показателям плуг-плоскорез удовлетворительно агрегатирует-ся с трактором МТЗ-82. При вспашке залежи производительность за час основного времени составила 0,56 га/ч при тяговом сопротивлении орудия 17,4 кН и удельном расходе топлива 20,2 кг/га; при безотвальной обработке стерни яровых зерновых культур -производительность 1,00 га/ч при тяговом сопротивлении 14,3 кН и удельном расходе топлива 11,2 кг/га. Эксплуатационно-технологическая экспертиза подтвердила, что ППН-3-35/2-70 является универсальной машиной, надёжно выполняет вспашку и безотвальную с лущением поверхностного слоя обработку почвы с коэффициентом надёжности технологического процесса 0,99 и коэффициентом готовности 1,0. По итогам испытаний рекомендовано изготовить опытную партию плугов-плоскорезов навесных ППН-3-35/2-70.

В среднем за пять лет полевого опыта по определению способов зяблевой обработки клеверного пласта урожайность яровой пшеницы на контроле (глубокая вспашка) составила 3,26 т/га, мелкой вспашке - 3,36 т/га, безотвальной обработке с одновременным лущением поверхностного слоя почвы -3,00 т/га, плоскорезной обработке - 2,81 т/га.

Безотвальная обработка с одновременным лущением поверхностного слоя

почвы способствовала накоплению высокого запаса продуктивной влаги в слое 0...50 см (131...136 мм), обеспечивала плотность почвы в пределах оптимальной (1,15.1,28 г/см3), увеличивала количество агрономически ценных водопрочных агрегатов (до 70,6.73,2%), снижала поражён-ность яровой пшеницы корневыми гниля-ми (до 18.29%), увеличивала биологическую активность почвы в слое 0.20 см (до 50,1.53,2%) по сравнению с глубокой вспашкой. Коэффициент энергетической эффективности при экономии затрат топлива 3,9 кг/га составил 2,60 при показателе на контроле, равном 2,79 из-за меньшей за пять лет урожайности яровой пшеницы.

Выводы. Разработано комбинированное орудие для основной обработки почвы со сменными рабочими органами - плуг-плоскорез навесной ППН-3-35/2-70, способное производить как вспашку, так и безотвальную с лущением поверхностного слоя обработку почвы.

При совмещении двух операций - обработка плоскорезными лапами и лущение поверхностного слоя почвы вместо глубокой вспашки экономится топливо до 3,9 кг/га, энергетические затраты снижаются до 22,8%, а коэффициент энергетической эффективности составляет 2,60.

Список литературы

1. Система ведения агропромышленного производства Кировской области / Под ред. В.А.Сысуева. Киров: ГИПП «Вятка», 2000. 367 с.

2. Андреев В.Л., Дёмшин С.Л., Нури-зянов P.P., Козлова Л.М., Мальцев Б.П. Ресурсосбережение при основной обработке почвы // Земледелие. 2008. № 1. С. 22.

3. Протокол № 06-41-2005 (1010022) приёмочных испытаний плуга-плоскореза навесного ППН-3-35/2-70. Оричи: Киров. гос. зонал. машиноиспытат. ст., 2005. 53 с.

Modernizing of plough for mold soil treatment and its use at spring wheat cultivation

Andreev V., Kozlova L., Djomshin S., Popov F.

Results of the studies on development of multifunction machines with removable workers organs for plowing and mold soil treatment when shelling of surface soil layer, as well as results of its usage at spring wheat cultivation are presented.

Key words: soil, plowing, mold treatment, spring wheat, multifunction machine, plough, blade cultivator, paw of blade cultivator