ВЛИЯНИЕ ДВИЖИТЕЛЕЙ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ НА УРОЖАЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Слюсаренко В.В.¹, Русинов А.В.², Федюнина Т.В.³

¹Доктор технических наук, ^2,3 Кандидат технических наук, Саратовский государственный аграрный университет

ВЛИЯНИЕ ДВИЖИТЕЛЕЙ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ НА УРОЖАЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Аннотация

Представлена математическая модель позволяющая определить потери урожая с учетом изменения плотности сложения почвы зависящая от типа ходовой системы базового трактора входящего в состав машинно-тракторного агрегата и его массы. Представлены значения основных коэффициентов входящих в модель и отражающих особенности уплотнения орошаемых почв Саратовской области. Представлены результаты экспериментальных исследований по влиянию разных типов ходовых систем тракторов на урожай сельскохозяйственных культур.

Ключевые слова: коэффициент, машинно-тракторный агрегат, урожай, ходовая система.

Sljusarenko V.V.¹ , Rusinov A.V.² , Fedjunina T.V.³

¹ PhD in Engineering, ^2,3 PhD in Engineering, Saratov State Agrarian University

THE INFLUENCE OF THE PROPULSION OF TRACTORS AND MACHINES TO HARVEST CROPS

Abstract

The mathematical model allowing to determine yield losses to reflect changes in the density of addition of the soil depending on the type of running system base tractor part of the tractor unit and its mass. Presents values of the main coefficients included in the model and reflect the characteristics of compaction of irrigated soils of the Saratov region. The results of experimental studies on the effect of different types of running systems of tractors on the crops.

Keywords: efficiency, machine-tractor unit, yield, running system.

Выращивание продукции растениеводства не возможно без применения высокопроизводительных энергонасыщенных машинно-тракторных агрегатов. Однако, несмотря на высокую производительность, их применение сопровождается негативным воздействием движителей на почву, приводящее к нарушению физико-механических свойств и водно-воздушного режима вызванного чрезмерным уплотнением. Площадь уплотнения почвы движителями МТА во время сева может достигать 40% от общей площади поля [1], а при выполнении всех операций даже превышать в 1,5-2 раза. Наличие тандемного перемещения и равной ширины захвата всего шлейфа почвообрабатывающих орудий обеспечивает многократные проходы движителей МТА по одному следу. Доказано, что чрезмерное уплотнение почвы приводит к снижению урожая сельскохозяйственных культур, и наиболее ярко данный процесс проявляется на орошаемых почвах [2].

Для нормального роста сельскохозяйственных культур оптимальная  плотность почвы должна находиться в пределах 1,2-1,3 г/см³ [3]. Данному значению соответствует порозность почвы равная 43-47 %, при этом на долю крупных (более 10 мкм) пор должно приходиться более 10% порового пространства, средних (0,2-10 мкм), соответственно, более 15% и мелких (менее 0,2 мкм) более 20%. Увеличение объемной массы темно-каштановой почвы на 0,2 г/см³ сопровождается снижением скорости инфильтрации в 9 раз [4]. Поверхностный слой почвы после дождевания значительно переувлажняется, что приводит к вытеснению водой почвенного воздуха и усилению анаэробных процессов, приводящих к деградации почвы и снижению урожая сельскохозяйственных культур.

Взаимосвязь между плотностью сложения почвы и изменением урожая сельскохозяйственных культур можно определить согласно математической модели [5]

           (1)

где У_max – максимальный урожай сельскохозяйственной культуры, ц/га; ρ_п, ρ_пп – соответственно плотность пахотного (0...20 см) и подпахотного (20...40 см) горизонтов почвы, г/см³; С_п, С_пп – коэффициент пропорциональности обратный плотности соответственно пахотного и подпахотного горизонтов см³/г; К_п, К_пп – коэффициенты восстановления плотности соответственно пахотного и подпахотного горизонтов; n – показатель степени характеризующий физико-механические характеристики почвы.

Коэффициент восстановления плотности почвы можно определить в виде отношения плотности почвы по следу движителя и на контроле (без уплотнения) в пахотном и подпахотном горизонтах в момент посева. Разуплотнение темно-каштановых почв происходит по экспоненциальной зависимости вида

,                                                                             (2)

где  – изменение плотности почвы соответствующего горизонта, г/см³;

t – время от момента уплотнения почвы до момента посева, сут.

В Саратовской области на орошаемых полях с темно-каштановыми почвами процесс восстановления плотности почвы протекает медленно, и, проводя обработку экспериментальных данных [6], величину коэффициентов можно записать в виде К_п=е^-1,08t и К_пп=е^-0,285t.

Определение коэффициентов С_п, С_пп и n было основано на результатах исследований проведенных в течение 3-7 лет по влиянию плотности почвы на урожай кукурузы, ячменя, яровой и озимой пшеницы. Полученные данные были обработаны в программном продукте Microsoft Exel с рекомендацией, предложенной Русановым В.А. о замене модели (1) моделью для одного слоя почвы глубиной  0-40 см, имеющей вид

,                                                            (3)

где ρ_ср – средняя плотность почвы в слое 0...40 см, г/см³;

У_{ср max} – средняя максимальная величина урожая, ц/га.

Применение модели (3) с полученными экспериментальными данными, позволило определить коэффициенты, входящие в зависимость (1), характеризующие особенности орошаемой почвы в Саратовской области с учетом выращивания некоторых видов сельскохозяйственных культур. Полученные значения коэффициентов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Значение коэффициентов входящих в модель (1)

Основываясь на полученных данных и предложенной методике, был проведен расчет потерь урожая при посеве кукурузы на зерно МТА с различными ходовыми системами, табл. 2. Результаты расчета хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Таблица 2 - Влияние воздействия ходовой системы трактора на урожай кукурузы

Сравнение полученных экспериментальных данных на орошении доказывает, что наибольшим воздействием на почву, и естественно снижением урожая сельскохозяйственных культур обладают МТА с тракторами К-701 и К-744Р имеющие серийные ходовые системы. Было установлено, что по отношению к контролю (без уплотнения) снижение урожая кукурузы после прохода трактора К-701 составило 20,6 %, а трактора К-744Р – 18,4 %. Применение сдвоенных колес на тракторах К-701 и К-744Р позволяет снизить потери урожая кукурузы по сравнению с серийной ходовой системой на 9,5% и 8,4% соответственно. Тогда как установка дополнительных устройств обеспечивающих расстановку колес трактора К-701 на разную колею или с дополнительной опорной осью обеспечивают снижение потерь урожая по сравнению с серийным трактором К-701 соответственно на 7,5 % и 6,8%.

Исходя из вышеизложенного можно заключить, что применение различных устройств обеспечивающих снижение негативного воздействия движителей тракторов входящих в состав МТА позволяет значительно снизить потери урожая сельскохозяйственных культур на орошаемых почвах, а предложенная математическая модель позволит рассчитывать и прогнозировать потери урожая.

Литература

1. Русинов А.В., Слюсаренко В.В., Федюнина Т.В. Определение площади уплотнения сельскохозяйственных полей движителями машинно-тракторных агрегатов // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. №1(43). С.35-37.
2. Русинов А.В., Слюсаренко В.В. Изменение физико-механических свойств мелиоративных почв в результате механического воздействия / Инновации в природообустройстве и защите в чрезвычайных ситуациях: Материалы II международной научно-практической конференции – Саратов, ООО «Издательство КУБиК», 2015, С.30-33.
3. Слюсаренко В.В. Механико-технологическое совершенствование движителей энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов и их влияние на агроэкологическое состояние почвы и ее продуктивность. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. – Саратов, 2000. - 469с.
4. Трондин С.А. Суммарное водопотребление и инфильтрация при различных режимах орошения кукурузы на зерно на темно-каштановых почвах Заволжья. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Саратов, 2009, 150с.
5. Русанов В.А. Комплексное улучшение характеристик полевой техники при снижении ее давления на почву // Техника в сельском хозяйстве, 1993, №1, С.21-23.
6. Слюсаренко В.В., Русинов А.В. Самоуплотнение и разуплотнение почв в естественных условиях и после прохода энергонасыщенной техники. // Техника в сельском хозяйстве, 2001, №3, с.12-14.

Abstract

1. Rusinov A. V., Slyusarenko V. V., Fedyunina T. V. Determination of square seal agricultural fields propulsion machine-tractor units // international research journal. 2016. No. 1(43). P. 35-37.
2. Rusinov A. V., Slyusarenko V. V. Change of physico-mechanical properties of soil reclamation by mechanical impact / Innovation in environmental engineering and protection in emergency situations: Materials of II international scientific-practical conference, Saratov, LLC "Publishing the Cube", 2015, Pp. 30-33.
3. Slyusarenko V. V. Mechanical and technological improvement of energy-propulsion of agricultural tractors and their impact on agro-ecological condition of soil and its productivity. Dissertation for the degree of doctor of technical Sciences. – Saratov, 2000. - 469с.
4. Trondin S. A. Total water consumption and infiltration under different irrigation regimes, the corn on dark chestnut soils of the Transvolga region. The dissertation on competition of a scientific degree of candidate of technical Sciences. Saratov, 2009, 150C.
5. Rusanov V. A. Comprehensive improvement of characteristics of field equipment while reducing its pressure on the soil // Technique in agriculture, 1993, No. 1, Pp. 21-23.
6. Slyusarenko V. V., Rusinov A. V. self-compacting and softening of soils under natural conditions and after the passage of the energy technology. // Technique in agriculture, 2001, No. 3, pp. 12-14.