РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА УЛУЧШЕНИЯ СТРУКТУРЫ ПОЧВЫ С УСЛОВИЕМ НЕРАЗРЫВНОСТИ ПОТОКА ОПЕРАЦИЙ

Бойков В.М.¹, Старцев С.В.¹, Павлов А.В.², Чурляева О.Н.³

¹ Доктор технических наук, ² Кандидат технических наук, ³ аспирант, Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова

РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА УЛУЧШЕНИЯ СТРУКТУРЫ ПОЧВЫ С УСЛОВИЕМ НЕРАЗРЫВНОСТИ ПОТОКА ОПЕРАЦИЙ

Аннотация

На основе обобщения известных исследований использования  незерновой части урожая: соломы, стерни и растительных остатков, влияющих на образование гумуса в почве, разработан технологический процесс, предусматривающий неразрывное выполнение операций  уборки урожая с одновременным измельчением и разбрасыванием соломы, внесения азотных удобрений и основную отвальную обработку почвы, позволяющий снизить эксплуатационные затраты и улучшить структуру обрабатываемого слоя почвы.

Ключевые слова: солома, почва, гумус, структура, отвальная обработка почвы, плуг, пахотный слой.

Boykov V.M.¹,  Startsev S.V.¹, Pavlov A.V.², Churlyaeva O.N.³

Saratov state agrarian university named after N.I.Vavilov

CALCULATION OF TECHNOLOGICAL PROCESS, IMPROVEMENT OF SOIL STRUCTURE WITH THE CONDITION OF CONTINUITY OF FLOW OPERATIONS

Abstract

 On the basis of generalization of well-known studies of the use of non-cereal part of crops: straw, stubble and plant residues that influence the formation of humus in the soil, developed a technological process involving the inseparable operations of harvesting with simultaneous shredding and spreading straw, nitrogen fertilization and basic otvalnyh soil, allowing to reduce operating costs and improve the structure of the treated layer of soil.

Keywords:  straw, soil, humus, structure, conventional tillage, plough, arable layer.

Незерновая биологическая часть урожая сельскохозяйственных культур -  солома является ценным органическим сырьем, рациональное использование которого имеет существенное значение для повышения плодородия и сохранения структуры почвы[ 1,2,3 ]. Заделка соломы в почву как удобрения,  улучшает её структурно-агрегатный состав и физические свойства, служит активным энергетическим материалом для образования гумуса почвы. Структурные почвы обладают хорошей аэрацией, быстро впитывают осадки и медленно испаряют влагу.

В структурообразовании почвы принимают участие все компоненты растительных тканей соломы, однако полное её естественное перегнивание, так называемая наибольшая степень гумификации наступает только через полтора-два года после внесения её в почву [ 2 ]. Эти сроки можно сократить увеличением скорости микробного разложения незерновой части, если вместе с соломой и пожнивными остатками в почву дополнительно вносить азотные удобрения [3]. При  этом и эффективность удобрения соломой почвы, положительное действие на плодородие почвы и урожай сельскохозяйственных культур заметно возрастают [1]. Установлено, что нитрификационный процесс соломы совершается  в основном в июле-августе, в это же время происходит интенсивное испарение влаги из почвы. Следовательно, выполнение технологического процесса  в этот период  обеспечит значительное увеличение образования гумуса, улучшающего структуру обрабатываемого слоя почвы.

Технологический процесс улучшения структуры почвы с использованием незерновой части урожая зерновых культур представлен на рисунке 1. Процесс включает последовательное выполнение операций уборки зерновых культур - скашивания, обмолот и измельчение соломы с разбрасыванием по полю,  далее разбрасывание азотных удобрений и запахивание обоих компонентов в почву.

Рисунок 1. Схема технологического процесса улучшения структуры почвы: 1- скашивание зерновых культур и измельчение соломы с разбрасыванием по полю; 2- разбрасывание азотных удобрений; 3- запахивание удобрений и измельченной соломы в почву

Для эффективности выполнения технологического процесса, улучшения структуры  почвы и сохранения влаги необходимо соблюдение неразрывности потока операций  в рамках установленных агротехнических сроков:

                            W₁n₁  ≤  W₂n₂   ≤  W₃n₃ ,                                                (1)

где,   W₁, W₂, W₃ – соответственно, часовая производительность зерноуборочного комбайна, агрегатов для внесения минеральных удобрений, пахотных агрегатов, га/ч;

             n₁, n₂, n₃ – соответственно, количество зерноуборочных комбайнов, агрегатов для внесения минеральных удобрений, пахотных агрегатов, шт.

Определим рациональное количество агрегатов, при котором будет соблюдаться условие уравнения (1).  Для этого используем современный отечественный зерноуборочный комбайн  Acros-530 с пропускной способностью молотилки 10,0 кг/с и шириной захвата жатки 7,0 м. Принимаем, что агрегат должен убрать прямым комбайнированием зерновую культуру урожайностью основной и побочной продукции 3,0 т/га на площади 200 га в течении 5 дней. Агрегаты для внесения минеральных удобрений МТЗ-80+РУМ-5 и для основной отвальной обработки почвы К-701+ПНЛ-8-40  [5]. Производительное время использования агрегатов составляет 85%.

Скорость движения комбайна Acros-530  в зависимости от урожайности зерновых культур[4]:

υ_р =(36П_м) / [g_к В_р (δ+1)]=(36·10)/[3,0·7,0·0,98· (1+1)]=8,7км/ч,           (2)

где  П_м - пропускная способность молотильного аппарата, кг/с;

g_к - урожайность зерновой культуры, т/га;

δ – соломистость культуры (соотношение побочной продукции урожая к основной урожайности культуры);

В_р = В_ж β – рабочая ширина захвата жатки, м;

β - коэффициент использования ширины захвата.

  На данной скорости производительность уборочного агрегата равна:

             W₁  = 0,1 В_р υ_р τ = 0,1·7,0·0,98·8,7·0,85= 5,1га/ч,               (3)

где   υ_р – рабочая скорость движения комбайна, км/ч:

         τ - коэффициент использования времени.

Количество агрегатов для выполнения операции:

                                       n  = U / W · Т_см ·Д_р  ,                                                                 (4)

где U – объем работ, га; Д_р - агросроки, дни; W- часовая производительность, га/ч; Т_см– время работы в течение дня, ч.

 Количество зерноуборочных комбайнов будет равно:

                              n₁  = U / W₁ · Т_см ·Д_р = 200 / 5,1·10· 5= 1 шт.

Производительность агрегатов МТЗ-80+РУМ-5 для внесения минеральных удобрений :

                             W₂  = 0,1 В_р υ_р τ = 0,1·10,0·8,0·0,85= 6,8 га/ч.              

Количество  агрегатов МТЗ-80+РУМ-5 будет равно:

                              n₂  = U / W₂ · Т_см ·Д_р = 200 / 6,8·10· 5= 1 шт.

Производительность агрегатов К-701+ПНЛ-8-40 для основной отвальной обработки почвы:

                              W₃  = 0,1 В_р υ_р τ = 0,1·3,2·8,0·0,85≈ 2,2 га/ч.              

Количество  пахотных агрегатов  будет равно:

                              n₃  = U / W₃ · Т_см ·Д_р = 200 / 2,2·10· 5≈ 2 шт.

Подставляя полученные значения показателей производительности  и количества  агрегатов в уравнение (1) окончательно имеем:

                                                      1  ≤  1   ≤  2.              

В результате из расчетов видно, что неразрывность технологического процесса будет обеспечиваться  при наличии одного комбайна, одного

разбрасывателя удобрений  и двух  пахотных агрегатов с плугом ПНЛ-8-40.

Если в рассматриваемом технологическом процессе использовать на основной обработке почвы плуг ПБС-8М [5] шириной захвата 4,8м, то производительность агрегата составит:

                              W₃  = 0,1 В_р υ_р τ = 0,1·4,8·8,0·0,85= 3,3 га/ч.              

А количество  пахотных агрегатов  необходимо:

                              n₃  = U / W₃ · Т_см ·Д_р = 200 / 3,3·10· 5≈ 1 шт.

Тогда обеспечить выполнение всего технологического процесса можно меньшим количеством техники: 1  ≤  1   ≤  1 .               

Разработанный технологический процесс, включающий неразрывность выполнения операций уборки урожая с одновременным измельчением и разбрасыванием соломы, внесения определенных доз азотных удобрений и основной отвальной обработки почвы в сжатые агротехнические сроки, позволит снизить эксплуатационные затраты и улучшить структуру обрабатываемого слоя почвы.

Литература

1. Рёмер Т., Шефер Ф. Общее земледелие. Перевод с немецкого. Гос. изд-во колхозной и совхозной лит-ры. М.-Л.,1935.-392с.
2. Солома на удобрение. [Электронный ресурс] – Режим доступа:  http://mshp.minsk.by/arekomendacii/zs/2008/soloma-na-udobrenie%20.htm.
3. Бойков В.М., Старцев С.В.,Чурляева О.Н.Использование незерновой части урожая для повышения плодородия почвы. Аграрный научный журнал, № 3, 2015, с.47-48.
4. Старцев С.В. Эксплуатация машинно-тракторного и автомобильного парка. Учебное пособие. ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова».- Саратов, Изд-во СГУ, 2007. - 108 с.
5. Старцев С.В., Старцев А.С., Горбань Д.Г. Альбом-справочник по производственной эксплуатации машинно-тракторного парка. Саратов, ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», - Саратов, 2011. - 322 с.

References

1. Remer T., schäfer F. General farming. Translated from the German. State. publishing house of kolkhoz & sovkhoz literature. Moscow-Leningrad,1935.-392с.
2. Straw as fertilizer. [Electronic resource] – access Mode: http://mshp.minsk.by/arekomendacii/zs/2008/soloma-na-udobrenie%20.htm.
3. Boykov V. M., Startsev S. V.,Urlaeva O. N. The use of non-cereal part of crops to improve the fertility of the soil. Agricultural scientific journal, № 3, 2015, pp. 47-48.
4. Startsev S. V. Operation of machine and tractor and car Park. Training manual. FGOU VPO "Saratov state agricultural UNIVERSITY. N. And. Vavilov".- Saratov, Publishing house of Saratov University, 2007. - 108 p.
5. Startsev S. B., Startsev A. S., Gorban, D. G. the Album directory on the production machine and tractor Park exploitation. Saratov, Federal state budgetary educational institution of higher professional education "Saratov state agrarian UNIVERSITY", - Saratov, 2011. - 322 p.