Параметры и режимы процесса посева зерновых культур с одновременным внесением минеральных удобрений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Колинько Алексей Александрович

• Колинько Алексей Александрович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Колинько Алексей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА - РАЗНОУРОВНЕВЫЙ ПОСЕВ СЕМЯН И УДОБРЕНИЙ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИБРАЦИИ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Агротехнические требования, влияющие на равномерность распределения семян по глубине при посеве

1.2 Факторы, влияющие на рост и развитие растений

1.3 Существующие способы одновременной заделки семян и внесения удобрений, устройства для их осуществления

1.4 Вибрация в промышленности и АПК. Разновидности вибромеханизмов

1.5 Выводы по главе. Цель и задачи исследования

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВИБРАЦИИ ПРИ УПЛОТНЕНИИ СЕМЕННОГО ЛОЖА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОЙ ЗАДЕЛКИ СЕМЯН И ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ИХ РЕАЛИЗАЦИИ

2.1 Предлагаемое направление совершенствования разноуровневой заделки семян и удобрений

2.2 Описание процесса преобразования почвы из исходного в заданное согласно теории автоматического регулирования

2.3 Конструктивно-технологическая схема, параметры и режимы нового средства механизации для одновременной заделки семян и внесения удобрений

2.4 Выводы по главе

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3. 1 Программа лабораторных исследований

3.2 Описание модернизированного сошника для разноуровневой заделки семян и внесения удобрений

3.3 Принцип действия агрегата для проведения лабораторных исследований с электроприводом

3.4 Оборудование и приборы для проведения лабораторных исследований

3.5 Методика проведения лабораторных исследований

3.6 Методика планирования многофакторного эксперимента

3.7 Программа полевых исследований

3.8 Методика проведения полевых исследований

3.9 Методика определения свойств почвы перед посевом

3.10 Методика определения глубины заделки семян и гранул минеральных удобрений, заделанных на заданной глубине

3.11 Методика по выявлению динамики всходов озимой пшеницы сорта Станичная

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Результаты влияния режимов работы вибропривода на плотность почвенной прослойки между семенами и удобрениями

4.2 Результаты полевых исследований

4.3 Выводы по главе

5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

ПРЕДЛАГАЕМОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Полученные патенты на изобретение по теме диссертации

Приложение Б. Расчёт глубины осыпания частицы почвы

Приложение В. Расчёт плотности семенного ложа

Приложение Г. Акты внедрения в учебный и производственный просесс результатов работы и сертификаты участия в конференциях по теме диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Параметры и режимы процесса посева зерновых культур с одновременным внесением минеральных удобрений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Заделка семян в почву - вопрос, имеющий большое значение в формировании растения. При качественно заделанных по глубине семенах возможно прогнозирование максимального урожая. И напротив, по исследованиям Карда-шевского С.В., около 60% потери энергии прорастания семян вызвано за счёт нарушения показателей равномерности заделки семян по глубине.

Агротехнические требования предусматривают также посев семян на влажное уплотнённое ложе с плотностью 1,1-1,3 г/см3. При этом глубина заделки не должна отклоняться больше чем на ±1 см. Особенно важно соблюдение агротехнических требований при одновременном посеве семян с удобрениями.

Стартовая доза удобрений, согласно литературным источникам, вносится совместно с семенами в одном рядке и на одну глубину. Однако существует вероятность химического ожога семян. Как правило, данный способ осуществляется дисковыми сошниками, получившими в Российской Федерации наибольшее распространение. Вследствие вращения диска семена могут выбрасываться на поверхность. Кроме того, сама почва, в результате полученного импульса вращательного движения, перемещает семена в хаотичном порядке, вследствие чего, ухудшается равномерность заделки семян по глубине.

Кроме того, возможно внесение удобрений с разделением по горизонту. Но в данном случае удобрения вносятся в поверхностный слой почвы, содержащий наименьшее количество влаги, что не способствует интенсивному распространению удобрений в почве и крайне неэффективно в условиях недостаточного увлажнения, что характерно для условий Ростовской области.

Комбинированные сошники, используемые, в частности на сеялке СК-3.6, выполняющие одновременно культивацию, внесение удобрений и семян, обладают рядом недостатков. Прежде всего, ввиду образования почвенного вала от культи-ваторной лапы, семена получают импульс движения и, кроме того, послойный посев семян и удобрений не обоснован с точки зрения агротехнических требований к

посеву. Семена осыпаются на неподготовленное семенное ложе в разрыхлённую культиваторной лапой почву.

Для одновременного посева семян и удобрений существует долотообразный тип сошников, однако данные типы сошников не получили большого распространения в Российской Федерации. К достоинствам таких сошников можно отнести хорошую заглубляемость и выдерживание заданной глубины посева. Но в то же время они предъявляют определённые требования к классу мощности трактора, в отличие от дисковых сошников. Данные сошники способны выполнять как двухрядный посев семян за один проход одним сошником, так и однорядный с внесением минеральных удобрений с разделением по глубине. Однако вследствие, как правило, высоких рабочих скоростей при посеве, существует большая вероятность смешивания семян и удобрений.

В этой связи на неравномерность посева по глубине при посеве семян и удобрений оказывает большое воздействие последовательное разделение процесса укладки удобрений в почву, самоосыпание почвы с последующей подготовкой семенного ложа для укладки семян и укладка семян вторым сошником.

В свою очередь, подготовка семенного ложа под посев после самоосыпания сводится к образованию бороздки и плотного семенного ложа, соответствующего агротехническим требованиям, что может происходить как с использованием статического давления (прикатывающим катком), так и с использованием суммарного воздействия, складывающегося из статического и динамического. В качестве динамического воздействия в данной работе предлагается использовать вибрационный дебалансный привод ненаправленного действия. Объясняется это тем, что вибрация оказывает эффект интенсификации процессов массообмена в почве. Под воздействием вибрации частицы почвы начинают интенсивно перемещаться и заполнять пустоты после прохода сошника.

Степень разработанности темы. Вопросами заделки семян в почву занимались такие учёные как: А.С. Архипов, Н.М. Беспамятнова, Д.В. Боков, В.В. Василенко, Е.В. Демчук, С. А. Ивженко, Н.П. Ларюшин, А.Ф. Пономарёв, Д.О. Тыс-кинеев, E. Lund, В.В. Голубев, Д.М. Рула, А.А. Гафаров, К.Р. Казаров, Н.В.

Максимов, И.К. Смирнов, И.Д. Шишлянников, С.В. Кравченко, С.И. Камбулов, Д.Т. Атнагулов, И.В. Морозов и др.

В настоящее время для обеспечения локального припосевного внесения удобрений совместно с семенами за один проход применяются различные устройства. Наиболее распространёнными являются дисковые сошники. Принцип действия основан на том, что семена ссыпаются совместно с удобрениями в одну борозду. Кроме того, применяются лаповые сошники, выполняющие несколько операций одновременно, что зачастую ведёт к взрыхлению почвы, и в данном случае семена ложатся на разрыхлённое семенное ложе.

Цель исследования - определение параметров и режимов процесса посева зерновых культур с одновременным внесением минеральных удобрений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. На основе проведённого обзора и анализа технологий и средств механизации одновременного посева семян и удобрений разработать способ внесения удобрений, подготовки семенного ложа и укладки семян выше удобрений, при котором рыхлая прослойка между семенами и удобрениями будет уплотняться под воздействием координируемых режимов колебаний вибросистемы.

2. Разработать конструктивно-технологическую схему и виброустройство для реализации разработанного способа.

3. Теоретически описать технологический процесс и разработать методику расчёта параметров и режимов виброустройства для внесения удобрений, подготовки семенного ложа и укладки семян выше удобрений.

4. Провести экспериментальные исследования в лабораторных и полевых условиях разработанного способа и устройства для его осуществления и по полученным зависимостям и построенной на их основе статистической модели, определить рациональные конструктивные параметры и режимы работы виброустройства.

5. Оценить технико-экономическую эффективность применения предложенного способа разноуровневой заделки семян зерновых культур и внесения минеральных удобрений в условиях недостаточного увлажнения.

Объект исследования - технологический процесс вибрационного создания прослойки между семенами и удобрениями при разноуровневом их внесении в почву в условиях недостаточного увлажнения.

Предмет исследования - зависимости влияния процессов вибрационного воздействия исполнительного элемента, осуществляющего процесс уплотнения семенного ложа до агротехнических требований, на характеристики уплотненной прослойки между семенами и удобрениями.

Рабочая гипотеза заключается в предположении о том, что в условиях недостаточного увлажнения почвы можно достичь качественное уплотнение пересушенного слоя между семенами и удобрениями в соответствии с агротехническими требованиями путём сложения почвенных частиц при вибрационном воздействии извне с заданными режимами работы устройства.

Научную новизну исследований составляют:

- зависимости, описывающие параметры и режимы вибрации исполнительного элемента, осуществляющего качественную подготовку семенного ложа под заделку семян;

- математическая модель, полученная в ходе многофакторного эксперимента, описывающая влияние режимов воздействия исполнительного виброэлемента на семенное ложе;

- зависимости распределения семян зерновых культур по глубине от скорости перемещения сеялки;

- зависимости величины почвенной прослойки между семенами и удобрениями от скорости перемещения сеялки.

Практическая значимость работы:

- способ заделки семян и внесения удобрений, обеспечивающий повышение качественных показателей посева;

- рациональные схемы процесса уплотнения семенного ложа и конструкция рабочего органа, способного выполнять технологический процесс в полевых условиях;

- патенты на изобретения, подтверждающие научную значимость исследований влияния разработанного способа и устройств для заделки семян и внесения удобрений № 2655800, № 2670590, № 2503165.

Результаты проведённых исследований позволили сделать вывод о том, что применение вибрации при одновременном посеве зерновых культур способствует повышению качественных показателей процесса посева. Разработанный способ и устройство для его осуществления отвечают агротехническим требованиям при посеве семян зерновых культур и могут быть использованы в сельскохозяйственном производстве на различных модификациях сеялок.

Методика исследований базируется на основах теории планирования эксперимента, статистического анализа с использованием программ Statistica, Microsoft Excel, Mathcad, Компас-3Б, методиках расчета вибромеханизмов. Исследования проводились сертифицированными измерительными устройствами. Были использованы частные методики для проведения полевых и лабораторных исследований.

Степень достоверности полученных результатов. Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертационной работе, обоснованы теоретическими и экспериментальными исследованиями, проведенными в лабораторных и производственных условиях. Оценка результатов и их статистической достоверности проводилась с использованием современных методов расчета статистической достоверности результатов измерений. Обработку экспериментальных данных проводили следующими программами: Statistica 13, Microsoft Excel, Mathcad, Компас-3Б.

Апробация результатов. Основные положения работы доложены на конференциях: VI Международная научно-практическая конференция «Инженерное обеспечение инновационного развития сельскохозяйственного производства» (Зер-ноград, 6-7 апреля 2011 г.); VIII Международная научно-практическая конференция «Инновационные разработки для АПК» (Зерноград, 28-29 марта 2013 г.); Международная научно-методическая конференция «ИТНО-2013» «Инновационные технологии в науке и образовании» (Ростов-на-Дону - Зерноград, 12-15 сентября 2013 г.); IX Международная научно-практическая конференция «Состояние и

перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения» (Ростов-на-Дону, 2-4 марта 2016 г.); Х Международная научно-практическая конференция «Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения» (Ростов-на-Дону, 3 марта 2017 г.); XII Международная научно-практическая конференция «Состояние и переспективы развития агропромышленного комплекса» (г. Ростов-на-Дону 28 февраля 2019 г.); Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции» (г. Зерноград, Ростовской области, 31 мая 2019 г.); Молодёжный инновационный конвент Ростовской области (г. Ростов-на-Дону, Ростовская обл., 22 сентября 2019 г.); II Международная конференция молодых учёных «Наука и молодежь: фундаментальные и прикладные проблемы в области селекции и генетики сельскохозяйственных культур» (г. Зерноград, 24-25 октября 2019 г.); ХШ Международная научно-практическая конференция «Состояние и перспективы развития агропромышленного комплекса (г. Ростов-на-Дону, Ростовская обл., 26-28 февраля 2020 г.);

На защиту выносятся следующие основные положения диссертации:

- усовершенствованный технологический процесс одновременной заделки семян и внесения удобрений;

- зависимости показателей плотности семенного ложа и плотности почвы от параметров и режимов исполнительных элементов, разработанных для подготовки семенного ложа до соответствия агротехническим требованиям;

- методика расчета параметров исполнительного элемента для лабораторных и полевых исследований, требуемых для выполнения технологического процесса подготовки семенного ложа под посев семян зерновых культур при одновременном посеве семян и удобрений;

- рациональные параметры и режимы работы исполнительного элемента, требуемые для выполнения технологического процесса подготовки семенного ложа под посев семян зерновых культур при одновременной заделке семян и удобрений;

- результаты всхожести и распределения семян и удобрений по глубине при проведении лабораторных и полевых исследований;

- показатели экономической эффективности применения предложенного способа разноуровневого посева семян зерновых культур и внесения минеральных удобрений.

Личное участие соискателя состоит в проведённом анализе средств механизации посева и постановке цели и задач исследования, теоретическом описании и разработке методики расчёта параметров и режимов предлагаемого устройства, проведении экспериментальных исследований в лабораторных и полевых условиях, апробации полученных результатов на конференциях, разработке способа неконтактного вибровнесения семян и удобрений и устройства для его осуществления, патент № 2503165 (приложение А), разработке сошника для посева семян и внесения удобрений, патент № 2670590 (приложение А), разработке агрегата для бесконтактного посева семян и удобрений, патент № 2655800 (приложение А), а так же в публикации полученных в ходе проведения исследования полученных результатов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 21 печатная работа, в том числе 5 в рецензируемых журналах из перечня ВАК. Общий объём опубликованных работ составляет 7,1 печатных листа, из них на долю автора приходится 5,3 печатных листа. Получены патенты изобретения № 2503165, № 2670590, № 2655800.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 67 рисунков, 18 таблиц, 4 приложения на 11 страницах. Литература включает 126 наименований.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА - РАЗНОУРОВНЕВЫЙ ПОСЕВ СЕМЯН И УДОБРЕНИЙ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИБРАЦИИ.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Агротехнические требования, влияющие на равномерность распределения семян по глубине при посеве

Выращивание озимой пшеницы в зоне с недостаточным содержанием влаги в почве должно происходить при соблюдении всех агротехнических требований, направленных на сохранение влаги в почве, равномерное распределение семян по глубине при посеве. Частая гибель семян из-за химического ожога при совместном внесении удобрений снижает потенциал увеличения урожайности, который может быть достигнут за счёт локального внесения удобрений совместно с семенами.

Вопросами заделки семян в почву занимались такие учёные, как: А.С. Архипов [83], Н.М. Беспамятнова [12, 16], Д.В. Боков [26], В.В. Василенко [67], Е.В. Демчук [93], С.А. Ивженко [85], Н.П. Ларюшин [86, 77], А.Ф. Пономарёв [84], Д.О. Тыскинеев [110], E. Lund [87], В.В. Голубев [75], Д.М. Рула [96], А.А. Гафаров [36], К.Р. Казаров [47], Н.В. Максимов [70], И.К. Смирнов [82], И.Д. Шишлянников [69], С.В. Кравченко [76], С.И. Камбулов [80], Д.Т. Атнагулов [5], И.В. Морозов [58] и др.

В зоне посева с недостаточным количеством влаги для её сохранения на длительный период оказывает влияние правильно выбранный способ посева семян и посев с соблюдением агротехнических требований.

Согласно исследованиям С.В. Кардашевского, примерно 60% потери энергии прорастания вызвано нарушениями показателей равномерности заделки семян по глубине [110], что происходит, в том числе, из-за несоблюдения агротехнических требований к плотности семенного ложа, согласно которым оптимальная

плотность семенного ложа для зерновых культур при посеве в чернозём должна составлять 1,1-1,3 г/см3 [118].

Отклонение в глубине заделки не должно превышать ±15% или ±1 см при посеве зерновых культур на 6-8 см. При посеве на 3-4 см, отклонение не должно превышать ±0,5 см [1].

Посев только с соблюдением данных требований не может гарантировать получение высоких урожаев, так как растению не всегда в должной мере хватает всех необходимых элементов питания. Эта проблема существует даже в богатых органическими веществами чернозёмных почвах. В этой связи, правильное внесение удобрений, обеспечивающее должное питание растения является, помимо перечисленных требований и природно-климатических особенностей, важным условием для получения высоких урожаев необходимого качества.

1.2 Факторы, влияющие на рост и развитие растений

Для нормального развития растению необходимо использовать как внешние, так и внутренние источники питания в достаточном количестве. Нехватка необходимых элементов питания ведёт не только к медленному развитию, снижению урожая, но и к понижению качества самого растения. Основные источники получения энергии растением - это солнечный свет, тепло, воздух, вода, минеральные вещества, содержащиеся в почве.

Большое значение в получении качественного урожая имеет применение минеральных удобрений, которые вносятся как до посева (основное внесение), так и при посеве (припосевное). Кроме того, весной (в случае посева озимых зерновых культур) производят подкормку с внесением удобрений в междурядья и поверхностным способом (разбросным, опрыскиванием) [102].

Нормы внесения регулируются в зависимости от содержания в почве и в самом растении элементов, необходимых для роста и развития.

При основном внесении нормы высева могут составлять для зерновых культур 100-150 кг/. Для припосевного внесения нормы регулируются, помимо

перечисленных факторов, в зависимости от применяемого способа. Для послойного внесения семян и удобрений нормы высева могут заменять основное (допо-севное) внесение, осуществляемое как сеялками-культиваторами, так и дисковыми сеялками. Внесение в таком случае осуществляется в междурядья.

В случае одновременного посева семян и удобрений, нормы внесения удобрений не должны быть большими. Объясняется это тем, что при таком способе удобрения вносятся в слой почвы, содержащий наименьшее количество влаги. И увеличение нормы высева нецелесообразно. Кроме того, это может привести к обжиганию эпидермиса семян.

На 50-98% растение состоит из воды. В связи с этим каждое из них по-своему приспосабливается к получению нужного количества влаги преимущественно через корневую систему. Кроме корневой системы, часть питательных веществ может поступать в растение через листья, однако основную дозу необходимых для жизни веществ, растение получает через корневую систему в результате непосредственного соприкосновения, массового потока и диффузии.

Корневая система каждого растения имеет свои размеры, форму, количество отростков. И варьируются они в зависимости от фазы развития растения, состояния почвы, уровня глубины, соответствующего наибольшему содержанию влаги, температуры воздуха, типа, структуры почвы и многих других факторов. При неблагоприятных факторах корни некоторых растений, например, люцерны, достигают в длину 18 метров [32, 25, 40, 51, 57, 59, 65, 101].

Особенное значение нехватка необходимого количества элементов питания имеет в начальный период развития, когда корневая система растения начала формироваться, но не сформировалась до необходимого уровня, а листья только начали пробиваться сквозь почву. В этот период, который длится около четырёх недель, развивающееся растение потребляет около 20% основных питательных веществ, которые получает в течение всех циклов созревания. И ему будет достаточно удобрений, внесённых в почву одновременно с посевом семян в нужной пропорции.

При этом следует отметить, что естественным развитием корневой системы многих растений зерновых культур считается развитие в сторону большего содержания влаги. А контакт удобрений с семенами приводит к ожогу и гибели семян. Именно поэтому при использовании существующих и проектировании новых посевных машин и комплексов имеет большое значение, где будут располагаться удобрения, служащие источником энергии растения.

В связи с этим следует задаться вопросом о наиболее выгодном способе посева, обеспечивающим создание наиболее благоприятных условий для роста и развития растения, а также о средствах, позволяющих в должной мере удовлетворять потребности современного уровня развития сельского хозяйства.

Однако, несмотря на множество существующих способов, совмещающих процесс одновременного посева семян и удобрений, многообразие конструкций рабочих органов, позволяющих осуществлять одновременный посев семян и удобрений, они не лишены недостатков.

Нужно учесть, что почва после прохода рабочего органа, обеспечивающего создание борозды, не может моментально восстановить прежнее состояние. Какое-то время она находится во взвешенном состоянии, и некоторые конструкции рабочих органов обеспечивают высев семян практически в «пустоту». Затем крупицы почвы, опускаясь вниз после прохода, находятся в разуплотнённом состоянии, вследствие чего нарушается как равномерность посева по глубине, так и плотность семенного ложа. А если брать во внимание различие в свойствах почвы при изменяющихся во время посева погодных условиях либо природных составляющих, то большее внимание следует уделить изучению воздействия активных рабочих органов, предназначенных для посева с быстро изменяющимися режимами, что позволит адаптировать процесс релаксации почвы в процессе посева и укладки семян на уплотнённое семенное ложе. Растение в первое время после посева развивается за счёт потенциала семени. По прошествии некоторого времени ему необходимо обеспечить поступление элементов питания в нужном количестве через зону корневой системы.

1.3 Существующие способы одновременной заделки семян и внесения удобрений, устройства для их осуществления

Существует множество способов внесения минеральных удобрений, среди которых стоит выделить локальный способ, когда семена и удобрения вносятся одновременно. При локальном внесении удобрений возрастают коэффициенты использования азота, фосфора, калия, соответственно на 10-15, 5-10 и 10-20% в отличие от разбросного способа [104]. Питательные элементы размещаются вблизи развивающейся корневой системы в направлении источника питания.

Такой способ считается традиционно выгодным с экономической точки зрения. Кроме того, улучшаются качественные и количественные показатели получаемого урожая.

В свою очередь, одновременный локальный посев семян и удобрений следует разделить на несколько основных подвидов, описать достоинства и недостатки каждого из них.

Рядовой посев семян 1 (рисунок 1.1) и удобрений предполагает размещение стартовой дозы удобрений на одном уровне с семенами. При этом, внесение удобрений способствует более благоприятному и ускоренному питанию и развитию растения в первые недели после заделки. Однако наиболее существенным недостатком при использовании данного способа является контакт семян с удобрениями и внесение удобрений в менее увлажнённый слой почвы по сравнению с более глубокими слоями [49].

Кроме рядового посева, активно применяется и двухстрочный посев семян 2 (рисунок 1.1) В этом способе, прямого контакта семян с удобрениями нет, однако эффективность применения удобрений падает за счёт того, что корневые волоски просачиваются сквозь слой, на котором содержатся удобрения к слоям почвы, содержащим большее количество влаги, чем поверхностный слой, в котором удобрения в почве распространяются с меньшей интенсивностью, чем в более глубоких слоях, что имеет значение для начального периода развития растения.

Существует способ 3 (рисунок 1.1), при котором удобрения находятся ниже уровня семян в более влажных слоях почвы и в стороне от семян, как правило на 3 см. Однако остро стоит вопрос сохранения и притока влаги путём уплотнения данного слоя. Как правило, в данном способе уплотнение производится катком, который прикатывает почвенную прослойку между семенами и удобрениями и поверхностный слой после частичного самоосыпания. Подобным образом происходит прикатывание в способе 4 (рисунок 1.1), который обеспечивает подпочвенно-разбросной способ заделки семян и внесения удобрений.

Поберхность почбы

Расстояние от центра, мн и а я р я и а Л

\ Т

1 Поберхность

\ борозды

I \ /

ч? \ *00/

с:*?

Поберхность почбы

Расстояние от центра ни

3 л Поверхность почбы

Расстояние от центра мм

" _-_? />_£__£_

Поберхность почбы ' Расстояние от центра, им

я. а ч х а ям

I

Поберхность борозды

i * л *

\

1 - рядовой одноуровневый посев; 2 - двухстрочный посев с внесением удобрений

между двумя рядками семян; 3 - способ с размещением

удобрений ниже и в стороне от рядка семян; 4 - способ с размещением

удобрений ниже и между двумя рядками семян Рисунок 1.1 - Основные способы одновременного посева семян и удобрений

Основные устройства для одновременного посева семян и удобрений разделяются на дисковые сошники 1 (рисунок 1.2), предполагающие простую и самую распространённую конструкцию, где семена и удобрения смешиваются в зоне бункера и заделываются в один ряд. Дисковые сошники имеют недостатки, связанные с заглубляемостью, залипаемостью почвы, а также вследствие вращения диска и

взаимодействия с семенами. Зачастую происходит выброс семян на поверхность либо нарушение заделки семян по глубине. Кроме того, дисковые сошники не имеют плоского дна и опираются на почву заточенной частью, что способствует взрыхлению семенного ложа.

1 - дисковый сошник; 2,3 - лаповые сошники; 4 - распределитель семян

лапового сошника Рисунок 1.2 - Устройства для одновременного посева семян и удобрений

Лаповые сошники 2, 3 (рисунок 1.2) способны работать при влажной почве, производить одновременно культивацию, внесение удобрений и заделку семян. Кроме того, лаповые сошники активно используются при каменистой почве. Однако главным недостатком является сильное нарушение почвенного покрова. Как правило, сеялки с лаповыми сошниками имеют малую ширину захвата. Исключение составляют посевные комплексы. Ещё одной отличительной особенностью лаповых сошников является образование почвенного вала. В сочетании с одновременными внесением удобрений и заделкой семян, это может привести к неравномерной заделке по глубине и смешиванию в общую массу почвы, семян и удобрений. Прикатка при этом осуществляется катками, имеющими значительный вес.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Колинько Алексей Александрович, 2021 год

- 15 с.

82. Пат. № 304901 СССР, МПК А01С 7/20. Комбинированный сошник / И. К. Смирнов, В. Г. Федосеев, П. П. Буштец, Е. А. Беляев. -№ 1407012/30-15 ; заявл. 1970.02.20 ; опубл. 1971.06.04.

83. Пат. № 409666 СССР, МПК АО 1С 7/20. Сошник для разбросного посева / Архипов A.C.; Заявитель и патентообладатель: Курганский сельскохозяйственный институт. -№ 1755845/30-15 ; заявл. 1972.03.10 ; опубл. 1974.01.05, Бюл. № 1.

84. Пат. № RU2099918C1. Способ посева зерновых и устройство для его осуществления / Пономарёв А.Ф.; Заявитель и патентообладатель: Белгородская государственная сельскохозяйственная академия. — № 96102988/13 ; заявл. 15.02.1996 ; опубл. 27.12.1997.

85. Пат. № RU2224401. Сошник / Ивженко СЛ., Боков Д.В., Плешков E.H. -№2002115671/12, ; заявл. 11.06.2002 ; опубл. 27.02.2004. - 8 с.

86. Пат. № RU2640052C1. Сошник / Н.П. Ларюшин, В.Н. Кувайцев, И.В. Волошин, В.В. Шумаев, Д.В. Ванин; Заявитель и патентообладатель: ФГБОУ ВО «Пензенский государственный аграрный университет». - № 2017101930, ; заявл. 20.01.2017 ; опубл. 26.12.2017, Бюл. № 36. - 19 с.

87. Пат. № US 9,585,301 В1. Agricultural planter with automatic depth and seeding rate control / Eric Lund, Salina, KS (US), Chase Maxton, Salina, KS (US), Kyle Jensen, Salina, KS (US); Заявитель и патентообладатель: Veris Technologies Inc., Salina, KS (US). - № 14/253,839 ; заявл. Apr. 15, 2014 ; опубл. Mar. 7, 2017.

88. Подготовка технико-экономического обоснования на основе аналитических и технико-экономических исследований приоритетных направлений прогнозируемого развития создания высокоэффективных технологий посева и технических средств с элементами динамических систем управления одновременным неконтактным высевом семян и удобрений: Отчёт о НИР: (промежуточный): 09.01.02.02./ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии; Рук. Беспамятнова Н.М. - г. Зерноград, 2011. - 131 с. Исполн.: Беспамятнов Ю.А.; Семенихина Ю. А.; Реутин В.В.; Колинько A.A.; Божко И.В.; Головин, B.B. - №ВР PASHN 7721022959,11.8.002.6 — Инв. № 92 - 11.1.

89. Полевые исследования свойств почв : учеб. пособие к полевой практике для студентов, обучающихся по направлению подготовки 021900 — почвоведение / М.А. Мазиров, Е. В. Шеин, А. А. Корчагин, Н. И. Шушкевич, А. В. Дембовецкий. - Владимир : Изд-во ВлГУ,, 2012. - 71 с.

90. Поливанов, П.М. Таблицы для подсчйта массы деталей и материалов / Поливанов П.М. - М : Машиностроение, 1980.

91. Применение вибрации в различных процессах посева семян и удобрений / Беспамятнова Н.М., Реутин В.В., Беспамятнов Ю.А., Колинько A.A. // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: Сб. статей 9-й международной научно-практической конференции в рамках 19-й международной агропромышленной выставки «Интерагромаш-2016» (г.Ростов-на-Дону, ВЦ «ВертолЭкспо», 2-4 марта 2016 г.). - Ростов-на-Дону, 2016. - С. 43^18.

92. Проведение научно обоснованной агротехнической и энергетической оценки средств механизации с новыми рабочими органами для послойной безотвальной обработки почвы и посева и разработка конструкторской документации на технические средства: Отчёт о НИР: (промежуточный): 0708-2014-0004/ФГБНУ СКНИИМЭСХ; Рук. Рыков В. Б. - г. Зерноград, 2015. - 129 с. Исполн.: Камбулов С.И.; Пархоменко Г. Г.; Беспамятнова Н.М.; Громаков А. В.; Семенихина Ю. А.; Реутин В.В.; Божко И.В.; Беспамятнов Ю.А.; Пантюхов И. В.; Колинько A.A. -№114100140059 — Инв. № 215121730005.

93. Пяскорский, Д.С. Сошник для двухстрочного посева с разноуровневым внесения удобрений / Пяскорский Д.С., Корнеев Е.А., Кем A.A., Демчук, Е.В. // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. - № 8.

94. Разработка конструкторской документации для изготовления экспериментального образца сеялки с одновременным неконтактным высевом семян и удобрений: Отчёт о НИР: (промежуточный): 09.01.02.01/ГНУ СКНИИМЭСХ Рос-сельхозакадемии; Рук. Камбулов С.И. - г. Зерноград, 2013. - 125 с. Исполн.: Беспамятнова Н.М.; Беспамятнов Ю.А.; Реутин В.В.; Семенихина Ю. А.; Колинько A.A.; Максименко В. А.; Головин, В.В. - №ВР RASHN.7721022959.il.8.002.6 — Инв. № 120-12.1.

95. Разработка новых технологических процессов послойной безотвальной обработки почвы и посева при использовании новых рабочих органов: Отчёт о НИР: (промежуточный): 0708-2014-0004/ФГБНУ СКНИИМЭСХ; Рук. Рыков В. Б. - г. Зерноград, 2016. - 121 с. Исполн.: Пархоменко Г. Г.; Беспамятнова Н. М.;

Громаков А. В.; Семенихина Ю. А.; Реутин В. В.; Беспамятнов Ю. А.; Божко И. В.; Пантюхов И. В.; Колинько А. А.; Максименко В. А.; Головинов О. В. -№114100140059.

96. Рула, Д.М. Взаимодействие комбинированного сошника с почвой при посеве мелкосеменных культур / Рула Д.М., Андрощук B.C. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2008. № 11. - С. 10-11.

97. Саляев, С.И. Методика расчёта параметров и определение рациональных режимов работы адаптивной системы «вибротрамбовка - грунт / Саляев С.И., Кравченко И.Н., Саляев Н.И., Марковчин С.Г. // Механизация Строительства. -2012. - С. 18-25.

98. Семенихина, Ю.А. Повышение качества высева семян кормовых трав вибродискретной высевающей системой : дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01 / Семенихина Юлия Александровна. Зерноград, 2013. 166 с.

99. Серёгин, М.В. Учебная практика по растениеводству и кормопроизводству: учебное пособие / Серёгин М.В,, Скрябин A.A. Пермь : НПЦ «Прокрость», 2009.- 113 с.

100. Сеялка зернотуковая универсальная СЗТУ-6 «Казачка : Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Зерноград : ВНИПТИМЭСХ, 1992.

101. Синягин, И.И. Прогрессивная технология внесения минеральных удобрений / Синягин И.И. - M : Колос, 1975. - 182 с.

102. Система применения удобрений : учебное пособие для студентов учреждений высшего образования по специальностям «Агрохимия и почвоведение», «Запщта растений и карантин» / В.В. Лапа, Емельянова, В.Н., Ф.Н. Леонов, А.К. Рак, И.В. Золотарь, М.С. Шибанова, М.С. Брилёв, С.И. Юргель. - Гродно : ГГАУ, 2011.-418с.

103. Создание управляемой плотности почвы посевного ложа для семян в условиях недостаточного увлажнения / Беспамятнова Н.М., Реутин В.В., Беспамятнов Ю.А., Колинько A.A. // Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: Сб. статей 10-й Международной юбилейной научно-практической конференции в рамках 20-й Международной агропромышленной

выставки «Интерагромаш-2017» (г. Ростов-на-Дону, ВЦ «ВертолЭкспо», 1-3 марта 2017 г.).-Ростов-на-Дону, 2017. - С. 21-23.

104. Способы и сроки внесения удобрений [Электронный ресурс] // FloraPrice.Ru. URL: http://www.floraprice.ru/articles/ogorod/clito-neobxodimo-rasteniyam-chast-l.html (дата обращения: 04.02.2019).

105. Стробоскоп и фотостроботахометр [Электронный ресурс] // Файловый архив студентов. URL: https://studfile.net/preview/6654369/page:5/ (дата обращения: 2018-01-31).

106. Строительная техника [Электронный ресурс] // Строительные машины и оборудование, справочник. URL: http://stroy-technics.ru/ (дата обращения: 201709-29).

107. Теория статистики : Учебно-методический комплекс / В. Г. Минашкин, Р. А. Шмойлова, Л.Г. Садовникова, Л.Г. Моисейкина, Е.С. Рыбакова. - М : Изд. центр ЕАОИ, 2008. - 296 с.

108. Труды «Уплотнение земляного полотна и конструктивных слоев дорожных одежд. Труды Союздорнии». URL: http://files.stroyinf.ru/Datal/56/56249/.

109. Трухачев, Е.Д. Совершенствование процесса высева несыпучих семян кормовых растений травяными сеялками : дис. ...канд. техн. наук : 05.20.01 / Трухачев Евгений Дмитриевич. - Ставрополь, 2015.

110. Тыскинеев, Д.О. Обоснование основных параметров сошника для под-почвенно-разбросного посева зерновых культур в условиях Республики Бурятия : Дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01. / Тыскинеев Доржо Олегович. -Улан-Удэ, 2016. - 197 с.

111. Уплотнение бетонной смеси вибраторами. URL: http://stroy-technics.ru/article/uplotnenie-betonnoi-smesi-vibratorami.

112. Уравнение множественной регрессии онлайн [Электронный ресурс]. URL: https://math.semestr.ru/regress/corel.php (дата обращения: 2018-02-07).

113. Установление закономерностей изменения конструктивно-технологических параметров новых рабочих органов для энергосберегающей безотвальной обработки почвы, высева семян и удобрений в почвенно-климатических условиях

южных регионов России: Отчёт о НИР: (промежуточный): 0708-2014-0004/ФГБНУ СКНИИМЭСХ; Рук. Рыков В. Б. - г. Зерноград, 2014. - 174 с. Исполн.: Камбулов С.И.; Пархоменко Г. Г.; Беспамятнова Н.М.; Максименко В. А.; Громаков А. В.; Семенихина Ю. А.; Реутин В.В.; Беспамятнов Ю.А.; Дёмина, Е.Б.; Колесник, В.В.; Колинько A.A.; Головин, В.В.; Божко И.В. - №114100140059.

114. Федоренко, И.Я. Вибрационные процессы и устройства в АПК: монография / Федоренко И.Я. - Барнаул : РИО Алтайского ГАУ, 2016. - 290 с.

115. Халафян, A.A. Промышленная статистика: контроль качества, анализ процессов, планирование экспериментов в пакете STATISTICA / Халафян A.A. -М : Книжный дом «Либроком, 2013.

116. Хижняк, A.A. Экономическая эффективность новой сельскохозяйственной техники / Хижняк A.A., Зинякин A.C., ИГеврина Е.В. - Оренбург : Издательский центр ОГАУ, 1997.

117. Цены на металлопрокат Зерноград, цена металлопроката в Зернограде [Электронный ресурс] // ТПК Металл опрод у кт. URL: https://metall-metalloprokat.ru/rostov-na-donu/zernograd/cena-metalloprokata (дата обращения: 2020-09-07Т09:17:10.8932).

118. Шептунов, В.Н. Практикум по земледелию : интерактивный учебник для студентов высших учебных заведений / Шептунов В.Н., Ушакова Л.А. - М. : Тип. ГУЗ, 2003. - 377 с.

119. Шитый, В.П. Методика расчёта рабочих параметров снегоуплотняю-щей машины с изменяемой скоростью приложения внешней нагрузки / Шитый В.П. // Фундаментальные исследования. - 2015. - С. 3743-3747.

120. Шпилько, A.B. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники / Шпилько A.B. — М : Министерство сельского хозяйства и продовольствия РФ, 1998.

121. Ярославский завод "КРАСНЫЙ МАЯК" [Электронный ресурс]. URL: http://www.vibrators.ru/ (дата обращения: 2017-09-29).

122. Eaton cutler-hammer westinghouse joslyn-clark dark challenger sylvania ward leonard ABB allis-chalmers siemens furnas hubbell industrial controls pringle

[Электронный ресурс] // Tri-state electrical supply. URL: http://www.tristateelec-tricmc.com/index.php (дата обращения: 2017-09-29).

123. Electromagnetic vibrator - All industrial manufacturers [Электронный ресурс] // Direct industry by virtualexpo group. URL: http://www.directindustry.com/industrial-manufacturer/electromagnetic-vibrator-93378.html (дата обращения: 2017-09-29).

124. FMC Technologies Syntron Vibrators [Электронный ресурс] // FMC Technologies. URL: http://www.tristateelectricmc.com/pdf/FMC%20Technolo-gies%20Syntron%20 Vibrators.pdf.

125. Johnson, L. Statistics and experimental design in engineering and the physical sciences / Johnson L., Leone C. - New York, London, Sydney, Toronto, 1977.

126. Pietzsch, D. Simulation of soil-compaction with vibratory rollers / Pietzsch D. // Technishe Universität Berlin Fachgebiet Konstruktion von Baumaschinen Berlin, Deutshland. - . - P.489-504.

Приложение А. Полученные патенты на изобретение по теме диссертации

Приложение Б.

Расчёт глубины осыпания частицы почвы

/1-0 0 0 .06 т

А; гп 7Г = - - + 4 — = 65 ° 2 5"

(И2

т • п ■ ягп, • Я — f•m^ а- со .яд

р = ta.ii 1.839 0.(

1 г Г } Г) 0.?

И 1

ОС V ш (<5- У = 13 1. т 5

1-0. 1 ш

1 2 0.075 0.042

л 1-ос:= Т Ьп 5 £ к -8ш(с Ч- 0.027 0.019 0.014 0.011 т

2«соь

1п :=- ь 7 0.008 0.007

1 0. 074

= 8 0 0. 042

0. 027

Я М = 0. 019 т

0. 0. 0. 014 01 008

о: 007

Приложение В. Расчёт плотности семенного ложа

В - 0.015 m V=0.01 т

а — 35 0 L2 :-0.2 т Li ~ h0 ■ cos (а) = 0.008 т L-.=L1 + L2 = 0.208 т

S1 :-0.01 т"

Q\ п s2 kN

qл-= 2---

Si т т2

Q1-=20 kg Q2~ 2 kg

ПД:=

тгп

Son~B-{Lл +L2) =0.003 т Д:=0.009 т S:=i51+Son = 0.013 т2 Q-Q1+Q2=22 kg

2000 2500 3000

U) := 2 7Г • Пд =

:=

Q2

: 0.64

209. 44

261. 799

314. 159

JS2 kN

т т2

:= 7.8 • 0.7 cm2 = (5.46 • 10~4) т2

g:=^- = (l.676-103)

¡J

7 ==7800

fcg

т

тд :=sa '^-7 = 0.047 fcgr

m

¿д — 0.011 m

К—тд'11= (4.216• 10~J) kg-m "18.494 28.897 N 41.612

Fe-.= K'LU

A:=—=0.211 mm

Q2

N ka

g~ 9.8.104 —- 7~2.4-103 —^ £x:=7 f0:=0.75

m

m

B,.(l + e0)-ln

/p\

1.116

1.15

1.179

gm

cm

5.922 9.253 13.325

kN

m~

где:

В - ширина наральникового сошника; h0 - изменение слоя почвы; Son - площадь опорной поверхности наральникового сошника; Fb - вынуждающая сила, Н;а- угол наральникового сошника; L2 - длина наральникового сошника; L1 - длина контакта с почвой; Q2 - вес наральникового сошника; тд - масса дебаланса; Sfl - площадь неуравновешенной части дебаланса; q2 - статич. давл. нар. сошника; пд - частота вращения дебаланса; 6д~ толщина дебаланса; 7- удельный вес материала, из которого сделан дебаланс; со - угловая скорость дебаланса; R - расстояние от центра тяжести до оси вращения; К - статический момент массы дебаланса; А - амплитуда колебаний, мм; Р - давление на почву

Приложение Г.

Акты внедрения в учебный и производственный просесс результатов работы и сертификаты участия в конференциях по теме диссертации

Акт

на внедрение результатов исследований

Настоящий акт составлен в том, что ООО «Агротрейд» в лице директора Митюхина Алексея Анатольевича принял к использованию при разработке новых моделей сеялок, результаты научных исследований младшего научного сотрудника ФГБНУ «АНЦ «Донской» структурное подразделение «СКНИИМЭСХ» Колинько Алексея Александровича по одновременной разноуровневой заделки семян и внесения удобрений с управляемым устройством, что позволило снизить эксплуатационные затраты на 20-25% за счет совмещения операций.

Директор ООО «Агротрейд»

ГАЛ1-1Л

у/АРМИ

ПРАВИТЕЛЬСТВО РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

¡1:

ЧЬ

МОЛОДЕЖНЫЙ

инновационный

конвент - 2019

РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

СЕРТИФИКАТ

подтверждает, что

Колинько Алексей Александрович

принял(а) участие в МОЛОДЕЖНОМ ИННОВАЦИОННОМ КОНВЕНТЕ

Ростовской области

Председатель комитета по молодежной политике Ростовской области

Ю.Ю. Лески

Ростов-на-Дону 2019

I

о

Я

та о

й о

л Я

л

я та

Й о

X

п Я

шхшму

г экспо

НЕНТР

В Ы С 1 А 8 К И И СОБЫТИЯ

XXII AGROINDUSTRIAL FORUM. SOUTH OF RUSSIA. EXHIBITIONS "INTERAGROMASH", "AGROTECHNOLOGIES" XXII АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ ФОРУМ ЮГА РОССИИ. ВЫСТАВКИ «ИНТЕРАГРОМАШ», «АГРОТЕХНОЛОГИИ»

CERTIFICATE

СЕРТИФИКАТ

Настоящим удостоверяет, что

This is to certify

!Холипькр Алексей Ялександрович

Принимал участие

в XII Международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития агропромышленного комплекса» (ИНТЕРАГРОМАШ 2019)

Attended

XII International scientific conference on Agricultural Machinery Industry (INTERAGROMASH 2019)

27 февраля - 1 марта 2019

27 february - 1 march 2019

Ростов-на-Дону Российская Федерация

K.H. Рачаловский / К. N. Rachalovskiy

Министр cejWcRord Minister of

хозяйствам у Agriculture and

продовольствия/ Food of the Rostov

Ростовской области region

iém^'

Rostov-on-Don Russian Federation

Б.Ч. МасЗИ- B.Ch. Meskhi

Ректор ДГТУ Rector DSTU

Профессор, д.т.н. Professor, Doctor of Technical Sciences

C.A. Шамшура / S.A. Shamshura Генеральный General director GC

директор ГК DonExpoCentre

«ДонЭкспоЦентр»

» ф *

W

G^dok

г экспо ПЕНТР

ОБИЗОН

[ЛЬМЛШ ÄLEMKEN üjintersteiger

Сертификат

Certificate

1ST

настоящим удостоверяет, что / this is to certify

Колинько Алексей Александрович

принимал(а) участие в VIII Международной научно-практической конференции participated the VIII International Scientific and Practical Conference

«Инновационные технологии в науке и образовании»

«Innovative Technologies in Science and Education» Конференция «ИТНО 2020» / «ITSE 2020» Conference

с очным докладом / with a face-to-face report

19-30 августа 2020 Российская Федерация

August 19-30, 2020 Russian Federation

B.Ch. Meskhi Б.Ч. Месхи

Rector of the Don State Ректор Донского государственного Technical University технического университета

Yu.F. Lachuga Ю.Ф. Лачуга

Academician-secretary of the Академик-секретарь отделения

Department of Agricultural сельскохозяйственных наук РАН, Sciences RAS. RAS academician академик РАН

ышленный

Я

43 о й о

CD

я s п

Я

43

s -

о

^

п я s

33