"Повышение эффективности процесса снегозадержания посредством образования широкополосных стерневых кулис при уборке зерновых культур" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Поздеев Евгений Анатольевич

• Поздеев Евгений Анатольевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Поздеев Евгений Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Зерновые культуры, мировое значение

1.2 Сельское хозяйство Южного Урала на примере Челябинской области

1.3 Природно-климатические условия региона Южного Урала на примере Челябинской области

1.4 Агротехнические мероприятия, обеспечивающие накопление и сбережения почвенной влаги

1.5 Способы накопления воды в виде снега и технологическая значимость растительных остатков на поверхности почвы, образованных в период уборки зерновых культур

1.6 Способы и технические средства для формирования стерневых

кулис в период уборки зерновых культур

Выводы и задачи исследования

2 ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТЕРНЕВЫХ КУЛИС В ПРОЦЕССЕ СНЕГОЗАДЕРЖАНИЯ

2.1 Установление закономерностей, характеризующих снегозадерживающую способность стерневой кулисы зерновых культур

2.2 Теоретическое обоснование процесса уборки зерновых культур с образованием стерневых кулис прямым комбайнированием

2.3 Выявление взаимосвязи между параметрами комбайна и жатки,

технологическими свойствами зерновых культур

Выводы по главе

3 МЕТОДИКА И ПРОГРАММА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Общая методика исследований

3.2 Программа экспериментальных исследований

3.3 Погрешность замеров параметров технологического процесса сельскохозяйственных машин, число измерени

3.4 Методика определения диаметра стебля пшеницы

3.5 Установление закономерностей изменения снегозадерживающей 62 способности стерневой кулисы зерновых культур

3.5.1 Определения агробиологических характеристик зерновых культур

3.5.2 Планирование пассивного эксперимента по определению снегозадерживающей способности стерневой кулисы

3.5.3 Первый этап пассивного эксперимента по определению снегозадерживающей способности стерневой кулисы в зимний период 2015 - 2016 гг

3.5.4 Методика замеров высоты снежного покрова на контрольном участке поля в зимний период 2015 - 2016 гг

3.5.5 Второй этап пассивного эксперимента по определению снегозадерживающей способности стерневой кулисы в зимний период 2017 - 2018 гг

3.5.6 Методика определения густоты стеблестоя зерновых культур

3.5.7 Методика замера высоты снежного покрова на контрольном участке поля

3.6 Установление закономерностей, характеризующие технологические свойства стерневой кулисы зерновых культур

3.6.1 Планирование активного эксперимента для исследования проницаемости стерневой кулисы воздушным потоком

3.6.2 Описание лабораторной экспериментальной установки по исследованию проницаемости стерневой кулисы воздушным потоком

3.6.3 Методика проведения лабораторных исследований по определению проницаемости стерни кулисы зерновых культур воздушным потоком

3.7 Методика обработки экспериментальных данных и оценка погрешности измеряемых величин

3.8 Проверка средних значений измеренных величин параметров

Выводы по главе

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Определение закономерностей, характеризующих снегозадерживающую и накопительную способность стерни зерновых культур

4.2 Определение агробиологических характеристик зерновых культур

в степной зоне Южного Урала на примере Челябинской области.... 82 4.2.1 Определение густоты стеблестоя зерновых культур в полевых условиях

4.3 Определение проницаемости стерневой кулисы зерновых культур воздушным потоком

4.4 Полевые опыты по определению снегозадерживающей способности стерни кулисы в условиях степной зоны Южного Урала

4.4.1 Результаты экспериментальных исследований снегозадерживающей способности стерни зерновых культур в полевых условиях степной зоны Южного Урала

4.4.2 Определение снегозадерживающей способности стерни кулисы в полевых условиях степной зоны региона Южного Урала

4.5 Оценка достоверности теоретической гипотезы работы

4.5.1 Адекватность теоретических и экспериментальных данных

Выводы по главе

5 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1 Экономическая эффективность процесса снегозадержания широкополосными стерневыми кулисами, образованными при уборке зерновых прямым комбайнированием

5.2 Расчет увеличения урожайности зерновых культур за счет

использования широкополосных стерневых кулис

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «"Повышение эффективности процесса снегозадержания посредством образования широкополосных стерневых кулис при уборке зерновых культур"»

ВВЕДЕНИЕ

Пшеница - важнейшая культура для Российской Федерации, поскольку обеспечивает население страны фактически половиной калорийности ежедневного рациона. Так же с учетом «Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации» направленной на обеспечения страны продовольственной безопасности, необходимо развитие агропромышленного комплекса как в стране целом, так и региона Южного Урала.

Общеизвестно, что Южный Урал - зона рискованного земледелия. Главной причиной неблагоприятных условий, это недостаток запаса влаги в почве, а отсюда небольшие урожаи зерновых культур. Для повышения урожая зерновых, необходимо сохранения и увеличения влаги в почве, что можно добиться формированием стерневых снегозадерживающих кулис на поле во время уборки. Стерневые кулисы способны удерживать, и накапливать снежные осадки на поле, что в последующем положительно скажется на урожайности зерновых. Поэтому задача, направленная на повышения урожая зерновых культур за счет накопления твердых осадков в виде снега, является актуальной в регионе Южного Урала, представляет научный и практический интерес.

Степень разработанности темы. Вопросами повышения эффективности процесса снегозадержания стерневыми кулисами их образования в период уборки зерновых культур занимались А.Ш. Джамбуршин, П.А. Николаев, Я.М. Жук, В.Т. Селихов, Н.В. Краснощеков, Н.И. Косилов, М.М. Константинов, В.А. Милюткин, И.Н. Глушков, А.А. Анназов, О.В. Моисеенко, В.В. Бледных, И.М. Соколов, С.Б. Стрельцов и другие.

Цель исследования. Повышение высоты снежного покрова на полях и запаса влаги в почве посредством широкополосных стерневых кулис образованных при уборке зерновых прямым комбайнированием.

Объект исследования. Процесс снегозадержания стерневыми кулисами зерновых культур, образованными прямым комбайнированием.

Предмет исследования. Закономерности и зависимости, характеризующие процесс снегозадержания стерневыми кулисами зерновых культур и их параметры.

Методология и методы исследования. Использованы методические принципы системного анализа, основные положения классической теории сельскохозяйственных машин и агротехнологий, математики, физики, математической статистики, методы планирования и обработки эксперимента. Основные расчеты и обработка результатов экспериментов выполнялись c использованием программ Microsoft Excel, Mathcad, KOMQAC-3D.

Научную новизну работы представляют:

- совокупность теоретических и экспериментальных исследований, характеризующих процесс снегозадержания стерневыми кулисами образованными при уборке зерновых культур прямым комбайнированием;

- закономерности и аналитические зависимости, раскрывающие процесс снегозадержания стерневыми кулисами, образованными при уборке зерновых прямым комбайнированием и их взаимосвязь с конструктивно-эксплуатационными параметрами комбайна, и технологическими свойствами зерновых культур;

- аналитические зависимости, характеризующие технологические свойства стерневых кулис зерновых и описывающие изменение коэффициента проницаемости стерни кулисы от скорости воздушного потока, густоты и высоты стеблестоя стерни зерновых;

- аналитические зависимости, описывающие технологические свойства широкополосных стерневых кулис и показатели процесса снегозадержания в производственных условиях степной зоны региона Южного Урала.

Практическая ценность:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований, характеризующих процесс снегозадержания посредством широкополосных стерневых кулис образованных при уборке зерновых культур прямым комбайнированием.

- предложен способ уборки зерновых культур прямым комбайнированием и жатка для его реализации (патент № 2646048 от 11.05.2017г).

Вклад автора в проведенное исследование. Представленные в работе научные данные получены при непосредственном личном участие автора в период с 2015 по 2019 гг. в результате исследований, проведенных на базе

ФГБОУ ВО «Южно-Уральского ГАУ» (г. Челябинск) и на полях ООО «Колос» (Варненского района, Челябинской области).

Внедрение. Экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры «Тракторы, сельскохозяйственные машины и земледелие» Южно-Уральского ГАУ (ЮУрГАУ ИАИ). Технологический прием уборки зерновых внедрен в хозяйствах Челябинской области: ООО «Колос», ООО «ВАРНААГРОМАШ» Варненского района, ООО «Светлогорское зерно» Агаповского района.

Апробация. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на ежегодных международных научно-практических конференциях ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ (г. Челябинск, 2016 - 2019 гг.) и ФГБОУ ВО Оренбургского ГАУ (г. Оренбург, 2016 - 2019 гг.); Международной научно-практической конференции «Тенденции инновационных процессов в науке» (г. Москва, 2015г); В международных научно-практических конференциях «VIII Международные научные чтения (памяти С.О. Костовича)» (г. Москва, 19 марта 2017г), «Концепции устойчивого развития науки в современных условиях» (г. Екатеринбург, 28 июня 2017г) и «Внедрение результатов инновационных разработок: проблемы и перспективы» (г. Уфа, 15 августа 2017г).

Научные положения, выносимые на защиту:

- закономерности и аналитические зависимости, характеризующие процесс снегозадержания стерневыми кулисами, образованными при уборке зерновых культур прямым комбайнированием;

- предложены коэффициенты проницаемости и непроницаемости стерневой кулисы зерновых в качестве критерия оценки её заградительной способности;

- результаты лабораторных и полевых исследований, аналитические зависимости, описывающие технологические свойства стерневой кулисы и показатели процесса снегозадержания широкополосными стерневыми кулисами в производственных условиях степной зоны региона Южного Урала.

Обоснованность и достоверность научных положений подтверждена высокой сходимостью теоретических и экспериментальных исследований, результатами производственных проверок и лабораторных опытов, применением

методов математической статистики при обработке данных и согласованностью с данными авторитетных независимых источников по теме работы.

Публикации. Основные положения исследований опубликованы в 9 печатных работах, из них три - в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ. Получен патент РФ на изобретение.

Структура и убьем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, включая список литературы из 125 наименований, 48 таблиц, 81 рисунков и 5 приложений.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Зерновые культуры, мировое значение

Зерновые культуры занимают в мире почти половину всей обрабатываемой площади земли. Мировое производство зерновых культур постепенно возрастало и со второй половины 90 -х гг. XX века остается на уровне 2,3 млрд. т/год [33]. Мировое зерновое хозяйство, образно говоря, держится на трех «хлебах» пшенице, рисе и кукурузе, которые дают 4/5 валового сбора и обеспечивают почти половину всей пищевой энергии людей. Пшеница главный хлеб примерно для половины человечества. Главный пшеничный пояс протягивается в северном полушарии, меньший по размерам в южном. В году нет ни одного месяца, когда бы в той или иной части земного шара не производилась уборка этой культуры [6].

1.2 Сельское хозяйство Южного Урала на примере Челябинской области

Сельское хозяйство Челябинской области на сегодня является одним из самых быстрорастущих секторов в регионе Южного Урала. Если по большинству показателей в 2016 году ожидалось снижение, то сельское хозяйство, благодаря импортозамещению, показывает рост. Вклад южноуральского агропрома в валовой региональный продукт впервые достиг 12,0 %. Урожай зерновых составил без малого 2 миллиона тонн.

В 2014 году объем производства агропромышленного комплекса области составил 97,3 миллиарда рублей, в 2015 году превысил 120 миллиардов. За 10 месяцев 2017 года объем производства продукции сельского хозяйства увеличился, по сравнению с таким же периодом прошлого года, на 9,1 % и составил 113,6 миллиардов рублей. За год он превысил 130 миллиардов рублей [92].

Общий размер площадей сельскохозяйственного назначения в Челябинской области на 2016 год составил 1834,9 тыс. гектар. [119]. Структура посевных площадей отражена на рисунке 1.1.

■ Пшеница (озимая и яровая) 46,196

■ Прочие площади 25,6 96 Ячмень (озимый и яровой) 16,5 9-6

■ Овес 4,7 96 Я Подсолнечник 3,0 96

Гречиха 1,5 96 ш Рапс (озимый и яровой) 1,2 96

■ Картофель 0,4 96 Зернобобовые культуры 0,3 96

■ Кукуруза на зерно 0,2 96 Рож (озимая и яровая) 0,2 96

Овощи открытого грунта (пром сектор)

0,19-6

Тритикале (озимая и яровая) 0,196 Соя 0,196 Горчица 0,03 96

Рисунок 1.1 - Структура посевных площадей в Челябинской области в 2016

году [119]

Из рисунка 1.1 видно, что подавляющую часть посевных площадей занимает пшеница (62,6 %) валовые сборы которой в Челябинской области в 2016 году составили 1142,5 тыс. тонн, это 1,8 % от общего по Российской Федерации объема. В 2016 году область заняла 19-е место по сборам пшеницы в Российской Федерации и 10-е место по размеру посевных площадей данной культуры (3,1 % от общих по РФ размеров площадей пшеницы, 845,0 тыс. га) [2]. Производство пшеницы в Челябинской области, по отношению к 2014 году, возросло на 46,4 %, однако размер посевных площадей при этом снизился на 10,9 % [93, 119, 120].

Таким образом, показатели производственной деятельности в сельском хозяйстве Российской Федерации на примере Челябинской области свидетельствуют о динамическом росте производства товарной продукции отрасли растениеводства (при снижении площади посевных площадей), несмотря на зону рискованного земледелия из-за природно-климатических условий.

1.3 Природно-климатические условия региона Южного Урала на примере Челябинской области

Челябинская область - это регион Южного Урала, расположенный почти в центре материка Евразии, к востоку от Уральского хребта, на большом удалении от морей и океанов, прежде всего от Атлантики.

По общим характеристикам климат Челябинской области относится к умеренно континентальному, хотя встречается и резко континентальный. Температура воздуха зависит как от влияния поступающих на территорию области воздушных масс, так и от количества получаемой солнечной энергии. Солнце светит 2066 часов на территории области [112].

Количество и распределение осадков в течение всего года определяется главным образом, прохождением циклонов над территорией области. Больше осадков выпадает в пределах горной части области (Златоуст - 704 мм), меньше - в лесостепном Зауралье (Челябинск - 439 мм), а еще меньше в степной зоне на юге области, где значительное количество посевных площадей (Бреды - 351 мм) [1].

Сложный рельеф, большая протяженность с севера на юг позволяют в области выделить 3 зоны, различающиеся как по рельефу, так и по климатическим характеристикам: горно-лесная, лесостепная и степная [112].

Климат горно-лесной зоны прохладный и влажный. Температурный режим меняется в зависимости от рельефа. Этой зоне характерно короткое прохладное лето и продолжительная снежная зима. Постоянный снежный покров образуется в период с 25 октября по 5 ноября и залегает он до конца апреля, а в отдельные годы снежный покров сохраняется до 10 - 15 мая. Высота снежного покрова достигает 0,6 - 0,9 м (60 - 90 см). В течение 40 - 60 дней наблюдаются метели, общая их продолжительность составляет 300 - 465 часов. При средней температуре минус 15 - 16 °С в суровые зимы абсолютный минимум может достигать отметки минус 44 - 48 °С. В течение года здесь выпадает 580 - 680 мм осадков. В сухие годы сумма осадков не превышает 310 - 400 мм. Во влажные годы количество осадков возрастает до 890 - 940 мм [112].

Климат лесостепной зоны теплый, с достаточно холодной и снежной зимой. Постоянный снежный покров образуется 15 - 18 ноября и сохраняется 145 - 150 дней. Высота снежного покрова составляет 0,3 - 0,4 м (30 - 40 см), но в малоснежные зимы бывает на 0,1 - 0,15 м (10 - 15 см) меньше. Метели наблюдаются в течение 30 - 35 дней, общей продолжительностью 220 - 270 часов. Глубина промерзания почвы колеблется от 0,9 до 1,3 м (90 до 130 см). Средняя температура января равняется минус 15,5 - 17,5 °С. В суровые зимы температура может опускаться до минус 25 - 29 °С, а в отдельные годы средняя температура января равнялась минус 8 - 9 °С. Годовое количество осадков составляет 410 - 450 мм. Наибольшее количество осадков приходится на летний месяц июль [112].

Климат степной зоны очень теплый и засушливый. Зима здесь холодная, с сильными морозами, метелями, которые наблюдаются в течение 40 - 50 дней (350 -450 часов), вызывая сильный перенос снега. Снежный покров устанавливается в середине ноября, а иногда - в середине декабря. К 15 апреля снег обычно сходит. В течение зимы высота снежного покрова увеличивается медленно. Только в январе она достигает высоты 0,2 - 0,25 м (20 - 25 см), наибольшая высота снега не превышает 0,35 м (35 см). Средняя температура января минус 17 - 18 °С. Глубина промерзания почвы составляет 1,1 - 1,5 м (110 - 150 см). В малоснежные и суровые зимы почва промерзает до 1,7 - 2,7 м (170 - 260 см). Осадков за год выпадает 350 -400 мм, 75,0 % - в теплый период года [112].

Как известно, значительное количество сельскохозяйственных культур возделывается в степной зоне Южного Урала (Челябинской области). Челябинская область является зоной рискованного земледелия, главной причиной является незначительное количество осадков, и следствие недостаток влаги в почве [47, 49].

Данные доктора сельскохозяйственных наук, профессора А.А. Грязнова [25] подтверждают нехватку влаги в почве. В умеренно-засушливых степях на один благоприятный «метеорологический» год, приходится 3,5 в той или иной степени засушливых года. Данные представлены в таблицах 1.1 и 1.2 [25].

Таблица 1.1 - Частота проявления засух по циклам [25]

Годы (циклы) Всего засушливых лет В том числе годы с засухой Годы без засух

только июне только июле июне и июле

1931-1942 9 3 2 4 3

1943-1954 9 3 3 3 3

1955-1966 10 6 0 4 2

1967-1978 9 2 2 5 3

1979-1990 11 5 3 3 1

1991-2002 8 0 1 7 4

Всего за 72г. 56 19 11 26 16

или % 77,8 26,4 15,3 36,1 22,2

Таблица 1.2 - Среднемесячные нормы осадков и температур воздуха (1931 -2002 гг.) [25]

Показатель Месяц

I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Осадки, мм 13,1 10,3 10,5 21,6 30,4 45,8 66,5 36,9 28,1 26,9 19,7 17,1

Температура, оС - 16,3 - 15,,3 - 8,6 4,7 13,3 18,9 20,3 17,7 11,5 3,2 - 6,8 - 13,7

Из таблиц 1.1 и 1.2 видно, что в природно-климатических условиях Челябинской области преобладают засушливые года (засушливых лет 77,8 %), поэтому в почве Южного Урала имеется недостаток влаги в период активной вегетации (май, июнь, июль, август), а от этого напрямую зависит урожайность сельскохозяйственных культур. Но также мы видим, что значительная часть осадков (снега) выпадает также и в зимние месяцы.

Поэтому в соответствии с концепцией развития технического перевооружения сельского хозяйства на ближайшие 10 - 15 лет (2025 - 2030 гг.) целесообразно разрабатывать технику, технические устройства и технологические процессы, позволяющие сократить потери зерна, уменьшить расход топлива и уплотнение почвы, повысить производительность, а так же обеспечить накопление и сбережение влаги в почве [77, 99].

1.4 Агротехнические мероприятия, обеспечивающие накопление и сбережение почвенной влаги

Общеизвестно, что влага в почве является главнейшим, неотделимым элементом почвообразовательного процесса и играет важную роль во многих процессах, протекающих в ней. Это выветривание и образование новых минералов, гумусообразование и бесчисленное множество химических и физико-химических реакций, теплорегулирование, то есть влага является важнейшим условием плодородия почвы [9, 17].

По данным источника [4, 13, 49] урожайность зерновых культур зависит от агроприемов: способов обработки почвы, уборки урожая и других. Степень влияния агроприемов на формирование урожая показана в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Доля агротехнических приемов в формировании урожайности яровой пшеницы по Уральскому региону, % [13]

Пар с внесением минеральных удобрений Снегозадержание Уборка* с опозданием на 14 дней Зяблевая обработка Посев* с опозданием на 7 дней

18,0 10,0 - 10,0 8,0 - 4,0

* - снижение урожайности.

Из таблицы 1.3 видно, что самым эффективным приемом для формирования урожайности яровой пшеницы по Уральскому региону является пар с внесением минеральных удобрений (увеличение урожайности на 18,0 %), но данный прием несет с собой существенные материальные затраты, поэтому не каждое сельскохозяйственное предприятие может позволить себе использовать этот прием. По эффективности после данного способа идёт снегозадержание (увеличение урожайности на 10,0 %), такой агротехнический прием несет за собой меньшие затраты при применении в сравнении с первым приемом, а если подойти к снегозадержанию эффективно, то можно сократить затраты до минимума. Далее рассмотрим сущность данного приема [10].

В практике и научной литературе [94] обычно принят термин «снегозадержание», который охватывает так же и снегонакопление. При этом имеют в виду, что при снегозадержании частично используется и переносимый с других площадей снег.

Снегозадержание известно со времен СССР, вот что об этом писали: «Снегозадержание, это агротехнический приём, заключающийся в задержании и накоплении на полях снега. Снегозадержание проводят для увеличения запасов влаги в почве и для утепления зимующих растений (озимых культур, многолетних трав и других.). Слой снега толщиной в 0,01 м (1 см) на 1 га при таянии весной даёт от 20 до 35 тонн воды...» [94]. Почва под глубоким снеговым покровом меньше промерзает, поэтому талые воды легко проникают в неё. Слой снега в 0,25 - 0,3 м (25 - 30 см) хорошо защищает озимые культуры от вымерзания. В годы с сухой весной снегозадержание способствует дружному появлению всходов и значительно повышает урожай сельскохозяйственных культур [95].

Исследованиями КазНИИЗХ им. А.И.Бараева [96] определено, что снегозадержание обеспечивает накопление снега высотой 0,4 - 0,7 м (40 - 70 см), в то время как без снегозадержания при высоте стерни 0,1 - 0,15 м (10 - 15 см) даже в многоснежные зимы задерживается снег высотой 0,2 -0,25 м (20 - 25 см). Дополнительный урожай зерна яровой пшеницы при снегозадержании за 15 лет составил 0,3 - 0,5 т/га (3 - 5 ц/га), при этом во влажное лето и при хорошем предзимнем увлажнении 0,8 - 1,2 т/га (8,0 - 12 ц/га), а в острозасушливые годы 0,39 - 1 т/га (3,9 - 10 ц/га) [96].

Опыты, проводившиеся в 1975 - 1977 гг. Северо-Казахстанской сельскохозяйственной опытной станцией, в засушливые годы (особенно острозасушливым был 1975 год) показали, что с помощью снегопахов можно увеличивать мощность снежного покрова в 2,2 - 2,3 раза, накапливать воды в снеге на 56,4 - 65,3 мм больше, чем на стерне без снегозадержания, обеспечивая прибавку урожая яровой пшеницы 0,56 - 0,71 т/га (5,6 - 7,1 ц/га) [96].

В опытах ВНИИЗХ [96] (Бакаев Н.М.) в среднем за 1973 - 1985 гг. на полях, обработанных плоскорезами без дополнительного снегозадержания, высота снежного покрова составила 0,26 м (26 см), а на тех же полях со снегозадержанием снегопахами СВУ-2,6 высота снега достигала 0,44 м (44 см). Разница по запасам влаги составила 48 мм. Урожайность яровой пшеницы в среднем за 1973 - 1985 гг. без снегозадержания равнялась 1,18 т/га (11,8 ц/га), а на вариантах со снегозадержанием - 1,6 т/га (16,0 ц/га). Средняя прибавка урожая зерна яровой пшеницы - 0,42 т/га (4,2 ц/га). При этом во влажные годы (1978 - 1979 гг.), когда в летний период выпадало достаточное количество осадков, прибавка урожая от снегозадержания была только 0,2 - 0,21 т/га (2,0 - 2,1 ц/га), а в исключительно засушливом 1977 году прибавка урожая достигала 1 т/га (10 ц/га) [96].

В опытах ВНИИЗХ и других научно-исследовательских учреждениях прибавки урожая в острозасушливые годы объясняются следующим. При невысоком снежном покрове в вариантах без снегозадержания промачивание почвы талыми водами весной не превышает 0,4 - 0,5 м (40 - 50 см). Между верхними влажными горизонтами и нижними образуется сухая прослойка. Слаборазвитая корневая система зерновых культур снабжается влагой верхних слоев почвы и не может пробиться через сухую прослойку. Влага нижележащих горизонтов для таких посевов недоступна, и в сухое лето это катастрофически отражается на величине урожая. В вариантах со снегозадержанием посевы развиваются в более благоприятных условиях, так как их мощная корневая система использует влагу с глубины 1,0 - 1,5 м [96, 110].

Пополнение запасов почвенной влаги за счет осенних дождей не всегда существенное и влага эта сосредоточивается, в основном, в верхнем 30-ти сантиметровом слое, поэтому глубокое промачивание почвы (до 1,0 - 1,5 м) происходит весной за счет зимних осадков [111, 116]. В таких случаях даже редкие и запоздалые летние дожди плодотворно усваиваются посевами, благоприятно влияют на урожайность [96].

Современные исследования также подтверждают большую пользу снегозадержания в формировании будущей урожайности.

Первый аргумент за снегозадержание, что в холодные месяцы (ноябрь-март) выпадает намного меньше осадков, чем летом, однако в этот период не происходит расхода влаги, только накопление [124, 125].

Второе «за» - накопление и равномерное распределение снега на пашне способствуют уменьшению промерзания почвы, значительному сокращению стока талых вод и смыва почвы. Под большим снежным покровом температура почвы близка к нулю, почва промерзает неглубоко и весной оттаивает раньше схода снега, поэтому талые воды полностью впитываются в почву [109].

Третье преимущество зимних осадков в том, что они поддаются регулируемому накоплению. То есть снег, переносимый метелями с необрабатываемых земель, позволяет увеличить высоту снежного покрова на полях в 1,5 - 2 раза [32].

И четвертый, весьма важный фактор: стимулирование роста корней растений. Если почва промочена на глубину только 0,5 - 0,7 м (50 - 70 см), то и первичные корни проникают на такую же глубину. Если же после максимального снегонакопления промачивание весной достигает 1,0 - 1,5 м (100 - 150 см), то и первичные корни, интенсивно ветвясь, проникают за влагой в глубокие слои почвы. Следовательно, даже в условиях летней засухи, когда высыхает верхний слой почвы, при наличии в глубине достаточных запасов продуктивной влаги, накопленной за счет снега, зерновые культуры на одних зародышевых корнях способны давать хорошие урожаи [32, 108].

Снегонакопление осуществляется путем вторичного отложения снега, снесенного ветром с окружающих пространств. На открытых пространствах ровных степных районов снег зимой переносится метелями на десятки километров. Перенос снега происходит всю зиму при скорости ветра больше 2 - 4 метров в секунду, а особенно при скорости ветра больше 8 - 9 метров в секунду. Поэтому за счет участков сноса можно накопить снег значительной высоты в местах его отложения [ 112-115].

Также снегозадержание осуществляют образованием снежных валов; с помощью стерни и оставленных стеблей, возделываемых в поле растений; специально высеваемыми кулисными растениями; искусственными

преградами, расставляемыми в поле, которые расставляют в поле в шахматном порядке, рядами поперёк направления господствующих ветров или поперёк склона. Наиболее распространённый и высокопроизводительный способ снегозадержание - устройство снежных валов. Их нарезают тракторными снежными плугами или снегопахами поперёк направления господствующих ветров или в диагонально-перекрестном направлении на расстоянии 5 - 10 м один от другого. Стерню для снегозадержание оставляют на поле сплошь или полосами (стерневые кулисы). Эффективность снегонакопление стернёй увеличивается при сочетании с устройством снежных валов. Высокостебельные кулисные растения (кукурузу, подсолнечник, горчицу и другие) для снегозадержания высевают в паровых и занятых сельскохозяйственными культурами полях. Надёжный способ снегозадержания - полезащитные лесные полосы [ 15].

Снегозадержание не только накапливает высокий снеговой покров, но создает условия для наилучшего впитывания талых вод, весенние запасы влаги в почве имеют исключительное значение для всех сельскохозяйственных культур. Они во многих отношениях предопределяют дальнейшее развитие растений.

Снегозадержание позволяет увеличить запас влаги главным образом в более глубоких слоях почвы, из которых растение «черпает» влагу в более поздний период своего развития, когда потребность в ней особо велика.

Различная значимость сельскохозяйственных культур и неодинаковая их отзывчивость к снегозадержанию определяют последовательность вовлечения полей в снегозадержание. Яровая пшеница имеет не столь длинные корни, как озимая, но хорошо отзывается на глубокое промачивание почвы. Рост и развитие ее зависит не только от осадков весеннее-летнего периода, но и от увлажнения почвы весной [32].

Таким образом, для повышения эффективности производства зерна пшеницы и других сельскохозяйственных культур в технологиях возделывания целесообразно предусматривать технологический прием снегозадержания на поле, поскольку за счет этого можно существенно повысить урожайность, особенно в степных районах Челябинской области. Для этого далее рассмотрим способ образования снегозадерживающих полос в виде кулис во время уборки зерновых культур.

1.5 Способ и накопления воды в виде снега и технологическая значимость растительных остатков на поверхности почвы, образованных в период

уборки зерновых культур

Общеизвестно два основных способа снегозадержания на полях - это создание снежных валков снегопахами - валкователями и создание стерневых снегозадерживающих кулис растительными остатками (рисунок 1.2).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Поздеев Евгений Анатольевич, 2019 год

- - ни

1=^ Перенос текста

§1 Объединить и поместить в центре 1 Выравнивание

Общий

- % ООО 1133 4°о

Условн форматиро

К4 £ а=

А в С О е Р б Н 1 1 К I. М

1 X V хл2 х*у улин с1 с1л2 253,12 25,6 13,108

2 5,2 0,37 27, Э4 1,924 0,059 0,311 0,096721 25,6 3 1,49

3 7,2 0,6 51,84 4,32 0,081692 0,518308 0,268643

4 13,2 0,52 174,24 6,864 0Д49769 0,370231 0,137071 0,028846 -0,24615 а- 0,011346

5 25,6 1,49 253,12 13,103 0,502435 -0,24615 2,433846 Ь- 0,399846

6

7

Рисунок П.В.6- Расчет методом наименьших квадратов аналитических

зависимостей (кст = 0,10 м, = 200 шт./м )

Г^З А Вырезать

СаПЬп -11 - [а* ат ¡и11 Перенос текта Общий п

4=) Копировать

Вставить ф / Формат по образцу ж к ч т ш 'II ^ т А т виз « ¡•Щ Объединить и поместить в центре - ' % ООО | Го§ 4?§ условное форматирова!

Буфер обмена ^ | Шрифт Выравнивание г* Число |

Е

А В 0 Е с н 1 - к 1 М

1 X у хЛ2 х*у У лин 6*2 1200000 2000 848

2 200 0,59 40000 118 -0,072 0,662 0,438244 2000 4 1,84

3 400 0,47 160000 188 -0,144 0,614 0,376996

4 600 0,41 360000 246 -0,216 0,626 0,391876 0,000005 -0,0025 а= -0,00036

5 800 0,37 640000 296 -0,288 0,658 0,432964 -0,0025 1,5 Ь= 0,64

6 2000 1,34 1200000 343 1,64008

7

8

с

Рисунок П.В.7- Расчет методом наименьших квадратов аналитических зависимостей (Увх = 13,2 м/с, кст = 0,5 м)

д А Вырезать Копировать

СаГгЬгг - 11 - А* а' - - ^ Перенос текста Общий

Вставить + 3 Формат по образцу ж к ч -II ш -I ^ ' А' ■ »Я Л 4? Объединить и поместить в центре т - % ООО II ^ ¿"1 фор

Буфер обмена ^ Шрифт ^ Выравнивание Число

Вырезать (СЫ+Х)

Удаление выделенного фрагмента на документа в буфер обмена.

200 400 600 800 2000

0,6 0,41 0,3 0,27

40000 160000 360000 640000

1,53 1200000

120 164 180 216 езо

лин с1 -0,11 -0,22 -0,33 -0,44

с1л2

0,71 0,63 0,63 0,71

0,5041 0,3969 0,3969 0,5041

1,802

1200000 2000

0,000005 -0,0025

2000 4

-0,0025 1,5

680 1,58

а= -0,00055 Ь= 0,67

Рисунок П.В.9- Расчет методом наименьших квадратов аналитических зависимостей (Увх = 7,2 м/с, кст = 0,5 м)

& Вырезать ^ Копировать Вставить , ./ Формат по образцу гекста ить и поместить б центре

СаМЬп - 11 -|А* * = = ЕЗ- Перенос г^ Объедин общий 1 Уело форматер

Ж К 5 "II Я ' II .А ■ « ■ » ООО 11 г. 1

Буфер обмена Шрифт г Выравнивание Число

Е23 £

А В с 0 Ё Р Н 1 } К м

1 X У хЛ2 х*у улин с1 с1л2 1200000 2000 818

2 200 0,77 40000 154 -0,177 0,947 0,896809 2000 4 1,99

3 400 0,59 160000 236 -0,354 0,944 0,891136

4 600 0,38 360000 228 -0,531 0,911 0,829921 0,000005 -0,0025 а= -0,00089

5 800 0,25 640000 200 -0,708 0,958 0,917764 -0,0025 1,5 Ь= 0,94

6 2000 1,99 1200000 313 3,53563

7

я

Рисунок П.В.9- Расчет методом наименьших квадратов аналитических

зависимостей (Увх = 5,2 м/с, кст = 0,5 м)

- Вырезать 43 Копировать Вставить . / Формат по образцу текста игь и поместить в центре фор^

СаМЬг! .1, - 1 А* А' = * I [=5>| Перенос ёЛ Объедим Общий

п 1

Ж к ч • ЕВ [ 3» . _А_И| ■ ■ я л ш э • %

Буфер обмена Га Шрифт Га Выравнивание Га Число ^

Р20 £

А В с 0 е р е н 1 J К М

1 X У хЛ2 х*у улин с1 дл2 1200000 2000 520

2 200 0,36 40000 72 -0,045 0,405 0,164025 2000 4 1,13

3 400 0,29 160000 116 -0,09 0,38 0,1444

4 600 0,26 360000 156 -0,135 0,395 0,156025 0,000005 -0,0025 а= 0,00023

5 800 0,22 640000 176 -0,18 0,4 0,16 -0,0025 1,5 Ь= 0,395

6 2000 1,13 1200000 520 0,62445

7

Б

Рисунок П.В.10- Расчет методом наименьших квадратов аналитических зависимостей (Увх = 13,2 м/с, = 0,25 м)

Вырезать Копировать Вставить . т Формат по образцу текста |ттъ и поместить в центре

|<]|||>| I - 11 - 1 а* А* = ,|и Э Перенос Ш Объедим Общий фор*

1

ж А' ч . д || Л - д 1 ■ « ■ я 1 д - v. ООО "л

Буфер обмена Шрифт га Выравнивание га Число ^

Р20 • £

а а с Е Р 6 н 1 J К 1. м

1 х у хЛ2 х*у улин с1Л2 1200000 2000 520

2 200 0,36 40000 72 -0,045 0,405 0,164025 2000 4 1,13

3 400 0,29 160000 116 -0,09 0,38 0,1444

4 600 0,26 360000 156 -0,135 0,395 0,156025 0,000005 -0,0025 3 = -0,00023

5 800 0,22 640000 176 -0,18 0,4 0,16 -0,0025 1,5 Ь- 0,395

6 2000 1,13 1200000 520 0,62445

7

я

Рисунок П.В. 11- Расчет методом наименьших квадратов аналитических зависимостей (Увх = 7,2 м/с, кст = 0,25 м)

^ & Вырезать 1Яа1 Копировать Вставить . ф Формат по образцу текла итъ и поместить в центре

СаНЬгг • 11 1 = = [=]* Перенос ¿У объедим Общий фор*

| |

Ж к ч д || & - Д 1 ■ « ■ И « 19- 7. ООО Тг2

Буфер обмена Шрифт Га Выравнивание Га Число ^

Р20 • £

а а с 0 Е Р Н 1 J К 1 м

1 х у хЛ2 х*у улин А с1Л2 1200000 2000 520

2 200 0,36 40000 72 -0,045 0,405 0,164025 2000 4 1,13

3 400 0,29 160000 116 -0,09 0,38 0,1444

4 600 0,26 360000 156 -0,135 0,395 0,156025 0,000005 -0,0025 а- -0,00023

5 800 0,22 640000 176 0,18 0,4 0,16 -0,0025 1,5 Ь= 0,395

6 2000 1,13 1200000 520 0,62445

7

я

Рисунок П.В. 12- Расчет методом наименьших квадратов аналитических

зависимостей (Увх = 5,2 м/с, кст = 0,25 м)

«УТВЕРЖДАЮ»

«УТВЕРЖДАЮ» Директор

Проректор-директор Института ветеринарной медицины, проректор по научной и инновационной работе

И.А. Резватов

ФГБОУ ВО

Ш&^Щ-М.Ф. Юдин

АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов научно-исследовательской работы

Мы, ниже подписавшиеся: представители Общества с ограниченной ответственностью «Колос» - директор И.А. Резватов с одной стороны и представители ФГБОУ ВО «Южно-Уральский ГАУ» профессор кафедры «Тракторы, сельскохозяйственные машины и земледелие» д.т.н., А.П. Ловчиков; аспирант кафедры «Тракторы, сельскохозяйственные машины и земледелие» Е.А. Поздеев с другой стороны, составили настоящий акт внедрении результатов научно-исследовательской работы « Повышение эффективности процесса прямого

комбайнирования зерновых культур с применением устройства жатки образующем высокостерневую кулису в колее комбайна»

Начало внедрения разработки: август 2017 2018 гг. Результатом законченной научно-исследовательской работы является: Формирование высокостерневых снегозадерживающих кулис во время уборки зерновых культур прямым комбайнированием.

Внедряемая научно-исследовательская работа (сведения о патентах и изобретениях): Получен патент РФ на изобретение № 2646048 1Ш МПК АОШ 91/04; АОШ 34/835 «Способ уборки зерновых культур прямым комбайнированием и жатка для его реализации» (№ 2017116559; заявл. 11.05.2017; опубл. 01.03.2018).

Кем и когда разработка рекомендована к внедрению: Ловчиков А.П. д.т.н. профессор; Поздеев Е.А. - аспирант.

Внедрение результатов научно-исследовательской работы:

1) Принято к внедрению: в ООО «Колос», Варненского района, Челябинской области.

2) Демонстрация на выставках, публикациях в печати и т.д.: статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ;

3) В результате научно-исследовательской работы: Применение предлагаемого способа уборки прямым комбайнированием зерновых культур с формированием высокостерневых снегозадерживающих кулис на поле, что обеспечит увеличение снежного покрова на поле до 2 раз в благоприятный метеорологический год, и до 3 раз в неблагоприятный метеорологический год, а это в свою очередь увеличит запасы влаги в почве, так как слой снега 0,01 м (1 см) на 1 га при таянии весной дает от 20 до 35 тон воды, что в свою очередь положительно скажется на увеличение урожайности.

Экономический эффект от внедрения научно-исследовательской работы получен в ООО «Колос», Челябинской области, Варненского района в 2018 г. и составляет 141,679 тыс.руб.

Предложение о дальнейшем внедрении работы: требует внедрение в производство и разработки более эффективного технического решения в данном направлении.

Представители от ФГБОУ ] Уральский ГАУ» профессор кафедры «Тракторы, сельскохозяйственные машины и земледелие » д.т.н.

Директор ООО «Колос»

И.А. Резватов

А.П. Ловчиков

Аспирант кафедры «Тракторы, сельскохозяйственные машины и

Е.А. Поздеев

земледелие»

«УТВЕРЖДАЮ» Проректор - директор Института агроинженерии

«УТВЕРЖДАЮ»

Директор ООО «Колос»

К.А. Сазонов

[ьский ГАУ

АКТ

,И.А. Резватов

е>Ъ 2016

производственной проверки

Мы нижеподписавшиеся: представитель главы фермерского хозяйства Ф.И.О глава директор ФИО с одной стороны и представители ФГБОУ ВО «Южно-Уральский ГАУ» - заведующий кафедрой уборочных машин, д.т.н. профессор А.П. Ловчиков; магистрант кафедры уборочных машин Е.А. Поздеев с другой стороны, составили настоящий акт о производственной практики результатов научно - исследовательской работы «Обоснование ресурсосберегающего процесса прямого комбайнирования зерновых культур»

Начало проверки: ноябрь 2015 г.

Результаты законченной научно - исследовательской работы являются:

результаты образования снежного покрова на контрольных участках поля, на которых имеются высокие стерневые полосы.

Кем и когда разработка рекомендована к проверке: Ловчиков А.П., д.т.н., профессор; Поздеев Е.А. магистрант.

Результаты производственной проверки научно - научно исследовательской работы:

1) Одобрены и приняты к сведению для дальнейшей апробации в производственных условиях.

2) В результате научно - исследовательской работы: Применение стерневых защитных полос образующихся во время уборки культур комбайнами обеспечивает повышение высоты снежного покрова на

ООО « Светлогорское зерно»

Челябинская область, Агаповский район, п. Светлогорск, ул. Конечная, д. 13, кв. 7, ИНН 7455012010, КПП 745501001

В специализированный Совет по защите диссертаций

СПРАВКА

Дана аспиранту кафедры «Тракторы, сельскохозяйственные машины и земледелие» ФГЪОУ ВО «Южно-Уральского государственного аграрного университета» Поздееву Евгению Анатольевичу, в том, что ООО «Светлогорское зерно» рассмотрело полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований по повышению эффективности уборки зерновых культур прямым комбайнированием с образованием высокостерневой кулисы в колее комбайна в условиях степной зоны Челябинской области региона Южного Урала, и приняло их к сведенью в своей профессиональной деятельности.

О.В. Беляев