Совершенствование основной обработки почвы и обоснование параметров глубокорыхлителя тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат сельскохозяйственных наук Татарников, Валерий Олегович

• Татарников, Валерий Олегович
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Татарников, Валерий Олегович

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса.

1.1. Природно-климатические условия Алтайского края.

1.2. Факторы влияющие на урожайность сельскохозяйственных культур.121.2.1. Влияние основной обработки

1.2.2. Влага как основной ресурс плодородия почвы.

1.3. Виды обработок почвы и их анализ.

1.3.1. Глубокая основная обработка почвы.—.

1.3.2. Минимальные технологии.

1.3.3. Агроприёмы.

1.4. Анализ конструкций существующих и новых почвообрабатывающих орудий.

1.5. Тенденции совершенствования основной обработки почв.

1.6. Выводы по главе.

Глава 2. Теоретическо-технологические исследования по обоснованию параметров и режимов работы глубокорыхлителя.

2.1. Математическая модель почвообрабатывающего агрегата.

2.2. Влияние параметров чизельного плуга и глубины обработки на выходные показатели МТА.

2.3. Обоснование параметров и режимов работы почвообрабатывающих агрегатов.

2.4. Выводы по главе.

Глава 3. Методика экспериментальных исследований.

3.1. Приборы и оборудование, используемые при проведении опытов.

3.2. Методика энергетической и агротехнической оценки МТА.

3.3. Методика закладки полевого опыта по исследованию влияния приемов основной обработки почвы на агрофизические свойства почвы и формирование урожая пшеницы.

3.4. Методика определения показателей энергоемкости процесса щ. обработки почвы различными рабочими органами.

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований.

4.1. Исследования влияния приемов основной обработки почвы на агротехнические и энергетические показатели работы МТА.

4.1.1. Оценка показателей работы агрегатов Т-4А+ПН-5-35, К-701+оборотный плуг, Т-4А+КПЭ-3,8 и

Т-4А+Смарагд

4.2. Влияние приемов основной обработки на агрофизические

Л свойства почвы и формирование урожая пшеницы.

4.2.1. Характеристики состояния почвы по вариантам опытов в весенний период.

4.2.2. Показатели качества посевов пшеницы и развития растений.

4.2.3. Динамика изменения влажности почвы и роста растений ф 4.2.4. Структура урожая пшеницы.

4.3. Сравнительная оценка использования различных рабочих органов для основной обработки почвы.

4.3.1. Условия закладки полевого опыта.

4.3.2. Показатели качества основной обработки.

4.3.3. Показатели качества посева пшеницы.

4.3.4. Динамика изменения влажности почвы и роста растений пшеницы по различным делянкам.

4.3.5. Структура урожая пшеницы.

4.4. Выводы по главе.

Глава 5. Технико-экономическая оценка результатов исследований.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование основной обработки почвы и обоснование параметров глубокорыхлителя»

Актуальность темы. Для осуществления: задач дальнейшего развития сельского хозяйства, обеспечения продовольственной независимости страны большое значение имеет внедрение в производство научно обоснованных зональных систем земледелия. Система земледелия -первая и основная часть системы ведения сельского хозяйства. Её главной целью является обеспечение рационального использования каждого гектара земли, повышение её плодородия, эффективное использование агроклиматических и материально- технических ресурсов для получения высоких и устойчивых урожаев всех сельскохозяйственных культур [30].

В растениеводстве существуют понятие прямые и косвенные ресурсы i плодородия. Урожай формируется за счёт прямых- свет, тепло, вода, воздух и питательные вещества. Косвенные ресурсы оказывают мобилизирующее влияние на прямые с целью их полнейшего использования. Роль человека в названной системе сводится к тому, чтобы мобилизировать ресурсы плодородия на полную их отдачу в виде урожая.

Эффективное использование земельных ресурсов с целью увеличения производства сельскохозяйственной продукции в значительной степени зависит от совершенства технологических процессов обработки и эксплуатационных свойств машинно-тракторных агрегатов (МТА).

Одной из причин недостаточной эффективности МТА является неполное использование потенциальных возможностей тракторов и машино- орудий из-за несоответствия его работы, определяемых составом агрегата и скоростным режимом работы при выполнении основного комплекса технологических операций.

Основным направлением решения данной проблемы является обеспечение рационального сочетания состава агрегата, скоростного и нагрузочного режимов работы МТА, наиболее полно использующих его потенциальных возможностей [11].

Сложность решения данной задачи обусловлена многообразием условий эксплуатации тракторов, которые в основном определяют энергоемкость выполняемых технологических операций, тем самым обуславливая различия, в рациональных параметрах и режимах работы МТА.

Разработка методов обоснования параметров и режимов работы МТА требует комплексного исследования основных его составляющих как системы "почва-орудие-трактор-урожай". При решении данной задачи расчеты следует вести не только по техническим, но и по технико-экономическим критериям с учетом агротехнических требований.

Цель исследований. Повышение эффективности возделывания яровой пшеницы с использованием перспективных агрегатов для основной обработки почвы в условиях лесостепной зоны Алтайского края.

Задачи исследований:

1. Усовершенствовать математическую модель функционирования почвообрабатывающего агрегата как системы «почва-орудие-трактор-урожай».

2. Обосновать параметры и режимы работы чизельного плуга для агрегатирования с тракторами ОАО «Алттрак».

3. Провести агротехническую, энергетическую и эксплутационно-технологическую оценки показателей работы чизельного плуга ПЧ-4,5 в составе МТА.

4. Оценить влияние основной обработки почвы при различных скоростных и нагрузочных режимах МТА на агрофизические свойства почвы, динамику развития растений и формирования урожая пшеницы.

5. Дать технико-экономическую оценку эффективности внедрения технологий возделывания пшеницы с использованием агрегатов на базе тракторов ОАО "Алттрак" и чизельного плуга. Научная новизна. Усовершенствована математическая модель почвообрабатывающего агрегата, учитывающая параметры трактора, машин-орудий и влияние их на почву, позволяющая обосновать рациональные составы и режимы работы МТА применительно к зональным условиям эксплуатации. Проведены исследования агротехнических, энергетических и технико-экономических показателей приемов основной обработки почвы применительно к лесостепной зоне Алтайского края.

Объект исследования. Перспективные гусеничные тракторы Т-250, Т-404 и Т-402 ОАО «Алттрак» в агрегате с чизельным плугом ФПГ «Сибагромаш» типа ПЧ-4,5 и основная обработка почвы.

Предмет исследования. Процесс взаимодействия элементов системы «почва-орудие-трактор-урожай» на основной обработке почвы.

В качестве научной гипотезы исследований по изысканию путей повышения эффективности обработки почвы выдвигается следующая: Под влиянием различных природно-климатических факторов, параметров тракторов,, машин-орудий и режимов их воздействия на почву формируется определенная структура обрабатываемого горизонта, которая обуславливает изменения водно-воздушного, теплового режима и мобилизацию элементов питания растений, что влияет на формирование урожая. На основании этого рациональные параметры и режимы работы агрегатов должны обосновываться не только с позиции повышения производительности и снижения энергозатрат, но и с учетом сохранения и улучшения плодородия почвы в зависимости от исходного состояния почвы на конкретном поле.

Методы исследования: 1. Методы эмпирического исследования (наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент);

2. Методы, используемые как на эмпирическом, так и на теоретическом уровне исследования (абстрагирование, анализ и синтез, индукция и дедукция, моделирование и др.).

Практическая значимость работы. Предложенная математическая модель может быть использована для энергетической и технико-экономической оценки эффективности использования? МТА на стадии; проектирования, проведения ускоренных испытаний агрегатов, оценки соответствия и обоснования параметров тракторов и машин-орудий в эксплуатации. Периодическое проведение чизельной обработки ведет к улучшению агрофизических свойств почвы.

Внедрение. Результаты исследований представлены ФПГ «Си-багромаш» в виде отчетов и рекомендаций по совершенствованию параметров чизельнного плуга для рационального агрегатирования с тракторами ОАО «Алттрак» в лесостепной зоне Алтайского края. Основные положения, выносимые на защиту: математическая модель почвообрабатывающего агрегата, как система взаимодействий «почва-орудие-трактор-урожай»; теоретические и экспериментальные' исследования по обоснованию рациональных параметров и режимов работы почвообрабатывающих агрегатов при воздействии их на почву для условий лесостепной зоны Алтайского края; результаты, экспериментальных исследований по оценке влияния параметров и режимов работы МТА на агрофизические свойства почвы и составляющие урожая пшеницы.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях "Механизация сельскохозяйственного производства и переработка сельскохозяйственной продукции" сотрудников и аспирантов ИТАИ, АГАУ в 2001 и 2002 году, на юбилейной международной научно-практической конференции "Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве и растениеводстве" АГАУ в 2003 году.

Публикации. Основные положения и результаты теоретических и экспериментальных исследований изложены в 5 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация включает оглавление, введение, пять глав основной части, заключение, библиографический список из 98 наименований и 5 приложений. Работа изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков и 54 таблицы. Приложения составляют 72 страницы.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Татарников, Валерий Олегович

1. Усовершенствована математическая модель функционирования почвообрабатывающего агрегата как системы взаимодействий «почва-орудие-трактор-урожай», которая позволяет выполнять обоснование параметров и режимов работы агрегатов на базе раз личных тракторов и машин-орудий применительно к условиям эксплуатации, как для орудий сплошной обработки, так и полосо вой.2. По результатам исследований рациональная рабочая ширина за хвата чизельного плуга для трактора Т-402 составляет- 4м, Т-404—

3,2м и Т-250-4,5м.3. Сравнение полученных результатов (ОПХ «Комсомольское» Павловского района, 2000г) показывает, что применение оборот ного плуга в агрегате, с трактором К-701, в сравнении с Т-4А+ПН 5-35, позволяет повысить чистую производительность при сопос тавимых значениях глубины обработки в среднем в 1,86 раза при возрастании погектарного расхода топлива в 1,1 раза.4. Приемы основной обработки почвы (ОАО «Кипринское» Шела болихинского района, 2002г) оказали существенное влияние на урожайность яровой пшеницы. В среднем за три года исследова ний максимальная средняя урожайность пшеницы была достигну та по обработке Смарагд (8-10 см) -28,2 ц/га. По отвальной вспашке, обработке БДТ-7,0 и без обработки она составила 27,0 ц/га, 26,2 и 26,5 ц/га соответственно. Минимальная урожайность была при плоскорезных обработках ПГ-3-100 (24,0-24,5 ц/га) и Смарагд (12-14 см) (24^3 ц/га).5. Из сравниваемых вариантов обработок (племсовхоз «Чистюнь ский» Топчихинского района, 2002г) наиболее энергоемкими яв ляются К-701+ПЧ-4,5 (13,6-16,8 кг/га) и К-701+ПН-8-35 (16,1

кг/га). Значительно меньший погектарный расхода топлива у аг регата К-701+ПГ-3-5 (9,1-12,8 кг/га) и К-701+КТС-10-2 (6,0-7,4

кг/га), а минимальный у агрегата К-701+КПШ-9/11 (4,9-5,9 кг/га).Наибольшая чистая часовая производительность получена у агре гатов К-701+КПШ-9/11: (8,5-10,0 га/ч) и К-701+КТС-10-2 (6,7-8,3

га/ч), у остальных агрегатов она значительно меньше (3,0-5,4

6. Максимальное количество эрозионно-опасных частиц (менее 1

мм) соответствует отвальной обработке плугом ПН-8-3 5 на глу бину 20см (17,8%), культиватором-плоскорезом КПШ-9/11 на глубину 15см (16-18%), плоскорезом-глубокорыхлителем ПГ-3-5 при глубине обработки.! 17см (19%) й культиватором КТС-10-2 на глубину 12см (15^17%). Минимальное количество эрозионно опастных частиц наблюдается после' обработки чизелем ПЧ-4,5 (от 9 до 11%).7, Годовая экономия при использовании агрегатов на базе тракто ров Т-402, Т-404 и Т-250 с чизельными плугами в сравнении с аг регатом на базе трактора К-701 с отвальным плугом ПН-8-35 со ставляет 14811, 1271 и 8601 рублей соответственно.Рекомендации:

1. Необходимо вводить дифференцированную основную обработку почвы по годам в севообороте в зависимости от предшественни ков, запасов влаги в осенний период и прогнозов осадков на ве сенне-летний период.2. При внедрении осеннего чизеливания рекомендуемое расстояние между стойками плуга ПЧ-4,5 -0,4 м и глубина обработки 0,4 м; при обработке паров расстояние между стойками -0,5 м и глубина обработки 0,45 м.

Список литературы диссертационного исследования кандидат сельскохозяйственных наук Татарников, Валерий Олегович, 2004 год

1. Агроклиматические ресурсы Алтайского края.-Л.: Гидрометео- издат, 1971.-155С.

2. Авдеев А.В. Парижский салон 1997год; основные тенденции развития техники для села/ А.В. Авдеев, Ю.П. Каюшников и др// Тракторы и с/х машины.-1998. - №7.- 39-44.

3. Алетдинова А.А. Эффективность ресурсосберегающей технологии производства зерна в условиях Сибири// Сибирская аграрная наука ИГ тысячилетия: Тез. Докл. Конф,. Молодых ученных СО РАСХН (26 апр. 2000г, Краснообск).- Новосибирск, 2000.-С.-178.

4. Анискин В.И. Новые плуги с активными отвалами/В.И. Анискин, П.Н. Бурченко, Н.Г. Березин// Тракторы и с/х машины.-2002.-№2.-С. 6-8.

5. Анискин В.И. Приоритетные направления и принципы развития, механизации растениеводства/ В1И. Анискин^ Н.М. Антышев// Тракторы и с/х машины:- 2002. - №6.- 2-8.

6. Беляев В.И. Оптимизация параметров и режимов работы почвообрабатывающих агрегатов с учетом влияния на агрофизические свойства почвы и урожай/ В.И. Беляев, В.О. Татарников, А.А. w « верситета АГАУ.-2003.-№ 1 (9).-С. 26-28. 7. Беляев В.И. Повышение эффективности обработки почвы и посева зерновых культур при использовании перспективных машинно-тракторных агрегатов:. Автореф. д и с . . . д-ра техн. наук.-Барнаул: Изд-во АГАУ, 2000. -42с.

8. Беляев. В.И. Почвообрабатывающий посевной комплекс ППК- 12,4 - результаты и перспективы эффективного использования в степной зоне Алтайского края.- Барнаул-2000. — 111с.

9. Бойков В.М. Пахотные агрегаты нового поколения/ В.М. Бойков, С В . Старцев// Земледелие.- 2003. - №2.- -ЗО.

10. Бурченко П.Н. Техническое обеспечение совершенствования технологий обработки почвы //Земледелие.-2001.-№1.-С. 5-6.

11. Вериго А. Почвенная влага и ее значение в с/х производстве/ А. Вериго, Л.А. Разумова.- Л.: Гидрометеоиздат, 1963.-289с.

12. Вольнов В.В. Защита почв от водной эрозии в Алтайском крае/ В.В. Вольнов, В.Г. Ткаченко// Сельскохозяйственные ресурсы Алтайского края и повышение эффективности их использования: Сб. науч. тр./РАСХН. CO.- Барнаул.- 2000.- 16-25.

13. Вольнов В.В. Системы основной обработки почвы при контурно- мелиоративной организации склоновых земель Алтайского края: Автореф. дис . . . д-ра с.-х. наук.- Барнаул, 2000. -41с.

14. Вольнов В.В. Чизельная и плоскорезная обработка почвы на склоновых землях Алтайского края/ В.В. Вольнов, М.Л. Цветков// Вестник алтайской науки. Проблемы агропромышленного комплекса. -Барнаул: Изд-воАГАУ, 2001.-Т.1. ; вып. 1.-С. 175-178.

15. Гайфулин Г.З. Кольцевой рабочий орган: формирование почвенного клина/ Г.З. Гайфулин, А.А. Курач// Тракторы и с/х машины.-2003 - №5. 25-26;

16. Горячкин В.П. Собрание сочинений в трех томах.- М.: Колос, 1965.-Т.1.-720С.

17. ГОСТ 20915-75. Методы определения условий, испытаний: -Введен с 01^01.77 до 0Г.ОГ.82.-М.: Изд-во стандартов, 1977.-34с.

18. ГОСТ 23728-88 - ГОСТ 23730-88: Методы экономической оценки.- Введен с 01.01.89 до 01.01.94.-М.: Изд-во стандартов, 1988.-26с.

19. ГОСТ 24055-88. Методы эксплуатационно-технологической оценки. Общие положения.- Введен с 01.01.89 до 01.01.94. - М . : Изд-во стандартов, 1988.-15с;

20. ГОСТ 24057-80. Методы эксплуатационно-технологической оценки машинных комплексов, специализированных и универсальных машин на этапе испытаний.- Срок действия с 01.01.88 до 01.01.94 М.: Изд-во стандартов,. 1988г-С. 25-32.

21. Гуреев И.И. Влагосберегающая обработка почв дает хороший эффект//Земледелие. -2002. № 1.- 10-11.

22. Дроздов В.Н. Комбинированные почвообрабатывающепосевные машины/ В.Н. Дроздов, А.И. Сердечный. -М.: Агропромиздат, 1988.-112 с.

23. Дроздов В.Н. Комбинированные почвообрабатывающие и посевные машины. -М.: Нива России, 1992. -160 с.

24. Ерофеев С Е . Урожайность яровой пшеницы в зависимости от систем обработки почвы// Молодые ученые- агропромышленному комплексу: Материалы научной конференции/ ГСХА.- Ульяновск, 2002.-Ч.1 . -С. 7-10.

25. Испытание сельскохозяйственной техники. М.: Машинострое- ние-1979.-228с.

26. Карпенко А.Н. Сельскохозяйственные машины/ А.Н. Карпенко, В.М. Халанский.-6-е изд., перераб. и доп. —М.: Агропромиздат, 1989.-527с.

27. Картамышев Н.И. Биологизация земледелия: удобрения и основная обработка.почвы// Н.И. Картамышев, С .С Балабанов и др.// Земледелие.- 2002. - №3. - С 6-7.

28. Картамышев Н.И. Эффективность щелевания почвы при возделывании сельскохозяйственных культур на склонах/ Н.И. Картамышев, В;А. Порядин и др; ВНИИ) земледелие и защиты почвы от эрозии.-Воронеж; 1991.-64с.

29. Качество* полевых работ и регулировка сельскохозяйственных машин: Методические рекомендации.- Новосибирск, 1982. -121с.

30. Кленин Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины// Н.И. Кленин, В.А. Сакур.- Mi: Колос, 19941 -751с. «

31. Котоврасов И.П.Механическая обработка и эффективное плодородие почвы// Вопросы обработки почвы:: Науч. тр./ ВСХНИЛ.-М.: Колос, 1979.-С. 76-84.

32. Кравчук В.И. Дооборудование почвообрабатывающих агрегатов специальными чизелями/ В.И. Кравчук, В.И. Ветохин, Н.З, Зелинский, Р.Б. Кудринецкий// Тракторы и с/х машины.- 2002.- №9. 23-25.

33. Краснощекое Н.В. Машины для защиты почв от ветровой эрозии. М.: Россельхозиздат, -1977.-224с.

34. Красовских B.C. Минимальная обработка, почвы на черноземах обыкновенных колочной степи Алтайского края/ B.C. Красовских, В.И. Беляев и Д.П. Ефремов// Проблемы экологии и рационального природопользования: Тезисы докладов. -Барнаул, 1989. -С. 138-139.

35. Красовских B.C. Основные технические средства при возделывании зерновых культур// Продукция предприятий Алтайского края для АПК России: материалы конференции.-Барнаул, 2003.-С. 40-44.

36. Кушнарев А.С. Механико-технологические основы обработки почвы/ А.С. Кушнарев, В.И. Кочев.- Киев: Урожай, 1989. - 144с.

37. Лобачевский Я.П. Альтернативная технология вспашки, плуги и комбинированные машины для ее осуществления// Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти акад. В.П. Горячкина: Доклады и тезисы/МГАУ.-М., 1998. -Т.1.-С. 88-91.

38. Мальцев Т .е . Вопросы земледелия: 1Избр.-3-е изд. доп.- М.: Аг- ропромиздат, 1985;-432с.

39. Мальцев Т.С. Система, безотвального земледелия. -М. : Агро- промиздат, 1988;-128с. • 52. Мацепуро В:М. Новые конструкции навесных плугов для гладкой вспашки//Тракторы и с/х машины.- 1996. - №4.- 11-12.

40. Мацепуро В.М. Принципиально новые конструкции плугов для гладкой вспашки// Тракторы и с/х машины. 1996. - №2.- 20-21.

41. Машины для обработки почвы, внесения удобрений, посева и ухода за растениями: Учеб. пособ./ Кубанский СХИ.- Краснодар, 1975.- 198с. «

42. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники.-М.: ГП УСЗ Минсельхоз-пром России, 1998.-219С.

43. Моргун Ф.Т. Обработка почвы и урожай.-М.: Колос, 1977. -272с.

44. Мощенко Ю.Б. Новое в основной обработке почвы в степной зоне Западной Сибири// Земледелие. 2001. - №2.- 8-9.

45. Новая техника для агропромышленного комплекса,- М.: Инфор- магротех, 1999.-168с.

46. Огрызков Е.П. Агроэкологическое совершенствование зональных сельхозмашин// Тракторы и с/х машины. -1998. -№7.- С-7.

47. Отчет по хоздоговорной теме «Оценка эффективности использования почвообрабатывающих машин и орудий при возделывании яровой пшеницы в племсовхозе «Чистюньский» Топчихинского района»/ В.И. Беляев. -Барнаул, 2002. - 66с.

48. Отчет по хоздоговорной теме «Повышение эффективности технологий возделывания пшеницы в ОАО «Кипринское» Шелабо-лихинского района»./ В.И. Беляев.- Барнаул, 2002. —78с.

49. Отчет по хоздоговорной теме № 46/12 «Обоснование параметров и режимов работы почвообрабатывающих и посевных агрегатов при возделывании зерновых культур в ОПХ «Комсомольское» Павловского района Алтайского края»/ В.И. Беляев.- Барнаул, 2 0 0 0 . - 136с.

50. Панов А.И. Нетрадиционные способы обработки почв// Тракторы и с/х машины.- 1998. - №12.- 12-13. т т