Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Агрономические и технические решения по совершенствованию возделывания бахчевых культур в неорошаемом земледелии

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Агрономические и технические решения по совершенствованию возделывания бахчевых культур в неорошаемом земледелии"

Со

<\|

На правах рукописи

Цепляев Алексей Николаевич

Кандидат технических наук л

УДК га 1й/ (;:«.<;

Агрономические и технические решения по совершенствованию возделывания пахчевых культур в неорошаемом земледелии

06.01.01 - Общее земледелие

05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Волгоград 1998

Работа выполнена в Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии и на Быковской бахчевой селекционной опытной станции.

Научные консультанты -

заслуженный деятель науки и техники РФ, академик PACXII, доктор технических наук, профессор Листопад Г.Е.;

•«служенный деятель науки РФ, академик МАИ и ААО, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Филин В.И.

Официальные оппоненты -

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Вакулин A.A.;

доктор технических наук, профессор Ивженко С.А.;

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Лудилов H.A.

Ведущее предприятие - Нижне-Волжский НИИСХ.

Защита состоится октября 1998 г. в 10 ^ часон на

заседании диссертационного Совета Д120.56.01 при Волгоградской ГС.ХА по адресу:

400002, г. Волгоград, ул. Институтская, 8, ауд.242.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан

и

сентября 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

доцент Литвинов К.А.

Общая хлрлкторисшка рлпоты

Актуальность проблемы. Современное бахчеводство требует решения многих задач, среди которых определяющее -значение имеет повышение урожайности и товарного выхода экологически чистой продукции при снижении общих затрат на возделывание и уборку бахчевых культур. Весьма актуальным является всемерное снижение и даже полное исключение ручного труда за счет комплексной механизации технологических процессов в бахчеводстве.

В настоящее время при выращивании бгкчевых культур на неорошаемых землях России урожайность остается довольно низкой (в пределах 11,0...12,0 т/га), а операции по прополке посевов и уборке урожая выполняются вручную. Поскольку значительная часгь общих затрат (до 40 %) приходится именно па ли операции, то их механизация входит в число первостепенных задач при совершенствовании возделывания бахчевых.

Решению проблемы повышения урожайности бахчевых культур посвящены обстоятельные исследования Лымаря А.О., Л уд плова В.А., Дютина К.Е., Велика В.Ф., Фнлова А.И. и др. Однако большая часть ранее проведенных полевых экспериментов (1969... ...1990 гг.) сводилась к изучению влияния на продуктивность посевов одного, редко двух-трех факторов. Для более углубленного исследования требуется комплексный подход к решению проблемы повышения урожайности и выхода товарной продукции бахчевых культур, предусматривающий оценку большого набора факторов с учетом их взаимного влияния на эффективность возделывания изучаемых культур.

В связи с этим научный поиск агрономических и технических решений целесообразно вести по двум направлениям:

— создание и совершенствование машин для механизации бахчеводства;

— разработка приемов повышения урожайности бахчевых на основе математического моделирования.

Представленные в диссертации материалы по совершенствованию возделывания бахчевых культур в неорошаемом земледелии являются итогом многолетних исследований автора, выполненных совместно с сотрудниками и аспирантами но всероссийским и региональным программам: 60.02.07 "Разработать систему воспроизводства почвенного плодородия и получения экологически безопасной овощной и бахчевой продукции на основе эффективного использования севооборотов, ресурсосберегающих систем обработки почв, применения удобрений и мелиорации земель в адаптивно-ландшафтных системах земледелия в условиях Нижнего Повол-

жьи"; 0.СХ.71 "Осуществить поиск и разработку высокоэффективных методов и средств комплексной механизации производства растениеводческой продукции, обеспечивающих повышение производительности труда в 2,0...2,5 раза, снижение удельных энергозатрат топливных и материальных ресурсов"; всероссийской HTII 05118 (темы 01 и 03 (бахчеводство)) на 1986...90 гг., 1991...95 гг.; ВНИИОБ, задание 04(бахчеводство) на 1986...90 гг.; задание "Механизация производственных процессов агропромышленного комплекса Волгоградской области" 1986...90 гг.; Система ведения агропромышленного производства Волгоградской области на 1996...2010 гг.

Цель и задачи исследований заключайся в разработке агрономических и технических решений по совершенствованию технологий возделывания бахчевых культур на богаре, обеспечпваю-щш: снижение удельных энергозатрат на ручных операциях в 2,5... ...3,5 раз по сравнению с общепринятой технологией за счет повышения урожайности и механизации наиболее трудоемких операций.

Объекты исследований,, Объектами исследований являлись: технологии механизированного возделывания бахчевых культур; технологические процессы посева, обработки посевов и уборки плодов; почвенно-климатические, агротехнические, биологические и технологические факторы, влияющие на рост, развитие, урожайность и выход товаркой продукции бахчевых культур.

Общая методика исследований. В теоретических и при кладных исследованиях использованы методы: планирования эксперимента, решения задач с помощью функционалов, теории множеств, теории вероятности и математического моделирования в биологических исследованиях, дисперсионный, корреляционный п регрессионный анализы с использованием программных средои ПЭВМ типа "Pentium". Достоверность теоретических и экспериментальных исследований подтверждается достаточно высокой сходимостью конечных результатов.

Научная новизна заключается в обосновании и разработке:

— методики оценки механизированных технологий возделывания бахчевых культур по обобщенному критерию, учитывающему урожайность, выход товарной продукции, допустимую площадь посева бахчевых, затраты энергии, степень использования ручного труда, технологические потери продукции;

— способа получения ранних всходов бахчевых на основе механизации посева с использованием сеялки с оригинальной конструкцией сошника, защищенной патентом на изобретение N"210804 от 20.04.98, бюл. №11;

— подборщиков плодов бахчевых культур с укладчиками в транспортные средства, защищенных авторскими свидетельегвамн на

изобретения N"1722952 от 30.03.92, бюл. N"12 и др.;

— набора вариантов снижения затрат ручного труда на прополке за счет совершенствования конструкции прополочного агрегата, новизна которой подтверждается положительным решением на выдачу патента;

— теории прогнозирования основных показателей возделывания и уборки бахчевых культур с учетом имеющихся трудовых ресурсов, наличия техники, посевного материала и т.д.;

--- прогнозирования сроков прохождения фенологических фаз бахчевыми культурами в зависимости от агроклиматических условий;

— методов определения наиболее трудоемких процессов возделывания бахчевых и минимизации затрат на их выполнение;

— прогнозирования возможных затрат энергии, целесообразности применения механизмов и трудовых ресурсов на основе исследования наиболее трудоемких процессов;

— математической модели расчета качественных показателей работы прополочных агрегатов в зависимости от эксплуатационных и конструкторсюгк факторов;

— энергетически): показателей оценки возделывания и уборки б;»х-чевых культур.

Практическую» ценность имеют результаты исследований,

реализованные в виде:

— комплекса машин по возделыванию и уборке бахчевых культур, представленного на ВДНХ в 1978 г., внедренного в 1976...90 гг. в производство в хозяйствах Волгоградской, Астраханской, Ростовской областей и включающего следующие машины:

— сеялка для посева семян бахчевых культур;

— прополочный агрегат, способный подрезать сорняки в рядках бахчевых;

— навесные лотки для механизации выборочных сборов арбузов, дынь;

— валкообразсватель, формирующий валок на полях с повышенной засоренностью;

— подборщик плодов бахчевых из валка с погрузкой в транспортное средство;

— актов об использовании результатов исследовании по шпеко-вому подборщику плодов бахчевых культур в 1980 г. (г.Ташкент);

— предложений по использованию машин для механизации бахчеводства конструкции Волгоградской ГСХА в «Системе ведения агропромышленного комплекса Волгоградской области на 1996...-...2010 годы»;

— успешно прошедших производственные испытания конструкции машин и рабочих органов для бахчеводства, защищенные патентами и авторскими свидетельствами (12 а.с. и патентов на изобретения и одно положительное решение);

— предложений по конструкции сошника, прополочного агрегата, и валкообразователя бахчевых, представленных на госиспытанпя (Поволжская МИС, гДубовка);

— рекомендаций по возделыванию и уборке бахчевых культур и сухом земледелии Волгоградской области, принятых к освоению в хозяйствах всех форм собственности (1978... 1998 гг.);

— рекомендаций по применению бахчеводческой техники в неорошаемом земледелии, представленных в 61 информационном листке;

— учебных пособий с грифом УМО (1993...98 гг.), используемых в учебном процессе в Волгоградской ГСХА;

— технических заданий на разработку валкообразователя, прополочного агрегата подборщика (Волгоградская ГСХА, МНПК "Фар-маол" - 1997...98 гг.).

АпроКапия рябттц. Основные положения диссертации доложены и получили положительную оценку на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Волгоградской ГСХА (1975...98 гг.), РАСХН «Научно-технический прогресс в инженерной сфер •е АПК России» (г.Москва, 1993...97 гг.), Всероссийской конференции «Агротехника и селекция бахчевых культур» (Быковская БСОС, 1992 г.), Всероссийском семинаре «Селекция бахчевых культур на вкусовые и технологические качества плодов» (Быковская БСОС, 1994 г.). Всесоюзной конференции «Земледельческая механика и программирование урожая» (Волгоград, 1990 г.), Межвузовской конференции «Совершенствование научного обеспечения и подготовки кадров для агропромышленного производства Волгоградской области» (Волгоград, 1993 г.), заседаниях кафедры «Почвообрабатывающие машины» Московского агроинже-нерного университета (Москва, 1994 г.), НТС Главного управлеппя сельского хозяйства и продовольствия Волгоградской области (1992...95 гг.), НТС НВ НИИСХ (1996...98 гг.), НТС Быковской БСОС (1976...97 гг.), НТС в ГСКБ по машинам для садов, виноградников и бахчевых культур в 1982...84 гг.

П'уОлнкяпия ррчуп^тратуч' По теме диссертации опубликовано 163 работы общим объемом 57 печатных листов, в том число пять учебных пособий общим объемом 21,7 пл., 12 авторских свидетельств и патентов на изобретение.

В проведении исследований принимали участие научные сотрудники лаборатории механизации бахчеводства Волгоградской ГСХА Шапров М.Н., Бороменский В.П., Абезин В.Г., Чабан Л.Н.,

Дегтярев Ю.П., Китов А.Ю., Калин Д.М. При оформлении работ).! учтены советы Вариводы О.П., Куликова И.И., |Фпллнповои Н.П.] Всем оказавшим помощь и поддержку и работе автор выражает искреннюю благодарность.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения и 6 глав, общих выводов и рекомендаций производству, изложена на 296 страницах машинописного текста, содержит 44 таблицы и 63 рисунка, список литературы из 316 наименований, в т.ч. 22 - на иностранных языках, и приложения на 64 страницах.

Содержание рлкоты

Во введении показаны актуальность проблемы, задачи исследований, практическая ценность основных результатов работы н научные положения, выносимые на защиту.

Неорошаемое бахчеводство: особенности технологии и технические средства при возделывании бахчевых

культур

Бахчеводство — одна из растениеводческих отраслей, позволяющая получать стабильные доходы. При атом прибыль от возделывания бахчевых гарантирована даже при выполнении основных операций вручную.

Частичная механизация или использование приспособлений на ручных работах значительно повышает производительность труда. Однако наибольшей эффективности в бахчеводстве можно достичь при полной механизации всего технологического цикла получения продукции.

Оценка но энергетическим и технико-экономическим критериям показывает, что комплексная механизация процессов позволяет снизить затраты труда и совокупной энергии в 2,5...3,5 раза, а себестоимость продукции — в 1,5...2,3 раза по сравнению с ручными способами. Механизацией различных опергщий в бахчеводстве занимались многие исследователи (Гудков А.Н., Листопад Г.Е., Егоров И.С., Ульянов А.Ф., Федоров В.А., Абезин В.Г., Чабан Л.Н., Малюков В.И., Луценко В.II., Раков Е.Ю., Чаленко В.В., Ове-зов Р.Д., Шапров М.Н. и др.). Следует отметить, что работы большинства ученых были направлены на решение отдельных узких вопросов, не охватывая всей технологии в целом, или опирались на специфические особенности технологий. В свое время Овезовым Р.Д. был разработан, испытан и рекомендован производству комплекс машин доя бахчеводства, включающий агрегат для предпосевной обработки почвы, сменные рабочие органы посевного агрегата, комбинированного рабочего органа дня обработки рядков с минимальной защитной зоной, уборочные и другие маши-

ны. Все эти машины и их рабочие органы рассчитаны на использование поливного арыка как "центрирующей борозды". В бог-арных условиях применение такого комплекса затруднено из-за отсутствия поливной сети. Искусственное ее формирование на легких почвах не позволяет поддерживать постоянный профиль и глубину борозд в течение сезона, поскольку они быстро заносятся частицами почвы.

Подобная технология предложена Руденко Н.Е. при производстве томатов в условиях орошения. В качестве направляющей основы в ней предлагается специально нарезаемые на глубину 27,5 см щели. В условиях сухого земледелия через них интенсивно испаряется влага, как и для первого варианта - щели недолговечны.

В Российской Федерации работы по созданию машин для выполнения всех операций в бахчеводстве были начаты под руководством академика РАСХН Листопада Г.Е. и при участии автора в 1975 г. За 23 года созданы, разработаны и внедрены в производств во ряд машин и рабочих органов, защищенных 12 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения (1975...98 гг.).

Семейство сеялок на. базе серийных СУПН-6(8), СПЧ-6 с высевающим аппаратом для посева линейно-гнездовым способом и сошниками, способными снимать сухую почву, заделывать семена во Елажную бороздку, уплотняя ее, и мульчировать сверху сухой почвой. Предложенная конструкция защищена патентом на изобретение.

Агрегат_дда_обработки рядков. бахчевых на основе культиватора КРН-5,6. Серийный культиватор комплектуется дополнительными секциями с управляемыми нозками, способными обрабатывать ■защитную зону между гнездами растений бахчевых, не повреждая последние. Производительность машины в 2,5...5,0 раз выше, чем при ручной прополке. На один из вариантов прополочного агрегата получено положительное решение о выдаче патента на изобретение.

Плетеукладчшш-,активного, а., пассишого типов, способные перед междурядной обработкой сдвигать плети бахчевых на рядок, а затем укладывать их на междурядье.

Комбинированный агрегат., для_ выборочной и сплошной уборки .. арбузов, представляющий собой два крыла длиной по 12,5 метров, на которых смонтированы лотки. Их наклон от концов к середине позволяет арбузам перекатываться и по оси симметрии агрегата формируется валок. Применяемое орудие способствует повышению производительности в 3...4 раза в сравнении с ручной уборкой.

Валкоукладчики плодов бахчевых культур. По конструкции валкоукладчики однотипны и представляют две смонтированные'

под углом к направлению движения трубы. Машина навешивается на трактор и при движении формирует валок плодов бахчевых, перекап,тая последние от середины к концам. Копирование рельефа поля обеспечивают самоустанавливающиеся катки, на которые опирается весь агрегат. Производительность машины — до 25 га за смену (7 час.).

Подборщики плодов бахчевых применяются в бахчеводстве при сплошной уборке. Их конструкции весьма разнообразны, а в основу работы заложена способность плодов к перекатыванию по различным поверхностям. Один из разработанных нами подборщиков шнекового тина успешно прошел испытания и был рекомендован к производству. При достаточно высокой производительности (до 20 т/ч* он повреждает менее 3 % плодов и рассчитан на подбор из"предварительно сформированного валка. К транспортеру подборщика монтируется укладчик, выполняющий мягкую укладку и распределение плодов бахчевых по кузову транспортного средства. Применение машины в 8.. 10 раз повышает производительность но сравнению с ручной уборкой. Отличительная особенность машин в том, что они сконструированы не только с учетом специфических свойств семян, растений и плодов, но и особенностей агротехники в неорошаемом земледелии.

Установлено, что применение комплекса машин позволяет в производственных условиях повысить производительность труда в 3...5 раз, а на отдельных операциях - в 10 раз, улучшить условия труда, снизить основные показатели по затратам (и 2,5...3,5 раза).

Второе направление в достижении максимальной эффективности в бахчеводстве - повышение урожайности и товарного выхода плодов с учетом агроклиматических и почвенных условий.

Изучению влияния различных факторов на урожайность и выход товарных плодов бахчевых культур посвящены работы многих исследователей (Филов А.И., Велик В.М. - 1969...80 гг.; Луди-лов В.А., Лымарь А.О., Дютин К.Е. - 1980...90 it.; а также Луто-хин С.Н., Певнев Д.С, Лукин П.И. - 1930...40 гг.; Быковский Ю.А., Синча К.И., Варивода О.П., Сазонова Н.М., Бекбулатов З.Т. -1970...97 гг. и др.).

В ряде работ отмечается, что наибольшая урожайность бахчевых культур формируется на почвах легкого гранулометрического состава при значениях ГТК>1 (Лымарь А.О.), причем определение ГТК должно проводиться по периодам "посев—цветение" и "посев—созревшше'1. Однако но другим данным (|Фнллииова H.lfj Сазанова Н.М.), оптимальная величина ITK дня бахчевых — 0,6...0,8.

Супесчаные, легкосуглинистые и даже песчаные почвы, хотя и имеют недостаточные запасы питательных веществ, считаются наиболее пригодными для выращивания бахчевых. Это отмечается

в работах Филова А.И. (1969 г.), Вакулина А.А. (1973 г.), Лыма-рл А.О. (1994 г.) и др.

В исследованиях по площади питания авторы единодушны п том, что ее уменьшение приводит к повышению урожайности, но и к снижению выхода товарных плодов. Вместе с тем, по данным разных авторов оптимальная величина для одних и тех же культур, выращиваемых в одинаковых условиях варьирует в предел;« ±(30...50)%.

Что касается предшественников, то наилучшими являются ча-лежь и многолетние травы (Быковский Ю.А., (Филиниова Н.Н. и др.).

Сведений по засоренности посевов бахчевых и ее влиянию па урожайность, дозам органических удобрений и их предельным величинам для богары н некоторым другим вопросам в спецн^п.-ной литературе явно недостаточно для обоснования рекомендаций производству.

С учетом результатов ранее проведенных исследований намн изучались видовой и сортовой состав бахчевых, особенности появления их всходов и последующего роста для выявления возможности прогнозирования сроков наступления основных фенологических фаз. Наряду с этим, учитывались особенности роста сорняков в посевах бахчевых культур и существующие способы борьбы с ними.

Как уже отмечалось, в исследованиях по бахчеводству отсутствовал комплексный подход в определении одновременного влияния многих факторов на урожайность. Это связано не только со сложностью постановки и проведения полевых опытов, но и с возможностями математической обработки полученных данных. Современная вычислительная техника позволяет успешно решать подобные задачи.

Ввиду противоречивости ряда основополагающих выводов по технологическим параметрам, на которые нами указывалось, необходимы дополнительные исследования по многофакторной схеме. Комплексность предлагаемого подхода к решению основных задач исследований заключается также и в том, что возделывание бах-чезых культур в неорошаемом земледелии наиболее эффективна при рациональном сочетании агрономических и технических приемов.

В теоретических и экспериментальных исследованиях, направленных на достижение поставленной цели, реализованы следующие задачи:

— разработана методика выбора технологий возделывания и уборки бахчевых культур на основе обобщенного критерия эффектии-

поста с учетом реальных условий производства, технических средств, трудов.гх ресурсов и других факторов; -- изучены особенности фенологии бахчевых культур от посева до уборки урожая на примере нескольких видов, динамики засоренности посевов по указанным фазам, а также факторов, влияющих па урожайность в условиях аридного земледелия; --- разработаны способы и приемы возделывай™, обеспечивающие максимальный биологический выход продукции на фоне снижения затрат совокупной энергии и использования ручного труда;

— обоснован научный подход к определению предельно-допустимой площади возделывания бахчевых культур па основе выявления наиболее трудоемких процессов с учетом степени механизации и затрат энергии па их выполнение;

изысканы возможности снижения затрат ручного труда за счет применения современных орудий для прополки посевов бахчевых культур;

— составлена математическая модель обработки посевов бахчевых с использованием прополочного агрегата и на ее основе подготовлены практические рекомендации производству;

— выполнена экономическая и энергетическая оценки технологий и технических средств, рекомендуемых при возделывании бахчевых культур, по которой прогнозируются показатели эффективности от внедрения предлагаемых агрономических и технических решений.

Теоретические и методические осшжы определении показателей поздел ыпашш и уборки плодов бахчевых культур

В условиях современного бахчеводства особое внимание должно уделяться наиболее экономичным способам, приемам и технологиям получения продукции. Выбор технологии чаще зависит от наличия технических средств и особенно трудовых ресурсов. Но в любых конкретных условиях всегда возможен наиболее рациональный вариант, учитывающий комплекс имеющихся факторов и ресурсов.

Дня нахождения такого варианта необходим критерий оценки, реагирующий на изменение множества факторов как в отдельности, так и во взаимодействии. Ранее отмечалось, что особенность нашей работы в комплексном подходе к решению задач, относящихся одновременно к агрономическим и техническим вопросам. Следовательно, критерий оценки должен обязательно учитывать эту специфику.

Прежде, чем перейти к определению критерия оценки, рассмотрены возможные варианты и технологии возделывания бахчевых, представленные в виде графовой модели. Операции и маши-

иы, показанные на ней сведены в таблицу. Представленная модель позволяет выполнить сравнительную энергетическую оценку различных технологий, а энергетический анализ — определить наименее энергоемкие варианты технологии. 'Методика его расчета известна, а особенность применительно .бахчевых культур состоит в учете затрат, связанных с выполнением самых энергоемких операций.

Одновременно с моделью технологий разработан и используется сетевой график возделывания бахчевых, регламентирующий последовательность выполнения всех операций во времени и характеризующий агрономическую часть задачи.

Таким образом, весь процесс возделывания и уборки бахчевых сводится к двум взаимосвязанным системам: агробиологической и технической. Агробиологическую систему характеризуют урожайность, товарный выход, .потери продукции, предельно допустимая площадь обработки, а техническую систему — комплекс применяемых машин и орудий, общая энергоемкость возделывания и уборки бахчевых культур. Отсюда можно определить показатель удельной энергоемкости процесса по следующим соотношениям:

а) удельная энергоемкость процесса для механизированного возделывания:

'У _I__П)

XV, '

}

где -^лру - прямые затраты энергии на выполнение /-го технологического процесса, МДж; - затраты энергии, овеществленные при пронзводстке

энергоносителей и других ресурсов, МДж; \Л.- - урожайность продукции, т/га; - площадь возделывания бахчевых, га; удельные затраты

энергии на выполнение /-го процесса, МДж/т.

б) удельная энергоемкость затрат ручного труда при выполнении /—го процесса:

1

где а энергетический эквивалент живого труда, МДж/чел.-ч; Л'^ - количество людей, участвующих в процессе, чел.; Iгм~ время смены, ч.

Подобным образом проводят определение удельных энергозатрат на выход товарной продукции. Дня этого в знаменатель вместо Ыу (урожайность, т/га), нужно подсгавить Т/( (выход товарной продукции, т/га),

Если в указанных формулах увеличивать значения знаменателя и уменьшать числитель, то удельные энергозатраты будут снижаться. Это главное условие положено в основу всей работы, объединив технические и агрономические задачи.

Уменьшить затраты энергии позволяет и первую очередь применение машин на трудоемких ручных операциях.

Второй путь уменьшения удельной энергоемкости - это повышение урожайности и увеличение площади иод бахчевыми культурами при эквивалентных затратах совокупной энергии.

Размер площади посева бахчевых культур ограничивается нормой выработки и возможной продолжительностью периода проведения наиболее напряженного вида работ. В первую очередь - это прополка посевов и уборка плодов, выполнение которых связано с использованием ручного труда. Если сравнивать норм).! выработки на прополке посевов и уборке плодов на богаре вручную, то с учетом средних условий они примерно равны, как и при механизированных технологиях. И тогда наиболее значимым для размеров предельно допустимой площади становится фактор времени.

Известно, что уборка плодов бахчевых может продолжаться в течение месяца и больше от созревания первых плодов. Учитывая, что на арбузах провода)- два выборочных сбора, а уборку тыкв начинают раньше их полной спелости (доказано, что они дозревают при хранении), допустимая площадь уборки на одного человека больше, чем на прополке. Поэтому операция прополка является определяющей.

Поскольку в работе рассматривается и применение машин дня выполнения этой операции, то необходимо анализировать варианты как ручных, так и машинных технологий.

Норма выработки (производительность агрегата) определяется по выражению

где !)с- энергоемкость силовой машины, МДж/ч; •' р~ энергоемкость рабочей машины, МДж/ч; •',[,- фактическая энергоемкость, МДж/гл: /,.„-- время смены, ч.

Норма выработки на ручных операциях:

(3)

н' =\\' =

и Г

Л' -а I

__г ж см

у.

где аж~ энергетический эквивалент затрат живого труда; N -число рлбо-

чих; '.У - удельная энергоемкость затрат на 1 га площади; №'н- норма

выработки в начальный период.

Если в формулу (3) ввести ограничения по повреждению растений бахчевых на прополке, то окончательно производительность при машинной технологии будет равна:

XV

= (ЭсЧК (Ы

ф

Фп

(5)

где [еп]- допустимое повреждение растений на прополке, %; Еп~ фактическое повреждение растений на прополке, %; ф|(- показатель степени, зависящий от повреждения растений и подрезания сорняков.

Т\"Рп

В общем случае выражение

Ы

представляет коэффици-

ент уменьшения скорости обработки, поэтому удобнее представить его в виде:

ы

V ЕП У

Фп

-(к.)

Фп

Последующими исследованиями работы прополочного агрегата определена величина Кп, представляющая отношение допустимой

скорости обработки к максимально возможной при использовании агрегата.

При обработке посевов вручную норма выработки зависит от степени засоренности и в общем случае равна:

XV. = \У ■ Ф Р

И-н

(6)

V 'ф У

где — фактическая производительность прополки, га/ч; Нр - теоретиче-скн возможная производительность ручной прополки при минимальной засоренности; <-(|,— фактическое количество сорняков на момент прополки;

('„и„— минимальное количество сорняков на начало прополки; — пока-

затель степени, определяемый экспериментально.

Менее энергоемкой и без применения дополнительных операций считается прополка до фазы шатрик. Последующее ее выполнение затруднено из-за формирования плетей и, кроме того, приводит к значительному снижению или полной потере урожая. Теоретическая продолжительность обработки посевов будет равна:

'м='всх+/л + 'ш • ™

где /ш.ч— период от даты завершения посева до массового появления всходов; / — длительность периода от полных всходов до появления первого листа; /,„— период от фазы первого листа до фазы шатрик.

Большинство исследователей сходятся во мнении, что общая продолжительность периода обработки (прополки) посевов бахчевых культур зависит в первую очередь от температурного режима и наличия продуктивной влаги в почве. Поэтому все последующие выводы построены на данных по изучению изменения влажности и суммы активных температур в различные годы при выращивании бахчевых культур на богаре. Эмпирические зависимости позволяют определить сроки появления всходов, формирования первого листа и наступления фазы шатрик. Дату появления всходов можно определить по следующей формуле:

80,3+9-(/;-4)

I -I +—---V-------> (8)

ВСХ П°С К, (Уср-.2)

где /„,„.- дата посева бахчевых; ¡1- глубина заделки семян; /\ козфс]л1-циент замедления всходов, зависящий от влажности почвы; '/*.— средняя температура почвы в период посев—всходы.

Уравнение связи продолжительности периода всходы—первый лист (/ ) с температурным режимом представлено в виде:

дг

где .V— средняя активная температура (7 —15°) периода. Продолжительность межлистового периода (/ ) будет равна:

/ -».2.^28 (10) м .г

где .г - средняя активная температура (7 —15°) периода.

Весь период от первого листа до фазы шатрик находится по уравнению:

(0,1д:2-0,2х+28)-(т-1)

Ли *

<10

Подставив полученные значения /л, /щ в уравнение (8), най-

где т- число листьев растений.

Подставив полученные : дем возможную продолжительность обработки посевов:

„ _0,1*2-Я-+43,2 (0,и:2-0,2х+28)-(т-1)

'я~ + • ■ (.1^)

л: л-

Теоретическая величина площади обработки посевов до фазы шатрик определяется по следующим уравнениям:

а) при механической обработке посевов —

б) при ручной прополке посевов —

#/

Ип

•Я» ■ <14>

Сорная растительность в посевах угнетающе действует на культурные растения и способна существенно замедлять рост бахчевых растений при их затенении (Велик В.Н., Филов А.И., Весе-ловский МЛ., Колесников В.А. (1969...94 гг.) и др.). Поэтому при определении предельно допустимой площади обработки необходимо учитывать взаимодействие бахчевых и сорняков в посевах. Последующее решение задачи сводится к нахождению предельного срока окончания первой прополки от степени засоренности посевов. Влияние сорняков на рост и развитие бахчевых оценивалось посредством сравнения межфазных периодов изучаемых культур. А постольку натуральные значения прироста сорняков и бахчевых существенно различаются, то целесообразнее использовать безразмерные величины.

Относительный прирост сорняков к концу каждой фазы подсчитываете» по выражению:

6 = > (15)

г п

»• пиит

где Ч,.ф- количество сорняков к концу фазы; ",.„„•„- количество сорняков

на начало всходов; II - количество сорняков к копну ф:иы шатрик.

г тих

Относительный прирост бахчевых культур равен:

Л/.

8 - = I----. (1(3)

/

ш

Л,Ф

где 1 - относительный прирост бахчевых по фазам без сорняков; -------- до-

^ ш

ля замедления роста бахчевых по фазам.

Семейство кривых, полученных по уравнениям (15) и (1(5) показывают, что они носят степенной характер. В общем виде уравнение имеет вид:

Отсюда, построив график зависимости относительного прироста бахчевых от наличия сорняков, получим выражение:

. 07)

где а - постоянный коэффициент; ф- фача развития бахчевых; Л - показатель степени развития сорняков.

По уравнению (17) определяем предельную величину 8-, при которой урожайность изменяется незначительно. В последующих расчетах, используя 8^, можно найти фазу, в которой первая

прополка должна заканчиваться. Применяя затем выражения (13) и (14)^ можем подсчитать предельно допустимую площадь обработки при механизированной и ручной прополках.

Как отмечалось ранее, основной резерв повышения эффективности возделывания бахчевых — увеличение урожайности. На основании результатов ранее проведенных исследований, в том числе с нашим участием, составлена структурно-логическая схема многофакторного эксперимента (рис.1).

В соответствии со схемой (рис.1) множество факторов ПК, ЛТ, БЛ, ТЛ объединены во множество ФУ (факторы урожая). Исходя из теории множеств это записывается выр;1жением:

Факторы, влияющие на урожайность бахчевых (ФУ) 7 рт 1

Почвенно-климатические ПК

Климатические ПК-1

сумма

эффективных температур ГК-11

количество осадков ПК-12

случайные факторы ПК-13

Почвенные ПК-2

запас продуктивной влаги ПК-22

Агротехнические АТ

{тип ГТК-21

Вид основной обработки почвы АТ-1

С оборотом пласта АТ-11

Ппоскорезная АТ-12

Дискование АТ-13

Удобрение АТ—2

Без удобрений АТ-21

Минеральное АТ-22

Органическое АТ-23

Предшественники АТ-3

Площадь питания АТ—4

Минимальная АТ—41

"{Средняя АТ—42

Максимальная АТ—43

Биологические БЛ

] Залежь АТ-31 | -)Мн. травы АТ 321

Вид бахчевых БЛ—1

Арбуз БЛ-11

Тыква Б Л—12

Дыня

БЛ-13

|Сорт БП-2~

Раннеспелый БЛ-21

Среднеспелый БЛ-22

Позднеспелый БЛ-23

Устойчивость к болезням БЛ-3

Устойчивые БЛ-31

Технологические ТЛ

Конструкция сеялк ТЛ—1

^Типовая ТЛ-11

Модернизи-роаанная ТЛ-12

Уход за посевами ( при наличии

сорняков } ТЛ-2

Малоустойчивые БП-32 [

Ручная прополк ТЛ-21 |

Механизированная прополка ТЛ-22

Применение гербицидов ТЛ-23

Способ уоорки ТЛ-3

одноразовый ТЛ-31

многоразовый ТЛ-32

Воздействие маши на почву ТЛ-4 |

Однократное ТЛ—41

Многократное ТЛ-42

Рис.1. Система факторов, влияющих на урожайность бахчевых культур

ФУ=ПКиАТиБЛиТЛ . (18)

В свою очередь почвенно-климатические факторы (ПК) оГгьедипя-ют две подгрупп;,!, то есть

ПК = ПК-Ц1ПК-2, . (19)

а каждгш подгруппа разделена на звенья:

[ пк-1=пк-иипк-12инк-13

1ПК-2=ПК-21иПК-22

(20)

Далее рассматривается влияние на критерий оценки каждого звена в отдельности. Система множеств (20) показывает, что обе группы факторов относятся к агроклиматическим. Их задача состоит в определении регионов, имеющих необходимые и достаточные агроклиматические ресурсы для получения урожая районированных культур. Изучением этого вопроса занимались на всех бахчевых станциях и опорных пунктах, а 'также во Всероссийском НИИ овощеводства и бахчеводства (ВНИИОБ). Установлено, что с экономической точки зрения возделывание бахчевых в конкретном регионе целесообразно, если его почвенно-климатические ресурсы позволяют получить нормальный урожай с вероятностью не ниже 80 %. Дня количественной характеристики агроклиматических условий целесообразно использовать гидротермнческип коэффициент (ГГК).

Подобным образом характеризуются другие группы факторов:

АТ=АТ-1иАТ-2иАТ-ЗиЛТ-4, (21)

Каждое подмножество

' АТ -1=АТ -1111АТ -121) АТ -13 АТ - 2=АТ - 2111АТ - 221) АТ - 23 АТ - 3=АТ - 3 Ш АТ - 32 АТ - 4=АТ - 41У АТ - 42У АТ - 43 .

(22)

Факторы АТ-1 объединяют виды обработки почвы (с оборотом пласта, плоскорезная, глубокое дискование).

Поскольку в литературе встречаются диаметрально противоположные мнения исследователей по поводу обработки с оборотом пласта и нлоскорезной, то указанные факторы подлежат дополнительному изучению в условиях сухостешюп зоны Нижнего Поволжья. Большая часть факторов А'Г-2 изучалась, но эксперименты строились но однофакторной или двухфакторной схемам. Подобные исследования проводились и по определению влияния бполо-

гических (БЛ) и технологических (ТЛ) факторов на урожайность бахчевых культур.

Отсюда следует, что дальнейшее изучение данного вопроса требует постановки и проведения многофакторного эксперимента. На рис.2 показана схема формирования эксперимента, критерии оценки действия и взаимодействия факторов.

Для математического описания зависимости урожайности от факторов часто применяют полином второй степени вида:

£=Р0+ I М/+ I • (23)

1<1<к \<1<1<к I <(</с

Рис.2. Структурно-логическая схема формирования многофакторного эксперимента при возделывании бахчевых культур на богаре.

Последующая задача сводится к определений коэффициентов уравнения (23) и оценке их значимости. По результатам отитов, проведенных согласно некомпозиционным планам,, получают уравнение регрессии зида:

.(/ = />0 |-Л].Г1 +1>2Л-2+:. +1>1!^к +/'1 - ^

Отыскание экспериментальных значений основано па получении системы уравнений от дифференцирования уравнения (2'!) по соответствующим переменным и ее решении.

Выход товарных плодов бахчевых ('/',..) подсчитывается по

/

зависимости:

'/',;. -Т/1; , СМ)

где / ' - - биологический урожай / - ой культуры; X ", - суммарные потери по /*-ой культуре при уборке урожая, которые находят по уравнению

где //„_.=//. +//к-~ потери за счет нестандартных плодов (форма и 'I (р./ ч

размеры, загнивши::, вялые и другие); Н,,.- потери плодов. поврежденные

птицами и грызунами; //., - потери в результате повреждении при уборке

/

и перевозке внутри хозяйства; НК.~ потери за счет перезревших п недозревших плодов; II х . - возможные потери при хранении.

Масса нестандартных плодов (//,, . ), подсчитана на основе

миогофикторного эксперимента (рис.2), остгшьные слагаемые вы-р;1ження (2(>) определены по результатам многолетних исследований.

Затраты совокупной энергии рассчитывали по методике ВАСХПИЛ с учетом специфики возделывания бахчевых культур.

Про1-рлмма, методика и результаты экспериментальных исследований

Цель исследований заключалась в оптимизации урожайности и выхода товарных плодов бахчевых культур на основе многофакторного эксперимента, в обосновании рациональных вариантов снижения засоренности посевов при механизированной обработке, а также определении допустимых механических воздействий па плоды при машинной уборке.

В программу исследований входило решение следующих основных задач:

— количественная оценка влияния на урожайность и выход товарных плодов бахчевых комплекса факторов: площади питания растений, дозы органических удобрений, степени засоренности посевов, вида предшественников, ГТК и др.;

— динамика засоренности посевов бахчевых культур в зависимости от предшественников, приемов обработки почвы, агрофонов, применения органических удобрений;

— определение видового состава сорняков в посевах бахчевых культур и нарастания их массы по фазам развития;

— влияние засоренности посевов на рост и развитие растений арбузов, дыни и тыквы;

— определение допустимых механических воздействий на плоды бахчевых культур при механизированной уборке;

— качественные оценки работы прополочного агрегата в зависимости от ряда факторов: скорости движения, защитной зоны, ме-ждутнездья, продолжительности работы оператора.

Полевые многофакторные эксперименты проводились по заранее разработанным специальным методикам исследований, применительно к научно обоснованным системам сухого земледелия Волгоградской области. С учетом требований методики опытного дела, выполнение многофакторного эксперимента предусматривало многократное взвешивание плодов при определении урожайности и товарного выхода. Для выполнения этих работ применяли сконструированное нами навесное приспособление к погрузчику, защищенное авторским свидетельством на изобретение N"664913 от 30.05.79 г., бюд. №20. Результаты исследований обрабатывались на ПЭВМ по методикам дисперсионного и регрессионного анализов по специально разработанным нами программам.

Оценка влияния основных факторов на урожайность и выход товарных плодов при механизированном возделывании бахчевых культур Исходя из структурно-логической схемы (рис.2) влияния отдельных факторов и их совокупности определена урожайность бахчевых в зависимости от основной обработки почвы. Агрофоном служила залежь, а объектами изучения были сорта арбуза: 1'оза Юго-Востока, Быковский-22, Холодок, тыквы: Волжская серая, Крупноплодная-1, Зорька. Обработку светло-каштановой почвы осуществляли плугами ПЛН-5-35, плоскорезами КПГ-2-150 на глубину 27...30 см и дисковой бороной БДТ-3 на глубину 18...20 см.

Установлено, что максимальная урожайность изучаемых сортов арбуза, тыквы получена на вариантах обработки почвы с обо-

ротом пласта. По обобщенным многолетним данным она превышает урожайность по безотвальной обработке — на '!...■! т/га, по дискованию — на 6...7 т/га ( НСР„Г=1,(> т/га). Все последующие опыты (1990...95 гг.) размещались на нолях, обработанных плугами с оборотом пласта. В связи со слабой изученностью влияния засоренности посевов на урожайность бахчевых культур памп уделено особое внимание его комплексной оценке. Данные, полученные в специальных экспериментах сведены в таблицу 1. В нолевых опытах использовала посевы бахчевых (второй год после залежи), площадь питания для арбуза составляла 3„2 м* дня тыквы

- 4,4 м- (2,1*2,1), удобрения на посевах не применяли.

Схема полевых опытов включала:

1 — две междурядные обработки в период неходы—илетеоб-разонаппе с двумя прополками рядков вручную;

2 — две междурядные обработки с двумя одновременными механизированными обработками в период всходы—п.летеобразо-ванпе и прорывкой растении вручную;

3 — две междурядные обработки с тремя прополками вручную в период всходы—начало цветения.

Анализ полученных данных показал, что с увеличением числа прополок урожайность закономерно увеличивается и прибавка составляет в среднем 18...23 % для арбуза; 15... 18 % для тыквы..

В опыт:« по втором варианту получена минимально урожайность бахчевых. Это дает основания для вывода, что механически обработка рядке в бахчевых должна обязательно сопровождаться прополкой и прорывкой гнезд вручную.

Поскольку на урожайность арбуза н тыквы существенное влияние оказывает не только количество прополок, но и сроки их выполнения, нами на протяжении ряда лет изучались возможные варианты прополок на посевах сорта арбуза Пыковскпй-22 и тыквы Волжск.ш серая. В таблице 2 приведены данные но арбузу: площадь питания 3,2 м*, доза навоза 20 т/га. Самая нпзк.'ш урожайность (около 6 т/га) получена при двух прополкдо в фазы: всходы, два листа. Наилучшие результаты по урожайности были в варианте с двумя прополками (в фазы первого листа п пяти листьев), а при трех прополках - по нескольким вариантам.

Варианты прополок посевов бахчевых культур по пласту многолетних трав остаются теми же, что и по залежи. Используя полученные данные можно не только найти наиболее эффективные варианты, но и прогнозировать урожайность и зависимости от периодов обработки посевов.

Тыква менее чувствительна к количеству и срокам начала прополок, поэтому часто двух, а иногда и одной прополки вполне

Таблица 1

Влияние засорениосш посевов бахчевых культур

на урожайность сортов арбуза и тыквы (1990...92 гг.)

Урожайность, т/га

. Вид Повтор- Арбузы Тыквы

обработки ность Роза Юго-Востока Быковский-22 Холодок Волжская серая Крупноплодная Зорька

Две пропол- I 10,2 12,4 13,0 13,2 15,4 9,7

ки вручную II 11,6 11,7 11,3 15,6 14,7 10,3

III 10,7 13,1 12,6 12,8 13,8 11,2

IV 12,0 10,9 11,4 14,5 15,1 9,4

среднее 11.1 12,0 12,1 14,0 14,8 10,2

Две механи- I 9,4 11,3 11,0 12,7 11,6 8,6

зированные II 10,1 10,6 10,4 13,2 12,2 7,9

обработки III 9,1 10,1 9,6 11,8 12,0 9,1

IV 8,5 9,2 9,9 12,1 11,3 8,3

среднее 9,3 10,3 10,2 12„4 11,8 8,5

Три пропол- I 12,7 14,0 15,8 14,1 16,4 12,4

ки вручную II 13,2 15,3 14,4 15,8 15,5 11,9

(контроль) III 11,8 13,8 13,2 14,6 16,8 13,1

IV 14,1 14,7 15,6 16,3 16,6 12,3

среднее 13,0 14,4 14,8 15,2 16,3 12,4

достаточно для формирования высокого урожая. В целом же проявляется определенная закономерность — уничтожение сорняков в более ранние сроки снижает их количество в последующем и способствует повышению производительное™ труда.

В зависимости от погодных условий и глубины заделки семян период от начала до полных всходов у бахчевых культур затягивается на 20 и более дней. К этому времени сорняки развиваются настолько интенсивно, что полностью блокирует растения бахчевых. Снизить вредное их воздействие позволяют довсходовое боронование посевов и обработка междурядий "вслепую" но колее трактора и следам сошников на посеве.

Однако сократить период всходов бахчевых можно за счег раннего и дружного их появления. Опытами 1986...92 гг. установлено, что снижению периода от посева до начала всходов способствует более мелкая по сравнению с традиционной заделка семян с гарантией укладки их во влажный слой почвы. Для этого нами разработан сошник оригинальной конструкции.

В полевых опытах по изучению глубины заделки семян нами определено ее минимальное значение для различных культур: для мелкосеменных сортов арбуза и дыни — 4...5 см, для крупносеменных сортов арбуза и тыквы — 6...8 см. При посеве семян арбуза и тыквы на указанную глубину обычными и экспериментальными сошниками изменяются сроки появления всходов, их последующая динамика и полевая всхожесть семян. Результаты проведенных экспериментов предегавлены на рис.3.

Анализ кривых на рис.3 позволяет отметить, что использование экспериментального сошника уменьшает время иачгша всходов на 2...4 дня, их динамика на 2...3 дня выше, а период всходов продолжается 6...7 дней, тогда как после обычного — 8... 10. Кроме того, полевая всхожесть семян, заделанных во влажный слои на 7...10 % выше по сравнению с обычной. Основное преимущество экспериментального сошника в том, что более раннее и дружное появлений, всходов позволяет начать обработку посевов от сорняков на 5...6 дней раньше по сравнению с посевами обычным сошником.

Влияние засоренности посевов на урожайность бахчевых является существенным, что подтверждают результаты опытов. По этому нами проведено детальное изучение факторов, влияющих на засоренность посевов бахчевых. Как известно к основным из них относят предшественники, удобрения, способы и технические средства обработки почвы, сроки проведения технологических операций но подготовке почвы и другие. Изучение вспашки с оборотом пласта, плоскорезной обработки и дискования показало, что минимальная засоренность отмечается носче обработки почвы

Урожайность арбуза Быковсклн-22 в зависимости от сроков

Ы: варианта

X, X, Х3 X,

X* Хб X, хя

X, Х,о

х„

Хы

хи.

Х,6 X,;

х„

х19

о

Всходы

10,2

10,4

10.7

10,10 10.12

10,13

10,16

10,18 10.19

Один лист

11,2

21,5

11,8

11,11

11,14

11,17

II

Два листа

22,1 12,3

12,6

12,9

22,13 12,15

22,19

III

Три листа

IV

Четыре листа

V Пять листов

VI Плетеоб-разование

и количества прополок по залежи и пласту _Урожайность, т/га_

Две прополки

23,2 23,4

24,3

24,5 24,7

25,6 25,8

25,10

26,9

26,11 26.12

Три прополки

34,13

23,14

23,16

24,15

24.17

24.18

35,14

35,16

36,15

36.17

36.18

36.19

По залежи

1990

6,1 7,4 8,9 10,1

11,8 11,7 14,4 16,7

14,3 15,2 14,1 9.7

15,5 18,0 15,2

18,1 17,8 17,0 ЮЛ

1991

5,7 5,9 7,7 9,0

10,2 9,5 14,2 15,8

14.6

13.7 12,5 8.4

14.1

17.2 13,6

17.0

17.1 15,5 8.2

1992

5,0

5.5 6,4

7.6

9,1 9,3 12„0 14,9

12,8 13„0 11,4 7,1

13,0 16,7 14,2

16,6 15,9 15,3 7,3

1990

7,3 8,5 9,7 10,8

12,4 11.8 13,6 16,8

13,7 14,2 12,9 8.2

14,7 17,7 15.2

18,3 17,8 16,2 9,9

1991 1992

5.5 6,2 8,0

8.6

9,9 7,7 11.2 13,4

10,9 12,1 11,3 7,9

12,3 14,2 12,9

15,1 14.7 13,0 7.9

По пласту

НСРЧ= 0,8 т/га; НСРИ = 0.3 т/га

НСРд= 0.0 т/га: НСРИ = 0,5 т/га

тяжелыми дисковыми боронами на участках беч корпсотпрысковых сорняков. К началу первой культивации почвы засоренность после обработки дисковыми боронами составляет около N шт./м", отвальная вспашка — 13 шт./м1-', безотвальное рыхление —около 30 шт./м1-', па контроле без обработки — более -10 шт./м"'. Учитывая результаты дисперсионного анализа, существенным является различие по среднему количеству сорняков на залежи и но пласту многолетних трав. В среднем по залежи превышение в степени засоренности по первому году составляет 30...40 %.

Последующее изучение влияния агрофопа подтвердило 'тенденцию к уменьшению засоренности посевов но пласту многолетних трав. Причем, исследования по различным культурам (арбуз, тыква, дыня) иохазалн, что они по времени существенно не изменяют засоренность.

Многолетние наблюдения за всходами, развитием и видовым составом сорняков показывает, что в посевах бахчевых наиболее часто встречаются яровые сорняки: солянка обыкновенная (курай) (SaQsoda austzaiis flj^g), щирица запрокинутая (ylmazcinthus ¿efcoCcxits J2), просо куриное (Vanicum tins gaPGi J2). Реже встречаются корпеотирысковые сорняки: вьюнок полевой (Convolvulus atbcnsis j3), бодяк полевой (осот розовый) (Cizstttm az-bense (jQ) Scop) и ДО.

Прирост массы сорняков на необрабатываемых посевах до фазы пяти листьев показывает, что наибольшая его интенсивность

j(] // i2 в tV & IS // 18 /.9 20 21 2?. 25 2V

¿7Ж

•-1 арбуэ 1>ыковскиГ1-22 ¿s-Дтыкна Ио.чжская серая

Рис.3. Динамика полевой всхожести семян при посеве обычными п экспериментальными сошниками.

приходится на фазы между вторым и третьим листьями. Именно в этот период наблюдаются бурные всходы сорняков, их количество удваивается, а масса увеличивается в 3„5...4 раза в сравнении с предыдущей фазой, достигая 200...220 г/м2. К фазе пяти листьев бахчевых общая масса сорняков достигает величины 700...800 г/м¿ по залежи и 400...500 г/м2 - по пласту многолетних трав.

Внесение полуперепревшего навоза в 1,2... 1,6 раза повышает засоренность почвы, о чем свидетельствуют полевые опыты 1990...95 гг.

При Наблюдении за развитием сорняков в посевах бахчевых выяснилось, что прирост массы у культурных растений^ особенно в первоначальные фазы снижается. Отмеченное снижение сопряжено с увеличением межфазных периодов. Для установления закономерности изменения продолжительности межфазных периодов от степени засоренности подготовлен и проведен специальный эксперимент. Его варианты и результаты представлены в таблице 3. Для более детального изучения воздействия сорняков на растения бахчевых период от всходов до пяти листьев был разбит на меньшие подпериоды (по мере появления следующего листа).

Установлено, что на фоне трех прополок посевов арбуза полный цикл от посева до созревания плодов в годы исследований составил 89...96 дней, тогда как при одной прополке — 123...139, при двух — 94... 101. Подобные результаты получены нами в исследованиях посевов тыквы. В отличии от арбуза тыква менее чувствительна к засоренности и изменение продолжительности межфазных периодов для этой культуры менее выражено. Полученные данные указывают на существование некоторой области вегетационного периода, в которой прополка бахчевых культур не оказывает существенного влияния на их дальнейшее развитие и конечный результат. Для нахождения пределов зоны по формулам (15), (16), (17) определены значения относительного прироста бахчевых культур и сорняков и построены семейства кривых. После их аппроксимации по средним для арбуза и тыквы с учетом результатов таблицы 2 получили предельную величину относительного прироста бахчевых, которая должна быть не менее 0,74...0,76. Ее снижение приводит не только к увеличению межфазных периодов, но к к снижению урожая. Учитывая существенную разницу в засоренности по годам, в среднем первая прополка должна быть не позднее фазы 2...3 листьев на посевах арбуза и фазы 3...4 листьев на посевах тыквы.

Поскольку ручная прополка определяет основные показатели возделывания бахчевых, по многолетним наблюдениям выполнен ее хронометраж на различных посевах и определены нормы выработ-1си. Установлено, что с увеличением засоренности норма выработки снижается и при очень слабой и слабой засоренности она

Таблица 3

Изменение межфазных периодов арбуза Быковеютй-22 в зависимости от прополок посевов

(1990...92 гг.)

Продолжительность межфазных периодов, лет

Фазы 1990 г. 1991 г. 1992 г.

развития Без прополок 1-я пропол ка о. ¿.-л пропол ка п__ о-ьй пропол ка т- прополок 1-й пропол ка ¿-я пропол ка „ ■3-ЬЯ пропол ка Ъез прополок 1-я пропол ка 2-я пропол ка 3-ья пропол ка

Всходы - один лист 5 6 6 5 6 5 6 6 6 7 7 6

Всходы - два листа 12 10 9 9 13 9 9 10 15 12 И 10

Всходы - три листа 18 13 12 12 20 12 13 13 24 16 14 14

Всходы - четыре листа 35 20 16 15 38 20 16 17 43 22 18 19

Всходы - пять листьев 63 28 21 19 51 27 20 21 68 31 23 23

Всходы - плете-образованне - 43 32 30 - 44 31 30 - 48 35 34

Всходы - цветение - 60 46 45 - 62 46 44 - 69 51 49

Всходы - образование плодов - 71 55 53 - 73 52 51 - 82 60 58

Всходы - созревание - -23 94 90 - 131 91 89 - +39 101 96

НСРД=7,5; НСРН =0,9

составляет в среднем (5,9...6,5)'1(Г2 га/ч, при сильной и очень сильной — (1,7...2,7)'10~2 га/ч. Как видим, уменьшение нормы составляет 2„5...3,0 раз. Нормы выработки на второй и третьей прополках существенно не изменяются. Дисперсионный анализ полученных данных подтверждает сделанные выводы и по НСГ0,, позволяет1 судить об уровнях значимости факторов.

Повысить норму выработки на прополке позволяет применение прополочного агрегата. Принцип его работы заключается в подрезании сорняков в защитной зоне между гнездами и обходе гнезда при повороте управляемых ножей. Упрощенная схема секции агрегата показана на рис.4.

Следует отметить, что после механической обработки все сорняки располагаются в зоне гнезд, что обуславливает необходимость дополнительных ручных прополок. Применение прополочного агрегата ограничивается расстоянием между гнездами в рядке, которые по нашим исследованиям должно быть не менее 1 ,Т> м. Снижение междугнездья до 1,0 м приводит к повреждению в среднем от 15 до 30 % культурных растений, что значительно превышает нормативный показатель. Изучение динамики созревания плодов проведено на трех сортах арбузов (Роза Юго-Востока, Быковский-22, Холодок). По результатам опытов построены графики изменения зрелости арбузов, а также их перезревания в полевых условиях и при хранении. Аппроксимацией графиков найдены эмпирические выражения для средних значений по каждому сорту.

В экспериментах по изучению повреждения плодов при механическом воздействии особое внимание уделено удару и стати-

Рис.4. Схема секции прополочного агрегата АП-3,0.

ческому нагружен ию. Эти воздействия преобладают при использовании уборочных машин. Зависимости ударного импульса от высоты падения' плодов на различные поверхности, а также глубины пластической деформации при ударе плодов получены при проведении опытов на специальных установках (рис.5.а,б).

А—л в коре (Вмковск.ий-22) О-о в мякоти (Ныковский-22)

*-• в коре (Роза Юго-Востока) «-* в мякоти (Роза Юго-Востока)

Рис.5. Зависимость глубины пластической деформации от удара плодов.

Пластическая деформация в коре плодов арбузов подчиняется прямо-пропорциональной зависимости, в мякоти - степенной. Степень механического воздействия на плоды бахчевых оценивалась по срокам их хранения в условиях обычных температур. Установлено, что допустимое статическое воздействие на плоды не должно превышать для ранних сортов арбузов 400...500 Н, для средних и поздних — 600...700 Н, а ударный импульс соответственно 20...23 Н*с и 50...55 Н«с при времени удара 0,07...0,09 с. Сроки хранения изменяются от 5 до 30 суток для арбузов и от 2 до 14 суток для дынь в зависимости от величин механических нагрузок и состояния поверхностей воздействия.

Оптимизация основных технологических показателей при механизированном возделывании бахчевых культур

При возделывании бахчевых культур стремятся получить высокий урожай качественной продукции. Урожайность — это наиболее важный оценочный критерии, по которому судят об эффективности технологии в целом и использовании различных ресурсов

(удобрений, влаги, технических средств и до.). В числе менее изученных, при комплексном воздействии, факторов, но существенно влияющих на урожайность бахчевых для богары относят площадь питания, дозу внесения удобрений, засоренность посевов. Кроме перечисленных, существенными являются факторы, носящие случайный характер, в первую очередь агроклиматические у слоняя, учитываемые через ГТК. Каждый из них, влияя на урожайность в отдельности, тем не менее никак не связан между собой, то есть они мультиколинеарны. Следовательно, имеется возможность проведения многофакторного эксперимента и его оценка на основе дисперсионного и регрессионного анализов.

Многофакторные полевые опыты по методу расщепленных делянок проводили в 1990...1995 гг., размещая их по залежи и пласту многолетних трав для арбуза и тыквы. В опыт;« изучались площадь питания (фактор А), доза внесения навоза (фактор В), кратность прополок (фактор С) на фоне изменяемой случайной величины ГТК (фактор Б). Уровни варьирования факторов приняты на основе предварительных опытов с учетом существующих рекомендаций и опубликованных данных научных учреждений (табл.4).

Учитывая, что снижение площади питания повышает урожайность в расчетах полученное ее значение в кодированном виде принимают с обратным знаком.

В таблице 5 показана урожайность арбуза Быковский-22 по залежи в зависимости от площади питания, доз навоза и количества прополок. Результаты исследований по годам соответствуют определенному значению ГГК. 1990 г. — ГТК=0,83; 1991 г. — ГГК-0,34; 1992 г. — ГТК=1,03.

Обработка данных таблицы 5 с использованием дисперсионного анализа указывает на существенное влияние на урожайность факторов А, В, С (РФ>ВГ). Для анализа средних совокупностей использована оценка по НСР0Г,. Установлено, что различие средних по каждому фактору значимы, так как их разность больше НСР„, по указанным уровням варьирования.

Таблица 4

Уровни варьирования факторов, влияющих на величину _ урожая бахчевых по залежи____

Уровни варь- Площадь питания, Дозы навоза, количество"

ирования м •V.) т/га прополок.

арбуз тыква (.г,) (л-,)

Е1ерхний (+1) 2,7 4,0 30 4

Основной (0) 3,2 4,5 20 3

Нижний (-1) 3,7 5,0 10 2

Таблица В

Урожайность арбуза Быковский-22 по залежи н зависимости от площади питании, дозы навоза и ___количества прополок, т/га__

Площадь Доза Количест

ь пита- навоза. во про- I од исследовании

ния, полок,

■> М" т/га раз 1990 1991 1992

1,8-2,1 0 2 14,9 12,2 9,1

(контроль) 3 16,3 13,7 10.3

4 10,7 14,0 1 1,0

10 2 15,^ 12,! 10,9

3 16,6 14.5 12,1

4 16,9 . 14,1 12,5

20 2 1(>,2 15,4 14,9

3 17,5 17,0 16,3

4 17,5 17,2 16,8

30 2 16,8 17,8 16,2

3 18,0 18.Х 17,2

4 18,2 18,7 17,4

1,8« 1,8 0 2 16.7 П.8 1 1,2

(контроль) 3 17,Х 15,1 12,3

4 18,1 15,4 13,9

10 2 16,9 15,3 14,4

3 18,5 16.5 15,6

4 18,9 16,5 15,8

20 2 20,1 17,2 18.0

3 21.3 18,6 19,0

4 21,8 20,9 19,3

30 2 21 2 IX.1 1 7,Х

3 22,1 20.3 IX,7

4 22 4 20,X 19,0

1.8.<1,5 0 2 20,1 17,4 14,1

! (контроль) 3 21,2 18,3 15,0

1 4 21,5 18,5 16,6

: 10 2 20,3 IX,6 17,0

3 21,6 19,5 17,9

4 21,7 19,4 18,0

; 20 2 21,2 18,6 18,2

3 22 4 20,7 19,1

4 22,7 20,7 19,7

30 2 20,6 20,5 19.1

3 21,9 20,4 20,3

4. 22,7 20,6 19,9

Однако дисперсионный анализ указывает, какой из вариантов лучше или хуже. Количественную характеристику влияния факторов получают только на основе регрессионного анализа, который позволяет не только рассчитать максимальную величину урожайности по оптимальным значениям факторов, но и получить величину функции отклика на всем пространстве построения. Функция отклика подобного типа, подчиняющаяся нормальному закону распределения, аппроксимируется полиномом второго порядка (26).

Численные значения коэффициентов указанного уравнения определили на основе построения активного предельно насыщенного плана второго порядка (плана Рехтшафнера), реализованного на ПЭВМ типа IBM.

Уравнение регрессии в закодированной форме, полученное в результате расчетов по урожайности 1990 г7 имеет вид:

=22,42+1,95», +<),12Л-2 +0,23л;з-О^Д-,.^ -

(29)

-0,12х,х3-0,05х2л-3 -0,45л-2 -0,85x2 .

Определить опытные значения функции отклика позволяет система уравнений, полученных при дифференцировании уравнения (29):

-0,57л:,-0,12.v,-3,96л:, =() с/л:, 1 2 3 1

-^-=0,12-0,57л:. -0,05.г,-4,9.г, =0 (30)

dxt

=0,23 - 0,18х. - 0,05л:, -1,7= 0 dx% 1 2 3

v j

Система уравнений решалась по программе, разработанной для ПЭВМ. Оптимальному значению урожайности - 22,9 т/га соответствует площадь питания

А'" = Л'0 +(-hi{ А',)- 3,2+(—0,51*0,5) = 2,95

м"

где А'()^ - величина среднего уровня фактора А; - шаг фактора А. Доза удобрений составляет:

Хг =хо2+(Кхг)ш 2(И»10 = 18 т/ра •

где А'п - величина среднего уровня фактора В; //, - шат фактора В. 2 "2

Число прополок находится на среднем уровне и равно 3.

25

0 а

ГЗ

г

20 5

1

10

2 3 4

Количество прополок, раз

Рис.6. Двумерное сечение поверхности отклика, характеризующей урожайность арбузов Быковский-22 в 1990 голу по залежи. (К(ш>.=22,9 т/га при а-,=0,51 (2,95 м7раст.), .»■,=-(),20 (18,0 т/га), л*з=0,10 (3 прополки)).

Для анализа и систематизации уравнения (29) оно приведено к канонической форме.

)\-22,4 = -2,00Л'!2 -0,40Л; -0.Х5-Л'.? (31)

Поскольку все знаки перед коэффициентами регрессии одинаковые и имеют отрицательное значение, то поверхность отклика имеет форму холма.

Последующий анализ уравнения проводился на основе сечении поверхности от?:лика по уравнению (31) и проектирования их на соответствующие плоскости. В качестве примера па рис.6 показано сечение в плоскости

Анализ показывает, что проведение трех прополок позволяет получить урожайность 22,9 т/га при дозе навоза 18 т/га, две прополки за сезон на фоне такой же дозы навоза менее эффективны (урожайность - 21,0 т/га).

Указанные расчеты и их анализ выполнены но критериям урожайность и выход товарных плодов для арбуза и тыквы. В результате получены 18 уравнений регрессии, позволяющие представить динамику изменения площади питания, доз навоза и числа

¿э .

/ / V Л

/ / 21 .

А N

/ У ^ 22 \

/ \

/ /

I 1 \

\

( \

2? Я

\

V у

\ \ /

\

\ \

\ \ /

прополок при многолетнем использовании полей для возделывания бахчевых культур. В делом отмечена следующая тенденция: площадь питания близка к среднему уровню и для арбузов изменяется от 2,7 до 3,3 м2, для тыквы — 4,3...4,5 м2, доза навоза постепенно увеличивается от 17...18 т/га до 24...27 т/га в зависимости от условий года, число прополок варьирует в разные годы от 3 до 41. Выход товарной продукции изменяется пропорционально общей урожайности, за исключением засушливого 1991 года, где он ниже. Поскольку существенное влияние на урожайность оказывают агроклиматические условия, то в течение ряда лет1 проводился многофакторный эксперимент по выявлению зависимости урожгш от величины ГТК. Результаты его обработаны с использованием дисперсионного анализа.

Оценка влияния ГТК по критерию Фишера указывает, что он весьма существенно влияет на урожайность. Влияние остальных факторов уже рассматривалось и выводы по ним сделаны ранее. Что касается взаимного влияния всех факторов, то оно также существенно, так как все теоретические значения критерия Фишера меньше фактических. Наиболее выгодный вариант по урожайности определился при значении ГТК=0,77, площади питания 3,2 м", доз«; навоза 27...30 т/га. Полученные результаты подтверждают выводы о влиянии ГТК в предыдущие годы. Следовательно, для богары наиболее значимыми из всех являются агроклиматические факторы. Однако на фоне не совсем благоприятных лет можно пол;лчать более высокие урожаи бахчевых при внесении повышенных доз органических удобрений, увеличении числа прополок н площади питания до предельных значений (верхней границы оптимума), на что уже указывалось нами в соответствующих разделах работы.

Из всех контролируемых факторов, наиболее трудоемким является прополка. А поскольку облегчить и ускорить ее проведение позволяет прополочный агрегат, то на основе многофакторного эксперимента определялись его качественные показатели. Работу прополочного агрегата характеризуют два показателя (критерия): степень подрезания сорняков, а точнее их остаток ^гнезде и процент повреждения культурных растений.

Из всего многообразия факторов, влияющих на указанные критерии, наиболее важными являются: скорость движения агрегата, ширина защитной зоны, шаг посева (междугнездье), а также врет работы оператора.

Скорость движения агрегата должна иметь оптимальный диапазон: ее уменьшение снижает производительность, а чрезмерное повышение увеличивает подрезание культурных растений и остаток сорняков. Защитную зону устанавливают руководствуясь двумя соображениями: ее уменьшение ведет к снижению остатка сорня-

ков, увеличение - повышает сохранность растений бахчевых культур.

Факторы шаг посева и время работы оператора - специфические для технологического процесса прополочного агрегата, хотя уровни их варьирования во многом определяются индивидуальными особенностями работы операторов, однако нами в многолетних исследованиях найдены их средние значения (табл.б).

Оптимальные значения факторов определялись по уравнению регрессии, численные значения коэффициентов найдены на основе построения активного предельно насыщенного плана второго порядка (плана Рехтшафнера). Уравнения, полученные после расчета коэффициентов, имеют следующий вид:

а) по остатку сорняков —

}'с =4,6 + 0,2.»:, +0,5л:2 +0,6.Т3 +.Г4 Н-ОДГ,.»^ +0,1Л-,Л'л + (>,1.Г,Л-4 -

(32)

■у 1 т

-0,2д-2л'3 -л:2.\:4 -0,2д'3.г4 + 1,3.г[ ч-ОДл^ —0,6л* ( + .»■*

б) по повреждению растений бахчевых —

Уб =5,96—0,76л-, -0,78л?2 -0,1 8д:3 - г4 +1,53.г|.г2 -0.07.Г,.»-,+1Дг,.г4 -

(33)

-2,42х2л3-1,2212д-4+3,28.1-3л-4+1,59л^-(),ХЯг;+(),12\-;+(),(Йл^ .

Полученные после дифференцирования (32,33) системы уравнений позволяют аналитически определить оптимгшьные значения факторов но критериям оценки.

По остатку сорняков: скорость /> = 0,77 м/с; защитная зона ас =0,078 м; междугнездье Ь = 2,0 м; время работы Ч'г =3,5 ч.

Сравнения расчетных оптимальных значений изучаемых факторов по обоим критериям показывает, что все они довольно близки, за исключением защитной зоны. Нахождение ее оптимальной ширины проводилось на основе компромиссного решения. Дня

Таблица 6

Уровни нарьирювания, влияющие на технологический про_цесс работы прополочного агрегата _

Уровни варьирования Скорость движения, м/с (л:,) Защитная зона, м (хг) Шаг посевов (междугнездье), м (л-:1) Время работы оператора, ч (л-,,)

Нижний (+1) 0,3 0,10 1,5 3

Средний ( 0) 0,8 0,15 1,8 4

Верхний (-1) 1,3 0,20 2,1 5

этого выражения (32 и 33) преобразованы в каноническую форму и по ним построены двумерные сечения в плоскости Х^. Анализ сечений позволяет наметить пути решения задачи по двум критериям.

Чтобы отыскать оптимальную величину защитной зоны, удовлетворяющую обоим уравнениям (32 иЗЗ), необходимо построить сечения по переменной х2 при оптимальных значениях факторов -Г н х з, х4. В результате получаем два уравнения:

^=5,8-1,62*2-0,88x2 , (34)

!/,. - 4,94+0,96x2 +0,4x2 • <35>

В последующем отыскании оптимума сводится к графическому решению (рис.7).

Точка пересечения кривых на графике является компромиссным решением и указывает, что минимальное повреждение культурнее растений соответствует минимальному остатку сорняков. Если повреждения бахчевых культур зафиксировать на уровне 5 %, то можно получить другой показатель - остаток сорняков.

По результатам исследований можно определить производительность, затраты ручного труда, норму выработки и другие показатели.

Теоретические зависимости и многолетние экспериментальные данные позволяют представить процессы роста и развития бахчевых культур, динамику засоренности посевов, изменение производительности при ручной и механизированной прополках в

т, % 7,0

6,0

5,0

4,0

3,0

Рис.7. Изменение остатка сорняков (1) и повреждения растений бахчевых (2) в зависимости от ширины защитной зоны.

а, м

0,10

0,15

0,20

т

счток

площади посевов бахчевых культур.

виде единого агротехнологического цикла, отображенного на номограмме (рис.8). Методику ее использования покажем на конкретном примере. Предположим, что начало прополки приходи тся на второй настоящий лист растений арбузов. С этой точки (2л) поднимаемся вверх на кривую зависимости фаз развития от време ни после всходов (т.О) получаем точку т.1, от которой по горизон тали переходим в другую четверть на соответствующую кривую зависимости количества сорняков от времени. Кривые означают условия роста растений. При этом могут быть посевы по пласту многолетних трав, по залежи с применением различных доз удобрений.

Считаем, что посевы размещаются по залежи без удобр< ний (т.И). Далее переходим в следующую четверть и определ: ем т.Ш, которая находится на кривой зависимости нормы ныр. ботки от наличия сорняков. С этой точки по горизонтали выходи на норму выработки одним рабочим в час. После этого переходи в следующую четверть и но соответствующей прямой находи площадь, которая может быть обработана рабочими в день. Заклк чительный этап в расчете всей площади обработки - это нахожу ние возможного числа дней прополки. Для этого исиользуютс данные таблицы 2.

Полученные таким образом выводы применимы для други культур, в том числе тыквы и дыни, но с учетом поправочны коэффициентов на фазы развития.

Номограмма может быть использована и при проведении м< ханизированной обработки. Для этого на ней представлены заш симости нормы выработки с применением прополочного агрегат; а в левой нижней четверти соответствующие нормы выработки площадь, которая может быть обработана.

Энерго-экономическая модель комплекса работ но возделыванию бахчевых культур

Особенности методики расчета экономических показателе заключаются в определении затрат для осуществления технологи возделывания бахчевых культур без применения удобрений и внесением органических удобрений. Эффективность технологич< еккх схем возделывания бахчевых обуславливалась дополнительно прибылью, полученной за счет повышения урожайности.

Его результаты показывают, что в современных условия наиболее выгодным и экономичным является использование орг; нических удобрений. Затраты на 1 т продукции без удобренн составляют 156,83 руб./т, при внесении полунерепревшего навоз —138,64 руб./т. Использование прополочного агрегата еннжае затраты на 38,7 руб./га по сравнению с ручной прополкой.

ских показателей возделывания бахчевых культур.

Поскольку нами проведена оценка технологий по удельным энергозатратам и разработана специальная программа расчетов, то полученные данные использованы для построения номограммы энерго-экономических показателей возделывания бахчевых культур (рис.9). Номограмма дает наглядное представление о зависимости затрат при возделывании и позволяет получить их конкретные значения для различных операций. С ее помощью можно определить удельные энергозатраты в расчете на тонну получаемой продукции, приведенные затраты и прибыль. Порядок пользования номограммой в расчетах энерго-экономических показателей обозначен стрелками. Предположим, что при выращивании арбуза но залежи вносится навоз в дозе 10 т/га (t.N,). По стрелке поднимаемся вверх на график изменения урожайности от доз навоза и числа прополок (т.1). далее по горизонтали на ось урожайности (т.II) получаем 15 т/га арбузов. Переходим во вторую четверть изменения валового сбора от урожайности и предельно-допустимой площади, определенной по номограмме (рис.9). Считаем, что площадь возделывания 3 га, тогда валовый сбор составит 45 т. С учетом всех энергозатрат на получение 45 т арбуза при трех ручных прополках (t.IV) имеем удельные энергозатраты (t.V) около 3250 МДж/т. Себестоимость продукции (т.VI) составит около 200 руб./т, а приняв цену реализации равной 500 руб./т, и учитывая изменение себестоимости (т.VII), получаем прибыль в размере 300 руб./т. Расчет прибыли произведен без учета налогов и других отчислений за выращенную продукцию.

Общие выводы

1. Проблема повышения эффективности возделывания бахчевых культур в неорошаемом земледелии может быть решена на основе комплексного подхода:

а) отыскания оптимальных технологий, базирующихся на механизации процессов производства и способных обеспечить снижение удельных затрат на получение единицы продукции; (5) повышения урожайности бахчевых в зависимости от действия и взаимодействия многих, как управляемых, так и случайных факторов.

2. Для решения первой части задачи под руководством и при участии автора разработан комплекс машин, защищенных авторскими свидетельствами и патентами на изобретения, включающий сеялку для получения ранних всходов, прополочный агрегат, вал-кообразователь и подборщики плодов, укладчики в транспортные средства. Применение комплекса машин снижает затраты труда и совокупной энергии в 2,5...3,5 раз, повышает производительность от 2,5 до 5,0 раз, а на отдельных операциях — в 10,0 и более раз

по сравнению с общепринятой технологией возделывания пах чет.IX культур.

3. Разработана методика теоретического определения обобщенного критерия оценки возделывания и уборки бахчевых культур, представляющего удельные затраты энергии на получение единицы продукции бахчеводства, применяемого для выбора оптимального варианта технологии при наличии соответствующих материально-технических средств и трудовых ресурсов. Предложена графическая модель технологий и сетевой график, позволяющие рассчитать время операций, количество технических средств, предельно-допустимую площадь возделывания и др.

4. Для реализации второй части теоретически разработаны и обоснованы многофакторные математические модели, описанные уравнениями с применением теории множеств, оценивающие производство продукции бахчеводства но критериям урожайности и товарного выхода плодов. Разработана схема комплексного влияния основных факторов на критерий оценки.

5. Многолетними наблюдениями влияния отдельных факторов па урожайность установлено, что значительное ее изменение вы зы-вают способ основной обработки почвы, предшественники, площадь питания, засоренность посевов, ГТК, применяемые удобрения:

- в условиях богары обработка с оборотом пласта повышает урожайность на 25...45 % по сравнению с плоскорезным рыхлением и дискованием;

- снижение площади питания повышает урожайность арбуза, дыни, тыквы от 1,3 до 1,8 раз (в предел;« изучаемых величии площади питания), но уменьшает товарный выход плодов в 1,3... 1,5 раза по сравнению с оптимальным значением;

- максимальная урожайность изучаемых бахчевых культур возможна при изменении 1ТК в предел:« 0,6. ..0,8;

- органические удобрения повышают урожайность арбуза и тыквы на 2,5...3,5 т/га при внесении их в дозах более 20 т/га в условиях благоприятных для развития бахчевых (1990, 1993, 1995 и до.);

- увеличение числа прополок с 2х до 3 х на фоне внесения полунерепревшего навоза повышает урожайность арбузов в среднем па 2,5...3„0 т/га; тыквы - около 2,0 т/га.

6. В результате многофакторного эксперимента, проведенного по методу расщепленных делянок, на основе дисперсионного и регрессионного анализов определены оптимальные значения наиболее важных регулируемых факторов, способствующих получению максимальной урожайности бахчевых: площадь питания для арбузов 2,9...3,2 м2, для -тыквы - 4,0...4,4 м*'; доза навоза, в зависимости от конкретных условий поля для арбузов - 17...27 т/га, для тыквы -

ЧЧ

21...27 т/га, кратность прополок, зависящая от условий года и применение удобрений равна в среднем 3...4.

7. Прополка посевов бахчевых наиболее трудоемкий процесс нч всех операций, определяющий предельно-допустимую площадь возделывания и повышающий удельные энергозатраты на 600...1900 МДж/га для каждой прополки при ручных операциях и на 220...410 МДж/га - при механизированных. Кратность прополок зависит от засоренности посевов, изменяющейся от предшественников, условий года, использования удобрений и др.:

- пласт многолетних трав снижает засоренность в 1,5...1,8 раза по сравнению с целиной;

- применение органических удобрений увеличивает засоренность на 11... 14 шт./м2 сорняков;

- обработка почвы с оборотом пласта уменьшает засоренность по сравнению с плоскорезной на 23...28 шт./м2 сорняков.

8. Применение прополочного агрегата снижает затраты труда и энергии в 2,5...5,0 раз, в 1,8...3,2 раза повышает производительность труда по сравнению с ручной прополкой. На основе многофакторного эксперимента, решения уравнений регрессии и последующего отыскания компромиссного решения по критериям повреждения культурных растений, остаток сорняков определены основные технологические показатели работы прополочного агрегата: скорость обработки - 0,78...0,90 м/с; защитная зона - 0,17 м; между-гнездье - 1,9...2,0 м; время работы оператора - 3,5...4,0 часа.

9. При механизированном возделывании основное влияние на товарный выход продукции оказывают механические воздействия рабочих органов на плоды, вызывающие повреждения в результате удара или статической нагрузки. Допустимый ударный импульс дня арбузов не должен превышать 40 Н*с, а предельная скорость прямого удара о жесткую поверхность не должна превышать 1,72 м/с; статическая нагрузка для арбузов ранних сортов должна быть менее 400...500 Н, для средних и поздних — 600...700 Н. Плоды дыни выдерживают нагрузки в 2,5...4 раза меньше, чем плоды арбуза.

10. По результатам исследований построены и успешно апробированы:

а) номограмма предельно-допустимой площади обработки в зависимости от засоренности, фаз развития бахчевых, доз внесения удобрений и предшественников, позволяющая определить сроки прохождения фаз развития бахчевых, засоренность посевов в зависимости от предшественников и доз навоза, норму выработки при прополке вручную и механизированным способом и предельно-допустимую площадь обработки в зависимости от засоренности посевов;

б) номограмма энерго-экономических показателей от подделывания бахчевых культур в неорошаемом земледелии, позволяю:пая рассчитать урожайность в зависимости от доз навоза и числа прополок, валовой выход продукции бахчевых культур с учетом урожайности и предельно-допустимой площади возделывания, удельные затраты энергии, себестоимость и по ним прогнозировать прибыль, приняв во внимание возможную цену реализации.

Рекомендации производству

1. Для неорошаемого бахчеводства при наличии соответствующих площадей (не менее 10 га) рекомендуется применять комплекс машин, включающий сеялку, прополочный агрегат, навесные наклонные лотки (широкозахватный транспортер), валкообразова-тель, подборщик с укладчиком плодов, что позволяет существенно снизить энергоемкость производства товарной продукции.

2. Для получения ранней продукции целесообразно использовать сеялку, оборудованную сошниками, способными снимать слой сухой почвы с посевом семян во влажный и последующим мульчированием сухим (патент на изобретение N"2108704 от 20.04.98. бюл. N"11. Полозовидный сошник).

3. Получение максимального урожая бахчевых с наименьшими энергозатратами возможно при комплексном выполнении следующих технологических параметров:

площадь питания для арбуза 2,9...3,2 м*; для тыквы -4,0...4,4 м~; доза навоза для арбузов по первому году выращивания - 17...20 т/га, в последующем — 25...27 т/га; для тыквы по первому году - 20,0...21,0 т/га, в последующем — 27,0...30,0 -г/га.

4. Для увеличения предельно-допустимой площади возделывания бахчевых необходимо использование прополочного агрегата, технологические показатели которого должны быть в пределах:

скорость обработки - 0,78...0,9 м/с; защитная зона - 0,17 м; междугнездье - 1,9...2,0 м; время работы оператора 3,5...4,0 часа.

5.Скорость воздействия рабочих органов на плоды арбузов при механизированной уборке не должна превышать 1,72 м/с (без применения демгфирующих материалов), статнческгш нагрузка -400...500 Н - для ранних сортов, 600...700 Н - для средних и поздних.

Основные опубликованные работы, отражающие

содержание диссертации

1. Исследования процесса подбора плодов бахчевых шнековым рабочим органом. //Сб. трудов Волгоградский СХИ. Волгоград,

1977. С.143...147.

2. Шнековый подборщик плодов бахчевых культур. //Степные просторы. 1977.-№4 С.41...42.

3. Определение критической скорости воздействия на плоды б;ос-чевых. //Материалы конференции молодых ученых. Волгоградский СХИ. Волгоград, 1979, С.123...124.

4. Применение шнековых рабочих органов при сплошной уборке арбузов. //Повышение эффективности сельскохозяйственного производства. /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1978. С.53...55.

5. Рекомендации по выращиванию бахчевых культур в колхозах и совхозах Волгоградской области. //Областное управление сельского хозяйства. Волгоград, 1977. -57 с. (в соавторстве).

6. Теоретическое обоснование оптимальной формы рабочего органа шнекового подборщика. //Сб. научн. трудов /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1979. С.1...7 (в соавторстве).

7. Исследование процесса подбора плодов бахчевых культур аппаратом шнекового типа. Дисс. ... канд.техн.наук. Волгоград, 1981. -187 с.

8. Определение оптимального шага винта шнекового подборщика плодов бахчевых культур. //Материалы конференции молодых ученых. /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1981. С.41...42.

9. Влияние некоторых факторов на удар арбузов при механизированной уборке. //Материалы конференции молодых ученых. /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1983. С.37...39.

10. Усовершенствование сеялок. //Картофель и овощи. 1984, N4 С.23...26 (в соавторстве).

11. Уход за бахчевыми. //Картофель и овощи. 1984,N"6 С.17...21 (в соавторстве).

12. 1Сачественная оценка работы бахчеуборочных машин. //Сб. научн. трудов /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1984 С.87...92 (в соавторстве).

13. Посев бахчевых культур с подливом воды в лунки. //Пути интенсификации бахчеводства. /НИИ овощного хозяйства. Москва, 1985. С.41...46 (в соавторстве).

14. Механизация уборки бахчевых культур с применением контейнеров //Сб. научн. трудов /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1984, С.87...93 (в соавторстве).

15. Перспективные направления механизированной уборки бахчевых культур //Механизация и электрификация с.х. 1985, N40, С.25...27 (в соавторстве).

16. Основные задачи механизации выборочного и сплошного сбора арбузов //Тезисы докладов молодых ученых. /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1985. С.31...32 (в соавторстве).

17. Технология механизированной уборки арбузов с использованием контейнеров. //Сб. научи, трудов /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1985, С.106...119 (в соавторстве).

18. Повышение урожайности бахчевых культур при совершенствовании интенсивной технологии. //Сб. научи, трудов /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1988. С..46...49 (в соавторстве).

19. Механизация возделывания бахчевых культур. //Сб. научи, трудов /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1989. С.51...57 (в соавторстве).

20. Машина для выделения семян из плодов бахчевых культур. //Сб. научи, трудов /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1989. С.21...24 (в соавторстве).

21. Комплексная механизация возделывания, уборки и переработки плодов бахчевых культур //В кн. Земледельческая механика и программирование урожая. Волгоград, 1990. С. 193... 194 (в соавторстве).

22. Механизация гнездового посева пропашных культур с одновременным порционным подливом. //Сб. трудов Всероссийского НИИ орош. землед. Волгоград, 1990. С.58...62 (в соавторстве).

23. Повышение качественных показателей машин для переработки плодов бахчевых. //Сб. научных трудов. /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1991. С.87...94.

24. Перспективная технология возделывания бахчевых культур для зоны Нижнего Поволжья. //Техника в сельском хозяйстве, 1993. N"1, С.8...10 (в авторстве).

25. Технология возделывания и переработки бахчевых культур на богаре. //Сб. научи, трудов //Волгоградский СХИ. Волгоград, 1992. С.131...136 (в соавторстве).

26. Гидрофицированный прополочный агрегат //Инф. листок N"93. Калмыцкий межотраслевой ЦНТИ. Элиста, 1993. -4 с (в соавторстве).

27. Устройство и подготовка к работе почвообрабатывающих, посевных и посадочных машин. //Учебное пособие с грифом УМО. /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1994. -144 с.

28. Методика настройки на работу почвообрабатывающих и посевных машин. //Учебное пособие. /Волпнрадскнй СХИ. Волгоград, 1993. -90 с.

29. Устройство и подготовка к работе сельскохозяйственных машин. //Учебное пособие. /Калмыцкий госуниверситет. Элиста, 1994. -114 с (в со;1вторстве).

30. О создании и использовании сельскохозяйственной -техники для сухого земледелия. //Техника в сельском хозяйстве 1994, №2. С.20...22 (в соавторстве).

31. Механизированная уборка и переработка плодов тыквы. //Ииф. листок №94. Калмыцкий ЦНТИ. Элиста, 1994. -3 с (в соавторстве).

\32. Агрегат для ухода за посевами пропашных и бахчевых культур. //Инф. листок N"94. Калмыцкий ЦНТИ. Элиста, 1994. С.З (в соавторстве).

33. Сеялка для посева бахчевых культур. //Тезисы докладов межвузовской конференции. /Волгоградская ГСХА. Волгоград, 1994. С.32...34 (в соавторстве).

34. Состояние и перспективы развития механизации возделывания, уборки и переработки бахчевых культур. //Материалы научно-практической конференции Российской академии с.х. наук. Москва, 1995. -С.155...160 (в соавторстве).

35. Исследование некоторых физико-механических характеристик мякоти коры и семян тыквы. //Сб. трудов молодых ученых. Волгоградский ГПУ. Волгоград, 1994. С.101...104 (в соавторстве).

36. Комплексная механизация возделывания, уборки и переработки плодов бахчевых культур. //Материалы научно-практической конференции. /Волгоградский СХИ. Волгоград, 1993. С.32...36 (в соавторстве).

37. Средства механизации в бахчеводстве. //Сб. статей Всероссийский НИИ овошрого хозяйства. Москва, 1992. С.61...84 (в соавторстве).

38. Определение допустимых динамических нагрузок на плоды бахчевых культур. //Сб. научи, трудов /Волгоградская ГСХА. Волгоград, 1995. С.50...55 (в соавторстве).

39. Некоторые особенности использования технических средств применительно к программированному возделыванию бахчевых культур. // Сб. научн. трудов /Актуальные вопросы земледельческой механики. Москва, 1996. С.55...59 (в соавторстве).

40. Ресурсосберегающая почвозащитная технология возделывания пропашных и бахчевых культур в районах, подверженных ветровой эрозии. //Межвузовский сб. научн. трудов КГУ. Элиста, 1996. С.81...88 (в соавторстве).

41. Основные направления снижения трудозатрат при возделывании и переработке бахчевых культур. //Материалы научно-практической конференции Российской академии с.х. наук. Москва, 1996. -С.97...104 (в соавторстве).

42. Современные направления механизированного возделывания, уборки и переработки бахчевых культур. //Межвузовский сборник трудов КГУ. Элиста, 1996. С.29...37 (в соавторстве).

43. Система ведения агропромышленного производства Волгоградской области на 1996...2010 гг. Волгоград 1997. С.182...198 (в соавторстве).

44. Влияние основных факторов на обобщенный показатель при возделывании бахчевых культур на богаре. //Материалы научно-практической конференции Российской академии с.х. наук. Москва, 1997. -С.46...49 (в соавторстве).

45. К определению основных динамических характеристик плодов бахчевых. //Сб. трудов, посвященных 50-летпю Волгоградская ГСХА. Волгоград, 1996. С.Ш...138 (в соавторстве).

46. Современные широкозахватные дождевальные машины. //Учебное пособие Волгоградская ГСХА. Волгоград, 1997. -87 с (в соавторстве).

47. Подборщик плодов //Инф. листок N"116-98. Волгоградский ЦНТИ. Волгоград, 1997. -4 с (в соавторстве).

48. Рекомендации по возделыванию, уборке и переработке бахчевых культур для многоцелевого использования. //Волгоград, 1998. -56 с (в соавторстве).

49. Патент на изобретение N"2090048 от 20.09.97. Бюл. N"26. Прямоточная выносная молотильная камера (в соавторстве).

50. A.c. N"6649913 от 8.02.79. Бюл. №20. Навесное приспособление к погрузчику (в соавторстве).

51. A.c. N"736905 от 7.02.80. Бюл. №20. Подборщик плодов бахчевых культур (в соавторстве).

52. A.c. N"1400600 от 8.02.88. Бюл. №21. Машина для выделения семян из плодов бахчевых культур (в соавторстве).

53. A.c. N"1625405 от 8.10.90. Бюл. N"5. Подборщик плодов бахчевых культур (в соавторстве).

54. A.c. N"1706442 от 22.09.91. Бюл. N"3. Подборщик плодов бахчевых культур (в соавторстве).

55. A.c. N"1708258 от 1.10.91. Бюл. N"4. Машина для выделения семян из плодов бахчевых культур (в соавторстве).

56. A.c. N"1722952 от 1.12.91. Бюл. N"12. Устройство дня укладки легкоповреждаемых плодов, в тару (в соавторстве).

57. A.c. N"1785645 от 8.09.92. Бюл. N"15. Машина для выделения семян из плодов бахчевых культур (в соавторстве).

58. Патент на изобретение N"2055494 от 10.03.96. Бюл. N"7. Машина для выделения семян из плодов бахчевых культур (в соавторстве).

59. Патент на изобретение №2051597 от 10.01.96. Бюл. №1. Машина для выделения семян из плодов бахчевых культур с одновременным снятием верхней оболочки плода (в соавторстве).

60. Патент на изобретение N"2108704 от 20.04.98. Бюл. №11.

61. Положительное решение на выдачу патента на изобретение. Устройство для прополки рядков. N"98113493 от 23.07.98.