Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Чизельно-отвальная агротехническая мелиорация почвы при возделывании кукурузо-бобовых смесей в условиях орошения

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Чизельно-отвальная агротехническая мелиорация почвы при возделывании кукурузо-бобовых смесей в условиях орошения"

о

На тавахткот/о^

НОВИКОВ Андрей Евгеньевич

ЧИЗЕЛЬНО-ОТВАЛЬНАЯ АГРОТЕХНИЧЕСКАЯ МЕЛИОРАЦИЯ ПОЧВЫ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ КУКУРУЗО-БОБОВЫХ СМЕСЕЙ В УСЛОВИЯХ ОРОШЕНИЯ

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 7 лен 2009

Волгоград - 2009

003488948

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная ■ сельскохозяйственная академия»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, лауреат

Государственной премии СССР, Заслуженный изобретатель Российской Федерации Пьшдак Виктор Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Григоров Сергей Михайлович; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Леонтьев Владимир Владимирович

Ведущая организация: ГНУ «Поволжский

научно-исследовательский институт эколого-мелиоративных технологий» РАСХН

Защита состоится «30» декабря 2009 г. в 13 ч. 00 мин на заседании диссертационного совета Д 220.008.02 при ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 400002, г. Волгоград, Университетский просп., 26, ВГСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГСХА. Автореферат разослан «27» ноября 2009 г. и размещён на сайте Иир://\у\у\у. vsshn.ni.

Учёный секретарь

диссертационного совета, профессор А.И. Ряднов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Кормопроизводство является одной из основных отраслей сельского хозяйства, рациональное использование кормов предопределяет эффективность животноводства. Однако развитие кормопроизводства в стране находиться не на должном уровне, что связано, в частности, с использованием устаревших технологий обработки почвы и возделывания ряда сельскохозяйственных культур, недостаточного использования возможностей перспективного и ресурсосберегающего орошения, прежде всего капельного. К числу недостатков кормов относится их несбалансированность по протеину, что приводит к перерасходу кормов при снижении их энергетических показателей.

«Классическая» лемешно-отвальная вспашка, как основная (зяблевая) обработка почвы, всё еще применяемая во многих хозяйствах с орошением, приводит к постепенной деградации почв (на примере Нижнего Поволжья) и недобору урожая. Выбор и использование рациональной мелиоративной основной обработки почвы - это один из факторов увеличения урожайности и сбалансированности получаемых кормов. Эта проблема принимает особую актуальность для бедных гумусом почв в условиях капельного орошения. Но для этого необходимо разработать, обосновать и апробировать новые технологии возделывания кормовых смесей.

Цель исследования. Совершенствование технологии и сравнительное исследование двух видов основной обработки почвы - чизелыю-отвалыюй и лемешно-отвальной - при возделывании кукурузо-бобовых смесей в условиях капельного орошения.

В соответствии с поставленной целью исследования и на основе проведённого обзора состояния проблемы, задачи исследования формулируются следующим образом.

1. Обосновать технологию глубокой чизельно-отвальной агротехнической мелиорации пахотного и подпахотного горизонтов почвы в условиях капельного орошения.

2. Разработать схемы возделывания как кукурузо-бобовых смесей, так и одновидовых посевов исследуемых культур с использованием особенностей чизельного рыхления (с формированием гребнистого дна борозды).

3. Разработать математическое описание взаимодействия с почвой чи-зельно-отвального рабочего органа и выполнить её аналитическое исследование.

4. Изучить закономерности формирования урожая в зависимости от технологии основной обработки почвы и схемы посева культур в условиях капельного орошения.

5. Изучить влияние основной чизельно-отвальной обработки светло-каштановых почв в условиях капельного орошения на изменение их водно-физических и агрохимических свойств.

6. Дать обоснование эффективности технологии возделывания кукурузо-бобовых смесей при изучаемых схемах посева и техники основной обработки почвы в условиях капельного орошения.

Объекты исследований. Чизельно-отвальное орудие и основная (зяблевая) обработка светло-каштановой почвы, кукурузо-бобовые смеси на зелёный корм, а также одновидовые посевы кукурузы, сои и люпина на зелёный корм и зерно в условиях орошения.

Предмет исследования. Чизельно-отвальная глубокая агромелиорация почвы, схемы посева кукурузы, сои и кукурузо-бобовых смесей, ресурсосберегающие технологии их возделывания.

Научная новизна. Разработка технологии посева кукурузо-бобовых смесей с размещением рядов растений над углублениями дна борозды. Предложено математическое описание взаимодействия с почвой наклонной стойки с отвалом чизельного орудия и обосновано повышение показателей технологии возделывания.

Практическая значимость. Предложенная технология возделывания кукурузо-бобовых смесей даёт увеличение урожайности зелёной массы на 8... 12 % и повышение протеина в смеси на 5... 10 %\ увеличение выхода зерна на 12... 15 %; сокращение эксплуатационно-технологических показателей работы МТА, в том числе экономию моторного топлива в среднем на 22,2 %\ сокращение удельного расхода оросительной воды на 30...40 %.

На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы:

1. Особенности чизслыш-отвальной глубокой агромелиорации почвы в условиях орошения,

2. Математическое описание взаимодействия с почвой наклонной стойки с отвалом чизельного орудия.

3. Схемы посева кукурузы, сои и кукурузо-бобовых смесей после чи-зелыю-отвалыюй обработки почвы.

4. Совершенствование в условиях орошения технологии возделывания кукурузы, сои и кукурузо-бобовых смесей.

5. Проблемы повышения урожайности и потребительских свойств возделываемых культур при сокращении удельного расхода поливной воды и повышении удельных показателей технологии возделывания.

Достоверность разработанных положений, выводов и рекомендаций подтверждается практикой чизельно-отвальной агромелиорации светло-каштановой почвы в условиях капельного орошения, опытно-промышленной апробацией технологии возделывания кукурузо-бобовых смесей, экспериментально-теоретическими исследованиями с использованием закономерностей механики, а также апробацией на научно-практических конференциях.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в опытно-производственном хозяйстве «Орошаемое» Всероссийского НИИ орошаемого земледелия (Волгоградская область). Программа исследований была включена в тематический план ВНИИОЗ в 2006.. .2009 годах.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на Международных научно-практических конференциях "Перспективы развития аридных территорий через интеграцию науки и практики" (Астраханская обл., 2008), "Орошение земель в обеспечении продовольственной безопасности России" (Волгоград, 2007); Международных конференциях молодых исследователей "Наука и молодёжь: новые идеи и решения" (Волгоград, 2006, 2007); Всероссийской конференции "Новейшие технологические решения и оборудование" (М., 2007); Региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области (2006, 2007); научных конференциях Волгоградской ГСХА (2007, 2009).

В полном объёме диссертация доложена и одобрена на научном семинаре Волгоградской ГСХА (2009).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 научных работ, в том числе 4 работы в журналах ВАК и 3 патента РФ на изобретение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Современное состояние проблемы и задачи исследований

Изучением технологий возделывания кормовых культур занимались многие учёные: М.Н. Багров, М.С. Григоров, Т.Н. Дронова, В.П. Зволинский, П.И. Кузнецов, I.A. Медведев, В.П. Мелихов и многие другие. Исследованиями ДонНИИСХ, ЮжПИИГиМ, ВИИИОЗ и других научных учреждений установлено, что смеси кукурузы с соей и рядом других культур, обладая различной корневой системой, эффективнее, чем одновидовые посевы.

Индекс сравнительной экономической оценки смеси культур как источников кормов может быть выражен следующей формулой:

где Б,., Б3 - содержание переваримого протеина соответственно в кормовых и зерновых культурах; Пг, П5 - продуктивность тех же культур; С',., С, - их себестоимость.

В предварительных расчётах для установления нужного соотношения компонентов в смеси используют формулу Б.П. Бломквиста.

Основная (зяблевая) обработка на орошаемых полях осуществляется в основном лемешно-отвальными плугами на 0,26.,.0,28 м, иногда выполняют мелкую обработку на глубину до 0,16 м с почвоуглублением посредством ще-левателей. Посевы смесей выполняют серийными сеялками, в том числе в 2 прохода (для разных культур). Орошаемые посевы отзывчивы на удобрения. Уборку смесей на зелёный корм выполняют преимущественно поперёк рядов.

Капельное орошение обладает известными преимуществами, основными из которых являются: экономия оросительной воды, предотвращение водной эрозии почвы, засоленности почвы и поднятия уровня грунтовых вод.

Чизельно-отвальных агромелиораций на орошаемых полях нам обнаружить не удаюсь. Современное капельное орошение и перспективное глубокое чизелыю-отвалыюе рыхление почвы пока не стали элементами единой технологии. К минимальной обработке почвы мы относим глубокое чизельное рыхление с дополнительным крошением верхнего слоя почвы и выравниванием поля, а также заделку в почву различных удобрений, стерни и т.п. (за один проход МТА).

Проблемами развития технических средств для глубокого рыхления и чизелевания почвы и разработки соответствующих технологий занимались И.Б. Борисенко, В.М. Дринча, А.Ф. Жук, В.В. Леонтьев, J1.C. Орсик, И.М. Панов, В.И. Пындак, В.В. Рыков, A.M. Салдаев, А.П. Сапунков, Ж.Е. Току-шев, В.В. Труфанов и многие другие. Особый вклад в разработку и внедрение новых орудий чизельного типа внёс И.Б. Борисенко.

Прообразами современных чизельных орудий стали стойки СибИМЭ и Параплау. В последнее время разработаны и апробированы комбинированные плуги и глубокорыхлители, включающие чизельные рабочие органы. Однако возможности нового чизельно-отвалыгого орудия в полной мере не выявлены.

2. Перспективная техника и технология агротехнической мелиорации светло-каштановой почвы в условиях орошения

В.А. Богомягких и его соавторы считают, что все пропашные культуры, за исключением кукурузы, не реагируют на способы и глубину обработки почвы. Имеются доказательства преимуществ глубокого чизелевания даже на "жирных" чернозёмах; многие данные свидетельствуют, что на склоновых землях (до 6е) наиболее эффективным приёмом по защите от плоскостной эрозии почвы является чизелевание.

Обычные ("классические") чизели после рыхления почвы оставляют на поле до 80 % стерни, ранее считалось это преимуществом, но на поле остаётся и большинство сорняков. Наличие на поле сорняков после чизелевания крайне негативно воспринимается в орошаемом земледелии, где борьба с сорняками -одна из основных проблем. В НВНИИСХ разработано и внедрено в опытно-промышленном порядке чизелыю-отвальное орудие, решающее проблему и сорняков, и заделки в почву на оптимальную глубину различных удобрений.

Чизельное глубокое рыхление (на примере рабочего органа с наклонной стойкой) характеризуется разуплотнением и обрушением почвы спереди и по бокам стойки с формированием гребнистого дна борозды (рис. 1). Чизелевание происходит при соблюдении условий:

В « 2 ■ Ь; 0,5 ■ (М - В) < h, (2)

где Н, Ъ - ширина долота и толщина стойки; М - междуследие; h — максимальная глубина чизелевания; В = 60 мм; М= 0,35.. .0,40 м.

Рисунок 1 - Схема чизелевания

Важный показатель - критическая глубина чизелевания:

= ¡ь. + к, или К, = (2,5 ... 4,0) ■ В, (3)

где ¡1;, /I- - высота внутрипочвенного гребня и расстояние от вершины гребня до дневной поверхности; с учётом работы отвалов /ц > 0,2 м при И = 0,36.. .0,42 м. Однако прямая и наклонная стойки без отвала не удовлетворяют всем требованиям агротехнических мелиораций почвы.

По данным Ж.Е. Токушева, взаимодействие долота с почвой - это ударный процесс при блокированном резании (без выноса почвенной стружки на дневную поверхность). При этом резание сопровождается низкими (2...10 с~~) и высокими (50 с-1) частотами; скорость распространения волн пластической деформации почвы < б...8 что больше скорости V МТА (УК > V). По данным И.Б. Борисенко, при блокированном резании основную нагрузку - более 60 % - берёт на себя долото.

Новейший чизельный рабочий орган - с наклонной стойкой и отвалом, входивший в состав орудия при проведении наших полевых исследований, представлен на рис. 2. Чизельно-отвальное орудие в составе МТА изображено на рис. 3.

Весьма важно, что ширина захвата чизельного орудия при минимуме рабочих органов (для тракторов класса 3) ,4Ч = 2,0.« больше ширины трактора ДТ-75 или ВТ-100 с широкими гусеницами 1т - 1,8 м. Для соответствующего трактору лемешно-отвального плуга А,, = 1,4 м (!).

Расчётная схема чизелыю-отвалыюго рабочего органа показана на рис. 4, где приняты обозначения: /? - искомое сопротивление рабочего органа, ус-

ловно приложенное к носку долота; в.. - вес стойки с присоединёнными деталями и часть веса орудия; <\'2 - нормальные силы, действующие на верхние плоскости доло-

Вид сзади

I - стойка; 2 - долото; 3 - башмак; 4 -накладной нож; 5 - кронштейн отвала; 6 - отвал; 7 - ламель; ) и II - возможные положения отвала. Рисунок -2. Рабочий орган чизельно-отвального орудия

Рисунок - 3. Чизельно-отвальное орудие в агрегате с трактором

та со стороны почвы; = / ■ И, - сила трения о дно борозды; ■ .V.; Д ■ Мг - силы трения сжатой почвы по плоскостям долота; /\ - соответствующий коэффициент трения (Д < /); а, у - углы резания и крошения долота; /'•/.,,

Лт51, 1ч12 - горизонтальные и вертикальные составляющие нормальных сил; /?- - силы давления на боковые плоскости долота; • - соответствующие им силы трения < /); Р, - сила резания ножа на наклонной части стоики; Е. - боковая сила, действующая со стороны нетронутой почвы на наклонную часть стойки; /\ - Е - соответствующая ей сила трения; ^ - угол наклона стойки; }'- ■ Е -соя^ - горизонтальная составляющая названной силы трения; Езж - сила взаимодействия взрыхлённой почвы с отвалом.

-Не

12

1 А^М й \ ^ "

Го-Но

(о-Яб

Кб

!К6

Тв

Рисунок - 4. Схема сил, действующих на рабочий орган Сопротивление долота как сумма проекций горизонтальных сил или горизонтальных составляющих сил на горизонтальную плоскость:

R = / • С; + íVj • sinífí + y) +• Л; ■ sin a + /1 ■ • COSÍ« т )') + /. ■ • cos я + 2 -fx-Rf casa ^

Учитывая разработки В.В. Труфанова и И.Б. Борисенко, дополним зависимость (4) составляющими с квадратом скорости FMTA и введём некоторые преобразования:

Д =£ /V- -г 1(/ • С. + /. ■ Л', -f 2 • fó ■ R&) + (К ■+ Е ■ V2) • В • йь, (5) где А', £ - коэффициенты; /¡ ь - проекция долота на вертикальную плоскость (фронтальная площадь долота Аь = 3 ■ hb).

К полученному уравнению следует добавить остальные горизонтальные составляющие сил (рис. 4), но их действие компенсируется коэффициентом А'с, значение которого нами принято 1,4. Нормальные силы Л7, и ,V, через соответствующие площади долота целесообразно представить в виде давлений и-__ и на эти площади. Коэффициенты трения имеют следующие значения: / = 0.4; Д = 0,3; Д = fó — 0.35; названные коэффициенты К и Е при блокированном резании, по В.В. Труфанову, имеют значения: К = 2.2 • 104~ Е = 158 • ю-'

После подстановки в уравнение (5) остальных постоянных величин и с учётом коэффициента К. получим выражение для решения задачи:

R = 3717.2 + 0,0057 ■ рг + 0,0099 ■ рг + 22S.94 • (6)

Здесь р,, р., - переменные величины, их графики изменения задаются; Г, - - постоянная (задаваемая) величина для конкретного решения. На рис. 5,

а даны "сглаженные" графики изменения давлений р. и р-.. которые вводятся в уравнение (6). Результат одного из решений - определение тягового сопротивления R рабочего органа представлен на рис. 5, б. Решение уравнения проводилось на ЭВМ в программе MathCAD.

Выполнены сравнительные исследования водно-физических свойств свегло-каштановой почвы в условиях капельного орошения при различной основной обработке почвы. В среднем за три года после лемешно-отвальной обработки запас продуктивной влаги до вспашки в метровом слое составил 100,5 мм. а после чизельно-отвального рыхления на 53 % больше. Плотность

почвы до посева в слое 0,1.. .0,2 м была одинаковой, а после уборки урожая -после лемешно-отвальной вспашки выросла до 1,34 - на 5,5 % больше, по

мере углубления горизонта (до 0,4 м) плотность возрастает до 1,47 —

б

Рисунок - 5. ''Сглаженные" давления на долото (а) и изменение тягового сопротивления рабочего органа (б) при V = 1,944 7 (7 3

Методика проведения полевых опытов и исследований

Опыты проводили в ОПХ "Орошаемое" - вблизи Волгограда, на светло-каштановой почве. Объектами изучения стали: сравнительная лемешно-отвальная обработка почвы и глубокая чизельно-отвалыш агротехническая мелиорация; двухкомпонентные смеси на зелёный корм - кукурузы и сои, кукурузы и люпина; одновидовые посевы этих культур на зелёный корм и зерно. Орошение - капельное, повторность опытов - трёхкратная. Режим увлажнения в слое 0,40 м до цветения и после цветения в слое 0,60 м поддерживался на уровне 70.. .90 % НВ.

Предусматривались различные схемы посевов названных культур, их главная особенность после чизельно-отвального рыхления - расположение рядов растений над углублениями дна борозды. Покажем две схемы посева: кукурузы с шириной междурядий 0,7 л» (рис. 6, а) и кукурузо-бобовой смеси (рис. 6, б), где кукуруза с мощной корневой системой "седлает" гребень борозды, а бобовая культура располагается над углублениями.

Учёт и определение результатов полевых опытов проводили по известным методикам, проводили также исследование физических и агрохимических свойств почвы и оценку качества обработки почвы после обоих видов вспашки (после чизельно-отвального рыхления определяли и

1 — почвенное ложе; 2 - семя; 3 - углубление; 4 - пространства; 5 - возвышения дна борозды; - ширина междурядья; I.' ~ ширина между почвенными ложе; М - ширина междуследия. Рисунок - 6. Схема посева кукурузы (а) и кукурузо-бобовой смеси (б)

геометпию лна бопозлыУ I' = 1

I,

а

б

Основные результаты полевых опытов и их оптимизация

Урожайность зелёной массы п 2008 году (по схеме посева - рис. 6, б) -для кукурузо-еоевого варианта - составила 25,8 ~ (после лемешно-отвальной

обработки ночпы) и 27,9 - (после чнзельно-отвалыгаго рыхления) - превышение на 8 %. При кукурузо-люшшовой композиции урожайность несколько снижается, но превышение урожайности после чизелсвания возрастает до 12 %. В обоих вариантах зафиксировано повышение протеина после чизелевания -соответственно на 10 и 6 %.

Резулг.татм урожайности зелёной массы "чистых" (одновиловмх) посевов сведены в табл. 1.

Таблица I - Урожайность сельскохозяйственных культур » зависимости от вида основной обработки почвы

Кул [.тура Вид обработки почвы Урожайность

га % к контролю

Кукуруза Лемешно-отвальная 33,2 100

Чизельно-отвальная 37,3 112

Соя Люпин Лемешно-отвальная 21,2 100

Чизельно-отвальная 24 113

Лемешно-отвальная 16,9 100

Чизельно-отвальная 18,3 108

Для объективной и комплексной оценки полученных результатов введены понятия: приведённая урожайность (КП) и удельный расход оросительной воды (<?,а):

У А = (7)

¿2 -

где У - фактическая урожайность, -; 2г - содержание протеина, —; 2г -удельный расход моторного топлива, (¡ф - фактический расход оросительной воды за сезон (принимаем 2008-й год),

Оптимизацию технологии возделывания кукурузо-бобовой смеси (в три строчки) проводили методом планирования эксперимента.

Выявить наилучшие комбинации факторов позволил дисперсионный анализ, предложенный Фишером Р.

В качестве входных управляемых величин, влияющих на процесс, нами были выделены: л. - норма высева кукурузы; х: - ширина междурядья; г3 -вид обработки - глубина вспашки; д4 - количество бобовой культуры в общей составляющей посева.

Критериями оптимизации, по которым оценивалась технология, служили урожайность зелёной массы при чизельно-отвальной агромелиорации и лемешно-отвальной вспашке - у,, у„ и содержание протеина в нём - у3 и у4.

Анализ полученных уравнений регрессии выполняли с помощью двумерных сечений, при этом решали задачу, в которой требовалось найти значения факторов, обеспечивающих максимальную урожайность кукурузо-соевой смеси и наибольшее содержание переваримого протеина в зелёном корме. В результате расчётов получены уравнения регрессии:

)> = 35,5 + 0,45 • л, - 0,42 ,г3 + 0,45 • л3 -1,25 ■ л4 - 0,05 ■ х'а:: т 0.03 ■ V, • х3 - 0,14 • х. • л-4 - 0,13 ■ г: ■ г3 + 0,03 • х, • Д'4 - 0,16 ■ х3.х4 -0,45 ■ д-г - 0,46 • А'| - 0,47 • - 0,8 • л| .

у, = 32,1 + 0,41 • д - - 0.42 ■ хг - 0,40 ■ д3 -1,11 • д4 - 0,095 • I, • х2 + 0,03 • I. • А'з - 0,05 • л, ■ Д'4- 0,04 ■ л, • х3 + 0,02• л» • х1 - 0,05 • я3 • -

0,28 ■ - 0,29 ■ х\ - 0,31 • я*| - 0,66 ■ х?

Уз = 0,697 + 0,032 • г. - 0,038 • хг + 0,042 • х3 + 0,052 • х4 - 0,0017 • х, ■ л. + 0,0033 • х- • а'з + 0,0033 -яу*4- 0,0017 • д2.х3 - 0,0017 • х2 • я,

0,0033 ■ А", ■ \4 - 0.019 • х?- 0,029 ■ хг - 0,029 ■ х| - 0,029 ■ х|

у4 = 0,65 + 0,030 • ~ 0,04 ■ х; + 0,05 ■ х3 + 0,05 • х4 - 0,0001 • я% ■ хг + 0,0025 • д1 • х3 + 0,0025 • л. ■ л4 - 0.0025 ■ х2 • х3 - 0,0025 • х2 • л4 40.0001 • х3 • х4 - 0,02 • л? - 0,03 ■ - 0,03 • х| - 0,03

Расчёты показали, что математические модели адекватны результатам эксперимента. Получено, что при исследовании влияния чизельной агромелиорации Ц. = 0,0006 и £,= 0,1787, при лемешно-отвальной вспашке -

Е, = 0,0011 и = 0,6592. Во всех случаях го й5 > Г.

(9)

(10)

Таблица 2 - Оптимальные значения факторов

Фактор Урожайность при лемешно-отвалыюй пахоте Урожайность при чизелыю-отвальной агромелиорации Содержание протеина при лемешно-отвальной пахоте Содержание протеина при чизельно-отвалыюй агромелиорации

X, 0,84 0,69 0,75 0,9

х2 -0,83 -0,63 -0,67 -0,67

Хз 0,83 0,75 0,84 0,79

х4 -0,91 -0,92 0,83 0,93

Регрессионный анализ наглядно показал наилучшие варианты взаимодействия факторов, при которых получены максимальные выходные данные -урожайность зелёной массы и протеин: д3 - глубина обработки почвы и л 4 -количество бобовой составляющей в общей схеме посева. Взаимодействие этих факторов даёт урожайность 36,4 -■ и протеин 0,75 ^ при чизельно-

отвальной агротехнической мелиорации почвы (рис. 7, а) и 33,1 ~ и 0,70 ~ соответственно при лемешно-отвалыюй вспашке (рис. 7, б).

Рисунок 7 - Двумерные сечения поверхностей отклика

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Современное ресурсосберегающее капельное орошение не привело к существенному повышению эффективности технологий и схем посева куку-рузо-бобовых смесей по причине недооценки роли основной обработки почвы, в том числе возможностей глубокой чизельно-отвальной агротехнической мелиорации почв.

2. Вне зависимости от схемы чизельных орудий, после глубокого чизе-левания формируется гребнистое дно борозды, сопровождающееся блокированным резанием (без выноса почвенной стружки на дневную поверхность) и ударными нагрузками на долото.

3. Объектом экспериментально-теоретических и полевых исследований стал чизельный рабочий орган с наклонной стойкой и отвалом для оборота верхнего (взрыхлённого) слоя почвы. Математическое описание взаимодействия с почвой этого рабочего органа основано на учёте сил сопротивления и трения, квадрата скорости МТА и переменных нагрузок на верхние плоскости долота.

4. Аналитическое решение полученного уравнения - при заданном колебании давлений на плоскости долота - это изменение тягового сопротивления Л рабочего органа во времени, при этом квадрат скорости МТА не оказывает существенного влияния на величину Д.

5. Чизельно-отвальная агромелиорация, наряду с орошением, является одним из главных факторов улучшения водно-физических и агрохимических свойств почвы - по сравнению с лемешно-отвальной обработкой увеличивается почвенная влага до пахоты на 14 % в слое до 0,4 м и на 53 % в метровом слое (в среднем за три года), повышается содержание питательных веществ, на 15 % снижается плотность сложения почвы (до посева) в слое до 0,4 м.

6. После чизельно-отвальной агромелиорации реализованы новые схемы посева кукурузы и кукурузо-бобовых смесей с размещением: рядов кукурузы и бобовой компоненты над углублениями дна борозды; в одном ряду над углублениями кукурузы и бобов; в три строчки - кукуруза "седлает" вершину гребня, бобовые - над углублениями.

7. Применение чизелыю-отпаш.ной агромелиорации и новой технологии возделывания кукурузо-бобовых культур, в условиях капельного орошения, обеспечивает: увеличение зелёной массы на 8...12 %, протеина - на 5...10 %\ увеличение выхода зерна - на 12. ..15 %; снижение удельного расхода оросительной воды на 30...40 %; уменьшение эксплуатационных затрат на обработку почвы, в том числе экономию моторного топлива в среднем на 22,2 %.

8. Регрессионный анализ показал наилучшие варианты взаимодействия факторов при возделывании кукурузо-бобовых смесей: при чизельно-отвальной агротехнической мелиорации взаимодействие факторов :v3 и л:4 даёт выход зелёной массы на уровне 36,4 и протеина 0,75 —; при лемешно-

отвалыюй вспашке взаимодействие тех же факторов даёт выход зелёной массы на уровне 33.1 ~ и протеина 0,70

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Кузнецов, Г1.И. Эффективность чизельной обработки почвы при возделывании зернобобовых смесей па капельном орошении / ГШ. Кузнецов, В.И. Пындак, А.Е. Новиков// Вестник Российской академии с.-х. наук-2009.-№3.-С. 28-31.

2. Кузнецов, П.И. Влияние способа обработки на водно-физические свойства орошаемых свстло-каштановых ночи / П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков // Мелиорация и водное хозяйство. - 2009. - № 2. - С. 37-39.

3. Павленко, В.11. Ресурсосберегающая технология возделывания широкорядных пропашных кулмур / В.II. Павленко, А.Е. Новиков // Плодородие. - 2007. - № 6 (39). - С. 32.

4. Пындак, В.И. Совершенствование технологии возделывания кукурузы в условиях орошения I В.И. Пындак, А.Е. Новиков // АГРО XXI. - 2009. -№7-9.-С. 50-51.

5. Пат. № 2348132 РФ. Устройство для разравнивания, рыхления и заделывания следов колёс с.-х. агрегата / В.В. Мелихов, П.И, Кузнецов, А.Г. Мельников, А.Е. Новиков, J1.A. Курочкина. - 2009. Бюл. № 7.

6. Пат. № 2372762 РФ. Способ совместного возделывания кормовых культур / П.И. Кузнецов, В.И. Пындак, А.Е. Новиков. - 2009. Бюл. № 32.

7. Пат. по заявке № 2007142955/12. Способ обработки почвы под пропашные культуры в условиях орошения / В.В. Мелихов, П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков. - Решение от 18.09.2009 г. о выдаче патента РФ.

8. Пындак, В.И. Особенности возделывания кукурузо-бобовых смесей на зелёный корм в условиях капельного орошения / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. - 2009. -№ 1 (13).-С. 16-23.

9. Кузнецов, П.И. Влияние орошения и способов основной обработки почвы на водно-физические свойства светло-каштановых почв Нижнего Поволжья / П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. ''Орошение земель в обеспечении продовольственной безопасности России". - Волгоград, 2008. - С. 119-128.

10. Кузнецов, П.И. Орошение и технология обработки почвы, как основные факторы изменения водно-физических свойств почвы / П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. '"Перспективы развития аридных территорий Российской Федерации через интеграцию науки и практики" / ПНИИАЗ. - М, 2008. - С. 93-98.

11. Пындак В.И. Смешанные кукурузо-люпиновые посевы: проблемы и перспективы / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // V Всерос. науч. конф. "Новейшие технологические решения и оборудование" / Успехи современного естествознания. - 2007. - № 7. - С. 96-97.

12. Новиков, А.Е. Перспективные технические средства обработки почвы и посева кормовых смесей в орошаемом земледелии / А.Е. Новиков // Ма-. териалы Междунар. науч.-практ. конф. "Наука и молодёжь: новые идеи и решения". - Волгоград, 2007. - С. 500-503.

П.Новиков, А.Е. Разработка перспективной технологии смешанных посевов сбалансированных бобово-кукурузных смесей / А.Е. Новиков // Материалы XI регион, конф. - Волгоград, 2007. - С. 94-96.

14. Новиков, Л.Е. Технология возделывания бобово-кукурузных смесей на зелёный корм и силос / Л.Е. Новиков // Материалы XII регион, конф. -Волгоград, 2008. - С. 57-58.

15. Иоников, А.Е. Эффективность глубокой чизельной обработки почвы в условиях орошения / А.Е. Новиков // Материалы II Междунар. науч.-пракг. конф. "'Наука и молодёжь: новые идеи и решения". - Волгоград, 2008. - Ч. 2. - С. 209-212.

16. Павленко, В.Н. Высокоэффективная ресурсосберегающая технология возделывания широкорядных пропашных культур / В.Н. Павленко, А.Е. Новиков // Материалы науч.-практ. конф. "Научное обеспечение национального проекта "Развитие АПК" / ВГСХА. - Волгоград, 2008. - С. 190-192.

17. Пындак, В.И.-Высокоэффективная технология возделывания широкорядных пропашных культур / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, О.В. Амчеслав-ский // Альманах-2007. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2007. - С. 195-197.

Подписано в печать 27,11.09. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 509. Издательско-полпграфнчсскиП комплекс ВГСХА «Нива» 400002, Волгоград, пр. Университетский, 26.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Новиков, Андрей Евгеньевич

Введение.

1. Современное состояние проблемы и задачи исследований.

1.1. Современные технологии возделывания кукурузы, сои, кукурузо-бобовых смесей в условиях орошения. Преимущества капельного орошения.

1.2. Технические средства для основной обработки почвы в условиях орошения. Чизельные орудия для глубокого мелиоративного рыхления почвы.

1.3. Задачи исследований.

2. Перспективная техника и технология агротехнической мелиорации светло-каштановой почвы в условиях орошения.

2.1. Чизельная глубокая агромелиорация почвы с оборотом-верхнего слоя: преимущества и перспективы.

2.2. Математическое описание взаимодействия с почвой чизельного рабочего органа с наклонной стойкой и с отвалом.

2.3. Аналитическое исследование тягового сопротивления чизельного рабочего органа с наклонной стойкой и с отвалом.

2.4. Изменение водно-физических и агрохимических свойств светло-каштановой почвы в условиях капельного орошения под воздействием, различных систем основной обработки почвы.

3. Методика проведения полевых опытов и исследований.

3.1. Почвенно-климатические условия проведения полевых опытов.

3.2. Объекты и схемы полевых опытов в условиях орошения и методика их проведения.

3.3. Методика учёта результатов полевых опытов.'.

3.4. Методика обработки результатов полевых опытов.

4. Основные результаты полевых опытов и их оптимизация.

4.1. Результаты полевых опытов по возделыванию кукурузы, сои и ку-курузо-бобовых смесей на зелёный корм при капельном орошении.

4.2. Результаты полевых опытов по возделыванию кукурузы и сои на зерно при капельном орошении.

4.3. Разработка уравнений регрессии для некоторых вариантов полевых опытов. Исходные данные для их оптимизации.

4.4. Оптимизация некоторых вариантов полевых опытов с помощью уравнений регрессии.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Чизельно-отвальная агротехническая мелиорация почвы при возделывании кукурузо-бобовых смесей в условиях орошения"

Актуальность проблемы. Кормопроизводство является одной из основных отраслей сельского хозяйства, темпы роста которой во многом определяют развитие животноводства, способствуют повышению конкурентоспособности его продукции и, в конечном итоге, решению продовольственной проблемы. Рациональное использование кормов предопределяет эффективность животноводства, поскольку на долю кормов приходится более половины всех затрат на производство животноводческой продукции.

В настоящее время развитие кормопроизводства в стране находится на низком уровне, что отражается на заготовке кормов и невысоком их качестве. Основной причиной такого положения является низкая продуктивность кормовых угодий, что связано с использованием устаревших технологий обработки почвы и возделывания сельскохозяйственных культур, орошения, уменьшением вносимых доз и систем удобрений, способов заготовки кормов, нерациональным составлением кормовых агроценозов и севооборотов.

Классическая" лемешно-отвальная система обработки почвы привела к деградации около 70 % почв Нижнего Поволжья. Существующая система обработки почвы не отвечает научно обоснованным требованиям применения с учётом местных почвенно-климатических условий каждой зоны. Выбор и использование рациональной мелиоративной обработки почвы особенно важно в условиях орошения.

Для решения указанной проблемы на основе анализа существующих приёмов обработки почвы и возделывания кормовых смесей и теоретических * предпосылок необходимо обосновать и разработать технологию возделывания кукурузо-бобовых смесей на зелёный корм в условиях капельного орошения.

Цель исследования. Совершенствование технологии и сравнительное исследование двух видов основной обработки почвы — чизельно-отвальной и лемешно-отвальной - при возделывании кукурузо-бобовых смесей в условиях капельного орошения.

Объекты исследований. Чизельно-отвальное орудие и основная (зяблевая) обработка светло-каштановой почвы, кукурузо-бобовые смеси на зелёный корм, а также одновидовые ("чистые") посевы кукурузы, сои и люпина на зелёный корм и зерно в условиях орошения.

Предмет исследования. Чизельно-отвальная глубокая агромелиорация почвы, схемы посева кукурузы, сои и кукурузо-бобовых смесей, ресурсосберегающие технологии их возделывания.

Научная новизна. Разработка технологии посева кукурузо-бобовых смесей с размещением рядов растений над углублениями дна борозды. Предложено математическое описание взаимодействия с почвой наклонной стойки с отвалом чизельного орудия и обосновано повышение показателей технологии возделывания.

Практическая значимость. Предложенная технология возделывания кукурузо-бобовых смесей даёт увеличение урожайности зелёной, массы на

8. 12 % и повышение протеина в смеси 510 %\ увеличение выхода зерна на

12. 15 %\ сокращение эксплуатационно-технологических показателей работы МТА, в том числе экономию моторного топлива в среднем на 22,2 %\ сокращение удельного расхода оросительной воды на 30. .40 %.

На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы:

1. Особенности чизельно-отвальной глубокой агромелиорации почвы в условиях орошения.

2. Математическое описание взаимодействия с почвой наклонной стойки с отвалом чизельного орудия.

3. Схемы посева кукурузы, сои и кукурузо-бобовых смесей после чизельно-отвальной обработки почвы.

4. Совершенствование в условиях орошения технологии возделывания кукурузы, сои и кукурузо-бобовых смесей.

5. Проблемы повышения урожайности и потребительских свойств возделываемых культур при сокращении удельного расхода поливной воды и повышении удельных показателей технологии возделывания.

Достоверность разработанных положений, выводов и рекомендаций подтверждается практикой чизельно-отвальной агромелиорации светло-каштановой почвы в условиях капельного орошения, опытно-промышленной апробацией технологии возделывания кукурузо-бобовых смесей, экспериментально-теоретическими исследованиями с использованием закономерностей механики, а также апробацией на научно-практических конференциях.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в опытно-производственном хозяйстве "Орошаемое" Всероссийского НИИ орошаемого земледелия (Волгоградская область). Программа исследований была включена в тематический план ВНИИОЗ в 2006. .2009 годах.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на Международных научно-практических конференциях "Перспективы развития аридных территорий через интеграцию науки и практики" (Астраханская обл., 2008), "Орошение земель в обеспечении продовольственной безопасности России" (Волгоград, 2007); Международных конференциях молодых исследователей "Наука и молодёжь: новые идеи и решения" (Волгоград, 2006, 2007); Всероссийской конференции "Новейшие технологические решения и оборудование" (М., 2007); Региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области (2006, 2007); научных конференциях Волгоградской ГСХА (2007, 2009).

В полном объёме диссертация доложена и одобрена на научном семинаре Волгоградской ГСХА (2009).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 научных работ, в том числе 4 работы в журналах ВАК и 3 патента РФ на изобретение.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Новиков, Андрей Евгеньевич

Результаты исследования по схемам посева - в один ряд (1) и черезряд-ный (II), с шириной междурядья 0,35 и 0,40 м соответственно, о чём говорилось в § 3.2, главы 3 показаны в таблице 4.5. Методика определения комплексного показателя и удельного расхода оросительной воды на производство 1 тонны продукции аналогичная.