Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование способов и технологий комплексной агротехнической мелиорации земель на Юге России

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование способов и технологий комплексной агротехнической мелиорации земель на Юге России"

НОВИКОВ Андрей Евгеньевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ И ТЕХНОЛОГИЙ КОМПЛЕКСНОЙ АГРОТЕХНИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ НА ЮГЕ РОССИИ

Специальность: 06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

9 СЕН 2015

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Волгоград - 2015

005562060

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный аграрный университет»

Научный Пындак Виктор Иванович

консультант доктор технических наук, профессор, лауреат

Государственной премии СССР, заслуженный изобретатель РФ

Официальные Щедрин Вячеслав Николаевич

оппоненты: доктор технических наук, профессор, академик РАН,

федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации», директор

Шуравилин Анатолий Васильевич

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов», кафедра «Почвоведения, земледелия и земельного кадастра», профессор

Фалькович Александр Савельевич

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «СГУ имени Н.Г. Чернышевского», кафедра «Информатики и программирования», профессор

Ведущая Федеральное государственное бюджетное научное

организация "учреждение «Всероссийский научно-исследова-

тельский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова» (ФГБНУ ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова)

Защита состоится «19» октября 2015 г. в 10 ч. 15 мин. на заседании диссертационного совета Д220.008.02 на базе ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ по адресу: 400002, г. Волгоград, Университетский просп., 26, ауд. ЗОЗД.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ и на сайте университета www.volgau.com.

Автореферат разослан официальном сайте ВАК РФ.

2015 г. и размещён на

Учёный секретарь диссертационного совета

А.В. Седов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Юг России, находясь в зоне рискованного земледелия, остаётся одним из крупнейших аграрных районов страны. В условиях засушливого климата и низкой его влагообеспеченности получение устойчивых урожаев продукции растениеводства возможно лишь на орошаемых землях. Но интенсификация технологических процессов при возделывании сельхозкультур привела к различным видам деградации пахотных и переуплотнению подпахотных горизонтов. Количество эродированных и дефлированных орошаемых сельхозугодий в ЮФО составляет более 620 тыс. га, потери плодородия и снижение урожайности сельхозкультур - от 10 до 60 %. Производство растениеводческой продукции на таких землях возможно только при повышенных дозах удобрений.

В рамках продовольственной безопасности Российской Федерации разрабатываются и реализуются программы по мелиорации сельскохозяйственных земель. Однако программы не решают проблемы восстановления уже деградированных земель. Функциональные нарушения в почвенных горизонтах дифференцированы и носят различный характер: в подпахотных — наблюдается переуплотнение, подъём уровня грунтовых вод и солей; в пахотных — разрушение гуматов кальция, структурных связей между почвенными частицами и т.п. Эти процессы приводят к нарушению водно-воздушного, пищевого, солевого и других почвенных режимов, жизнедеятельности почвенной биоты, трансформации гумуса и прочим явлениям.

В связи с вышеизложенным выдвинута научная гипотеза о том, что предотвращение ирригационно-эрозионных процессов на орошаемых агро-ландшафтах сухостепной зоны Нижнего Поволжья, восстановление их продуктивности, а также достаточное и устойчивое производство сельхозпродукции возможно за счёт реализации мероприятий, трактуемых как комплексные агротехнические мелиорации, в том числе по основной глубокой чизельной обработке почвы, формированию сорбционно-удобрнтельного влагосберегающего поверхностного слоя и адаптации схем возделывания сельхозкультур; эти решения должны сопровождаться повышением энергоэффективности.

В связи с этим цель исследования заключается в совершенствовании с позиций энерго- и ресурсосбережения способов и технологий комплексной аг-

ротехнической мелиорации орошаемых агроландшафтов сухостепной зоны Нижнего Поволжья.

Объектами исследования являются чизельные и комбинированные орудия для мелиоративной глубокой обработки почв; удобрения-мелиоранты на основе переработанного илового осадка бытовых сточных вод и сыпучих природных минералов, пропашные культуры.

Предметы исследования. Силовые характеристики и закономерности процесса разрушения чизельными и комбинированными рабочими органами подпахотных горизонтов почв с учётом их реологических свойств; схемы возделывания пропашных культур при проведении комплексных чизельных, удоб-рительно-сорбционных и оросительных агротехнических мелиораций.

Научная новизна результатов исследования заключается

- в теоретическом и экспериментальном обосновании схем совместного и раздельного возделывания пропашных культур с использованием удобрений-мелиорантов;

- в теоретическом обосновании снижения удельной энергоёмкости процесса чизелевания подпахотных горизонтов;

- в совершенствовании математической модели силового взаимодействия чизельного рабочего органа с почвой, а также процесса дренирования-кротования подпахотных горизонтов почв с учётом их реологических свойств.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Комплексная агротехническая мелиорация орошаемых агроландшафтов сухостепной зоны Нижнего Поволжья (на примере возделывания зернобобовых и зерноовощных культур) способствует повышению урожайности зерна и зелёной массы зернобобовых культур на 12-14 %, питательности сочных кормов до 15 %, влагозапасов на 10-33 %, содержания минеральных элементов питания в пахотном горизонте до 20 %, снижению плотности подпахотных, горизонтов до 12 %, удельных расходов моторного топлива до 20 % и поливной воды на производство тонны растениеводческой продукции на 26-40 %; увеличению комплексного критерия энергоэффективности до 15 %.

Методология и методы исследования. Теоретический анализ рабочих гипотез и их экспериментальная проверка в полевых условиях Волгоградской области в период с 2006 по 2014 гг. Обработка экспериментальных данных проводилась аналитическими и вероятностно-статистическими методами.

Основные научные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Особенности глубокой чизельной обработки орошаемых почв.

2. Теоретическое обоснование снижения удельной энергоёмкости при разрушении подпахотных горизонтов чизельными рабочими органами.

3. Математическая модель процесса чизелевания и дренирования-кротования подпахотных горизонтов почв.

4. Схемы совместного и раздельного возделывания пропашных культур.

5. Удобрения-мелиоранты на основе композиции из глубоко переработанного илового осадка и природных минералов.

6. Оценка эффективности комплексных агротехнических мелиораций орошаемых агроландшафтов Нижнего Поволжья.

Диссертация автора на соискание учёной степени доктора технических наук в номенклатуре Паспортов научных специальностей соответствует специальности 06.01.02 «Мелиорация, рекультивация и охрана земель» пунктам 3,4,32.

Личный вклад автора и реализация результатов исследования.

При непосредственном участии автора усовершенствованы способы, технологии и технические средства комплексной агротехнической мелиорации орошаемых агроландшафтов сухостепной зоны Нижнего Поволжья.

Способы возделывания широкорядных пропашных культур и системы чизельной обработки почв апробированы в опытно-производственных условиях КФХ «А.Г. Мельников» (2006-2011 гг.) и СПК «Ахтуба» (2011-2013 гг.) Волгоградской обл., Волго-Донском стационаре ФГБНУ ВНИИОЗ и ФГУП «Орошаемое» Волгоградской обл. (2006-2014 гг.). Производство усовершенствованных чизельных рабочих органов внедрено на предприятии ООО «АгроПромтех-маш» (2013-2014 гг.).

Степень достоверности и апробации результатов исследования подтверждается экспериментальными данными, полученными при лабораторных и полевых исследованиях; современными методами математической обработки результатов исследований с использованием ЭВМ и программных продуктов MS Excel, PowerGraph, MathCAD 14; высокой степенью сходимости теоретических и экспериментальных данных, а также адекватностью математических моделей.

Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на

Международных научно-практических и научно-технических конференциях: в ВГСХА, затем ВолГАУ (2007-2014 гг.); ВНИИОЗ (2007 г.); ПНИИАЗ (2008, 2013, 2014 гг.); респ. Болгария (2011 г.); ВНИИ «Радуга» (2012, 2014 г.); КалмГУ (2013 г.); СибНИИСХ (2013 г.); НИИСХ Юго-Востока (2014 г.); ВНИ-ИГиМ (2014 г.); ВИМ (2014 г.), НВ НИИСХ (2015 г.)

В полном объёме диссертация доложена и одобрена на научно-техническом семинаре в ФГБОУ ВПО Волгоградском ГАУ (2014 г.).

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, библиографического списка и 18 приложений; содержит 317 страниц машинописного текста, в том числе 151 рисунок и 44 таблицы. Библиографический список включает 286 наименований литературных источников.

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 100 работ, из них 31 - в российских и 3 переводных в англоязычных рецензируемых журналах и изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией, в том числе индексируемых в международной базе Scopus; 20 работ изданы в сборниках докладов по материалам Международных научно-пракгаческих и научно-технических конференций; получено 17 патентов РФ на изобретения. Общий объём публикаций составляет 40,0 пл., из них авторских — 21,0 пл.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, приведены цель и задачи исследования, их новизна, теоретическая и практическая значимость, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Современное состояние проблемы» рассмотрены основные причины деградации сельскохозяйственных земель на Юге России, следствием чего является, в частности, нарушение структуры почвы, плотности пахотных и подпахотных горизонтов и реологических свойств, развитие эрози-онно-ирригационных процессов. Основной реологический показатель почвы характеризуется коэффициентом пористости к и пористостью е, которые связаны зависимостями:

k = e/(l-e) = (ps-p)/p-, £ = V0/V, (1)

где р, ps -плотность почвы и её твёрдой фазы; V, V0—объём почвы и пор в почве.

Исследования водно-физических свойств почв различного генезиса Даниловой Е.А., Дегтярёвой Е.Г., Жулидовой А.Н., Медведевым В.В. и другими

учёными показывают, что нарушение структуры носит антропогенный характер; интенсификация технологических процессов и обработка почв приводит к разрушению прочностных связей, снижению количества водопрочных агрегатов, необратимым пластическим деформациям.

Над решением этой проблемы трудились ВНИИГиМ, РосНИИПМ, ВИМ, ВИСХОМ, НИИМЭСХ, РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, ВолжНИИГиМ, ВНИИ «Радуга» и другие институты. Среди учёных и практиков идут споры о виде основной обработки в концепции ресурсосбережения и почвозащиты; имеются сторонники «нулевой», отвапьно-лемешной, плоскорезной безотвальной обработки, а также глубокого рыхления. Предложения о целесообразности почвозащитной обработки почв высказывали Бараев А.И., Гаврилов A.M., Ки-рюшин, В.И. Мальцев Т.С., Моргун Ф.Т., Сухов А.Н., Шикула Н.К., Шульмей-стер К.Г. и другие.

В условиях Нижнего Поволжья, где в стадии деградации и переуплотнения находятся свыше 70 % почв, наиболее актуально использование комплексных агротехнических глубоких мелиораций на основе современных энергосберегающих технологий и средств основной, в том числе чизельной, обработки почв. Этими проблемами занимались Абдразаков Ф.К., Алеев Б.А., Борисенко И.Б., Бойков В.М., Бурченко П.Н., Васильковский С.М., Ветохин В.И., Горяч-кин В.П., Гудков А.Н., Дринча В.М., Дьяченко Г.Н., Измайлов А.Ю., Жук А.Ф., Казаков B.C., Кизяев Б.М., Кострицын А.К., Кряжков В.М., Лобачевский В.М., Лобойко В .П., Матюк Н.С., Медведев В.И., Медовник А.Н., Михайлин A.A., Ольгаренко В.И., Орсик Л.С., Панов И.М., Пикушов А.Н., Плескачёв Ю.Н., Пындак В.И., Рунчев М.С., Рыков В.Б., Савельев Ю.А., Свечников П.Г., Слюса-ренко В.В., Соколов М.Н., Спирин А.П., Старцев C.B., Сучков И.В., Тихонов В.В., Токушев Ж.Е., Труфанов В.В., Чаткин М.Н., Щедрин В.Н., Baba J., Hipps N.A., Hoffman M., Hodson D.R. и многие другие.

При чизельной обработке имеется возможность рыхления почв на глубину отзывчивости растений без нарушения биологических процессов, обеспечивая сниженне глыбистости, разуплотнение пахотных и подпахотных горизонтов, разрушение плужной «подошвы», восстановление реологических свойств. Кроме того, по предложениям ВНИИГиМ, глубокорыхлители, в том числе и чизели, с широким долотом и дренерами, могут использоваться для отвода грунтовых вод.

Одно из преимуществ чизельных орудий и их модификаций, по данным Борисенко И.Б., Труфанова В.В. и других, состоит в формировании гребнистого дна борозды. Профиль борозды при проходе чизельного орудия с прямыми или наклонными стойками (рис. 1) характеризуется показателями: А^,, А - критическая и полная глубина чизелевания; Ип, Ь - высота и ширина углубления дна борозды; с — высота гребней; В — ширина захвата чизельного орудия; М- ширина междуследия.

м

b \ л PI ' к в Щ у^Ч ЮС ' ч с

Рисунок 1 - Схема гребнистого дна борозды после прохода чизельного орудия

Проблемы повышения продуктивности сельхозугодий заключаются также в сохранении влаги в корнеобитаемом слое в условиях засушливого климата, насыщении элементами питания растений и почвенной биоты и т.п. Это возможно, например, за счёт внесения органоминеральных комплексов, в том числе на основе осадков сточных вод и сыпучих природных минералов (агро-руд). В этом направлении следует отметить исследования Алиева Ш.А., Боро-дычёва В.В., Борового Е.П., Варламовой Л.Д., Васильева A.A., Васильева С.М., Гостищева Д.П., Городничева В.И., Григорова М.С., Гумбарова А.Д., Денисова Е.П., Ишкаева Т.Х., Кирейчевой Л.В., Кравчука A.B., Кузнецова,Е.В., Лобаче-вой Г.К., Ламердонова З.Г., Максименко В.П., Овчинникова A.C., Ольгаренко Г.В., Пахненко Е.П., Пчелкина В.В., Пилюгина В.А., Пронько H.A., Свинцова И.П., Свистунова Ю.А., Сметанина В.И., Сухарева Ю.И., Тиньгаева A.B., Фаль-ковича A.C., Трушникова В.Е., Усенко В.И., Шадских В.А., Шабаева А.И., Шу-равилина A.B., Щедрина В.Н., Яппарова И.А. и многих других. Известны, например, исследования Степкиной Ю.А., по эффективному использованию

переработанного (по ферментно-кавитацнонному методу) осадка хозяйственно-бытовых сточных вод.

С учётом современного состояния проблемы и в соответствии с поставленной целью задачи исследования формулируются следующим образом:

1) выполнить анализ и усовершенствовать классификацию чизельных рабочих органов почвообрабатывающих орудий;

2) провести сравнительные испытания чизельной и отвально-лемешной вспашки и дать оценку энергоэффективности почвообработки при чизелевании;

3) обосновать пути снижения энергоёмкости процесса чизелевания подпахотных почвенных горизонтов;

4) усовершенствовать математическую модель силового взаимодействия чизельного рабочего органа с почвой, а также процесса дренирования-кротования подпахотных горизонтов с учётом их реологических свойств;

5) изучить водно-физические и реологические свойства орошаемых почв Нижнего Поволжья;

6) изучить водоаккумулирующие и удобрительные свойства переработанного илового осадка и природных минералов — глауконита, цеолита и бентонита;

7) обосновать приготовление удобрений-мелиорантов на основе переработанного илового осадка и природных минералов, изучить их действие и последействие;

8) разработать схемы и провести исследования совместного и раздельного возделывания пропашных культур;

9) провести оптимизацию параметров технологии агротехнической мелиорации орошаемых агроландшафтов и дать комплексную оценку эффективности удобрения-мелиоранта.

Во второй главе «Методика проведения экспериментальных исследований» описаны этапы подготовки чизельного рабочего органа к лабораторным исследованиям по определению тягового сопротивления с учётом изменяющихся давлений на плоскости долота со стороны почвы. Представлена методика регистрации и обработки силовых характеристик чизельного и отвально-лемешного почвообрабатывающих орудий при их сравнительном исследовании в полевых условиях.

Для преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму применялся модуль Е-440 и ряд специализированных программ. В частности, программный продукт «Power Graph» (рис. 2) позволяет использовать ЭВМ в качестве типовых измерительных и регистрирующих приборов, а также за счёт имеющегося стандартного набора функций проводить фильтрацию помех и обработку экспериментальных данных.

о* а"! у в на Si р* иш '¿jif% i ]Ч»

»¿«I SI^I i « « I'M « » й; i> yTgSiaiE___

нет-

.Viil"'-

>»■

17SB-1»

wa t6?n

15» IS«

I Q WOm _ №Ш * M-frl ,,M _

Рисунок 2 - Диалоговое окно функции фильтров программы «Power Graph»

В третьей главе «Совершенствование чизельных и комбинированных орудий и повышение их эксплуатационных показателей для агротехнической мелиорации почв» представлены схемы чизельных рабочих органов (рис. 3), включая двухстоечный вариант; даны технические решения по повышению эффективности и расширению областей применения чизелей.

На основе имеющихся модернизаций и адаптации чизельных и комбинированных орудий представлена их классификация (рис. 4) по следующим признакам: тип и конфигурация стоек; конструктивные особенности долота; наличие на стойке дополнительных устройств для воздействия на обрабатываемые горизонты.

Рисунок 4 - Чизельные и комбинированные почвообрабатывающие рабочие органы

Совершенствования чизельных рабочих органов и орудий направлены на расширение их функциональных возможностей и повышение эффективности агротехнических мелиорации, в том числе на разуплотнение подпахотных горизонтов почв. Для объёмного рыхления подпахотных горизонтов разработано

чизельное орудие с подрезающими лапками, плоскорезом с дренерами и винтообразными рыхлителями (рис. 5, а). Другая разработка (рис. 5, б) направлена на снижение динамических нагрузок и тягового сопротивления рабочего органа за счёт упругого элемента в виде торсионного вала и оптимизации всей структуры орудия, в том числе совмещения стойки и фронтального звена шарнирного параллелограмма.

Рисунок 5 - Модернизированные чизельные рабочие органы

При демонтаже винтообразных рыхлителей (рис. 5, а) чизелевание почвы сопровождается дренированием — формированием кротовин с уплотнёнными стенками. После прохода каждого рабочего органа - на предельной глубине чи-зелевания А до 0,45 м формируется рыхлый паз 1 и расположенные по его бокам пустотелые кротовины 2 (рис. 6). Кротовины обладают определённой долговечностью и обеспечивают накопление в них дополнительной влаги.

Рисунок 6 — Профиль борозды с учётом дренирования: ко — зона сплошного рыхления, м \М— ширина между следил, м

Для энергетической оценки современных чизельных орудий в сравнении с традиционными отвально-лемешными плугами были проведены полевые испытания по определению соответствующих тяговых сопротивлений Я. Оба орудия были пятикорпусными, но конструктивная ширина захвата отвально-лемешного плуга составляла 1,75 м, а чизельного орудия — 2,0 м. Глубина чизе-левания соответствовала возможностям орудий и трактора класса 4 — до 0,4 м.

На рисунке 7 показаны теоретические и экспериментальные значения тяговых сопротивлений Я орудий — в зависимости от скорости движения КМТА и глубины обработки А, которые подтверждают, что

— минимальные значения Я имеют место при обработке почвы посредством чизеля с отвалом (рис. 7, б), а максимум Я фиксируется при отвально-лемешной пахоте (рис. 7, а);

— повышение скорости V почвообработки с 4 до 7 км/ч сопровождается увеличением тяговых характеристик МТА;

— чизелевание по сравнению со вспашкой характеризуется снижением энергоёмкости почвообработки при увеличении примерно в 1,5 раза глубины А.

37 35 33

V1

29 27 ■

25

34 32 30 •

. 28 [ 26 ' 24 22 20

0,19 0,22 . 0,25 0,28

Л,м

-»-11геор. при У=7 ки'ч 'О-Кэкспер. прн У=7 кы/ч -~-Р,тгор. V- 4 гм/ч -Аг'Нэ|ХПер.прнУ=4 ы/ч

а

0,29

0,32

0,38

0,41

035

-»-Ятсор. при У=7 ки!ч -О-Яэкепср. прн\г=7кы/ч -*-Лтеор.1фаУ=4ю</ч Д 1*эжспер. ирн У=4 жм/ч

Рисунок 7 — Зависимости тяговых сопротивлений Л от глубины к обработки почвы: а — отвально-лемепшой плуг; б—чизель с отвалом

Сравнение энергетических показателей целесообразно проводить при соизмеримых площадях поперечного сечения взрыхлённой части пласта — при чи-зелевании и лемешной вспашке. С учётом разработок Труфанова В.В. и геометрических построений зависимость для определения фронтальной площади чизеле в ания в нашей интерпретации можно выразить следующим образом:

РЧ=ИК-В -[(.п-\)-(М-ьН*+П-Ъ-И0, (2)

или ^ =2-А-0,33, если М - 0,4 м - ширина междурядья (междуследия);

Ь = 0,06 м - ширина долота; п - 5 - количество рабочих органов на орудии.

Площадь обработанного пласта при сплошной отвально-лемешной вспашке - это прямоугольник со сторонами: А - глубина вспашки; В = М п, -конструктивная ширина захвата плуга (М= 0,35 м; и = 5). При оценке качества пахоты допускаются отклонения по глубине обработки почвы плугом 5-10 % и от средней глубины пахоты - ± 10 %, что учитывается коэффициентом ¿ = 0,9-1,1:

Г = ^ ■ Л ■ М ■ п = (1,55. ..1,9) ■/г. (3)

от к

Расчёт площадей сечения взрыхлённого пласта при чизелевании и отвально-лемешной пахоте показал, что их соотношение при оптимальных глубинах обработки составляет = 1,12. На рисунке 8 представлены графики показателей удельного тягового сопротивления отвально-лемешного плуга и чизель-ного орудия с отвалом, приведённых к площади взрыхлённой части. Графики дополнительно подтверждают более высокую энергоёмкость лемешного плуга в сравнении с чизельно-отвальным орудием (по мере увеличения глубины А).

■ Куд теор при У=7 гм'ч * Кудгсор. оря У=4 пА

о ■ Куд/мхпгр прн У-1 км/ч

■ Кул гнхпер щш у=4 км/ч

■ Куд тгмр при V-? к.ч/ч - Кудтсор при V А км/ч

0,35

■ О-Куддгепср. при У-7 км/ч

■ а - Куц.маспер. тцт V** км/ч

0.41

Рисунок 8 — Зависимости удельных тяговых сопротивлений от глубины И обработки почвы: а — отвально-лемешной плуг; б - чизель с отвалом

На рисунке 8 Чуа.тсор. определялись по формуле Труфанова В.В.

Наряду с этим заслуживает внимания коэффициент полезного действия г] изучаемых орудий, который определяли по формулам Горячкина В.П. (для плуга) и Труфанова В.В. (для чизеля):

Л = !-[(/• 0)/Щ, (4)

где/— коэффициент сопротивления орудия в борозде; С — вес плуга, кН; Я - тяговое сопротивление орудия, кН.

По мере увеличения глубины А и площади Р взрыхлённого слоя КПД чизелей возрастает вне зависимости от вариантов почвообработки. Наибольшему

КПД (t] = 0,922) соответствуют: обработка почвы на глубину h = 0,40 м (max); скорость МТА V = 7 км/ч (тэтах); площадь сечения взрыхлённого слоя F = 0,47 м2 (max); тяговое сопротивление R = 28,8 кН (max для чизелей). Однако при от-валыю-лемешной пахоте максимум R - это фактор снижения КПД - по сравнению с КПД чизельных и чизельно-отвальных орудий. Это подчёркивает энергоэффективность глубокого чизелевания.

В четвёртой главе «Совершенствование и апробация агротехнических мелиорации с использованием чизельной обработки почвы и нетрадиционных удобрений-мелиорантов4» рассмотрены способы возделывания пропашных культур (на примере зернобобовых и технических культур), адаптированных к формируемому после чизелевания профилю почвы и при внесении на поверхность поля удобрений-мелиорантов на основе композиции из переработанного илового осадка и природных сыпучих минералов (глауконитов, бентонитов, цеолитов).

Разработанные способы возделывания сельхозкультур заключаются, в частности, в посеве растений над углублениями и возвышениями дна борозды. Возможны варианты размещения ряда культур: например, кукурузы, при возделывании на зерно (рис. 9, а), над углублениями дна борозды через одно углубление при ширине междурядий L = 0,7-0,8 м; при возделывании на зелёный корм (рис. 9,6)- над гребнями борозды (через гребень) основной культуры, и над каждым углублением — сопутствующей культуры (например, сои). При этом ширина междурядий для основной культуры L = 2М = 0,7-0,8 м, а для сопутствующей - М (расстояние между углублениями дна борозды), расстояние между почвенными ложе основной и сопутствующей культур составляет Уг М.

При указанных способах посева для корневой системы растений в условиях орошения создаются комфортные условия: отсутствует плужная «подошва», которая образуется при отвально-лемешной вспашке; в углублениях дна борозды накапливается почвенная влага, органические и минеральные элементы питания, стимулирующие развитие растений.

Исследование влагоёмкости орошаемых суглинистых почв при различных способах их обработки (рис. 10) и одинаковых режимах орошения показало, что максимальное содержание влаги на протяжении всего вегетационного периода фиксируется после глубокого рыхления чизельным орудием.

а б

Рисунок 9 - Схемы возделывания сельхозкультур на зерно и зелёный корм

Перед посевом влагоёмкость почвы в горизонте 0-0,7 м составила 136,5 мм, а после уборки 92,3 мм, что больше варианта с отвально-лемешной вспашкой на 16 и 12 % соответственно. Это объясняется тем, что при чизельной обработке происходит накопление и сохранение влаги в межгребневых впадинах и углублениях за счёт осадков в осенне-зимне-весенний периоды, а также минимальное её испарение в летний период.

Запасы влага, мм

25 20 15 10

Запасы влаги, мм

10 15 20

25

Рисунок 10 — Запасы влаги почвы по слоям: а — чизельная обработка; б — отвальная вспашка

0.7 0.7

а б

При исследовании реологических свойств орошаемых почв Нижнего Поволжья были определены их плотности р, пористость к и — показатели дефор-

! 17

мации (табл. 1): а — коэффициент компрессии, аот - коэффициент относительного уплотнения и модуль деформации Е, определяемый как:

Е = 0,623-(\-к^)-(Р2-Р1)[(кх-к2), (5)

где коэффициенты пористости к] и к2 (соответствуют давлениям Л и Р2); ко — начальный коэффициент пористости.

Таблица 1. Показатели деформации почв

Показатель Светло-каштановые Каштановые Тёмно-каштановые Чернозёмы южные Чернозёмы обыкновенные

а, МПа"1 0,075 0,058 0,057 0,058 0,10 •

аот> МПа1 0,0384 0,0299 0,0290 0,0296 0,0478

Е, МПа 16,22 20,84 21,48 21,05 13,03

Значения модуля Е почв показывают, что в большей степени подвержены нагрузкам каштановые, тёмно-каштановые почвы, а также чернозёмы южные, у которых Е ~ 20-22 МПа. Модуль деформации светло-каштановых почв имеет наименьшее значение (Е= 16-17 МПа).

Для восстановления структуры почвенных агрегатов верхнего горизонта почвы, повышения его влагоёмкости и насыщения элементами питания было разработано удобрение-мелиорант с влагосорбирующими свойствами пролонгированного действия. Удобрение-мелиорант состоит (по массе) из переработанного илового осадка 80-85 %, глауконита или цеолита 7,5-10 % и бентонита 7,5-10 % (табл. 2; 3).

Таблица 2. Химический состав минералов-ионитов, %

Наименование минералов Глауконит Бентонит Цеолит

Si02 49-56 53-55 57-68

FeO, Fe203 <21 8-9 <4

ai2o3 <18 19-20 11-16

KiO <10 <3 <5

MgO <7 <3 <1,9

Удобрение-мелиорант обладает свойствами:

1) высокая сорбционная и ионообменная способность путём аккумулирования парообразной влаги;

2) способность нейтрализации тяжёлых металлов и пестицидов;

3) наличие комплекса микроэлементов, фосфоритов и оксида калия;

4) повышение механической прочности и водопрочности почвенных агрегатов.

Таблица 3. Физико-химический состав переработанного илового осадка

Контролируемые показатели Значения по НТД Фактическое значение

рН солевой, ед. 5,5-8,5 6,7

Влага, % <82 35

Органическое вещество, % >20 15

Азот общий, % >1,0 2,54

Фосфор общий, % >4,0 4,2

Калий общий, % >0,3 1,25

Сера подвижная, мг/кг не норм. 1950

Патогенная микрофлора не допускается отсутствует

Изучение свойств переработанного илового осадка показало, что его внесение на поверхность суглинистых почв позволяет повысить их водопроницаемость (к = 1,45-1,6) и увеличить влагоудерживающую способность (к1 = 2,02,1). Исследования проводили в сравнении с соломой (наиболее вероятный и простой способ повышения влагоёмкости почвы в полевых условиях при возделывании сельхозкультур), и полимером — неорганический мелиорант, используемый при производстве сельхозпродукции в закрытом грунте.

На рисунке 11 показано изменение влажности почвы по горизонтам при внесении различных видов мелиорантов. Осадок обеспечивает повышение влажности почвы на 10-33 % и плотность верхнего слоя до р = 1,21-1,24 г/см3; показатель по влажности превосходит лишь дорогостоящий полимер.

Рисунок 11 - Влияние внесения мелиорантов на влажность почвы по горизонтам: 1 - солома, 2 — иловой осадок, 3 — полимер, 4 -контроль (без внесения мелиорантов)

О 0.1 0.2 0.3 ОЛ 05 0.6 Горизонты отбора почбенных образцоб, м

Апробацию удобрения-мелиоранта (осадок : глауконит = 90:10 %) проводили при возделывании картофеля и сои в короткоротационном зерноовощном севообороте в условиях капельного орошения (табл. 4).

Таблица 4. Режимы орошения картофеля и сои

Оросительная Влага от Почвенная Суммарное Норма ве- Кол-во

Год норма осадков влага водопо- гетацион- вегета-

м^/га % м3/га % м^/га % требление, ного поли- ционных

м3/га ва, м3/га поливов

Картофель: 70-80-70 % НВ (И = 0-0,6 м)

2009 2200 50,5 1830 42,1 320 7,4 4350 110-290 11

Соя: 70 % НВ (И = 0-0,5 м)

2010 2600 47,7 2350 43,1 500 9Л 5450 100-210 14

Важным технологическим приёмом при возделывании картофеля является формирование предпосадочных гребней из водоаккумулирующего, насыщенного элементами питания мелиоранта. После внесения удобрения-мелиоранта на поверхность поля основное количество элементов питания сосредоточено в гребнях, куда и производят посадку клубней картофеля.

Основными критериями оценки эффективности использования удобрения-мелиоранта является урожайность культур, а также возможное загрязнение почвы тяжёлыми металлами и нитратами, оцениваемое, в соответствии с регламентом по гигиенической оценке качества почвы 2.1.7.730-99, критерием 2С:

= £ кс - (и ■-1); Кс = С(/СФ{, (6)

¿ = 1

где Кс - коэффициент концентрации /-го компонента загрязнения; п - количество компонентов загрязнения; С, - фактическое содержание (-го компонента загрязнения в почве, мг/кг; СФ1 - фоновое содержание /-го компонента загрязнения в почве, мг/кг.

Отсутствие загрязнения почвы считается при Хс < 16; продукции — при содержании тяжёлых металлов и нитратов ниже ПДК.

Урожайность клубней картофеля и зерна сои при использовании удобрения-мелиоранта сравнивалась с урожайностью аналогичных культур при внесении, рекомендуемой для зоны и условий исследования, доз минеральных удобрений: Ы,9оР8оКт ~ под картофель; ЫиоРаоК-ы - под сою. Достигнутые результаты сведены в таблицу 5.

Таблица 5. Показатели эффективности использования удобрения-мелиоранта

Культура Урожайность, т/га Прибавка к контролю, % гс

контроль 20:2 40:4 20:2 40:4

Картофель 20,6 23,9 25,9 14 26 2,85-5,98

Соя 2,25 2,53 2,94 12 31 2,32-3,09

Эффект от применения удобрения-мелиоранта объясняется повышенным содержанием в осадке органики, макро- и микроэлементов, высокими сорбци-онными и ионообменными свойствами компонентов, доступностью корням растений и почвенным микроорганизмам органоминеральных элементов питания, в том числе магния и кремния, токсичных для вредителей и возбудителей болезней.

Таким образом, при дозе внесения переработанного осадка и глауконита 40 + 4 т/га (в условиях орошения) урожайность семенного картофеля повышается на 26 %, а сои - до 31 %.

В пятой главе «Исследование энергоэффективности при взаимодействии чизелей с почвой» рассмотрены вопросы взаимодействия долота с почвой — в подпахотном горизонте — при блокированном резании. При чизелевании почв и формировании гребнистого дна борозды в поперечном (фронтальном) сечении пласта фиксируется боковое скалывание почвы под углом 2/? = 90° (под углом 45° по сторонам долота; рис. 12). При этом происходит обрушение почвы впереди долота.

Выдвинута гипотеза, согласно которой чизелевание подпахотного горизонта сопровождается формированием и распространением упругих деформаций, источником которых является долото. По мере повышения плотности р почвы непропорционально возрастает скорость Су распространения упругих

деформаций и модуль упругости Е почвы (рис. 13, а). При блокированном резании происходит сжатие почвенной стружки - на скосе и на верхней плоскости долота - за счёт уменьшения объёма почвенного воздуха. При этом мгновенные значения модуля Е почвы скачкообразно и циклически увеличиваются до 40 МПа (рис. 13, б). При возрастании модуля Е до 40 МПа и плотности почвы р до 1,75 г/см3 ~ 175 Н/м3 скорость распространения упругих деформаций в почве составит Су = 478 м/с. Это существенно выше скорости звука Сзв в воздушной среде (341 м/с). Отношение скоростей Су и См - это число Маха - основная характеристика течения газа:

М = Су I Сзв = 1,4. (7)

а б в

Рисунок 13 — Скорость распространения упругих деформаций (а), модуль упругости почв в зависимости от их плотности (б) и конус деформации (в)

При М > 1 течение газа становится сверхзвуковым. Переход от дозвуковой к сверхзвуковой скорости сопровождается образованием в подпахотном горизонте ударных волн (упругих деформаций), что подтверждает динамическое увеличения модуля Е и эффект блокированного резания почв.

При принудительном потоке газа формируется конусообразная поверхность, внутри которой сосредоточены возмущения. При чизелевании таким источником является вибрирующая режущая кромка долота. При сверхзвуковом течении газа возмущения внутри конуса деформации (рис. 13, в) трансформируются в ударные волны. Это явление способствует перемещению и уносу ежа-

? 22

тых частиц почвы из верхней плоскости под углом крошения долота. Плоский угол ак между осью и образующей конуса связан с числом Маха М:

sino^ = Л/"1; sina^ = Сзв/Су; ак = 45°. (8)

Угол ~ 45° — это также угол естественного откоса почвы, он же и передний угол ц! обрушения почвы при чизелевании, и боковой угол р скалывания. Этим объясняется энергоэффективное обрушение и разуплотнение почвы по всем направлениям и в любых плоскостях между углами у и /?. Ось 1-1 конуса деформации (рис. 12) направлена вертикально вверх - по линии наименьшего сопротивления. Физический смысл разуплотнения почвы при чизелевании - это потеря сцепления частиц почвы (исчезновение внутреннего трения) на мгновения под действием ударных волн по плоскостям естественного откоса.

Угол а разрушения материала (на основе теории прочности Кулона-Мора) - это угол ак конуса деформации:

ак=±45°-<рв (9)

При потере сцепления частиц почвы, т.е. при исчезновении (на мгновение) внутреннего трения - <рв= 0, угол конуса деформации будет равен:

а =±45°.

к

Знак ± означает направление разрушения. Это дополнительно показывает и значение угла конуса деформации, и физический смысл разуплотнения почвы при чизелевании.

При аналитическом исследовании силового взаимодействия с почвой чи-зельного рабочего органа учитываются экспериментальные данные по величине и характеру изменения давлений со стороны почвы на плоскости долота. Схема сил, действующих на долото, показана на рис. 14, где обозначено: G - сила, как часть веса орудия, приходящаяся на один рабочий орган (на одно долото); N,, N2 - нормальные силы, действующие на плоскости долота; F¡, F2 - соответствующие им силы трения; R¿, - искомая сила сопротивления долота; F— соответствующая ей сила трения; а - угол резания; у - угол крошения; f<¡,fi,f2 ~ коэффициенты трения.

Главное сопротивление долота определяется как сумма проекций горизонтальных составляющих сил на горизонтальную плоскость: Rd -/■G + Nl -sin(a + r)+N2 -sina + Zj -jV, -eos(a + r)+f2-N2 -cosa, (10)

где N1 = Рх • = Рг • Р'> Р? ~ давления на плоскости долота (по экспе-

риментальным данным); А1,А2 — названные площади долота.

Рисунок 14 —Схема сил, действующих на долото (с учётом части веса орудия)

Суммарное сопротивление рабочего органа выражается зависимостью:

К = Кд+Кк+Ко+Кс+ЯУ> 01)

где Ид — сопротивление долота; Як — сопротивления при кротовании; — сопротивление дополнительного оборудования; Я: — сопротивление передвижению стойки; Я + Ио = к ■ Я^; к — коэффициент учёта сопротивлений стойки и дополнительного оборудования (0,15-0,35); Яу =(К + £у2)А - динамическая составляющая сопротивления: А- 0,0143 м2 — сумма активных площадей долота и стойки, К = 22-104 Н/м2 и £ = 158-102 Нс?/м4 — коэффициенты динамичности системы по Труфанову В.В.; V— скорость движения МТА, м/с.

Составляющая в уравнении (11) учитывается в случае проведения операции кротования при комплектовании чизеля дренерами. Операция предназначена для объёмного разуплотнения подпахотных горизонтов и т.п. При формировании кротовин (рис. 6) происходит пластическая деформация почвы (рис. 15). Поэтому при определении тягового сопротивления дренеров почва трактуется как упруговязкопластическая среда. Общее тяговое сопротивление дренера при кротовании Ик — это сумма сопротивлений:

(12)

где Я] — фронтальное сопротивление; Я2 — сопротивление силам трения; Я? — сопротивление силам сцепления.

Вокруг дренера радиусом г г, (рис. 15) образуются две напряжённые — концентрические и кольцевые — зоны: I — область структурных деформаций, где

возникают напряжения, превышающие предел прочности ар почвы; II — область упругих деформаций. Наряду с этим на образующей конуса возникают нормальные напряжения <т„, которые также превышают предел прочности ар почвы.

Дренирование-кротование сопровождается потерей прочности почвы — почва вокруг дренера становится текучей. Вследствие этого формируется внутренняя относительно прочная оболочка кротовин (зона/рис. 15). Сжимаемость почвы при этом характеризуется коэффициентом пористости к и описывается уравнением компрессионной кривой:

*л=*М-в-1п(/,1//>0), (13)

где кр0 = е0/(1 — е0) — коэффициент пористости, соответствующий начальному давлению Р0 и начальной пористости ео; кру — конечный коэффициент пористости, соответствующий конечному давлению /*,; а — сжимаемость почвы.

Пористость массива почвы в во внешней зоне III за счёт уменьшения объёма пор, которые заняли частицы почвы, вытесненные из зоны II, и уменьшения общего объёма почвы на величину объёма сформировавшейся дрены, после преобразований с учётом зависимостей (1) описывается выражениями:

£ = (С2-£0+£0-1 )/(£2 -1); кР1 = (С2 ^0+^0-1)/(С2-С2-¿о- ¿о), - (14) где = г\/гд; г1 = 5ту, гд - радиусы в соответствии с рисунком 17.

Приняв допущение о замене давлений Р] и Р2 соответствующими напряжениями о> и ар, уравнение (13) запишется следующим образом:

а - 1п <тг /ар = (1 - 2е0 )/[(1 - г0 ХС2 - С2 • г0 - *0 )], при ТП = (1 -2е0)/[а.(1-е0)-(£2-£2-е0-е0)у;

Допуская, что предел прочности ар почвы равен пределу разрушения а„ воспользуемся реологической моделью Бингама (рис. 16):

сге—т]- с1и/(1п + сгт, (16)

где т} — коэффициент вязкости среды; с/иД/и — градиент скорости деформации; оу - предел текучести (он же <тс™ - допускаемый статический предел прочности при уплотнении почвы) деформируемого тела.

В

{Ь

п

Рисунок 16 — Реологическая модель Бингама

С учётом принятых допущений градиент скорости деформирования почвы при формировании дрены-кротовины можно представить в виде:

= (17)

где У-ят<р - вертикальная составляющая скорости деформирования частиц почвы Уч в, м/с.

Из теории дорожных и землеройных машин известно уравнение лобового сопротивления Л, конусообразных рабочих органов для прокалывания грунтов:

Л, = л: • • с> • [/£(а + #та], (18)

где (р — угол трения рабочего органа о почву; а — угол заострения резца дренера.

Тогда с учётом (15)-(18) тяговое усилие на формирование в подпахотном горизонте кротовины определяется следующим образом:

' Л =Я-Г%-[(я-V- ят<р)/г\ + <гсрт] ■ ет ■ Ша + <р)/вта]. (19)

На боковую поверхность конусообразного резца дренера действует нормальная сила Ы, выраженная через нормальные напряжения <т„:

N -(я -г]; ■ст„)/5та, где я-гд-1 = Ак - площадь боковой (взаимодействующей) поверхности конуса; /¿/вша =/ — длина образующей конуса. На поверхности конуса поведение частиц почвы условно можно рассматривать как обобщённую трёхэлементную модель Кельвина. Напряжение ок (оно же искомое нормальное напряжение <т„) трёхэлементной модели, записывается следующим образом:

<тк=ап=г]-с1о/с1п + уЕ, (20)

где у — относительное удлинение при упругой или вязкой деформации; Е — модуль общей упругости (в нашем случае почвы). Тогда нормальная сила будет равна:

дг = (тг - гй2 )/Бт а - (77 ■ аи^п + уЕ), (21)

Известно, что коэффициент трения /и коэффициент сцепления с для суглинистых почв условно равны 0,4, тогда Я2 и Я3 - составляющие уравнения (12) — равны и запишутся следующим образом:

Яг + Я3 = 0,8 • [(л- • г})/5та ■ (ц-с1о\(1п + уЕ)]. (22)

Общее тяговое сопротивление дренера — (12) — с учётом (19) и (22) — записывается следующим образом:

ею<р)/п + <тсрт]■ ет ■ Ша + +

(23)

.. + 0,8 • [(я- • г/ )Дта ■ (г] ■ с1и/с!п + уЕ), где у = 0,0067; Е = 16,22 МПа (табл. 1).

Основная составляющая (12) — это фронтальное сопротивление Я/, характер изменения которого показан на рисунке 17. В расчётах принято: гд и V— переменные величины (| гд \тщ = 0,04 м; | V \тШ = 0,56 м/с); ц = 0,00295 МПа-с; <р = 22°; г, = 0,2 м при | гд ил; а™ = 0,11 МПа; е0 = 0,488; а = 0,075 МПа"1 (табл. 1); С= 5; а = 45°.

Из рисунка 17 следует: тяговое сопротивление дренера существенно зависит от радиуса дренера гд (квадрата радиуса ), по мере увеличения Гц в 1,5 раза сопротивление возрастает в 2,2 раза; при возрастании скорости V МТА в 3 раза тяговое сопротивление Я] увеличивается всего на 5 %.

4500

3500

2500

2100

1991

2099

— 2000 • £

1500 -1-1-.--1900

0,04 0,045 0,05 0,055 0,06 0,4 0,7 1 1,3 1,6 1,9

Ш, м У, м/с

а б

Рисунок 17 - Зависимость сопротивления дренера от его радиуса (а) и скорости МТА (б)

Оптимизацию уравнения силового взаимодействия чизельного рабочего органа (без составляющей учитывающей кротование) проводили в математической среде МшИСАБ, в качестве параметров варьирования были приняты коэффициент трения/и коэффициент к, учитывающий сопротивления стойки и дополнительного оборудования (табл. 6). Алгоритм программы оптимизации представлен аналитическим выражением — формула (24).

q\<r-q

д1<°>*-9<°> д\<Х> <— кхтооЩд

91 =

1<2>

<0> Ч<Х>,0Ш)

■ Ьтоо1к(д<0> ,д<2>, 0.02)

(24)

9Г

/огке 0...120

д-1* з 5 ■ {(1 + к) ■ [/ ■ в + (0.003 + 0.00358 • /1) • д\кл • 103 + + (0.0043 + 0.0092-/2)• -103] + 3146 + 225.94■ V2}

Расхождение между экспериментальными и расчётными значениями тягового сопротивления не превышает 10-15 %. Из таблицы 6 следует, что с увеличением скорости движения МТА при коэффициенте к = 0,1-0,2 ошибка составляет 11-15 %. При к = 0 и коэффициенте трения почвы/ = 0,25-0,37 расхождение составляет ~ 5 %.

Это также доказывает, что при чизелевании почвы, сопровождающимся блокированным резанием, с увеличением скорости МТА увеличение тягового сопротивления, в том числе при дооборудования чизелей вспомогательными

Таблица б. Зависимость тягового сопротивления от варьируемых параметров

Фактор Г= 1,11 м/с У= 1,94 м/с

к / Л. /2 &ср. расч.» Лф. же.» Ошибка Кср.расч.* Кср. ЭКС.З Ошибка

кН кН Д,% кН кН Д, %

0,25 0,25 27,2 0,7 29,6 5,7

0 0,3 0,27 27,4 1,5 30,4 8,6

0,37 0,29 27,7 2,6 30,8 10,0

0,25 0,25 28,0 3,7 31,2 11,4

0,1 0,3 0,27 28,2 27,0 4,4 31,5 28,0 12,5

0,37 0,29 28,4 5,2 31,8 13,6

0,25 0,25 28,8 6,7 31,8 13,6

0,2 0,3 0Д7 29,2 8,1 32,0 14,3

0,37 0,29 29,6 9,6 32,2 15,0

рыхлящими элементами, ниже в сравнении с отвально-лемешным плугом. Коэффициент /суглинистых орошаемых почв о рабочие органы обрабатывающих орудий предлагается принимать равным 0,3 (для подпахотных слоев). С учётом оптимизации критериев, уравнение тягового сопротивления одного рабочего органа чизельного орудия можно представить в окончательном виде:

Л = 0,3-О + 0,004 • Рх + 0,0068-Л,+3146 + 225,94 • V2. (25)

В шестой главе «Оптимизация показателей и оценка эффективности агромелиоративных технологий с чизелеванием почвы» разработаны оптимизационные модели технологии возделывания пропашных культур на зелёной корм. Для составления моделей использовали метод условного «чёрного ящика» (рис. 18), в котором описываются входные и выходные параметры, возмущающие и управляющие воздействия. Уровни варьирования факторов представлены в таблице 7.

Таблица 7. Уровни варьирования факторов

Факторы Размерность Уровни факторов Шаг варьирования

-1 0 +1

XI тыс. пгг./га 60 70 80 10

Х2 м 0ДО 0,35 0,40 0,10

хз (отвальная обработка,) м 0,20 0,24 0,28 0,04

хз (чизельная обработка) м 0,30 0,35 0,40 0,05

Х4 % 75 50 25 25

Рисунок 18 — Схема представления оптимизационной математической модели

Для составления моделей использовали план Рехтшафнера, который характеризуется высокой .О-оптимальностью и минимальным числом опытов. Реализация полного факторного эксперимента позволила получить следующие оптимизационные модели в кодированном виде:

1. При чизелыюй глубокой мелиорации почвы:

у1 = 35,5+0,45х| -0,41*2 + 0,45*3 - 1,25х4 -0,05*!*2 + 0,03*[*3 -0,14*!*4 -

■>■>■>■) (^б) -0,13*2*3 +0,03*2*4 -0,16*3*4 - 0,45*,2 -0,46*1 -0,47*| -0,8*|;

у2 = 0,697 + 0,032*, - 0,038*2 + 0,042*3 + 0,052*4 - 0,0017*,*2 + 0,003*,*3 + + 0,0033*,*4 -0,0017*2*3 -0,0017*2*4 + 0,0033*3*4 -0,019*,2 -°>029*! ~ С27)

- 0,029*| - 0,029*|.

2. При вспашке почвы отвально-лемешным плугом:

у, =32,1+0,41*. -0,42*, +0,40*, -1,11*. -0,095*.*, +0,03*.*, -0,05*,*. -' , , , , (28)

- 0,04*2*з + 0,02*2^4 - 0,05*3*4 - 0,28*,2 - 0,29*| - 0,3 \х\ - 0,66*|;

у2 = 0,65 + 0,030*, - 0,04*2 + 0,05*3 + 0>05х4 ~ °>0001х1х2 + 0,0025*,*3 + + 0,0025*,*4 -0,0025*2*3 -0,0025*2*4 +0,0001*3*4 -0,02*,2 -0,03*| - (29) -0,03*2 -О.ОЗ*2.

Оптимизационные модели (26)-(29), приведённые к канонической форме, имеют вид:

1. При чизельной глубокой мелиорации почвы:

7, -36,66=-0,46Х2 -0,36Х2 -0,53X2 -0.83Х2, (30)

У2 -0,772= -0,2 2Х,2 - 0,3 4Х| -03IX2 -0,66Х2. (31)

2. При вспашке почвы отвально-лемешным плугом:

. 7,-33,16=-0,019Х2 -0,027Х\ -0,03Х2 -0,028Х2, (32)

Г2 -0,723=-0,02Х2-0,028Х| -0,032Х32-0,03Х2. (33)

Так как все коэффициенты при квадратичных членах в уравнениях (30)-(33) имеют отрицательные знаки, то поверхности отклика представляют собой четырёхмерные параболоиды с координатами центров поверхностей в оптимальных значениях факторов (табл. 8).

Графоаналитическое решение моделей и их оптимизация с помощью двумерных сечений показали, что наилучшие результаты получены при взаимодействии факторов X1 и Х4. Для этого варианта урожайность зелёной массы при чизельной глубокой мелиорации почвы составила 36,5 т/га (рис. 19), при отвально-лемешной вспашке — 33,2 т/га, при этом насыщенность смеси протеином составила 0,99 и 0,72 т/га соответственно.

Таблица 8. Оптимальные значения факторов*

Фактор Чизельная обработка Отвальная обработка

- уравнение (30) уравнение (31) уравнение (32) -уравнение (33)

X, 0,69/76,9 0,90/79,0 0,84/78,4 0,75/77,5

х2 -0,63/0,287 -0,67/0,283 -0,83/0,267 -0,67/0,283

Х3 0,75/0,3875 0,79/0,3895 0,83/0,2732 0,84/0,2736

х4 -0,92/27,0 0,93/73,25 -0,91/27,25 0,83/70,75

♦Примечание: в числителе — в кодированном виде, в знаменателе — в натуральном виде.

Рисунок 19 - Поверхности отклика, отражающие зависимость урожайности зелёной массы У/ и содержание в ней протеина У2 от нормы высева кукурузы Х1 и количества бобовой составляющей в общей структуре посева Х^ при чизельной обработке почвы

Оценку эффективности предложенных технических и технологических мероприятий проводили комплексными показателями, выраженными в энергетических единицах. При возделывании картофеля и сои в короткоротационном зерноовощном севообороте суммарный приход энергии оценивался урожайностью сельхозкультур, а расход - затратами на удобрения, основную обработку почвы и возможными потерями:

ТЕ^Ек+Ес=Гк-ек+Ус-ес; (34)

(35)

^ ]

диз

Уд

-диз диз

@уд ^ уд'

где Ет Ес - приход энергии от урожайности клубней картофеля и зерна сои; Ук, Гс - урожайность клубней картофеля и зерна сои; ею ес - их энергетические эквиваленты; Едип Еуь, Еп - расход энергии при обработке почвы, внесении удобрений, а также потери; Qd.ii - расход моторного топлива на гектар пахоты; ег)1а -его энергетический эквивалент; <2>*> - дозы удобрений на один гектар; - их энергетический эквивалент.

Результаты энергетической эффективности предлагаемой технологии с внесением удобрения-мелиоранта сведены в таблицу 9, из которой следует, что при реализации предлагаемой технологии с внесением удобрений-мелиорантов удельный расход поливной воды на производство тонны клубней картофеля составляет 84,9 м3/т, зерна сои - 884,4 м3/т, в целом сельхозпродукции за корот-коротационный зерноовощной севооборот - 166,4 м3/т, что ниже контроля на 26%.

Таблица 9. Удельные показатели эффективности возделывания картофеля и сои

Технология Контроль С внесением удобрения-мелиоранта

У/, т/га У, Ус Ус Ук Ус УЕ

20,6 2,25 22,85 25,9 2,94 28,84

<2ф, м^/га 2200 2600 4800 2200 2600 4800

2г, м'/т 106,8 1155,6 210,1 84,9 884,4 166,4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Длительное орошение слабоструктурированных суглинистых почв высокими поливными нормами провоцирует эрозионно-ирригационные процессы, переуплотнение почв, изменение их реологических свойств. Нагрузка на орошаемые почвы техникой и естественная дефляция ускоряют эти процессы, о чём свидетельствует расхождение между фактическим значением коэффициента пористости к и его оптимальным значением. В условиях сухого земледелия возрастают площади деградированных земель.

2. Среди ресурсосберегающих почвозащитных технологий и техники агротехнической мелиорации почв особое место занимают чизельные орудия, которые обеспечивают защиту почвы от ветровой и водной эрозии, регулирование стока талых вод, разрушение плужной «подошвы», при этом не отмечается дифференциация пахотного слоя по плодородию. Перспективным направлением в разработке и совершенствовании чизельных орудий является расширение их функцио-

33 ,

нальных возможностей путём комплектации стоек дополнительным оборудованием и комбинации чизельных и отвально-лемешных рабочих органов.

3. Сравнительные исследования отвально-лемешного плуга (ширина захвата 1,75 м) и чизельных орудий (ширина захвата 2,0 м) показали, что соотношение площадей взрыхлённого пласта при оптимальной глубине чизелевания в 1,12 раза больше; тяговое сопротивление лемешного плуга относительно чизеля (даже при несопоставимой глубине обработки) больше в 1,2-1,5 раза; КПД чизеля с отвалом является наибольшим - 0,92 при скорости 7 км/ч; потребная тяговая мощность минимальна для чизелей без отвала и предельная (= в 1,5 раза больше) для лемешного плуга, при этом мощность зависит от скорости МТА.

4. После прохода чизельных орудий в почве формируется гребнистое дно борозды, что создаёт благоприятные условия для вегетации растений и повышения их продуктивности. Чизелевание орошаемых суглинистых почв обеспечивает снижение плотности в подпахотных горизонтах на 12 %; увеличение урожайности зелёной массы кормовых культур на 8-14 %, «сырого» протеина — 10-15 %, зерна - 12-14 %; повышение запасов влаги на 10-18 % и минеральных элементов питания (/^Оу, К20\ М03\ ЫН4) в среднем на 20 %; уменьшение удельного расхода моторного топлива до 20 % и удельного расхода поливной воды на 34-40 %.

5. Процесс чизелевания сопровождается блокированным резанием — высокочастотным виброударным воздействием на почву и формированием ударных волн в подпахотном горизонте. Скорость распространения волн Су зависит от модуля упругости Е и плотности почвы р, при этом происходит повышение плотности р и модуля Е за счёт уменьшения объёма почвенного воздуха (модуль скачкообразно и циклически возрастает до 40 МПа); скорость упругих деформаций Су в почве достигает значений, превышающих скорость звука С3„ в воздушной среде, при этом течение газа становится сверхзвуковым с образованием ударных волн. Выдвинута гипотеза, согласно которой при взаимодействии чизельного долота с подпахотным (нетронутым) горизонтом формируется конусообразная поверхность, внутри которой сосредоточены ударные волны. Плоский угол (ак) конуса равен углу естественного откоса почвы у ~ 45°, он же угол обрушения почвы р. Физический смысл разуплотнения почвы в процессе чизелевания — это потеря сцепления частиц почвы (внутреннего трения) на мгновения под действием ударных волн.

: 34

6. Математическая модель тягового сопротивления долота учитывает горизонтальные составляющие сил на почву и на рабочий орган; нормальные силы N1 и N2 на плоскостях долота выражены через давления Р/ и Р2 почвы на долото. Давление Р/ (на скосе долота) существенно превосходит Р2 и носит высокочастотный колебательный характер. Итоговая зависимость тягового сопротивления чизеля — это функция давлений Р ¡, Р2 и скорости КМТА. Решение математической модели тягового сопротивления чизеля (с отвалом) - при оптимизации коэффициента трения f для светло-каштановых суглинистых орошаемых подпахотных почв - выполнено в среде Ма/ИСАБ. При блокированном резании почв (с увеличением скорости V) существенного увеличения тягового сопротивления Л не происходит.

7. Для объёмного разуплотнения подпахотных горизонтов орошаемых почв предлагаются чизельные орудия с дренерами. Условием образования кротовин в почве является упруговязкопластическая модель Бингама, учитывающая вязкость и градиент скорости деформации среды. При формировании дрен-кротовин вокруг дренера радиусом Гц образуются зоны различного генезиса, в том числе зона структурных деформаций, где напряжения превышают предел прочности почвы. На основе реологического уравнения компрессионной кривой разработана математическая модель тягового сопротивления Я; дренера,

2

существенно зависящего от квадрата радиуса гд дренера и скорости V МТА. Нормальная сила Л?, действующая на скосы дренера, и сопротивления силам трения и сцепления Я2+ О,ВЫ ; рекомендуемое значение радиусов га = 0,04-0,05 м.

8. Разновидностью комплексной агротехнической мелиорации почв является формирование влагосберегающего поверхностного слоя из удобрений-"мелиорантов на основе композиции из переработанного илового осадка хозяйственно-бытовых сточных вод и природных минералов с высокими сорбцион-ными и ионообменными свойствами, например, глауконитов. Внесение в виде мульчирующего слоя подобных удобрений насыщает почву легко усвояемой органикой, микроэлементами, фосфоритами и оксидом калия, стимулирует жизнедеятельность почвенной биоты, аккумулирует из атмосферы и удерживает влагу.

9. Внесение удобрения-мелиоранта позволяет повысить водопроницаемость (к = 1,4-1,5) и влагоудерживающую способность (к, = 2,0-2,1) слабоструктурированных суглинистых почв, снизить плотность корнеобитаемого горизонта почвы до р — 1,21-1,24 г/см3. На примере короткоротационного зер-ноовощного севооборота при глубине промачиваемого слоя 0-0,6 м и поддержании влажности почвы 70-80-70 % НВ под картофель и - 0-0,5 м и 70 % НВ под сою, достигнуто повышение запасов продуктивной влаги на 10-33 %; прибавка урожайности картофеля на 14-26 %, зерна сои - 12-31 %; снижение удельного расхода поливной воды на 26 %; увеличение комплексного критерия энергоэффективности до 15 %.

10. При моделировании методом регрессионного анализа получены оптимизационные модели способов возделывания зернобобовых культур на зелёный корм при различных видах мелиорации почвы, учитывающих норму высева основной и сопутствующей культур, ширину междурядья и глубину обработки почвы. Решена условно компромиссная задача — определение условий получения наибольшей урожайности при максимальной насыщенности протеином. После чизелевания светло-каштановой орошаемой почвы оптимальная урожайность зернобобовой зелёной смеси достигает 36,5 т/га при насыщенности протеином на уровне 0,99 т/га (при взаимодействии факторов X, - норма высева кукурузы и Х4 - количество бобовой составляющей).

Рекомендации производству.

Разработанные технологии возделывания сельхозкультур могут быть использованы при производстве продукции растениеводства в хозяйствах на орошаемых и богарных землях. Разработанные модели чизелевания и дренирования суглинистых почв можно использовать при решении практических задач силового взаимодействия рабочих органов почвообрабатывающих орудий с <• другими типами почв. Теоретическое обоснование энергоэффективности чизелевания почв целесообразно использовать в лекционном и практическом учебных курсах агроинженерных специальностей.

Перспективы дальнейшей разработки темы.

Разработанные чизельные и комбинированные орудия для глубокого объёмного рыхления почв — перспективное направление агротехнической мелиорации земель. Совершенствование способов и технологий возделывания зерно-

вых и овощных культур при комплексной агротехнической мелиорации почв, направленных на повышение урожаев и сохранение плодородия, также относится к энергоэффективным и перспективным направлениям исследований.

Использование переработанного илового осадка и природных минералов в качестве удобрений-мелиорантов при освоении заброшенных и деградированных земель и возделывании технических культур на биотопливо — отдельное актуальное направление исследований.

Основные положения диссертации опубликованы

—в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Павленко, В.Н. Ресурсосберегающая технология возделывания широкорядных пропашных культур / В.Н. Павленко, А.Е. Новиков // Плодородие. - 2007. -№6.-С. 32.

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

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

4. Кузнецов, П.И. Эффективность чизельной обработки почвы при возделывании зернобобовых смесей на капельном орошении / П.И. Кузнецов, В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Вестник РАСХН. - 2009. - №3. - С. 28-31.

5. Кузнецов, П.И. Влияние структурообразующих мелиорантов на водопроницаемость и влагоудерживающую способность светло-капгтановых почв / П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков // Доклады РАСХН. - 2010. - №4. - С. 36-38.

6. Новиков, А.Е. Оптимизация агротехнических параметров технологии возделывания зернобобовых кормовых культур / А.Е. Новиков // Изв. Нижневолж. агро-универсигег. комплекса. - 2010. — №4. — С. 168-176.

7. Пындак, В.И. Тяговое сопротивление чизельно-отвального орудия / В.И. Пындак, А.Е. Новиков //Тракторы и сельхозмашины. — 2010. -№8, —С. 34-36.

8. Оптимальные параметры дождевальных машин барабанного типа / П.И. Кузнецов, H.A. Безроднов, А.Е. Новиков [и др.] // Тракторы и сельхозмашины. - 2010. -№12.-С. 28-31.

9. Кузнецов, П.И. Инновационные технологии возделывания кукурузы на орошаемых землях / П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков, А.Г. Мельников // Земледелие. — 2011.-№2.-С. 13-14.

10. Борисенко, И.Б. Модернизация и адаптация почвообрабатывающих орудий на основе чизеля / И.Б. Борисенко, В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Ремонт, восстановление, модернизация. — 2011. — №4. — С. 8-10.

П.Новиков, А.Е. Экологически безопасные приёмы мелиорации почвы при возделывании пропашных культур / А.Е. Новиков, В.Г. Абезин // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса. — 2011. — №4. — С. 236-243.

12. Пындак, В.И. Высокоэффективные технологии возделывания зерновых колосовых культур в засушливых условиях Нижнего Поволжья / В.И. Пындак, Ю.А. Степкина, А.Е. Новиков // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса. - 2012. -№4.-С. 188-191.

13. Пындак, В.И. Обоснование рабочих органов для глубокого рыхления почвы при возделывании широкорядных пропашных культур в условиях орошения /

B.И. Пындак, А.Е. Новиков // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса. — 2012. — №2.-С. 161-165.

14. Новиков, А.Е. Реологическое поведение почв Волгоградской области и научное обоснование современных подходов по выбору МТА / А.Е. Новиков // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса. — 2012. — №3. — С. 204-209.

15. Пындак, В.И. Решение проблем отходов и плодородия деградированных земель (на примере Нижнего Поволжья) / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, Ю.А. Степкина // Научное обозрение. - 2013. - №4. - С. 85-89.

16. Пындак, В.И. Совершенствование системы основной обработки почвы в засушливых условиях / В.И. Пындак, И.Б. Борисенко, А.Е. Новиков // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса. — 2013. - №2. — С. 199-204.

17. Пындак, В.И. Агротехническая мелиорация земель в аридных условиях Нижнего Поволжья / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2013. - №4. - С. 15-17.

18. Кузнецов, П.И. Энерго- и ресурсосбережение при возделывании зерновой кукурузы на орошаемых землях / П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков // Доклады РАСХН -2013. -№5.- С. 44-47.

19. Пындак, В.И. Энергоэффективность глубокого чизелевания / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса. — 2013. — №4. —

C. 203-209.

20. Пындак, В.И. Нетрадиционные удобрения и короткоротационные севообороты при возделывании сои и картофеля / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Аграрная наука.-2013.-№12.-С. 18-19.

21. Новиков, А.Е. Исследование потерь напора и равномерности расхода жидкостей в капельных трубопроводах / А.Е. Новиков, М.И. Ламскова // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса. - 2014. - №2. - С. 203-209.

22. Гидравлический расчёт капельных лент СКО / А.Е. Новиков, М.И. Ламскова, В.А. Моторин [и др.] // Природообустройсгво - 2014. - №2. - С. 29-33.

23. Повышение износостойкости и эксплуатационных показателей почвообрабатывающих рабочих органов / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, С.Д. Фомин [и др.] // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса. — 2014. — №2. - С. 185-188.

24. Расширение функциональных возможностей чизельных орудий / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, С.Д. Фомин [и др.] // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса. - 2014. - №3. - С. 195-200.

25. Новиков, А.Е. Оптимизация технологических параметров выращивания высокопродуктивных кормовых культур / А.Е. Новиков // Вестник Саратовского госаг-роуниверситета им. Н.И. Вавилова. — 2014. — №8. — С. 46-49.

26. Пындак, В.И. Энергоэффективность машин и орудий для глубокой обработки почвогрунтов / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Проблемы машиностроения и надёжности машин. — 2014. - №6. — С. 95-100.

27. Проблемы и перспективы выращивания технических культур в засушливых условиях Заволжья / В.П. Зволинский, В.И. Пындак, Н.В. Тютюма А.Е. Новиков // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса — 2014. - №4. - С. 178-180.

28. Повышение эффективности функционирования систем локального орошения со стальными магистральными трубопроводами / А.Е. Новиков, С.Д. Фомин, М.И. Ламскова [и др.] // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса. - 2014. -№4.-С. 245-250.

29. Новиков, А.Е. Оценка водных объектов Волгоградской области / А.Е. Новиков, М.И. Ламскова, М.И. Филимонов // Аграрный научный журнал. — 2014. — №12.-С. 26-29.

30. Пындак, В.И. Природные мелиоранты на основе кремнезёмов и глинозёмов / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса. — 2015,-№2.-С. 76-37.

31. Чизелевание почвы: перспективные орудия и способы возделывания широкорядных пропашных культур / И.Б. Борисенко, А.Е. Доценко, П.И Борисенко, А.Е. Новиков // Аграрный научный журнал. - 2015. - №7. - С. 38-42.

— защищены патентами РФ:

32. Пат. 2372762, МПК А01В 79/02. Способ совместного возделывания кормовых культур / В.И. Пындак, П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков. - Опубл. 20.11.2009. Бюл. №32.

33. Пат. 2348132, МПК А01В 37/00. Устройство для разравнивания, рыхления и заделывания следов колёс сельскохозяйственного агрегата / В.В. Мелихов, П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков [и др.]. - Опубл. 10.03.2009. Бюл. №7.

34. Пат.2377751, МПК А01В 79/00. Способ обработки почвы под пропашные культуры в условиях орошения / В.В. Мелихов, П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков [и др.]. - Опубл. 10.01.2010. Бюл. №1.

35. Пат. 2444889, МПК A01G 1/00. Способ возделывания картофеля / В.И. Пындак, Ю.А. Степкина, А.Е. Новиков [и др.]. - Опубл. 20.03.2012. Бюл. №8.

36. Пат. 2455814, МПК А01С 1/00. Способ возделывания сахарной кукурузы на зерно / В.И. Пындак, A.C. Овчинников, А.Е. Новиков [и др.]. — Опубл. 20.07.2012. Бюл. №20.

37. Пат. 2454064, МПК A01G 1/00, А01В 79/02. Способ возделывания широкорядных пропашных культур / В.И. Пындак, A.C. Овчинников, А.Е. Новиков [и др.]. -Опубл. 27.06.2012. Бюл. №18.

38. Пат. 2479969, МПК А01В 13/08, А01В 13/14. Глубокорыхлигель / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, И.Б. Борисенко. — Опубл. 27.04.2013. Бюл. №12.

39. Пат. 2488260, МПК А01В 49/06. Орудие для мелиоративной обработки почвы /С.Я. Семененко, В.Г. Абезин, А.Е. Новиков. - Опубл. 27.07.2013.

40. Пат. 2489826, МПК А01В 13/08. Почвообрабатывающее орудие / И.Б. Борисенко, A.C. Овчинников, А.Е. Новиков [и др.]. - Опубл. 20.08.2013.

41. Пат. 2529705, МПК C05D 11/00. Удобрение-мелиорант / В.И. Пындак, А.Е. Новиков. - Опубл. 27.09.2014. Бюл. №27.

42. Пат. 2532056, МПК А01В 79/02, A62D 3/00. Способ подготовки парового поля / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, A.C. Межевова. - Опубл. 27.10.2014. Бюл. №30.

43. Пат. 2539206, МПК A01G 9/10. Способ возделывания овощных и бахчевых культур / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, Т.В. Константинова [и др.]. - Опубл. 20.01.2015. Бюл. №2.

44. Пат. на п.м. 148330, МПК А01В 13/14. Рабочий орган почвообрабатывающего орудия / И.Б. Борисенко, С.Ю. Кондаков, А.Е. Новиков. - Опубл. 10.12.2014. Бюл. №34.

45. Пат. 2549091, МПК A01G 1/00, А01В 79/02, C05F 11/08, C05F 11/10. Способ возделывания широкорядных пропашных культур / А.Е. Новиков, В.И. Пындак, И.Б. Борисенко [и др.]. -Опубл. 20.04.2015. Бюл. № 11.

46. Пат. 2553252, МПК АО IB 13/08. Орудие для глубокой обработки почвы / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, И.Б. Борисенко. — Опубл. 10.06.2015. Бюл. № 16.

47. Пат. на п.м. 152560, МПК G01N 33/24, 3/14, 3/307. Устройство для измерения твёрдости почв / И.Б. Борисенко, А.Е. Новиков, В.И. Пындак [и др.]. — Опубл. 10.06.2015. Бюл. № 16.

48. Пат. № 2550654 РФ, МПК A61N 5/00, A01G 9/14, Е04Н 5/08. Теплица / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, О.В. Амчеславский — Опубл. 10.05.2015. Бюл. №13.

— в зарубежных изданиях:

49. Kuznetsov, P.I. Effect of soil conditioners on water permeability and waterholding capacity of light chestnut soils / P.I. Kuznetsov, A.E. Novikov // Russian Agricultural Sciences. - 2010. - Vol.3 6, No.4. - pp. 279-281.

í 40

50. Борисенко, И.Б. Энергосбережение при основной обработке почвы / И.Б. Борисенко, А.Е. Новиков // Найновите постижения на европейската наука—2011: матер, за VII междунар. науч.-пракг. конф. Т.38. Селско сгопанство. - София, 2011.— С. 7-12.

51. Новиков, А.Е. Энерго- ресурсосберегающие технологии чизельной обработки почвы: монография / А.Е. Новиков, В.И. Пындак. - Saarbrücken (Germany): LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2012. - 165c.

52. Kuznetsov, P.I. Energy and Resource Conservation in the Grain Com Cultivation on Irrigated Lands / P.I. Kuznetsov, A.E. Novikov // Russian Agricultural Sciences. -2013. - Vol.39, No.5-6. - pp. 474-478.

53. Pyndak, V.l. Energy Efficiency of Mechanisms and Instruments for Deep Cultivation of Soil / V.l. Pyndak, A.E. Novikov // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. -2014. - Vol. 43, No. 6. - pp. 532-536.

— в сборниках докладов международных конференций:

54. 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 // Орошение земель в обеспечении продовольственной безопасности России: матер, междунар. науч.-практ. конф. / ВГСХА — Волгоград, 2008.-С. 119-127.

55. Кузнецов, П.И. Орошение и технология обработки почвы, как основные факторы изменения водно-физических свойств почвы / П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков // Перспективы развития аридных территорий РФ через интеграцию науки и практики: матер, междунар. науч.-практ. конф. / ПНИИАЗ. — М., 2008. — С. 93-98.

56. Кузнецов, П.И. Влияние мульчирующих наполнителей и обработки почвы на формирование водно-воздушного режима светло-каштановых почв в условиях орошения / П.И. Кузнецов, А.Е. Новиков // Проблемы, состояние комплексных мели-ораций и их роль в обеспечении продовольственной безопасности России: матер, междунар. науч.-практ. конф. / ВГСХА. — Волгоград, 2010. — С. 141-144.

57. Пындак, В.И. Перспективные мелиоративные приёмы возделывания пропашных культур на юге России / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Задачи аграрных ВУЗов России по научному обеспечению инновационного развития АПК: матер. Всерос. совещания. / ВГСХА. - Волгоград, 2011. - С. 192-197.

58. Новиков, А.Е. Энергоэффективность технологий возделывания кукурузы на зерно в орошаемых условиях / А.Е. Новиков, П.И. Кузнецов // Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации: матер. V междунар. конф. / ВНИИ «Радуга». - Коломна, 2012. - С. 175-181.

59. Пындак, В.И. Биоинженерные решения по возрождению плодородия деградированных и полупустынных земель Прикаспийского региона / В.И. Пындак,

■ 41

А.Е. Новиков, Ю А. Степкина // Актуальные проблемы развития агропромышленного комплекса Прикаспийского региона: матер, междунар. науч.-практ. конф. / КалмГУ — Элиста, 2013. - С. 140-142.

60. Новиков, А.Е. Проблемы качества поливной воды и водоочистки для систем капельного орошения / А.Е. Новиков, М.И. Ламскова // Актуальные проблемы развития агропромышленного комплекса Прикаспийского региона: матер, междунар. науч.-практ. конф. / КалмГУ - Элиста, 2013. - С. 132-134.

61. Новиков, А.Е. Модель системы обработки почвы в орошаемом земледелии / А.Е. Новиков // Теоретическое и практическое развитие науки в современных социально-экономических условиях: матер. II междунар. науч.-практ. конференции / ПНИИАЗ. — М., 2013. - С. 6-10.

62. Пындак, В.И. Новые эффекты при внесении в почву нетрадиционных мелиорантов / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Интеграция науки и производства — стратегия успешного развития АПК в условиях вступления России в ВТО: матер, междунар. науч.-практ. конф. / ВолГАУ. - Волгоград, 2013. - С. 391-395.

63. Новиков, А.Е. Использование адсорбентов природного и техногенного происхождения в качестве почвенных удобрений-мелиорантов / А.Е. Новиков // Проблемы и перспективы развития АПК в работах молодых учёных: махер. междунар. науч.-пракг. конф. / СибНИИСХ. - Омск, 2013. - С. 80-85.

64. Новиков, А.Е. Моделирование агротехнических процессов в растениеводстве / А.Е. Новиков // Перспективные направления исследований в изменяющихся климатических условиях: матер, междунар. науч.-практ. конф. / НИИСХ Юго-Востока - Саратов, 2014. - С. 263-267.

65. Новиков, А.Е. Эффективность использования природных и техногенных сорбционно-удобрительных мелиорантов / А.Е. Новиков, В.И. Пындак, В.Н. Павленко [и др.] // Научные и технологичные подходы в развитии аграрной науки: матер. Ш междунар. науч.-практ. конф. / ПНИИАЗ. - М., 2014. - С. 17-21.

66. Новиков, А.Е. Лазерное упрочнение рабочих органов почвообрабатывающих орудий / А.Е. Новиков, В.В. Калиниченко, В.И. Пындак // Научные и технологичные подходы в- развитии аграрной науки:- III междунар. науч.-практ.- конф. / ПНИИАЗ. - М„ 2014. - С. 3-6.

67. К вопросу снижения энергии воздействия капли на почвенные агрегаты / М.И. Ламскова, М.И. Филимонов, А.Е. Новиков [и др.] // Комплексные мелиорации -средство повышения продуктивности сельскохозяйственных земель: сб. науч. докл. юбилейной междунар. науч. конф. / ВНИИГиМ. - Москва, 2014. - С. 102-106.

68. Калиниченко, В.В. Повышение износостойкости рабочих органов для поч-вообработки / В.В. Калиниченко, В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Наука и молодежь:

новые идеи и решения (посвященная 70-летию ВолГАУ): VIII междунар. науч.-пракг. конф. / ВолГАУ. - Волгоград, 2014. - С. 157-160.

69. Ламскова, М.И. К вопросу повышения эксплуатационной надёжности низконапорных малообъёмных систем орошения / М.И. Ламскова, М.И. Филимонов, А.Е. Новиков // Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации: матер. УН-й междунар. конф. / ВНИИ «Радуга» — Коломна, 2014. — С. 65-68.

70. Пындак, В.И. Открытие явления снижения энергоёмкости разрушения закрытых почвогрунтов / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Научные основы стратегии развития АПК и сельских территорий в условиях ВТО: матер, междунар. науч.-практ. конф. / ВолГАУ. - Волгоград, 2014. - С. 3-7.

71. Пындак, В.И. Обоснование эффективности глубокой обработки почвогрунтов / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Инновационное развитие АПК России на базе интеллектуальных машинных технологий: матер, междунар. науч.-практ. конф. / В ИМ. — М., 2014.-С. 64-67.

72. Новиков, А.Е. Экспериментально-теоретическое обоснование средств для дренирования почвогрунтов / А.Е. Новиков, В.И. Пындак // Комплексные мелиорации — средство повышения продуктивности сельскохозяйственных земель: матер, юбилейной междунар. науч. конф. / ВНИИГиМ. - М., 2014. - С. 297-302.

73. Новиков, А.Е. Технологии и техника глубокой мелиоративной обработки почвогрунтов / А.Е. Новиков // Инновационные технологии и экологическая безопасность в мелиорации: матер. VII междунар. конф. / ВНИИ «Радуга». — Коломна, 2014. — С. 78-81.

— в других изданиях:

74. Пындак, В.И. Высокоэффективная технология возделывания широкорядных пропашных культур / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, О.В. Амчеславский // Альма-нах-2007. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2007. - С. 195-199.

75. Пындак, В.И. Смешанные кукурузо-люпиновые посевы: проблемы и перспективы / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Успехи современного естествознания. — 2007.-№7.-С. 96-97.

76. Пындак, В.И. Особенности возделывания кукурузо-бобовых смесей на зелёный корм в условиях капельного орошения / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Изв. Нижневолж. агроуниверситет. комплекса. — 2009. — №1. — С. 16-25.

77. Пындак, В.И. Комплексные удобрения с глауконитом для орошаемого земледелия / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Альманах-2012. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2012.-С. 216-222.

78. Пындак, В.И. Нетрадиционная агротехническая мелиорация нарушенных земель Нижнего Поволжья / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Научная жизнь. - 2012. — №3,-С. 110-118.

79. Новиков, А.Е. Рациональный подход к выбору оптимальных параметров оросительных систем с дождевальными машинами барабанного типа полосового полива/А.Е. Новиков, П.И. Кузнецов//Научная жизнь. -2012. -№1. - С. 136-143.

80. Пындак, В.И. Проблемы загрязнения окружающей среды отходами производства при очистке сточных вод / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Успехи современного естествознания. — 2012. — №2. — С. 121-122.

81. Борисенко, И.Б. Развитие чизельных почвообрабатывающих орудий и их теоретическое обоснование / И.Б. Борисенко, В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Машинно-Технологическая Станция. — 2012. — № 3. — С. 16-20.

82. Новиков, А.Е. Реологические свойства почв как высоко концентрированных дисперсных систем / А.Е. Новиков, В.И. Пындак // Изв. ВолгГТУ. Сер. «Реология, процессы и аппараты химической технологии». — 2012. — №1. — С.71-74.

83. Пындак, В.И. Возрождение плодородия полупустынных и деградированных земель / В.И. Пындак, А.Е. Новиков, A.C. Межевова // Альманах-2013. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2013. - С. 45-50.

84. Новиков, А.Е. Ресурсосберегающая технология основной обработки почвы в орошаемом земледелии / А.Е. Новиков // Орошаемое земледелие. - 2013. - №1. -С. 11.

85. Новиков, А.Е. Современные орудия для глубокой мелиоративной обработки почвогрунтов / А.Е. Новиков, М.И. Ламскова // Орошаемое земледелие. — 2014. -№4. - С. 15-16.

86. Пындак, В.И. Проблемы и перспективы повышения энергоэффекгивности агроинженерных технологий / В.И. Пындак, А.Е. Новиков [и др.] // Альманах-2013. Юбилейный вып. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2013. - С. 89-94.

87. Пындак, В.И. Проблемы и перспективы агромелиорации для получения биотоплива / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Альманах-2014. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2014.-С. 456-462.

88. Новиков, А.Е. Механико-реологическая модель деформирования высококонцентрированных систем коническими резцами / А.Е. Новиков, В.И. Пындак // Изв. ВолгГТУ. Сер. «Реология, процессы и аппараты химической технологии». - 2015. -№1 — С. 99-101.

89. Новиков, А.Е. Агротехнологические приёмы мелиорации почвогрунтов / Новиков А.Е., Моторин В.А. //Орошаемое земледелие. - 2015.-№ 1. - С. 15-16.

90. Пындак, В.И. Проблемы и перспективы импортозамещения технических средств для малоземельных хозяйств / В.И. Пындак, А.Е. Новиков // Альманах-2015. -Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2015. - С. 132-140.

Подписано в печать 31.07.2015. Формат 60х841/16

Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100. Заказ 261. ИПК ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ «Нива». 400002, Волгоград, пр. Университетский, 26.