Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ТЕХНОЛОГИЯ РЫХЛЕНИЯ ВТОРИЧНО УПЛОТНЕННЫХ ПОЧВ МОБИЛЬНЫМ АГРЕГАТОМ

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "ТЕХНОЛОГИЯ РЫХЛЕНИЯ ВТОРИЧНО УПЛОТНЕННЫХ ПОЧВ МОБИЛЬНЫМ АГРЕГАТОМ"

Я-ЗШ8

На правах рукописи

Хамза Ахмед Мухамед

Технология рыхления вторично уплотненных почв мобильным агрегатом

Специальность 06.01.02 - «мелиорация, рекультивация и охрана земель»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2001

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н, Костикова (П1У ВНИИГиМ) в отделе механизации мелиоративных работ.

Ведущая организация: ГП СНЦ «Госэкомелиовод»

Защита состоится «28 » июня 2001 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костикова по адресу: 127550, Москва, Б. Академическая, 44

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГиМ.

Автореферат разослан «,?/ » jt/скя . 2001 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

Научный руководитель: доктор технических наук.

профессор З.М Маммаев

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор В.И. Сметании

кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник В. П. Максименко

кандидат технических наук

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Проблема вторичного уплотнения почв, вызванная техногенными нагрузками на них в процессе производства сельхозработ, обострилась в РФ за последние 10-15 лет. Из-за отсутствия требуемого ухода и необходимых эксплуатационных мероприятий на мелиорированных землях в горизонте от 0,25 до 0,60 м формируется переуплотненный подпахотный слой (плужная подошва). Это приводит к многократному уменьшению скорости фильтрации почвенной влаги, ухудшает движение питательных веществ и замедляет почвообразовательные процессы.

Об актуальности проблемы свидетельствует то, что около 15% наиболее продуктивных мелиорированных земель требуют проведения повторного рыхления. Снизить отрицательное техногенное воздействие на почву должна система агротехнических и агромелиоративных мероприятий, включающая технологические приемы, направленные на восстановление плодородия почвы через ее разуплотнение.

Для устранения уплотненного подпочвенного слоя с высокой степенью эффективности применяются рыхлители пассивного и активного действия.

На основе анализа современного состояния работ в рассматриваемой области и реальных экономических условий, сложившихся в стране за последнее десятилетие, представляется экономически более обоснованным применение пассивного рыхления на базе распространенного, дешевого и мобильного сельскохозяйственного трактора МТЗ-82, который наиболее доступен для мелких и средних сельскохозяйственных производителен.

Проблемой мелиорации тяжелых и вторично уплотненных почв занимались такие научно-исследовательские институты и высшие учебные заведения, как ВНИИГиМ, БелНШШиВХ, УкрНИИГиМ, ЛитНИИГвМ, СевНИИГиМ, МГУ, ДальНИИГнМ, МГУП.

Однако в опубликованных работах недостаточно уделено внимания оео-__ _____ ^

бенностям рыхлени^ вторично у плотна нн^^й'ТЕГр ы хл и теля м н на с/х тракто-

НДУ: -л •. Б-"'.Б ЛИ ОТЕКА | Моск. ентдэмня |

pax, срокам и периодичности их проведения, в связи с чем, возникла необходимость в проведении дополнительных исследований по следующим вопросам,

1. Грунтовая среда при расчетах рыхлителей рассматривалась как однородная по структуре и плотности в то время, как во вторично уплотненных почвах просматриваются две пли даже три зоны ло глубине, отличающиеся плотностью, влажностью и структурой.

2. Не было разработанной методики учета дохода от реализации дополнительной продукции и технико-экономического обоснования сроков повторного рыхления вторично уплотненных почв.

Приведенные аргументы в пользу продолжения дальнейших исследований по данной проблеме обусловили необходимость постановки и решения вопросов разработки технологии и организации работ по рыхлению вторично уплотненных почв.

Цель н задачи исследований. Целью работы являлась разработка технологии и организации рыхления вторично уплотненных почв мобильным агрегатом на тракторе кл. !,4

Достижение указанной цели связано с решением задач, включающих:

- уточнение теоретических положении по взаимодействию рабочего органа рыхлителя с грунтом, состоящим из нескольких слоев неоднородного состава (слоистые грунты);

- установление показателей качества рыхления грунта одностоечным рыхлителем пассивного действия;

- исследование эксплуатационно-технологических показателей работы рыхлителя ЩРК-0,6;

- обоснование периодичности рыхления вторично уплотненных почв с учетом применяемых с/х технологий и изменения дополнительного дохода, получаемого в годы после проведения рыхления;

- разработка рекомендаций по эффективному использованию рыхления вторично уплотненных почв в сельскохозяйственном производстве с примеие-

нием щелевате л я-рыхлите л я- кротоватс л я ЩРК-0,6.

Методика исследовании. Теоретические исследования рыхления вторично уплотненных почв базируются на физических основах теории резания фунтов проф. А.Н. Зеленина и других авторов.

Лабораторно-полевые исследования и испытания проводились в соответствии с действующими ГОСТ н ОСТ. Для проверки технологии применялся метод производственной апробации на реальном мелиоративном объекте.

Регистрация исследуемых параметров проводилась методами инструментальных замеров. Для обработки экспериментальных данных использовались методы корреляционного и регрессионного анализа реализованные а стандартных компьютерных программах.

Достоверность основных выводов подтверждается сходимостью результатов теоретических исследований с результатами экспериментальных и лабораторных измерений и исследований.

Научна» новизна. Разработаны технология и метод организации работ по рыхлению вторично уплотненных почв с применением мобильного а [регата ЩРК-0,6,

Разработан метод расчета тягового усилия необходимого для разрушения фунта пассивным рыхлителем с учетом двухслойного сложения почвенного профиля.

Предложены аналитические зависимости для определения производительности рыхлительиого агрегата с учетом расчетных тяговых сопротивлений, а также мощности и скоростных режимов применяемых сельскохозяйственных тракторов

Разработан метод определения сроков повторного рыхления вторично уплотненных почв.

На защиту выносятся;

- технология рыхления вторично уплотненных почв мобильным агрегатом на базе сельскохозяйственного гракгора кл. 1,4;

- метод расчета тяговых сопротивлений грунта рыхлению пассивными рабочими органами путем приведения многослойных грунтов к грунту однослойному, позволяющий более корректно использовать формулу А.Н. Зеленина;

- зависимости, тягового усилия от мощност и двигателя и скоростных режимов колесных и гусеничных сельскохозяйственных тракторов в агрегате с рабочим органом рыхлителя;

- оценка эффективности технологии и качества рыхления вторично уплотненных поч» мобильным агрегатом на базе трактора кл.1,4;

- обоснование периодичности рыхления вторично уплотненных почв с учетом применяемых с/х технологий и изменения дополнительного дохода, получаемого в годы после про веления рыхления.

Практическая ценность. Рекомендуемая технология может применяться в хозяйствах всех форм собственности. Технология позволяет снизить трудоемкость, металлоемкость и энергоемкость по сравнению с пассивными рыхлителями, агрегатируемыми с более энергонасыщенными тракторами м. 3, 5, 10, 15. При этом производительность и качество рыхления почв агрегатом ЩРК-0,6 остается на сопоставимом уровне за счет мобильности трактора МТЗ-80(82).

Применение ЩРК-0,6 позволяет снизить капитальные затраты на 30..,50% за счет устранения многом ароч ноет и тракторов на сельхозработах.

Технология и агрегат ЩРК-0,6 вошли в Систему машин для комплексной механизации мелиоративных работ в с/х производстве на период до 2010 г.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на заседаниях секции технологии гидротехнического и мелиоративного строительства Ученого совета ВНИИГиМ 1999, 2000 и 2001 г.г.) и на юбилейной научной конференции ВНИИГиМ в 1999 г.

Основные теоретические решения прошли практическую проверку в АО «Вороново» Подольского района Московской области.

Публикация. Основные положения диссертации опубликованы в четырех статьях и трех научно-технических отчетах ВНИИГиМ.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при составлении «Рекомендаций по технологии и организации глубокого рыхления вторично уплотненных почв».

Структура и «бьем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырехглав« списка использованной литературы. Изложена на 129 страницах и включает 30 таблиц, 27 рисунков и список литературы из 99 наименований.

Основное содержание работы

Глава I. Состояние вопрос» и анализ существующих технологий и средст в механизации для рыхления тяжелых почв

Рыхление находит все более широкое применение как составная часть комплекса мероприятий при коренной мелиорации земель тяжелого механического состава, также как агротехническое мероприятие, улучшающее водно-воздушный режим почвы при подготовке земель к посеву.

Эффективность рыхления тяжелых почв на фоне закрытого дренажа отмечается всеми исследователями, среди которых наибольшую известность получили работы Н.В. Акимова, C.B. Алексеева, Ш.И. Брусилове кою, Ф.Р. Зай-дельмана, Б.С. Маслова, B.C. Казакова, В.П. Максима iko, B.C. Печен и ной, Х.Ю. Томсона, Д.А. Тютюника, В.Я. Чсриенка и других авторов.

В сельскохозяйственных районах России из почти 9,2 млн, га мелиорированных земель доля тяжелых и переувлажненных почв, требующих проведения соответствующих агромелиоративных мероприятий, составляет более 1,3 млн. га. Кроме того, ежегодно к числу неблагополучных прирастают около 80 тыс, га вторично уплотненных земель.

Использование в севооборотах большого числа пропашных культур, требующих многократных обработок с применением тяжелой техники, еопровож-

s

лается интенсивным уплотнением поверхностного плодородного слоя с формированием уплотненного подпахотного слоя (плужной подошвы), препятствующего развитию хорневой системы. Эти явления детально исследованы и ошечены в работах Автокомова В.В., Баневича ШО„ Вадюииной А.Ф., Виссе-ра O.A., Гапонекко B.C., Гарбар В, А., Шептухой В.П., Шнпилова М.А. и др. На основании проведенного анализа установлено, что в результате уплотняющего воздействия ходовых систем тракторов плодородие почвы снижается. Наибольшее отрицательное влияние на почву оказывают тяжелые колесные тракторы К-701 и Т-150К, проходы которых по физически спелой почве имеют значительный отрицательный эффект.

Реальным и достаточно эффектным приемом является рыхление (механическое разуплотнение почвы).

Несмотря на большое разнообразие моделей и марок рыхлителей, испытываете острый недостаток в орудиях, агрегатируемых с легкими колесными тракторами кл.1,4, наиболее распространенными в коллективных, фермерских и крестьянских хозяйствах. * In кон рыхлители создан ио ИМИИГиМ, иеншам и рекомендован к производству.

Проведенный комплексный анализ причинно-следственных связей процесса вторичного уплотнения, технологий и технических средств для устранения уплотненного подпахотного слоя позволил сформулировать основные задачи исследований:

- разработка технологии и организации рыхления вторично уплотненных поча мобильным агрегатом ЩРК-0,6 на базе трактора кл. f ,4;

- обоснование применения формулы А.Н. Зеленина для расчета тягового сопротивления рыхлителя ЩРК-0,6 с учетом двухслойной структуры вторично уплотненной почвы;

- исследование показателей производительности рыхлителя в агрегате с с/х тракторами;

- исследование и обоснование периодичности повторного рыхления с уче-

том экономических факторов.

Глава 1.Теоретические исследования технологии и организации эксплуатационного рыхления вторично уплотненных почв

Производительность агрегата (рыхлителя) зависит от класса базового трактора и силы сопротивления грунта, преодолеваемого рабочим органом. Силы сопротивления определяются конструкцией рабочего органа рыхлителя, глубиной рыхления и рассчитываются но соответствующим формулам, описывающим характер взаимодействия рабочего органа с грунтом. Усилия, развиваемые трактором, зависят от мощности, скорости, массы и типа движителя трактора.

Производительность рыхлителя может быть представлена в следующем общем виде:

где Пу- эксплуатационная производительность, га'ч;

Кз— коэффициент перехода о | технической производительности к эксплуатационной;

Кпд* — коэффициент использования двигателя по мощности;

Ут- технически достижимая (максимально возможная) скорость трактора в процессе рыхления, м/ч;

Б - расстояние между двумя смежными проходами рыхлителя (шириназахвата), м.

Расчет усилий, необходимых для производства рыхления почвы в двухслойной среде, по результатам исследований рекомендовано определять по формуле А.Н, Зеленина, где введена расчетная глубина рыхления, учитывающая прочность каждого разрушаемого слоя:

/7Э = I х 10 4 х Kj х Л"№ х VT у. В,

О)

где,

(3)

F— сила сопротивление грунта резанию (разрушению), Н;

Ир - полная расчетная глубина рыхления, м.

С/ - число ударов динамического плотномера (ударника) ДорНИИ в пахотном слое почв;

О - число ударов динамического плотномера (ударника) ДорНИИ в подпахотном слое;

А; - глубина пахотного слоя, м;

!г: - глубина подпахотного слоя, м;

5 - толщина режущего профиля, м;

Яр -уголрезания;

коэффициент, зависящий от угла заострения режущего профиля.

Для расчетов производительности рыхлителя было необходимо установить скорость, которую трактор сможет развить в агрегате с ним.

В результате численного анализа типоразмерного ряда колесных тракторов мощностью N=40...200 кВт, не удалось установить общей зависимости, связываюшеЙ тяговое усилие па крюке с мощностью и скоростью тракторов. При этом, установлены очень тесные связи этих параметров и получены уравнения регрессии для каждого из перечисленных тракторов.

Для трактора «Беларусь» МТЗ-80, эксплуатационной мощностью Л'э=55 кВт, получена следующая регрессионная зависимость:

где Р-тяговое усилие на крюке колесного трактора, Н. Для типоразмерного ряда гусеничных тракторов мощностью N=59...] 10 кВт установлена общая зависимость тягового усилия на крюке от мощности и скорости тракторов, которая имеет следующий вид:

где Г- тяговое усилие на крюке гусеничного трактора, Н. Путем сопоставления установленных расчетных зависимостей тяговых сопротивлений рабочего органа рыхлителя (2) и (3) с тдгово-скоростными характеристиками базовых машин (4) и (5) получены следующие формулы для определения рабочих скоростей:

(5)

- для колесного трактора «Беларусь» МТЗ-(80)82:

_ 39,5__V

^10 3Л(16,7С - для гусеничных тракторов:

(7>

где Уг- рабочая скорость трактора, м/с.

С использованием установленных расчетных зависимостей выполнены расчеты технической и эксплуатационной производительности рыхлителей, которые приведены в табл.1.

Таблица ]

Расчетные показатели пришмдйшыюпп одностоечных рыхлителей

Прочность Расстояние Рабочая ско- Техническая Эксплуат.

Базовый трак- грунта по мгжду прдчо- рость 1'р при производи- Произвол.П>

тор рихлктеля ДорШШ, л;(М)( тельность Пт, при: А'ч-0,75,

уларов Я. м м/ч га/ч га-'ч

МТЗ-80{82) 5 1,0 6100 0,64 0.43

7 1,0 6000 0,60 0,45

ДТ-75 5 7 1,0 7 300 0,73 0,55

1,0 6 000 0,60 0,45

Сроки повторного рыхления ночв объективно связаны с тем, как организовано на них сельскохозяйствеиное производство. Установлено, что, чем более интенсивны применяемые технологии и машиноемки выращиваемые культуры, тем скорее и глубже уплотнение распространяется в подпочвенные горизонты. Уплотнение почвы лроисходит под гусеницей или колесом сельскохозяйственной машины не только в процессе однократного ее движения по полю, оно не прекращается и при последующих проходах по тому же следу.

Введя обозначения параметров: г - текущее время, выраженное в годах и 4Ц(''0 - дополнительный доход, получаемый в первый год после проведения глубокого рыхления в руб/га в год, установим, что теку щий прирост дохода (АЦ(о), можно выразить следующей зависимостью:

а

= д ,

где, а- обобщающий коэффициент, характеризующий интенсивность применяемой технологии, машиноем кость возделываемой культуры и почвенпо-мелиоративные условия участка.

Для приближенных исследований и расчетов в условиях тяжелых почв показатель степени а принимался равным значениям, представленным в нижеследующей табл. 2.

Таблица 2

Коэффициенты интгнсивности применяемых технологий м машнкоемкос-гъ выделываемых кульпгур

Ма№ п/п Условия возделывании культур Значение ктфф. и

1. Интенсивность технологий низкая, машиноем кость культур минимальная (Характер"0 Для содержания лугов и культурных пастбищ). 0,5

2. Интенсивность технологий высокая, мащиноемкость возделывания культур средняя. (Зерновые и зернобобовые культуры в крупных хозяйствах). 1,0

1. Интенсивность технологий средняя, машиноемкость иозлелывання культур высокая. (Овощи н картофель е крестьянских н фермерских хозяйствах). 1,5

4. Интенсивность технолог ий высока*, мащимоемкость возделыаания культур высокая. (Опоит н картофель на полях крупных сельхозпроизводителей). 2,0

Для исследования динамики получения дохода от рыхления сформулировано следующее безразмерное аналитическое выражение:

4Д%- ¿(1/1" >4 , (9)

где в качестве критерия оптимальности выбрана величина относите л ьного

среднегодового дохода дД (ср), получаемого за ряд лет Т определяемого безразмерной величиной (10). Это значение всегда меньше 1,0.

д.7

, (10)

■ ад,.»

Расчеты, выполненные при выращивании различных монокультур и условий хозяйствования, при 4Цу-О =0 ( представлены графически на рис, 1.

Рис. 1. Динамика изменении среднегодового дополнительного дохода в мвиснмости от интенсивности применяемых технологий и мащн ноем косте возделываемы*

культур.

Основной вывод, полученный в результате проведенных расчетов и продемонстрированный графиками, представленными на рис.1, состоит в том, что существуют оптимальные решения для назначения сроков рыхления вторично уплотненных почв. Эти сроки при округления их до 1 года для условий, представленных в табл.2, составляют: при а = 0,5 - 5 лет; а = 1,0-3 года; а= 1,5 - 2 года; а = 2,0 -1 год.

Глава 3. Экспериментальные исследования рыхления вторично уплотненных почв Полевые исследования рыхления, вторично уплотненных почв проводились на лугопастбнщных угодьях Московской агрофирмы «Вороново» Подольского района Московской области. Основной фон объекта составляли подзолистые почвы, по механическому составу - тяжелые суглинки. Исследования проводились с использованием агрегата ЩРК-0,6,

Оценка качества рыхления почвы одностоечным рыхлителем представлена результатами, приведенными в табл.З.

Обработка шурфов при глубине рыхления 0,60 м позволило установить, что при расстоянии между полосами (проходами) 1,30 м., соответствующем минимальному размеру колеи задних колес трактора МТЗ-82, удается обеспечить

Таблица 1

Показатели качества рыхления почвы одностоечным рыхлителем ЩРК-0,6

Наименование показателен Значение показателей

Глубина рыхления, м 0,36 • 0,40

Ширина разрыхленной полосы по верху, м 0,30-0,35

Расстояние между проходами, м 1,00- 1,50

Качество крошения почвы в % по фракциям:

>200 мм -

109...200 мм 11,0

50.,.100 мм 27,0

<50 мм 62,0

Коэффициент полноты рыхления почвы, Кпр 0,52-0,58

Коэффициент разрыхлении почвы, Кр 1,11 - из

перекрытие следа трактора и добиться сплошного рыхления почвы одностоечным рыхлителем.

Основные показатели эксплуатационно-технологической оценки работы рыхлителя, установленные по результатам наблюдении представлены и табл.4.

Сравнение расчетных и фактически измеренных (см. Табл.!) данных но производительности рыхлителя на базе колесного трактора М'ГЗ-82 практически совпадают (расхождения не превышают 7...10%), что свидетельствует о справедливости допущений и выводов, сделанных в теоретической части работы и позволяет рекомендовать разработанный метод расчета организационно-технологических параметров для практического применения.

Состав технологического комплекса маши и для рыхления вторично уплотненных почв тяжелого механического состава, рассчитанный исходя из принципа поточности выполнения работ, представлен ниже в табл. 5.

Таблица 4

Показатели экспЛ)атацио] I но-т« н о ло гнческо й оценки

рыхлители ЩРК-0,6 но |>езультатям наблюдений_

л/п Наименование показателя Обозначение Значение показателен

I. Время основной работы, ч То 32.00

2, Сменное время, ч Тем 43,37

3. Эксплуатационное врем*, ч Тэ 43,37

4. Объем выполненной работы, га 21.48

5. Производительность, га за 1 час (лриВ = 1,0—1,2м):

5.1. - основного времени Пт 0,67

5.2, - сменного времен» /7» 0,49

5.3. - эксплуатационного времени 0 Пз 0,49

6. Коэффициент надежности технологического процесса Кн 1.0

7. Коэффициент использования сменного времени Кем 0.74

8. Коэффициент использования эксплуатационного времени К> 0,74

9. Коэффициент готовности Кг 1,0

10. Коэффициент технического использования Ктм !,0

И. Количество обслуживающего персонала, чел. 1

Таблица 5

Состав операций н технических средств на би« трактора МТЗ-82, _дли рыхления вторично уплотненные тяжелых почв_

Ж№ н.т1 Операции Марки м&шнн Производительность, та/ч Кол-во Машин в Потоке, шт.

1. Вспашка ПЛП-3-35 0,35 3

2, Разделка пласта в 2 следа БД Г-3,0 0,90 I

3. Рыхление ЩРК-0,6 0,45 2

Итого: 6

Данные табл,5 представляют стандартный метод расчета состава технологического звена машин. Согласно этим данным для рыхления почв необходим полный набор тракторов и перечисленных рабочих органов в составе 6 комплектов (I комплект - трактор + рабочий орган).

Однако если считать сменные рабочие органы действительно сменными, то требует ответа вопрос - сколько различных сменных рабочих органов необходимо придать каждому трактору, чтобы это не разрывало цепь технологических операций и не противоречило экономическим законам производства. Для этого установлены границы поиска, в связи с чем, выделены следующие два

If)

случая.

Первый - в технологическом процессе используется только один трактор и все необходимые рабочие органы.

Второй - все рабочие органы, представленные количеством машин в потоке, навешиваются на отдельные трактора, В этом случае число тракторов равно числу рабочих органов.

Таким образом, определение необходимого и экономически наивыгоднейшего количества базовых тракторов и соответствующего набора рабочих органов, реализующих технологический процесс, является задачей, требующей своего решения.

Введем соотношение,1 Н — Вро/Атр, где Amp и Про, соответственно, удельные приведенные затраты, соответствующие i часу использования трактора и рабочего органа.

Анализ различных вариантов комплектации технологического звена машин можно выполнить по методике, изложенной в диссертации З.М. Маммаева на соискание уч. ст. д.т.н. «Совершенствование технологий удаления древссно-кустзрникоаой растительности при освоении земель», М, 1998,

Расчеты уровня приведенных затрат выполнены при следующих соотношениях удельных приведенных затрат рабочего органа и трактора, выраженных соотношением R *= 2,0; 1,0; 0,5; 0,1 и представлены графиком на рис.2.

Анализ количествен нош состава технологических звеньев машин для производства эксплуатационного рыхления почв позволил установить, что:

- существует экономическая взаимосвязь между числом базовых тракторов и количеством сменных рабочих органов в технологическом звене для обработки вторично уплотненных почв и почв тяжелого механического состава;

- при стоимости одной единицы навесного оборудования меньше стоимости базового трактора, что соответствует реальному их соотношению, для производства рыхления вторично уплотненных почв рационально неншьзовать

Рис.2. Зависимость уровня приведенным затрат от количества сменных рабочих органов на один трактор для звена но обработке вторично уплотненных почв

один трактор с полным набором сменных орудий (плуг, дисковая борона и рыхлитель).

Влияние степени уплотнения почвогрунтов на их продуктивность оценивалось многими исследователями по результатам полевых наблюдении и исследований. Исследованиям подвергались, в основном, следующие характеристики почвогрунтов: плотность, порозность (пористость, скважность), агрегатный состав (комковатость). Теми же исследователями замечено, что несмотря на всю убедительность результатов исследований физико-механических н водно-физических свойств почвогрунтов и построенных на их основе соответствующих выводов, только урожай является обобщенным критерием оптимальности комплекса агротехнических приемов, обеспечивающих наилучшие условия роста и развития растений.

Многочисленными исследования установлено, что после проведения рыхления, В первый год урожайность культур возрастает от 10 до 40% и в дальнейшем ежегодно снижается, доходя к концу 4...б-го годов почти до первоначального уровня, предшествовавшего рыхлению.

Зависимость падения урожая от времени, прошедшего после рыхления, установленная Х,Ю. Томсоном (рис .З^поз воля ет оценить прибавку урожая количественно, как функцию времени:

~----~ а

Рис.3, Динамика прибавки урожая на тяжелых почвах под воздействием рыхления почв (по Х.Ю. Томсону).

Данные фактических наблюдений, кривая регрессии Томсона и функция падения урожая, внесенная в график нами, очень тесно связаны между собой, а отклонения аналитических зависимостей от данных натурных наблюдений не превышают точности наблюдений, что позволяет считать зависимость (11), а вместе с ней зависимость (9) объективно су шествующей и имеющей характер закономерности.

Глава 4. Технико-экономическая оценка и рекомендации по организации и производству рыхления вторично уплотненных почв

Эффективность рыхления почв изначально обеспечена тем, что действующие сельскохозяйственные предприятия уже укомплектованы необходимой техникой для реализации технологического процесса. Минимальные капиталовложения потребуются лишь для приобретения непосредственно рыхли-тельного оборудования.

Ниже, в табл.б, приводится расчет ¿Щи^)) на основании официально действующих закупочных цен на сельскохозяйственную продукцию.

Из представленных в расчетной табл.б культур наибольший дополнительный доход приносят культуры, имеющие наибольшую трудоемкость возделывания - овощи и картофель. Отсюда следует, что рыхление повышает не только продуктивность почвы, но и продуктивность труда, снижая трудоемкость получения каждой единицы производимой продукции.

Таблица 6

Расчет стоимости дополнительной продукция в полевом севообороте кулыур,

получаемой в первый год после проведении рьилспня почвы {ЛЦ(М))_

Культуры Средняя урожайность, ц/га Средня ч прибавка (20%), ц/га Закупочные иены (без НДС), губ/и Стоимость дополнит. продукции и 1-й год после рыхления, руб./га

Травм одно- и многолетние « 1,40 240 450

Зерновые и зернобобовые 11,4 2.28 180 400

Картофель 127,3 25,46 200 5 000

Овощи 260,2 52,04 250 13 000

Полные затраты на проведение рыхления, включающие текущие затраты и удельные годовые капиталовложения, представлены в табл. 7.

Таблица 7

Расчет м грат на проведение рыхления вторично уплотненных почв

Наименование машин и рабочих органов Годов, выработка, (Пгод), га Текущие затраты, руб/га Итого текущих затрат руб/га Удельн. канит. вложения, руо/га Всего затрат Ср, руб/га

Отчисления на ре-новац. Затраты иа ТО и TP Основная з/плата ГСМ

Трактор МТЗ-82 374 50 S и 453 596 59 65S

Плуг ПЛН 3-35 350 7 - - - 7 7 14

Борона БДТ-3 360 48 - - - 48 48 96

Рыхлитель ЩРК-0,6 200 )3 - - 13 13 26

Всего по технологическому звену машин: 664 127 791

Окончательно эффективность рыхления можно установить, приняв за оценочный срок период одной полной ротации культур (Табл.8).

Рыхление вторично уплотненных почв по расчетам является весьма выгодным мероприятием. При его применении в структуре полевых севооборотов дополнительный экономический эффект составляет около 800 руб/га в год в среднем за период одной ротации культур.

В разработанных рекомендациях предлагается использовать для рыхления вторично уплотненных почв рыхлитель ЩРК-0,6 на базе колесного трак тора МТЗ-82 или гусеничного трактора ДТ-75. Эти тракторы способны выполнять рыхление почвогрунтов на глубину до 60 см с минимальным ущербом для почвы.

Таблица Я

Расчет эффектанностн рыхления почвы

в долевом севообороте культур__

Годы п/п Годы после рыхления Закаты на рычленис, ру&'га Культуры Дополнит, доход, руй'га Комментарий к строкам таблицы

1 1-й год 79! Одно- + многолетние трави 450 Расчетный дополнит, доход за 1 -Й гол выращивания трав.

2 2-й год - Много.пстн. травы 1-го года 318 43(!~2) " 0,1\АД(1'1) - Долол-е] нт. доход за 2-Й год на травах

3 3-й год - Миоголетн. травы 1-го года 260 =0,584ЗО-Ч - Дополнит, доход за 3-й год на травах

4 4-Й год - Озимые 130 = - Три года выращивания трав приравнены к 2 годам предыдущего возделыва-ния зерновых культур.

5 1-й год 791 Картофель 5 000 Расчетный доп. доход за 1 -й год.

6 2-Й год • Ярош.к дерновые 200 43.(1'2) = 0- Дополнит, доход от овощей после 1года выращивания картофеля

ИТОГО: 1 582 в 358

На основании -технико-экономических расчетов установлены и рекомендуются оптимальные сроки повторного рыхления вторично уплотненных почв для хозяйств различной направленности и текнкческой оснащенности

В зависимости от ширины по ворот но Г) полосы участка рыхление выполняют по челночной, загонной или загонной с перекрытием схемам движения агрегата.

При челночной схеме работы рыхлителя для обеспечения разворота трактора МТЗ-82 необходима резервная полоса шириной не менее 3,0 м.

Загонная схема движения применяется при ограниченной поворотной полосе, Наиболее рациональна организация работ на загоне шириной в 4...10 проходов рыхлителя.

Загонная схема движения с перекрытием применяется при невозможности разворота за границей участка (все повороты рыхлителя беспетлевые}.

После выполнения рыхления площадь под посев готовят по общепринятой агротехнике.

Общие выводы

1. В результате анализа литературных источников и практического Российского и зарубежного опыта установлена зависимость интенсивности процесса уплотнения подпахотного горизонта почвы от интенсивности применяемых технологий и машиноемкости возделываемых сельхозкультур.

2. Обзор применяемых в России и за рубежом технических средств для рыхления тяжелых н вторично уплотненных почв позволил обозначить тенденцию перевода ряда мелиоративных машин и агромелиоративного оборудования на агрегатирование с мобнльными колесными тракторами широкого сельскохозяйственного назначения.

3.Теоретически обоснована н экспериментально подтверждена возможность применения общей теории и формулы проф. А.Н. Зеленина для расчета усилий резания в однородных грунтах к расчетам рыхлителей, работающих в условиях двухслойной структуры почвогрунта с резко отличными физико-механическими характеристиками каждого слоя.

4. Экспериментальными исследованиями в опытно-производственных условиях установлена возможность эффективного применения мобильного агрегата ЩРК-0,6 для рыхления до глубины 0,6 м вторично уплотненных почв. Определены основные эксплуатационно-технологические и качественные показатели технологии.

5. В результате теоретического анализа связи тяговых усилий сельскохозяйственных тракторов с мощностью и скоростными режимами получены уравнения, позволяющие определять производительность машин в зависимости от характеристик почвогрунтов.

6. На основе сформулированных и обоснованных зависимостей динамики изменения дополнительного дохода от рыхлительных мероприятий установлены оптимальные сроки проведения повторного рыхления почв в зависимости от интенсивности и машиноемкости применяемых технологий и возделываемых культур. Применение разработанных рекомендаций в полевом севооборо-

те культур позволит получить дополнительный доход в размере до 800 руб./га в среднем за один год в течение одной ротации культур.

7. Разработаны практические рекомендации по технологии и организации рыхления вторично уплотненных почв мобильным агрегатом ЩРК-0,6.

8. Результаты исследований к рекомендации могут быть использованы и в др. регионах, т.ч. в Королевстве Иордания при улучшении мелиоративного состояния орошаемых земель в долине р, Иордан.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах автора:

1. Эксплуатационное рыхление вторично уплотненных почв универсальным агрегатом ЩРК-0,6. «Современные проблемы мелиорации и пути их решения». Том 11(99). М., ВШШГиМ: 1999. (Соавтор Маммаев З.М.)

2. Оптимизация сроков повторного рыхления вторично уплотненных тяжелых почв. Мел поводи нформ. Вопросы мелиорации, 2001, N«1-2

3, Анализ тягово-скоростных характеристик основных сельскохозяйственных тракторов. Мелиоводинформ. Вопросы мелиорации, 2001, (в печати). (Соавторы: Маммаев З.М., Шапочкин А.Я.)

4, Техногенное уплотнение почв и технологии их оструктуривания. Ж., Мелиорация и водное хозяйство, 2001, М5. (в печати), (Соавторы: Маммаев З.М., Ворожцова Е.Л.).

Объем /¿Г Зак, 3&¿> Тираж -/Ой

Издательство МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44