Московский экономический журнал 11/2021

image_pdfimage_print

Научная статья

Original article

УДК 631.316

doi: 10.24412/2413-046Х-2021-10659

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ПОЛЯХ РЕСПУБЛИКИ ДАГЕСТАН ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЕ КУЛЬТИВАТОРА С ПРАВО- И ЛЕВОСТОРОННИМИ ПЛОСКОРЕЖУЩИМИ ЛАПАМИ 

IMPROVING THE EFFICIENCY OF TILLAGE IN THE FIELDS OF THE REPUBLIC OF DAGESTAN THROUGH THE USE OF A CULTIVATOR WITH RIGHT- AND LEFT-HAND FLAT-CUTTING PAWS 

Хабибов Сулейман Рашадович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Автомобильный транспорт», ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный аграрный университет им. М.М. Джамбулатова», г. Махачкала, suleiman64@yandex.ru

Khabibov Suleiman Rashadovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of “Automobile Transport”, Dagestan State Agrarian University named after M.M. Dzhambulatov, Makhachkala, suleiman64@yandex.ru

Бабаева Альбина Вагифовна, старший преподаватель кафедрыа «Автомобильный транспорт», ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный аграрный университет им. М.М. Джамбулатова», г. Махачкала, babaeva_av@yandex.ru

Babaeva Albina Vagifovna, Senior lecturer of the Department of “Automobile Transport”, Dagestan State Agrarian University named after M.M. Dzhambulatov, Makhachkala, babaeva_av@yandex.ru 

Аннотация. Удаление сорной растительности и подготовку почву под посев является основной задачей при выполнении агротехнологии по возделыванию зерновых культур. Для этих целей применяются разные культиваторы имеющие ряд недостатков. В материалах статьи рассматривается новая конструкция культиватора с право- и левосторонними плоскорежущими лапами способная качественно выполнять процесс культивации с выполнением всех агротехнических требований. Для подтверждения были проведены полевые исследования новой конструкции культиватора. Представленные результаты исследований работы культиватора с право- и левосторонними плоскорежущими лапами показали, что по сравнению с работой серийного культиватора КПС-4,0-02 было зафиксировано снижение плотности почвы до 7,1 %; твердости почвы – до 8,2 %; сохранение влаги в почве – до 5,3 %; 95,9 % срезание сорной растительности; постоянство глубины обработки почвы с отклонением ±0,5 см. Качественная обработка почвы и сохранение в ней влаге в итоге позволило повысить урожай озимой пшеницы до 6 %. Это доказывает эффективность применения новой конструкции культиватора при выполнении процесса культивации почвы с соблюдением всех агротехнических требований предъявляемых к культиваторам.

Abstract. The removal of weeds and the preparation of the soil for sowing is the main task in the implementation of agricultural technology for the cultivation of grain crops. For these purposes, different cultivators are used with a number of disadvantages. The materials of the article consider a new design of a cultivator with right- and left-sided plane-cutting paws capable of qualitatively performing the cultivation process with the fulfillment of all agrotechnical requirements. To confirm this, field studies of the new cultivator design were carried out. The presented results of studies of the work of the cultivator with right- and left-sided plane-cutting paws showed that, compared with the work of the serial cultivator KPS-4.0-02, a decrease in soil density to 7.1% was recorded; soil hardness – up to 8.2%; moisture retention in the soil – up to 5.3%; 95.9% cutting of weeds; constancy of the depth of tillage with a deviation of ± 0.5 cm. High-quality tillage and preservation of moisture in it eventually allowed.

Ключевые слова: сорные растения, обработка почвы, культиватор, право- и левосторонняя плоскорежущая лапа, эффективность обработки почвы

Key words: weeds, tillage, cultivator, right- and left-hand flat-cutting paw, efficiency of tillage

Введение. Дагестан является аграрной республикой в которой более 70 % населения и площадей задействованы в сельскохозяйственном производстве. В настоящее время в республике под сельскохозяйственными культурами задействовано 524 тыс. га пашни [1] на которой выращивают зерновые и технические культуры. Однако применяемые технологии по возделыванию сельскохозяйственных культур и соответствующие почвообрабатывающие агрегаты обладают высокой энергоемкостью. В связи с этим ряд сельхозтоваропроизводителей пытаясь снизить затраты выполняет не все операции заложенные в агротехнологии. Это способствует увеличению посевных площадей засоренных сорной растительностью, что снижает урожаи сельскохозяйственных культур до 24 % [2]. Борьба с сорной растительностью в республике ведется механическим способом с применением культиваторов, однако они обладают высокими тяговыми сопротивлениями и как следствием высокой энергоемкостью, на которую расходуется до 70 % мощности двигателя трактора [3]. Так же для борьбы с сорной растительностью можно применять культиваторы с активными рабочими органами, которые позволяют снизить тяговое усилие трактора до 45-55 %, но требуется еще до 37 % мощности двигателя расходуемой на привод активного рабочего органа [4-6]. При этом установлено, что некоторые культиватора вследствии несовершенства конструктивно-технологических параметров выполняют почвообработку почвы с нарушением агротехнических требований. В связи с этим требуется выполнять научные разработки по совершенствованию конструкции культиваторов обладающих наименьшим сопротивлением обработки почвы.

В связи с вышеизложенным целью проводимых исследований является определения влияния конструктивно-технологических параметров культиватора с право- и левосторонними плоскорежущими лапами на агротехнические требования процесса культивации.

Объектом исследования является процесс взаимодействия право- и левосторонней лапы культиватора с почвой и сорным растением.

Предмет исследования – сопротивление обработки почвы и агротехнические параметры создаваемые культиватором с право- и левосторонними плоскорежущими лапами.

Материалы и методы. Проведенные исследования предусматривали проведение экспериментальных исследований в полевых условиях республики Дагестан в соответствии ГОСТ 20915-2011 «Испытания сельскохозяйственной техники. Методы определения условий испытания», ГОСТ 33687-2015 «Машины и орудия для поверхностной обработки почвы. Методы испытаний», ГОСТ Р 54783-2011 «Испытания сельскохозяйственной техники. Основные положения». Полевые исследования проводились в виде сравнительных испытаний серийного культиватора КПС-4,0-02, и экспериментального культиватора с право- и левосторонними плоскорежущими лапами. Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась на ПЭВМ с использованием стандартных программ Statistica, Microsoft Excel.

Результаты и обсуждение. Предлагаемая конструкция культиватора [7] навешивается на серийную навеску трактора с помощью рамы 1 (рис. 1.), в нижней части которой жестко закреплена поперечная балка 2 к которой шарнирно крепятся горизонтальные продольные основания 3, на которых с правой и левой стороны на одинаковой длине крепятся плоскорежущие лево- и правосторонние лапы 4. К передней части поперечной балки крепятся два опорных колеса 11, обеспечивающие регулирование глубины почвообработки. В верхней части поперечной балки 2 жестко закреплен упор 9 на конце которого посредством шарнирного соединения 10 закреплен ползун 8, предназначенный для крепления механизма регулирования давления на продольное основание 3 и перемещения нажимных штанг 6. Механизм регулирования давления состоит из нажимной штанги 6, закрепленной шарнирно в нижней части с проушиной 5, установленной на конце продольного основания 3, а другой конец нажимной штанги 6 свободно перемещается за счет установки в отверстие, выполненном в ползуне 8. Между ползуном 8 и проушиной 5 на нажимной штанге 6 установлена нажимная пружина 7.

В ходе предварительных лабораторных исследований экспериментального культиватора были определены оптимальные конструктивно-технологические параметры: ширина захвата лезвенной лапы культиватора – 200 мм; общая ширина захвата установленных право- и левосторнних лезвенных лап на продольном основании – 400 мм;  расстояние между лапами на продольном основании в продольной плоскости по ходу движения культиватора – 300-350 мм;  величина перекрытия между соседними право- и левосторонними лезвенными лапами – 50 мм; угол раствора право- и левосторонней лезвенной лапы – 30°; угол резания право- и левосторонней лезвенной лапы – 15°; угол наклона пружинного элемента относительно продольного основания – 90°; расстояние от места крепления на продольном основании штока пружинного элемента до оси шарнирного соединения продольного основания с рамой культиватора – 200-250 мм; жесткость пружинного элемента – 8500 Нмм; скорость движения культиватора при обработке почвы – 3,6 м/с [8, 9].

С целью доказательства эффективности работоспособности экспериментального культиватора были проведены сравнительные испытания с серийным культиватором КПС-4,0-0,2 который агрегатировался с трактором МТЗ-82 и имел ширину захвата 3,9 м и глубину обработки почвы от 5 см до 12 см.

Одним из важных показателей почвы влияющих на рост сельскохозяйственных растения является ее плотность. Оптимальная величина плотности почвы, при которой растение свободно развивается, находится в пределах от 1,1 г/см3 до 1,3 г/см3 [10]. Анализ полученных результатов, рис. 2, показал, что оба культиватора в процессе обработки почвы разрыхляют почву достаточно хорошо и ее величина даже ниже оптимальной для роста растений. Проводя сравнение значений плотности почвы на контроле, (где не проводилась обработка почвы, и поле было предварительно подготовлено под пары в виде вспашки) было установлено, что по отношению к контролю плотность почвы после прохода серийного культиватора снизилась в среднем в горизонте 0-5 см на 1,6 % и в горизонте 5-10 см на 3,0 %. Тогда как для экспериментального культиватора снижение составило соответственно 6,3 % и 4,4 %. Проводя сравнение результатов плотности почвы после обработки экспериментальным и серийным культиваторами было выявлено, что в горизонте 0-5 см в среднем на 4,8 % ниже по сравнению с плотностью почвы после обработки серийным культиватором, а в слое 0-12 см в среднем на 7,1 %.

Другим показателем почвы, влияющим на всхожесть и рост корневой системы сельскохозяйственных растений, является твердость. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что они схожи по характеру изменения плотности почвы, рис. 3. Так для серийного культиватора увеличение глубины обработки почвы с 4 до 6 см сопровождалось снижением твердости почвы по отношению к контролю и на глубине обработки почвы равной 4 см снижение составило 21,2 %; на глубине 6 см – 21,8% и на глубине 8 см – 21,6 %. Дальнейшее увеличение глубины обработки почвы приводило к меньшему снижению твердости почвы и при глубине 10 см снижение твердости почвы по отношению к контролю составило 13,9 % и 12 см – 3,19 %.

Характер изменения твердости почвы с увеличением глубины обработки экспериментальным культиватором аналогичен серийному. Однако нужно отметить тот факт, что при сравнении значений твердости почвы на одинаковых глубинах обработки серийным и экспериментальными культиваторами все-же твердость почвы после обработки экспериментальным культиватором была ниже по сравнению с твердостью почвы после обработки серийным культиватором в среднем на 3,4 % при глубине обработки почвы до 6 см. Увеличение глубины обработки почвы с 6 см до 12 см приводит к снижению твердости почвы после обработки экспериментальным культиватором по сравнению с серийным в среднем на 8,2 %.

Как видно серийный и экспериментальный культиваторы выполняют качественное рыхление верхних слоев почвы. Данное обстоятельство должно отразиться на сохранении влажности почвы, о чем свидетельствуют полученные данные, рис. 4. Анализ полученных данных показал, что после обработки почвы экспериментальным культиватором влажность почвы в слое 0-4 см в среднем на 4,4 % выше по сравнению с влажностью почвы после обработки серийным культиватором. Аналогичная ситуация прослеживается в других слоях почвы, так  в слое 4-8 см – на 6,6 %; в слое 8-12 см – на 2,8 %; в слое 12-16 см – на 1,1 % и слое 16-20 см на 1,3 %. Как видно наибольшее сохранение влажности почвы после ее обработки экспериментальным культиватором прослеживается в верхних слоях до 8 см, которые являются основными для всхода, роста растений и их корневой системы.

Как видно рассматриваемые культиваторы качественно выполняют процесс культивации. Для доказательства данного утверждения были проведены исследования по определению агротехнических показателей работы культиваторов. Результаты исследований показали, что в процессе работы культиваторов их отклонения от глубины обработки почвы не превышало для серийного культиватора ±1,2 см, а для экспериментального ±0,5 см. Это позволило выполнять стабильный процесс резания сорных растений. Так процент срезанных сорных растений после прохода серийного культиватора колебался от 89,2 % до 90,9 %, тогда как процент срезанных сорных растений после прохода экспериментального культиватора был выше и находился в пределах 95,3 % – 95,9 %.

Рассматривая параметры крошения почвы серийным и экспериментальным культиваторами можно отметить, что экспериментальный культиватор в процессе культивации создает комки почвы размером более 25 м в среднем на 4,5 % меньше по сравнению с серийным культиватором. В связи с этим после прохода экспериментального культиватора остается более ровная поверхность поля. Так гребнистость поверхности поля после прохода экспериментального культиватора колебалась в диапазоне от 0,5 см до 0,9 см, что в среднем в 2,2-4,6 раза меньше по сравнению с гребнистостью поверхности поля оставленной после прохода серийного культиватора.

Наличие качественной обработки почвы повлияло на урожай сельскохозяйственных культур. В ходе сбора и обработки данных урожая озимой пшеницы было установлено, что после выполнения всех операций согласно требуемой агротехнологии с применением серийного культиватора урожайность составила 1,43 т/га, тогда как выполнение операций культивация экспериментальным культиватором позволило повысить урожай до 1,52 т/га. Этот можно объяснить тем, что выполняя процесс культивации экспериментальным культиватором в почве сохраняется больше влаги необходимой для роста и развития растения.

Выводы. На основании проведенных полевых исследований по определению оптимальных конструктивно-технологических параметров работы культиватора с право- и левосторонними плоскорежущими лапами показали по сравнению с работой серийного культиватора снижение плотности почвы до 7,1 %; твердости почвы – до 8,2 %; сохранение влаги в почве – до 5,3 %; 95,9 % срезание сорной растительности; постоянство глубины обработки почвы с отклонением ±0,5 см. Это свидетельствует о качественном выполнении процесса культивации почвы при соблюдении всех агротехнических требований предъявляемых к культиваторам.

Список источников

  1. Халилов М.Б. Состояние почвенных ресурсов в республике Дагестан / Халилов М.Б., Давудов М.Д., Халилов Ш.М., Гаджиалиева Р.А., Халилова К.М. // В сборнике: Инновационные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции. Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. Махачкала, 2021. С. 451-458.
  2. Гамидова Н.Х. Сорные растения обрабатываемых земель юго-восточного предгорья Дагестана / Гамидова Н.Х., Магомедова М.А., Магомедов У.М., Тажудинова З.Ш., Паштаев Б.Д. // Проблемы развития АПК региона. 2018. № 3 (35). С. 21-30.
  3. Курдюмов, В.И. Анализ факторов, влияющих на тяговое сопротивление рабочего органа пропашного культиватора / Курдюмов В.И., Софронов Е.В., Мударисов С.Г. // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2011. № 2 (14). С. 100-104.
  4. Руденко Н.Е. Исследование процесса взаимодействия комбинированного рабочего органа с почвой / Руденко Н.Е., Падальцин К.Д. // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2014. № 2. С. 26-28.
  5. Upadhyay G. Comparative assessment of energy requirement and tillage effectiveness of combined (active-passive) and conventional offset disc harrows / G. Upadhyay, H. Raheman // Biosystems Engineering. Volume 198 , October 2020, P. 266-279.
  6. Танылбаев М.В. Теоретическая оценка тягового сопротивления секции рабочих органов культиватора для полосной обработки почвы под посев технических культур / Танылбаев М.В., Рахимов З.С., Аминов Р.И. // В сборнике: Наука молодых – инновационному развитию АПК. Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. 2016. С. 112-115.
  7. Хабибов С.Р. Новая конструкция культиватора с плоскорежущими лапами для культивации орошаемых полей / С.Р. Хабибов, А.В. Бабаева // Проблемы и перспективы развития мелиорации в современных условиях: Сб. науч. трудов по матер. научно-практ. конф. ФГБНУ «ВолжНИИГиМ» – Энгельс, 2016. – С.161-164.
  8. Бабабева А.В. Лабораторные исследования по резанию сорных растений лезвенной лапой культиватора / Бабабева А.В., Хабибов С.Р. // В сборнике: Инновации в природообустройстве и защите в чрезвычайных ситуациях. Материалы VII Международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ, Издательство Амирит, 2020. С. 308-311.
  9. Хабибов С.Р. Результаты лабораторных исследований культиватора с лезвенными рабочими органами / Хабибов С.Р., Бабаева А.В. // В сборнике: Наземные транспортно-технологические комплексы и средства. Материалы Международной научно-технической конференции. Ответственный редактор Ш.М. Мерданов. 2018. С. 305-308.
  10. Слюсаренко В.В. Определение критериев сохранения плодородия почвы в процессе ее обработки / Слюсаренко В.В., Хабибов Ю.Р., Русинов А.В. // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2006. № 3. С. 164-166.

References

  1. Халилов М.Б. Состояние почвенных ресурсов в республике Дагестан / Халилов М.Б., Давудов М.Д., Халилов Ш.М., Гаджиалиева Р.А., Халилова К.М. // В сборнике: Инновационные технологии в производстве и переработке сельскохозяйственной продукции. Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. Махачкала, 2021. С. 451-458.
  2. Гамидова Н.Х. Сорные растения обрабатываемых земель юго-восточного предгорья Дагестана / Гамидова Н.Х., Магомедова М.А., Магомедов У.М., Тажудинова З.Ш., Паштаев Б.Д. // Проблемы развития АПК региона. 2018. № 3 (35). С. 21-30.
  3. Курдюмов, В.И. Анализ факторов, влияющих на тяговое сопротивление рабочего органа пропашного культиватора / Курдюмов В.И., Софронов Е.В., Мударисов С.Г. // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2011. № 2 (14). С. 100-104.
  4. Руденко Н.Е. Исследование процесса взаимодействия комбинированного рабочего органа с почвой / Руденко Н.Е., Падальцин К.Д. // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2014. № 2. С. 26-28.
  5. Upadhyay G. Comparative assessment of energy requirement and tillage effectiveness of combined (active-passive) and conventional offset disc harrows / G. Upadhyay, H. Raheman // Biosystems Engineering. Volume 198 , October 2020, P. 266-279.
  6. Танылбаев М.В. Теоретическая оценка тягового сопротивления секции рабочих органов культиватора для полосной обработки почвы под посев технических культур / Танылбаев М.В., Рахимов З.С., Аминов Р.И. // В сборнике: Наука молодых – инновационному развитию АПК. Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. 2016. С. 112-115.
  7. Хабибов С.Р. Новая конструкция культиватора с плоскорежущими лапами для культивации орошаемых полей / С.Р. Хабибов, А.В. Бабаева // Проблемы и перспективы развития мелиорации в современных условиях: Сб. науч. трудов по матер. научно-практ. конф. ФГБНУ «ВолжНИИГиМ» – Энгельс, 2016. – С.161-164.
  8. Бабабева А.В. Лабораторные исследования по резанию сорных растений лезвенной лапой культиватора / Бабабева А.В., Хабибов С.Р. // В сборнике: Инновации в природообустройстве и защите в чрезвычайных ситуациях. Материалы VII Международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ, Издательство Амирит, 2020. С. 308-311.
  9. Хабибов С.Р. Результаты лабораторных исследований культиватора с лезвенными рабочими органами / Хабибов С.Р., Бабаева А.В. // В сборнике: Наземные транспортно-технологические комплексы и средства. Материалы Международной научно-технической конференции. Ответственный редактор Ш.М. Мерданов. 2018. С. 305-308.
  10. Слюсаренко В.В. Определение критериев сохранения плодородия почвы в процессе ее обработки / Слюсаренко В.В., Хабибов Ю.Р., Русинов А.В. // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2006. № 3. С. 164-166.

Для цитирования: Хабибов С.Р., Бабаева А.В. Повышение эффективности обработки почвы на полях Республики Дагестан за счет применение культиватора с право- и левосторонними плоскорежущими лапами // Московский экономический журнал. 2021. № 11. URL: https://qje.su/nauki-o-zemle/moskovskij-ekonomicheskij-zhurnal-11-2021-17/

© Хабибов С.Р., Бабаева А.В., 2021. Московский экономический журнал, 2021, № 11.