Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКАХ

Семененко С.Я. 1, 2 Абезин В.Г. 1, 2, 4 Семененко А.С. 3 Агеенко О.М. 1, 2
1 ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук»
2 ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет»
3 Крестьянско-фермерское хозяйство Семененко А.С.
4 ФГБОУ ВО «Астраханский государственный университет»
Подготовку почвы в лесных питомниках выполняют по системе черного, раннего, сидерального или занятого пара. При обработке по системе черного пара производится зяблевая вспашка плугами с предплужниками, что обеспечивает накопление в почве осенне-зимней влаги, уничтожение вредителей и сорняков, накопление перегноя в нижнем слое пласта. Известные плуги зяблевой вспашки имеют целый ряд существенных недостатков по обеспечению оптимальных условий для роста и развития растений, а именно: отсутствие возможности внесения минеральных удобрений одновременно со вспашкой, недостаточная глубина обработки при вспашке плугом с предплужником, необходимость увеличения глубины пахотного горизонта, повышенное тяговое сопротивление. При подрезании лемехом пласта в горизонтальной плоскости создается уплотненное дно «плужная подошва», которая ухудшает условия роста и развития корневой системы культурных растений и приводит к снижению урожайности. После зяблевой вспашки боронование не производится, что позволяет улучшить снегозадержание и накопление влаги в почве. При весеннем бороновании обычно используются тяжелые и средние бороны БЗТС и БЗСС, которые также не обеспечивают качественной обработки почвы, так как зубья обволакиваются растительными остатками, что приводит к полному нарушению технологического процесса. При уходе за посадками сеянцев и саженцев обычно осуществляют трех-четырехкратную культивацию на глубину до 12 см культиваторами КПС-4 или другими культиваторами, стойки культиваторных лап которых обволакиваются растительными остатками, что приводит к нарушению технологического процесса и снижению качества обработки. Таким образом, необходимо совершенствование технологий обработки почвы в лесных питомниках путем создания нового комплекса орудий для вспашки и поверхностной обработки почвы, идеи которых и представлены в данной статье.
лесной питомник
плуг с предплужником
высевающее окно
высоконапорный вентилятор
тукопроводы
дисковая борона
культиватор-растениепитатель
1. Казаков В.И., Проказин Н.Е., Лобанова Е.Н. Механизация предпосевной обработки почвы в лесных питомниках // Лесохоз. информ.: электрон. сетевой журн. 2016. № 2. С. 73–80.
2. Кретинин В.М., Кошелев А.В. Проблемы агролесоводства в Волгоградской области // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2017. № 3 (47). С. 73–77.
3. Однополова И.С. Агротехника выращивания сеянцев хвойных пород в питомниках Волжского лесничества // Эпоха науки. 2017. № 9. С. 183–196.
4. Пат. 2619279 Российская Федерация С1 МПК А01В 21/08, А01В 23/04. Дисковая борона / Абезин В.Г., Мoторин В.Г., Абезин Д.А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Волгоградский ГАУ» № 2016116372, заявл. 26.04.16; опубл. 15.05.17, Бюл. № 14.
5. Пат. 2188525 Российская Федерация С1 МПК А01В 35/02, 35/20. Культиватор-растениепитатель / Абезин В.Г., Пындак В.И., Карпунин В.В., Салдаев А.М.; заявитель и патентообладатель Поволжский НИИ эколого-мелиоративных технологий № 2001103680/13, заявл. 07.02.2001; опубл. 10.09.2002, Бюл. № 25.
6. Байтулин И.О. Создание лесного питомника и технология выращивания посадочного материала. Костанай: Костанайполиграфия, 2009. 48 с.
7. Семененко С.Я., Абезин В.Г., Дубенок Н.Н. Разработка конструкции и обоснование параметров плужного каналокопателя // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2016. № 3 (23). С. 138–151.
8. Пужайкина И.В. Агротехника выращивания посадочного материала в условиях Кинельского лесничества // Вклад молодых ученых в аграрную науку: материалы международной научно-практической конференции Самарская государственная сельскохозяйственная академия. Изд-во Самарская государственная сельскохозяйственная академия. Кинель, 2017. С. 92–96.
9. Бобринев В.П. Пак Л.Н., Банщикова Е.А. Агротехника выращивания сеянцев ели сибирской в Забайкальском крае // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2017. № 3 (357). С. 70–77.
10. Василенко П.М., Бабий П.Т. Культиваторы (конструкция, теория и расчет). Киев: Изд-во АН УССР, 1961. 239 с.

Защитное лесоразведение крайне актуально в тяжелых почвенно-климатических условиях Волгоградской области, что вызывает необходимость искусственного восстановления лесов, лесозащитных полос и ландшафтного облесения. Основой для лесовосстановления являются лесные селекционно-семеноводческие центры, где большинство культур создаются по традиционной технологии – с использованием сеянцев с открытой корневой системой. От того, какого качества будет выращен посадочный материал, зависит успех воспроизводства леса, являющегося незаменимым источником жизнеобеспечения.

Защитные лесные насаждения снижают скорость ветра, уменьшают ветровую эрозию, эвапотранспирацию, задерживают и равномерно распределяют на полях снег и т.д.

Особенно эффективно использование лесополос в орошаемом земледелии, при котором происходит экономия оросительной воды, улучшение качества полива, повышение урожайности и снижение себестоимости продукции.

Обработка почвы в лесных питомниках является одной из важнейших технологических операций при выращивании сеянцев и саженцев, которая обеспечивает возможность получения высококачественной продукции.

Результатами анализа существующих машин для зяблевой вспашки установлено, что плуг должен обеспечивать возможность внесения в почву минеральных удобрений, предотвращать возможность образования плужной подошвы, снижать тяговое сопротивление при обработке. Поверхностная обработка почвы должна обеспечивать рыхление почвы, ее выравнивание, уничтожение сорняков и их проростков, без обволакивания рабочих органов растительными остатками с уплотнившейся почвой, а при уходе за посадками обеспечивать возможность подкормочного внесения удобрений [1–3].

Представлена конструкция мелиоративного плуга, обеспечивающего снижение тягового сопротивления, позволяющего вносить в почвенный горизонт минеральные удобрения, предотвращающего образование плужной подошвы. Элементами представленной технологии являются разработанные конструкции дисковой бороны [4] и культиватора-растениепитателя, который производит внесение подкормочных удобрений при одновременном уничтожении сорных растений [5].

Материалы и методы исследования

Одним из важнейших требований при основной обработке почвы является сохранение структуры почвы и ее плодородия, что зависит от правильного выбора срока обработки, уменьшение количества воздействий на почву их силы и направления [6]. Методологический замысел исследования основан на гипотезе о возможности создания комплексного орудия для обработки почвы и внесения твердых органических и минеральных удобрений в пахотный горизонт за один проход мелиоративного плуга при выращивании сеянцев и саженцев в лесных питомниках.

Результаты исследования и их обсуждение

В основной массе лесных питомников высок уровень износа техники, многие виды работ выполняются вручную. Задачей наших исследований является разработка машин и орудий для обеспечения высокой производительности труда при выращивании саженцев с высокими показателями качества и приживаемости. Технологии выращивания саженцев должны быть ориентированы на применение современных комплексов машин и орудий. В технологическом процессе выращивания саженцев механическая обработка почвы является самой энергоемкой и затратной. На обработку почвы по традиционной технологии приходится 40…50 % всех энергозатрат. Необходимо конструирование современных менее энергозатратных машин и орудий, а также создание их комплексов, в том числе и для орошения питомников [7]. Чтобы вырастить сеянцев для 400 га леса, необходимо всего 4,5 га орошаемого питомника.

Разработанный мелиоративный плуг включает раму 1 (рис. 1) с навесной системой 2. На раме установлен высоконапорный вентилятор 3 с приводом от гидромотора 4 гидросистемы трактора. Вентилятор 3 герметично соединен тукопроводом 5 со шнековым туковысевающим аппаратом 6. Тукопровод 5 соединен с нагнетательным патрубком 7, подключенным к высевающему окну 8 предплужника 9, выполненному между лемехом и отвалом. Перед предплужником 9 к раме 1 закреплен вертикальный дисковый нож 10. Ось дискового ножа 10 вынесена вперед относительно носка предплужника на 120…130 мм, а режущая кромка дискового ножа смещена в сторону полевого обреза на расстояние 10…30 мм. За предплужником 9 к раме 1 на стойке 11 закреплен корпус глубокорыхлителя, включающий отвал 12, лемех 13. При этом во избежание образования плужной подошвы на лезвийной части лемеха закреплены рыхлительные зубья 14, установленные под углом крошения к направлению движения плуга и выполненные из высокопрочной износостойкой стали. Форма зубьев трехгранная с режущей кромкой в передней части.

sem1.tif

Рис. 1. Мелиоративный плуг: 1 – рама; 2 – навесная система; 3 – высоконапорный вентилятор; 4 – гидромотор; 5 – тукопровод; 6 – туковысевающий аппарат; 7 – нагнетательный патрубок; 8 – высевающее окно; 9 – предплужник; 10 – дисковый нож; 11 – стойка; 12 – отвал;
13 – лемех; 14 – рыхлительные зубья мелиоративный плуг работает следующим образом.

Перед началом работы туковысевющий аппарат заполняется удобрениями NPK и устанавливается заданная норма высева. При движении плуга шнековый туковысевающий аппарат 6 подает удобрения в нагнетательный патрубок 7. Удобрения захватываются напорным потоком воздуха и транспортируются к окну 8 предплужника 9. На отвале предплужника 9 удобрения смешиваются с разрушенным предплужником пластом почвы и сбрасываются на дно борозды, образованной корпусом глубокорыхлителя, подрезанной лемехом 13 и обернутой отвалом 12. Смесь почвы с удобрениями, сброшенная на дно борозды предплужником 9, перемешивается рыхлительными зубьями 14 с почвой дна борозды. При этом рыхлительные зубья разрушают плужную подошву, что создает благоприятные условия для роста и развития корневой системы культурных растений. Вертикальный дисковый нож 10 разрезает обрабатываемый пласт почвы в вертикальной полости, снижает усилие отрыва пласта от вертикальной стенки и уменьшает тяговое усилие на обработку почвы.

Разработанная конструкция мелиоративного плуга предотвращает недостатки, присущие известным конструкциям плугов, и обеспечивает повышение урожайности сельскохозяйственных культур, улучшает условия роста, развития и качество посадочного материала лесных и садовых культур.

После обработки почвы мелиоративным плугом дополнительных обработок не производится, чтобы гребнистая поверхность способствовала снегозадержанию и максимальному накоплению влаги.

Ранней весной производится обработка почвы дисковой бороной [4], которая содержит (рис. 2) раму с продольными планками 1, на нижней части которой с помощью стоек 2 закреплены вертикальные диски 3 с помощью гаек 4. Для агрегатирования дисковой бороны предусмотрены крючки 5. Продольные планки 1 выполнены по развертке винтовой линии на плоскость. На поперечных балках 6 в точках пересечения винтовых линий с образующими цилиндра установлены стойки 2 дисков 3. При такой конструкции каждый диск 3 имеет свою дорожку 7, расстояние между которыми «b», обеспечивающее рыхление почвы, резание сорняков и выравнивание поверхности.

sem2a.tif sem2b.tif

Рис. 2. Дисковая борона: 1 – продольные планки; 2 – стойки; 3 – вертикальные диски; 4 – гайки; 5 – крючки; 6 – поперечные планки; 7 – дорожки

sem3.tif

Рис. 3. Культиватор-растениепитатель: 1 – брус-рама; 2 – штанга; 3 – рабочие органы; 4 – кронштейн понизителя; 5 – подколесная стойка; 6 – упругое звено; 7 – нижняя тяга; 8 – вал качалок; 9 – вертикальные пазы; 10 – опорное колесо; 11 – механизм; 13 – упор; 14 – тарельчатые пружины; 15 – упорная гайка; 16 – упругий элемент; 17 – стяжная гайка; 18 – резьбовая часть; 19 – поводок; 20 – резьбовая крышка; 21 – подвижный упор; 22 – шток

При движении бороны по поверхности поля производится равномерное рыхление почвы без обволакивания рабочих органов растительными остатками и уплотненной почвой. При этом каждый диск выполняет самостоятельную бороздку с одинаковым расстоянием «b» между бороздками. Для устойчивого хода бороны необходимо, чтобы каждый диск выполнял бороздку между бороздками, расположенными на одинаковом расстоянии от него, это обеспечивается размещением дисков по разверткам многоходового винта.

В течение летнего периода необходимо вести борьбу с сорной растительностью [8]. Для этого используется сочетание культивации пара с одновременной обработкой гербицидами [9]. Наиболее рационально при этом применение культиватора-растениепитателя [5], который включает брус 1, штангу 2, рабочие органы 3, кронштейн понизителя 4 и подколесную стойку 5 (рис. 3). Понизитель 4 и стойка 5 связаны упругим звеном 6 и тягой 7 параллелограммного навесного механизма. звено 6 связано с валом качалок 8 и размещено в пазах 9 стойки 5. колесо 10 соединено шарнирно механизмом 11 изменения глубины хода рабочего органа 3, который размещен в направляющей 12 и к упору 13 поджат пакетом тарельчатых пружин 14, размещенных на штанге 2 между направляющей 12 и упорной гайкой 15. Параллелограммный механизм снабжен упругим элементом 16, размещенным в полости стяжной гайки 17, имеющей резьбовую часть 18, соединенную поводком 19 с понизителем 4. Между упругим элементом 16 и резьбовой крышкой 20 установлен подвижный упор 21 штока 22. Культиватор-растениепитатель также снабжен туковысевающими аппаратами.

Культиватор-растениепитатель работает в движении, при этом лаповыми рабочими органами подрезаются сорняки на глубине a1. Если сопротивление рабочего органа 3 возрастает, то он перемещается вместе с направляющей в сторону упорной гайки и сжимает пружины 14. При определенной величине деформации пружин 14 направляющая 12 с лаповым рабочим органом 3 передвигается в сторону опорного колеса 10 и подрезает корневую систему сорных растений. Рабочий орган работает в режиме вибрации, что предотвращает обволакивание рабочего органа и стойки растительными остатками [10].

Выводы

Снижение энергетических затрат при обработке почвы в лесных питомниках с созданием благоприятных условий для роста и развития сеянцев и саженцев обеспечивается введением в конструкцию мелиоративного плуга вертикального дискового ножа, обеспечивающего отделение пласта от боковой стенки. Поверхностная обработка должна производиться дисковой бороной, снижающей тяговое сопротивление при обработке на 30 %, и обеспечивает снижение лесовосстановительного периода. Обработка почвы культиватором-растениепитателем создает благоприятные условия для роста и развития растений и обеспечивает возможность установления оптимальных агротехнических приемов выращивания лесных насаждений.

Разработанная технология обработки почвы в лесных питомниках, кроме создания благоприятных условий для роста и развития саженцев и сеянцев, позволяет более чем на 20 % снизить энергетические затраты на возделывание.


Библиографическая ссылка

Семененко С.Я., Абезин В.Г., Семененко А.С., Агеенко О.М. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В ЛЕСНЫХ ПИТОМНИКАХ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2018. – № 10. – С. 139-143;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=12432 (дата обращения: 07.03.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074