Technology of soil treatment in the rows of plantings seedlings and seedlings of forest and horticultural crops

Cover Page

Abstract


Analysis of the level of mechanization in the cultivation of soil in the planting of seedlings and seedlings of forest and garden crops necessary for the destruction of weeds, soil content in the loose state, making the root layer of the soil of nutrients, etc., revealed that inter-row processing has a 100% level. However, it remains untreated rows of plants that includes the protection zone, which requires to perform operations on rows in significant expenditures of manual labor, constituting 40...50 people/hour in 1 hectare. The optimum variant of technology of planting care of seedlings seedlings of forest and horticultural crops would be the conversion of cultivators KRN working body, allows to conduct processing of soil in the rows of plants. At the same time, operations of soil treatment are carried out both in row and row spacing. All known methods of tillage in a row require the use of special working bodies that provide loosening of the soil in a row and cutting weeds. Such working bodies should provide the necessary protective zone around the plants. The developed design of the working body is installed on the row cultivator KRN over the processed row, which provides one-time processing of row spacing and rows. The article presents the results of theoretical studies of a special working body.


Full Text

Обеспечение устойчивости развития территорий Российской Федерации невозможно без лесовосстановления, являющегося основой освоения лесов. При этом немаловажную роль играет разработка эффективных орудий отечественного производства, способствующих приживаемости и сохранности саженцев [1-5].

Анализ теоретических и экспериментальных исследований технологий обработки почвы в рядках посевов бахчевых культур [6, 7] и выращивания посадочного материала [9-11] позволил установить наиболее приемлемый вариант механизма, который обеспечивает выполнение агротехнических требований, предъявляемых к орудию для обработки почвы в рядках.

Разработана конструкция секции орудия для обработки почвы в рядках [8], которая устанавливается на культиваторах КРН над обрабатываемым рядком. При этом культиватор оборудован устройствами и для междурядной обработки. Применение культиватора с разработанной секцией орудия возможно только при посеве прямоугольно-гнездовым способом, при котором гнезда в поперечном направлении расположены на одной линии. Ширина захвата культиватора должна быть равна ширине захвата сеялки.

Секция орудия для обработки почвы в рядках (рис. 1) смонтирована на грядиле (рис.1, а) пропашного культиватора КРН-5,6, который имеет механизмы для обработки междурядий. Секция орудия устанавливается над рядком перед растением. При этом лапы (рис.1, г)  находятся в рабочем положении для рыхления почвы и подрезания сорняков. С началом движения оператор производит развод лап. При движении культиватора в рядке между растениями они сомкнуты, при этом представляют собой стрельчатую лапу, обеспечивающую рыхление почвы и подрезание сорняков между растениями. Щитки-отражатели (рис.1, ж) захватывают подрезанные сорняки и направляют их в междурядье, предотвращая обволакивание стойки (рис.1, в) жмыхом.

При подходе к растению оператор включает развод лап, как только передние концы лап достигают оси растений, оператор включает схождение лап. В результате образуется ромбовидный участок необработанной почвы, который обрабатывается вручную. Использование пневматического привода поворота лап и щитков-отражателей снижает трудоемкость ухода за посевами в два раза и повышает урожайность. Применение верхней заточки (рис.1, и) лезвия и наплавка (рис.1, к) нижней части твердым износостойким сплавом обеспечивает полное подрезание сорняков и самозатачивание лезвия.

 

Рис. 1. Секция орудия для обработки почвы в рядках: а – грядиль, б – поперечина, в – поворотная стойка, г – поворотная лапа, д – рычаги, е – пневмоцилиндр, ж – щит-отражатель, з – крепежные болты, и – заточка, к – наплавка.

 

Установка лезвия лап раствором вперед является лучшим вариантом размещения на поворотных стойках, учитывая величину необработанного участка (рис. 2). Секция рабочего органа также крепится на грядиле (рис.1, а), на котором закреплена поперечина (рис.1, б). К ней  установлены поворотные лапы  с помощью поворотных стоек, которые в верхней части имеют рычаги (рис1., д), соединенные шарниром с пневмоцилиндрами (рис. 1, е) двухстороннего действия.

При подходе к растениям оператор включает пневмоцилиндр и поворотные лапы  устанавливаются параллельно оси рядка. Недостаток размещения – необходимость пневмоцилиндру удерживать лапы в рабочем положении.

 

Рис. 2. Схема размещения лап раствором вперед.

 

Результатами исследований [6, 7,12, 14] установлено, что механизм должен быть выполнен в виде плоскорежущей лапы, имеющей вертикальную ось вращения. Секция, обеспечивающая обработку посадок в рядке, состоит из поворотной лапы, установленной на вертикальной стойке, на которой закреплена двухлучевая лапа с размещением относительно стойки так, чтобы передние концы лапы были короче задних в 1,8 – 2 раза. Возможны два варианта размещения механизма. Первое – раствором вперед (рис. 2), где рабочей служит задняя часть лап, вершина угла которых направлена назад. Это уменьшает усилие на поворот лап при обходе растения. Недостаток – подрезанный сорняк сбрасывается при разводе лап в защитную зону растений. Для его устранения необходимо в конструкцию ввести механизм удержания лап раствором вперед.

Второй вариант решения – рабочей является стрельчатая часть лап (рис.3), которые образуют вершину угла, направленного вперед, что обеспечивает сдвиг подрезанных сорняков на междурядье, при этом отсутствует необходимость применения устройств для удержания лап в рабочем состоянии. Такой вариант повышает качество обработки. Недостатком такой конструкции секции является значительное усилие, необходимое для поворота лап при обходе растения, а также увеличенная необработанная площадь защитной зоны.

Для теоретического анализа работы вариантов прополочных агрегатов рассмотрим технологический процесс работы подвижных лап (рис. 2, а). Для этого введем следующие обозначения: lр  – заостренная часть длины лапы, обеспечивающая обработку рядка; lм – междурядная часть длины лапы, размещенная в междурядье.

При установке лап  раствором вперед, величина защитной зоны (рис.2, б) определяется по формулам:

xΑ = R cos  ωt + VΜt,yΑ = R sin  ωt, (1)

 

где t=ϕ/ω,R=0A; Vм – скорость агрегата; ω – скорость вращения лапы.

Изменение угла поворота от ϕ2=3/2π до ϕ1=3/2πα со скоростью ω на участке траектории Ох1А´1 формирует необработанный участок (рис. 2, в).

При установке лап клином вперед угол поворота лапы α от φ1, ϕ1=π/2α до ϕ2=π/2, что соответствует участку траектории А1О1. При возврате лапы в рядок от угла j1/ до j2/ участка траектории О1А формируется  необработанный участок (рис. 3).

 

Рис. 3. Схема работы лапы клином вперед.

 

Качественная обработка, отсутствие подрезания сеянцев и саженцев, удобство работы оператора вызывает необходимость использовать данный вариант, потому что обеспечивается минимальная защитная зона у растения, а лапы уходят от него в боковые стороны. При использовании варианта установки клином вперед лапы перемещаются вперед и в стороны, что затрудняет реакцию оператора, а раскрытие лап начинается раньше, что увеличивает размер необработанного участка.

Это положение обосновывается, если в уравнение (1) подставим значения t1=ϕω, и ω=UR и , получим здесь и далее R - lP, так как U/Vм=λ, то

х=Rcosϕ+ϕ/λy=Rsinϕ (2)

Для определения площади необработанного участка разделим его на две части Ах1Ох1К и КОˊ1Ах1.

Площадь первой части необработанного участка можно определить из уравнения

 

S=ϕ1ϕ2yx'dt (3)

x'=dxdt=ωRsinωt+Vм, (4)

y=Rsinωt. (5)

 

Площадь второй части необработанного участка:

 

S=ϕ1ϕ2Rsinωt(VмRωsinωt)dt=ϕ1ϕ2RVмsinωtR2ωsin2ωtdt==ϕ1ϕ2RVмsinωtdtϕ1ϕ2R2ωsin2ωtdt=RVмωcosωt|ϕ1ϕ2R2ωϕ1ϕ21+cos2ωt2==RVмωcosωt|ϕ1ϕ2R2ωt2sin2ωt4|ϕ1ϕ2==RVмωcosϕ1cosϕ2+R22ϕ1ϕ2+R24sin2ϕ2sin2ϕ1. (6)

 

Скорость (Vм )  движения агрегата определяется агротехническими требованиями на прополку механизированным агрегатом. Согласно схеме (рис. 2), необходимо разводить лапы при положении стойки на уровне растений (линия Ох1К) и отключать развод при выходе концов лап за эту же линию.

Анализ работы агрегата по рис. 2 показывает, что время поворота равно t=R/Vм, а требуемая угловая скорость поворота лап – . Необработанная площадь около растения определяется по уравнению

 

S=R212cosϕ1cosϕ2+12ϕ1ϕ2+14sin2ϕ2sin2ϕ1 (7)

 

Дифференцированная обработка почвы в рядке улучшает динамику органического вещества в корнеобитаемом слое почвы [12-15], а также водные свойства и воздушный режим почвы, способствует благоприятным условиям для роста и развития сеянцев и саженцев. В результате создаются условия, необходимые для получения высококачественного посадочного материала, который позволяет обеспечить высокую приживаемость растений.

Применение разработанного поворотного рабочего органа обеспечивает возможность рыхления почвы и подрезания сорняков в рядке растений, при этом значительно уменьшается необработанная зона около растения, что снижает затраты ручного труда и доводит уровень механизации данной операции до 90–95%.

About the authors

S. Ya. Semenenko

Federal State Budget Scientific Institution «Federal Scientific Centre of Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences»; Volgograd State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: pniiemt@yandex.ru

Russian Federation, 400062, Volgograd, Universitetskiy рrospect, 97; 400002, Volgograd, Universitetskiy рrospect, 26

doctor of agricultural sciences

V. G. Abezin

Federal State Budget Scientific Institution «Federal Scientific Centre of Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences»; Volgograd State Agrarian University; Astrakhan state University

Email: pniiemt@yandex.ru

Russian Federation, 400062, Volgograd, Universitetskiy рrospect, 97; 400002, Volgograd, Universitetskiy рrospect, 26; 414056, Astrakhan, ul. Tatishchevayu, 20A

doctor of agricultural sciences

O. N. Bespalova

Astrakhan state University

Email: pniiemt@yandex.ru

Russian Federation, 414056, Astrakhan, ul. Tatishchevayu, 20A

candidate of technical sciences

O. M. Ageenko

Federal State Budget Scientific Institution «Federal Scientific Centre of Agroecology, Complex Melioration and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences»; Volgograd State Agrarian University

Email: pniiemt@yandex.ru

Russian Federation, 400062, Volgograd, Universitetskiy рrospect, 97; 400002, Volgograd, Universitetskiy рrospect, 26

References

  1. Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., ЛобачевскийЯ.П., Мазитов Н.К. Почвообрабатывающая техника: пути им-портозамещения // Сельскохозяйственные машины и технологии. – 2017. – № 2. – С. 37-42.
  2. Лачуга Ю.Ф. Аграрная наука – основа сельскохозяйственного производства // Проблемы механизации аг-рохимического обеспечения сельского хозяйства. – 2017. – № 11. – С. 7-9.
  3. Лачуга Ю.Ф. Научно-методическое обеспечение развития фундаментальных и поисковых научных иссле-дований в области сельского хозяйства // АПК: Экономика, управление. – 2015. – № 2.-- С. 3-11.
  4. Кузьмичев В.В., Лебедев А.В., Дубенок Н.Н. Анализ экологических функция древостоев березы и дуба в условиях урбанизированной среды по материалам долгосрочных наблюдений // Российская сельскохозяйственная наука,. – 2018. – № 5.– С. 29-31.
  5. Пак Л.Н., Бобринев В.П. Приживаемость, сохранность и рост лесных культур сосны в Цасучейском бору // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2013. – Т. 15. – № 3-3. – С. 1056-1059.
  6. Абезин В.Г. Ресурсосберегающая почвозащитная технология механизированного возделывания и уборки бахчевых культур. – Элиста: Калм. гос. ун-т, 1993. – 120 с.
  7. Белоконь В.Н., Чабан Л.Н. Оборудование секции культиватора КРН-5,6 для прополки рядка бахчевых культур / Сб. науч. тр. – Волгоград: Волгоградский с.-х. институт, 1975. – С. 10-13.
  8. Секция орудия для обработки почвы в рядках [текст]: патент 2577403 Российская Федерация С1 МПК А01В 39/10 / В.Г. Абезин, В.А. Моторин, Д.В. Скрипкин / Заявл. 11.03.2015, опубл. 20.03.2016. Бюл. №8.
  9. Бобринев В.П., Пак Л.Н., Банщикова Е.А. Агротехника выращивания сеянцев ели сибирской с Забайкаль-ском крае // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова(Архангельск). – 2017. – С.70-77.
  10. Однополова И.С. Агротехника выращивания сеянцев хвойных пород в питомнике Волжского лесничества [текст] / И.С. Однополова // Эпоха науки: Ачинский филиал Красноярского государственного аграрного университета (Ачинск).– 2017. – №9. – С. 183-196.
  11. Пужайкина И.В. Агротехника выращивания посадочного материала Кинельского лесничества // Вклад молодых ученых в аграрную науку. Материалы Международной научно-практической конференции. 2017, Самарская ГСХА. – С. 92-96.
  12. Н.П. Чернобровкина. Современные технологии выращивания посадочного материала хвойных пород и пути их совершенствования // Лесной вестник. – 2016. – №6. – С. 6-14.
  13. Krawutschke M. Einfluss differenzierter Bodenbearbeitung auf Gehalt und Dynamik der organischen Bodensubs-tanz in Ackerboden sowie deren Bedeu- tungw fur die Humusbilanzierung: Masterarbeit cand. M. Sc. agr. – Gies-sen, 2007. – 78 s.
  14. Parker C. Decision Support Systems: lessons from past failures .// Farm Management. – 1999. – Vol. 10. – P/ 273-289.
  15. Zur Anwendbarkeit optimaler Versuchspläne für die Schätzung einer polynominalen Rergressionsfunktion im Feldvesuchswesen.Harpke, Karl. Arch. Acker – Pflauzenbau Bodenkd. – Berlin 34 (1990)3. – S.205:212.

Supplementary files

Supplementary Files Action
1.
Fig. 1. Section of a tool for tillage in rows: a - ridge, b - cross, c - pivoting stand, g - paw, d - levers, e - pneumatic cylinder, g - reflector shield, g - fastening bolts, and - sharpening , to - surfacing.

Download (152KB) Indexing metadata
2.
Fig. 2. Layout of the paws solution forward.

Download (193KB) Indexing metadata
3.
Fig. 3. Scheme of work paws wedge forward.

Download (183KB) Indexing metadata

Statistics

Views

Abstract - 170

PDF (Russian) - 88

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies