Повышение эффективности химической обработки пропашных культур в рамках полосовой технологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Повышение эффективности химической обработки пропашных культур в рамках полосовой технологии

М.В. Мезникова¹*, И.Б. Борисенко¹, Е.И. Улыбина², О.В. Бояркина³

волгоградский государственный аграрный университет, г. Волгоград, Российская Федерация

²Фроловский промышленно-экономический техникум,

Фролово, Волгоградская область, Российская Федерация

^Российский университет дружбы народов, г. Москва, Российская Федерация

Аннотация

опрыскиватель почва полосовая технология

Предложено техническое решение по адаптации серийных опрыскивателей, заключающееся в применении полосового опрыскивания с возможностью точного внесения и перераспределения рабочего раствора по объектам воздействия с учетом фазы развития культуры. Это позволяет снижать гектарные нормы внесения и стрессы культурных растений, экономит денежные затраты на химическую обработку, способствует решению экологических проблем посредством снижения химической нагрузки на почву. Предлагаемый подход и техническое решение позволяют дополнить комплекс машин для механической обработки почвы в рамках полосовой технологии и снизить химическую нагрузку на биосферу.

Ключевые слова: полосовая технология, химическая обработка, Strip-till, ресурсосбережение, конус распыла

Abstract

Marina V. Meznikova¹*, Ivan B. Borisenko¹,

Ekaterina I. Ulybina², Olga V. Boyarkina³

'Volgograd State Agricultural University, Volgograd, Russia ²Frolovo Industrial and Economic College, Volgograd region, Russia

³Peoples' Friendship University of Russia (RUDN University),

Moscow, Russia

When growing crop products, it is important to use an integrated approach at the stages of planning technological operations and developing technical means for their implementation. In this case, the best result is achieved when coordinating operations on mechanical and chemical tillage, which provides for the protection and nutrition of plants. Along with this, it is important to consider following the applied technology to environmental principles, since agriculture directly affects the environment of our planet. Resource-saving technologies help preserve nature for future generations, restore natural fertility and take care of economic well-being. For row crops, the use of Strip-till technology is recommended. This requires 20...30% of all costs to direct to chemical treatment. Obviously, a decrease in the chemical effect on the soil during the transition to strip technology is necessary, and the introduced chemical should be redirected strictly to the target.

A technical solution for the adaptation of serial sprayers is proposed, which consists of the use of strip spraying with the ability to accurately add and redistribute the working solution to the objects of influence, considering stage of plant development. This allows to reduce hectare application rates and stress of cultivated plants, and to save money on chemical processing. In addition, it also helps to solve environmental problems by reducing the chemical load on the soil. The proposed approach and technical solution make it possible to supplement the complex of machines for mechanical tillage in the framework of strip technology and reduce the chemical load on the biosphere.

Key words: strip technology, chemical tillage, Strip-till, resource saving, spray cone

Введение

На современном этапе развития производства сельхозпродукции химическая обработка растений входит в цикл любой технологии. Для обеспечения высокой эффективности применения химических средств для защиты и питания растения в сочетании с минимизацией вреда для окружающей среды современные производственники выбирают и внедряют новые технологии, основанные на ресурсосбережении, а также современную технику для выполнения технологических операций [1, 2]. Одной из таких технологий, позволяющей сохранять устойчивое развитие сельского хозяйства и формировать экологическую культуру, является ресурсосберегающая технология Strip-till, которую особенно стоит применять для пропашных культур [3]. В последнее время к оценке эффективности данной технологии и ее техническим средствам возрастает научно обоснованный интерес [4, 5]. Данная технология обеспечивает обработку почвы строго по полосам для последующего создания благоприятных условий роста и развития культурных растений. В промежутке между обработанными полосами такие условия не культивируются, поэтому сорная растительность, оказавшись в худших условиях, начинает отставать в развитии, а потом и вовсе гибнет, угнетенная культурными растениями [6]. Данный подход к проведению операции механической обработки почвы помогает в решении экологических проблем, снижает ранящее воздействие на почву, способствует восстановлению ее плодородия, а вместе с тем снижает водную и ветровую эрозии, оказывает благоприятное воздействие на состояние климата нашей планеты [7, 8].

Цель исследования. Повышение эффективности технологического процесса химической обработки пропашных культур за счет перераспределения рабочего раствора по полосам, снижение химической нагрузки на почву.

Материалы и методы

Наиболее эффективно операции по защите растений при выращивании сельхозкультур проводить жидкими растворами. Основной способ внесения жидких растворов СЗР и КАС -- опрыскивание. Преимущество применения жидких химических растворов заключается в рациональном воздействии на листовую и корневую системы растения [1, 9]. Проведя анализ структуры применения технологических процессов опрыскивания на примере пропашной культуры подсолнечника, можно сделать вывод, что почвенный гербицид и средства защиты от болезней, сорняков и вредителей рекомендуется вносить сплошным методом опрыскивания, операции по листовой подкормке и десикации -- непосредственно на сам объект воздействия. Поэтому теоретическое обоснование технологического процесса химической обработки растений в зависимости от фазы развития культурного растения и его вида приобретает центральное место в данном исследовании [10, 11]. Опрыскиватели для сплошного внесения препаратов, распространенные в традиционной технологии возделывания культур, не соответствуют основам полосовой технологии. Безусловно, они обладают рядом достоинств: относительной простотой конструкции, высокой маневренностью, большой шириной захвата, высокой производительностью, однако отмечены следующие недостатки: значительный снос распыляемой жидкости ветром, высокая неравномерность распределения химического вещества по ширине захвата, значительное влияние метеорологических условий на колебания ширины захвата и нежелательный снос распыляемой жидкости за границы обрабатываемого участка.

Эффективность процесса опрыскивания оценивается по площади и равномерности покрытия активным химическим веществом. Кроме того, значительное влияние оказывают оптимальные сроки проведения работ (актуальность соблюдения сроков внесения обосновывается чувствительностью обрабатываемого объекта в соответствии с фазой его развития) и качество покрытия обрабатываемого объекта. Поэтому для повышения эффективности химической обработки необходимо совершенствовать не только способы внесения рабочего раствора, но и конструктивные особенности системы распыла [10, 12].

Серийные модели штанговых опрыскивателей выполняют технологический процесс сплошного опрыскивания (рис. 1). Для технологии Strip-till данные виды опрыскивателей не подходят, так как основной акцент в технологии -- обработка почвы, а значит и культурных растений, по полосам [11, 13]. Производители сельскохозяйственной продукции вынуждены использовать штанговые опрыскиватели в нарушение технологии ввиду того, что машин для химической защиты и питания растений, производящих обработку по полосам, не существует.

Рис. 1.Технологический процесс сплошного опрыскивания

Поставлена задача по усовершенствованию известного технологического процесса и конструкции опрыскивателя с наделением его возможностью опрыскивания по полосам роста культурных растений либо междурядий с сорной растительностью. При обработке посевов важно перенаправлять рабочие растворы с учетом имеющейся патогенной ситуации на конкретном поле и культуре с учетом фазы развития на целевые объекты (рис. 2).

Рис. 2.Технологический процесс полосового опрыскивания

Техническим решением является дооборудование серийного штангового опрыскивателя двумя магистралями с возможностью распыления форсунками по полосам. Причем после усовершенствования конструкции опрыскиватель становится универсальным для применения при различных технологиях. Когда требуется сплошная обработка, включаются обе магистрали. При полосовом возделывания пропашных культур включается магистраль, позволяющая перераспределить рабочий раствор с образованием нового потока, обрабатывающего объект воздействия строго по полосам.

Результаты и их обсуждение

Выбор форсунок с большим углом распыла позволяет уменьшить расстояние от верхушек растения до распылителей. Однако это является причиной увеличения неравномерности ширины обработанной полосы при вертикальном колебании штанги опрыскивателя. При размещении форсунок с углом распыла 80° над поверхностью почвы на расстоянии 800 мм обработанная полоса примет размеры от 1331 до 829 мм в зависимости от колебаний штанги, составляющих до 300 мм (рис. 3, а).

При установке форсунок с углом распыла 65° наблюдаем изменение ширины обработанной полосы от 1018 до 634 мм. Это означает, что размеры обработанной полосы подвержены существенным колебаниям -- до 38%. При выборе форсунки с углом распыла 80° покрытие верхней части растения улучшается, а расстояние между верхушками растения и штангой можно уменьшить, но неравномерность внесения химического вещества увеличивается и приводит к нежелательным нерациональным затратам и вредит окружающей среде. В связи с этим технологический процесс внесения химических веществ требует значительно совершенствования в вопросе перераспределения рабочего раствора в пределах нужной полосы.

Рис. 3. Изменение ширины обработанной полосы опрыскивателя:

а -- для серийного опрыскивателя; б -- для модернизированного опрыскивателя (угол конуса распыла 65°); в -- для модернизированного опрыскивателя (угол конуса распыла 80°)

Применение предлагаемого технологического подхода делает возможным точечное перераспределение рабочего раствора с действующим веществом и снижение гектарных норм при сохранении нормы внесения по объектам. Дифференцированный подход в вопросах внесения химии в сельском хозяйстве позволяет также добиваться снижения стрессовых воздействий на культурные растения.

Данный способ бокового распыла преобразовывает потоки от каждой форсунки при их слиянии в новый поток с более стабильными параметрами. Это означает, что предлагаемый способ позволяет формировать поток рабочего раствора постоянной плотности практически исключая влияние вертикального колебания штанги. Предлагаемое техническое решение делает возможным быстрое переключение между корпусами для распылителей, облегчая переналадку между сплошным и полосовым опрыскиванием. Экономический эффект достигается за счет перераспределения рабочих растворов по полосам, концентрации рабочего раствора на объекте воздействия и минимизации непроизводительных потерь для плотности рабочего раствора при вертикальных колебаниях штанги.

Мониторинг технологической проблемы полосового опрыскивания показал, что при объеме посевных площадей, занятых под пропашными культурами в Волгоградской области, около 900 тыс. га и предусмотренной нормативной годовой нагрузке на один опрыскиватель, равной 360 га/год, для осуществления химической обработки растений наиболее эффективными и рациональными методами только в данном регионе может быть востребовано более 2,5 тысяч модернизированных опрыскивателей.Решение этой задачи представляется посильным для размещенного на территории Волгоградской области сборочного производства в рамках договора о сотрудничестве Волгоградского государственного аграрного университета и французской холдинговой компанией EXEL Industries.В 2018 г. начата работа по адаптации производимых опрыскивателей для эффективного применения в агротехнологиях полосового земледелия.

Выводы

Применение способа полосовой химической обработки позволяет снизить гектарную норму внесения химических средств по сравнению со сплошной обработкой, не снижая нормы и качества обработки объектов воздействия.

Предложенный способ полосовой химической обработки почвы и растений имеет хорошие перспективы для применения в сельском хозяйстве с целью экономии затрат и решения экологических проблем, а дооборудованные серийные опрыскиватели штангового типа дополняют комплекс машин для полосовой обработки. Быстрая переналадка серийных опрыскивателей позволяет экономить затраты рабочего времени и денежные средства на покупку новой техники.

Опираясь на теоретические расчеты, основанные на полученных данных в лабораторных условиях, при обработке культур с междурядьем 0,7 м снижение расхода рабочего раствора составит 31,4%, а с междурядьем 0,9 м соответственно 38,9%.

Рекомендуется выбирать распылители для ленточного внесения гербицидов в рамках полосового воздействия щелевого инжекторного типа и распылители с полым конусом распыла.

References

опрыскиватель почва полосовая технология

1. Zavrazhnov AI, Balashov AV, Djyachkov SV, Omarov AN, Strygin SP. Determination of design parameters of applicators for local processing of sugar beet crops. Achievements of Science and Technology of AIC. 2017; 31(1):52--55. (In Russ).

2. Borisenko IB, Shaprov MN, Dotsenko AE, Borisenko PI. Technology of basic soil cultivation and implements used in root crops production. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2015; (6):76--79. (In Russ).

3. Medvedev GA, Ekaterinicheva NG, Chizhikov SA. Influence of the main treatment of soil on the yield of hybrids of sunflower in the subsona of the south chernozems of the Volgograd region. Proceedings of Nizhnevolzskiy agrouniversity complex: science and higher vocational education.2019; (2):98--105. (In Russ). doi: 10.32786/2071-9485-2019-02-11

4. Borisenko IB, Shaprov MN, Borisenko PI. Agrotechnical approaches in the design of the working body of the minimum tillage with a strip deepening. Proceedings of Nizhnevolzskiy agrouniversity complex: science and higher vocational education.2013; (4): 193--197. (In Russ).

5. Canales E, Bergtold J, Williams J. Modeling the choice of tillage used for dryland corn, wheat and soybean production by farmers in Kansas. Agricultural and Resource Economics Review. 2018; 47(1):90--117. doi: 10.1017/age.2017.23

6. Borisenko IB, Meznikova MV. Using the strip-till resource-saving technology in sorghum growing. Izvestia Orenburg State Agrarian University.2015; (6):82--84. (In Russ).

7. Zubarev YN. Green revolution -- the factor of the progress of agriculture. Perm Agrarian Journal.2014; (3): 17--21. (In Russ).

8. Jaskulska I, Gal^zewski L, Piekarczyk M, Jaskulski D. Strip-till technology -- a method for uniformity in the emergence and plant growth of winter rapeseed (Brassica napus L.) in different environmental conditions of Northern Poland. Italian Journal of Agronomy.2018; 13(3):194-- 199. doi: 10.4081/ija.2018.981

9. Balashov AV. Using a block-module unit for pre-inspecial soil processing. Science in the Central Russia.2018; (1): 14--20. (In Russ).

10. Belenkov AI, Tyumakov AY, Sabo MU. Precision (coordinate) agriculture in the Russian State Agricultural University -- Timiryazev Moscow Agricultural Academy: reality and prospects. Bulletin of Altai State Agraricultural University.2015; (4):5--10. (In Russ).

11. Mi GH, Wu DL, Chen YL, Xia TT, Feng GZ, Li Q, Shi DF, Su XP, Gao Q. The ways to reduce chemical fertilizer input and increase fertilizer use efficiency in maize in Northeast China. Scientia Agricultura Sinica.2018; 51(14):2758--2770. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.14.013

12. Lukhmenev VP. Influence of fertilizers, fungicides and growth regulators on sunflower yields. Izvestia Orenburg State Agrarian University.2015; (1):41--46. (In Russ).

13. Borisenko IB, Chamurliev OG, Chamurliev GO, Meznikova MV. Efficiency estimation of striptill soil processing tecnology. RUDN Journal of Agronomy and Animal Industries. 2018; 13(3):194--206. doi: 10.22363/2312-797X-2018-13-3-194-206

Библиографический список

1. Завражнов А.И., Балашов А.В., Дьячков С.В., Омаров А.Н., Стрыгин С.П.Определение конструктивных параметров аппликаторов для локальной обработки посевов сахарной свеклы // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 1. С. 52--55.

2. Борисенко И.Б., Шапров М.Н., Доценко А.Е., Борисенко П.И.Технология основной обработки почвы и оборудование при производстве пропашных культур // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 6(56). С. 76--79.

3. Медведев Г.А., Екатериничева Н.Г., Чижиков С.А.Влияние основной обработки почвы на урожайность гибридов подсолнечника в подзоне южных черноземов Волгоградской области // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2019. № 2(54). С. 98--105. doi: 10.32786/2071-94852019-02-11.

4. Борисенко И.Б., Шапров М.Н., Борисенко П.И.Агротехнические подходы при проектировании рабочего органа минимальной обработки почвы с полосным углублением // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2013. № 4 (32). С. 193--197.

5. Canales E., Bergtold J., Williams J.Modeling the Choice of Tillage Used for Dryland Corn, Wheat and Soybean Production by Farmers in Kansas // Agricultural and Resource Economics Review. 2018. Vol. 47. № 1. P. 90--117. doi:10.1017/age.2017.23

6. Борисенко И.Б., Мезникова М.В.Применение ресурсосберегающей технологии Strip-till при выращивании сорго // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 6(56). С. 82--84.

7. Зубарев Ю.Н.«Зеленая революция» -- фактор прогресса земледелия // Пермский аграрный вестник. 2014. № 3(7). С. 17--21.

8. Jaskulska I., Gaigzewski L., Piekarczyk M., Jaskulski D.Strip-till technology -- a method for uniformity in the emergence and plant growth of winter rapeseed (Brassica napus L.) in different environmental conditions of Northern Poland // Italian Journal of Agronomy. 2018. Vol. 13. № 3. Р. 194--199. doi: 10.4081/ija.2018.981

9. Балашов А.В.Использование блочно-модульного агрегата для предпосевной обработки почвы // Наука в центральной России. 2018. № 1(31). С. 14--20.

10. Беленков А.И., Тюмаков А.Ю., Сабо М.У.Точное (координатное) земледелие в АГАУ- МСХА имени К.А. Тимирязева: реальность и перспективы // Вестник Алтайского ГАУ. 2015. № 4(126). С. 5--10.

11. Mi G.H., Wu D.L., Chen Y.L., Xia T.T., Feng G.Z., Li Q., Shi D.F., Su X.P., Gao Q.The Ways to Reduce Chemical Fertilizer Input and Increase Fertilizer Use Efficiency in Maize in Northeast China[J] // Scientia Agricultura Sinica. 2018. Vol. 51. № 14. Р. 2758--2770. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.14.013

12. Лухменев В.П.Влияние удобрений, фунгицидов и регуляторов роста на продуктивность подсолнечника // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 1(51). С. 41--46.

13. Borisenko I.B., Chamurliev O.G., Chamurliev G.O., Meznikova M.V.Efficiency estimation of striptill soil processing tecnology // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство. 2018. Т. 13. № 3. С. 194--206. doi: 10.22363/2312- 797X-2018-13-3-194-206

Размещено на Allbest.ru