XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Питание - это основа жизни любого живого организма, в том числе и растений. Вне питания нельзя понять сущность процессов роста и развития.

С точки зрения практического растениеводства важнейшим средством улучшения питания сельскохозяйственных культур является, прежде всего, применение органических и минеральных удобрений. Рост растительной продукции определяется множеством факторов, среди которых ведущая роль все же принадлежит удобрениям и особенно минеральным, производство которых наращивает высокие темпы.

Применение удобрений является одним из основных ус­ловий интенсификации сельского хозяйства. Поэтому в нашей стране существует широкая сеть специальных учреж­дений, занимающихся изучением действия удобрений, вне­дрением достижений агрохимической науки. Она включает институты Российской сельскохозяйственной академии наук, всероссийские отраслевые, зональные институты и област­ные опытные станции Министерства сельского хозяйства РФ, учебные вузы, а также систему специальной агрохимичес­кой службы.

В сельском хозяйстве нашей страны в настоящее время объемы применения удобрений еще не достигли дореформен­ного уровня, и для обеспечения необходимых валовых сбо­ров сельскохозяйственной продукции необходим грамотный научно-обоснованный подход к внесению удобрений. В этих условиях только учет всех почвенных, погодных и агротехни­ческих факторов с соблюдением технологических процессов хранения, подготовки и внесения удобрений позволяет по­высить эффективность использования минеральных удобре­ний и мобилизовать почвенное плодородие на поддержание урожаев сельскохозяйственных культур на достаточно высо­ком и желаемом уровне.

Переход к рыночным условиям хозяйствования обусловил установление новых реальных цен на минеральные удобре­ния, поэтому применение их в тех же объемах и с той же низкой производительностью труда, а также без учета факто­ров, определяющих их эффективность, стало малорентабель­ным, а в ряде случаев прибавка урожаев не окупает затраты на их приобретение и внесение.

Это негативное явление не замедлило сказаться на уро­жайности сельскохозяйственных культур. В течение после­дних 10 лет в стране наблюдается в отдельных регионах или снижение валовых сборов зерновых, технических и кормовых культур, или отсутствие прироста продукции.

Для ежегодного выращивания высоких урожаев с продукцией хорошего качества довольно часто оказывается недостаточным то количество питательных веществ, которое поступает в растения из органического вещества и труднорастворимых минеральных соединений почвы в результате деятельности микроорганизмов и корневой системы растений. Особенно это относится к Нечерноземной зоне, где дерново-подзолистые почвы с низким уровнем окультуренности занимают около 51% площади. Для почв этой зоны характерно, как правило, временное или длительное избыточное увлажнение. Преобладающими неблагоприятными признаками дерново-подзолистых почв являются плохие физически свойства, повышенная кислотность (рН меньше 5) и низкое содержание органического вещества - от 1 до 2,5%. Для них характерна также слабая обеспеченность элементами минерального питания для растений - азоты, фосфора и калия, многих микроэлементов; нередко (в разновидностях легкого механического состава) невелико содержание также магния и кальция. Почвы Нечерноземной зоны, особенно подзолистые, остро нуждаются в известковании и систематическом внесении минеральных удобрений.

В настоящее время агрохимические свойства почвы ещё далеки от оптимальных. Во многих районах нашей страны отмечается уменьшение количества гумуса, 36 % пахотных земель содержат мало фосфора, 10 % - калия, 24 % нуждаются в известковании. Около 22,9 млн. га пашни требуют гипсования и мелиоративной обработки. На значительных площадях получение высоких и стабильных урожаев лимитируется недостатком микроэлементов в почвах.

Для улучшения почвенного плодородия необходимо рационально использовать ресурсы минеральных и органических удобрений, особенно в условиях интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. При этом важно учитывать требования охраны окружающей среды и осуществлять постоянный контроль за качеством сельскохозяйственной продукции, поверхностных и грунтовых вод, содержание нитратов, остатков пестицидов и других вредных веществ в растениях. Необходимо совершенствование технологии внесения минеральных удобрений для увеличения отдачи от удобрений с тем же вносимым их количеством.

Внесение твер­дых, гранулированных и пылевидных удобрений предусмат­ривает несколько технологических операций.

Первой операцией в подготовке туков к внесению является растаривание и измельчение слежавшихся удобрений. Из из­мельчителей на предприятии находится АИР-20. Он отвечает более современным требо­ваниям, производительность ее до 50 т/ч, она может растаривать удобрения из бумажных и полиэтиленовых мешков, измельчать слежавшиеся туки.

Второй операцией подготовки удобрений к внесению яв­ляется смешивание в заданных пропорциях разных видов удоб­рений. Для этого в хозяйстве есть тукосмесительная установка. Промышленность смеситель-загрузчик СЗУ-20. Смесите­лю-загрузчику удобрений СЗУ-20 транспортер не требуется, так как высота отгрузки готовых удобрений у него позволяет подавать тукосмеси непосредственно в кузова транс­портных средств и разбрасывателей.

Для того, чтобы более производительно использовать раз­брасыватели удобрений, необходимо иметь транспортные средства для доставки приготовленных тукосмесей со склада непосредственно в поле. Для этого могут использоваться ав­томобильные загрузчики сеялок ЗСА-40 и УЗСА-40.

И третья операция в технологии применения удобрений – это непосредственное внесение их в почву с использованием разбрасывателей. При поверхностном разбрасывании твердых гранулированных удобрений используются агрегаты: 1-РМГ-4; РУМ-8 и специальные машины для внесения минеральных удобрений: МВУ-8; МВУ-10. При разбрасывании пьшевидных удобрений и изве­стковых материалов используют РУП-3, АРУП-8.

Для внутрипочвенного внесения твердых удобрений ис­пользуют зернотуковые сеялки: СЗС-2,1, картофелесажалку СКМ-6, культиватор-растениепитататель КРН-4,2.

Выбор рационального способа внесения удобрений.

Выбор наиболее рациональных способов внесения удоб­рений является важным фактором, определяющим луч­шую доступность питательных веществ для корневых систем растений. Для повышения производительности труда и снижения трудозатрат внесение удобрений же­лательно совмещать с другими работами (вспашкой, по­севом, междурядными обработками почвы и т. д.).

Способы внесения минеральных удобрений можно разделить на две группы: разбросные (если это не подкормка) с последующей вспашкой, дискованием, культивацией или боронованием и локальные — внесение удобрений на заданную глубину в виде ленты или очагов (гнезд). При разбросном внесении достигается сильное перемешивание удобрений с почвой, при локальном — перемешивание обычно выражено намного слабее, в пахотном слое обра­зуются сильно удобренные прослойки.

Разбросное внесение удобрений

Качественное распределение удобрений по поверхности почвы может быть достигнуто при внесении их технически исправными машинами и соблюдении режима работы рассевающих аппаратов. Перед началом работы и в процес­се ее выполнения проверяют техническое состояние машин, регулируют и настраивают их на заданную дозу и допустимую неравномерность внесения, определяют рабочую ширину захвата машины.

Проверку, регулировку и настройку проводят инженеры и механизаторы при участии агрономов. При этом определяют натяжение ветвей подающего рабочего органа транспортера, частоту вращения рассевающих дисков, лег­кость перемещения туконаправителя в положении «впе­ред» и «назад».

Равномерность распределения удобрений по ширине за­хвата машины зависит от правильной настройки ее высе­вающих аппаратов, регулировки места подачи удобрений на диски. Симметричности распределения удобрений отно­сительно продольной оси машины добиваются перемеще­нием туконаправителя (вперед-назад) и изменением по­ложения его шарнирных стенок.

Перемещение туконаправителя вперед по ходу движения агрегата, а также поворот его шарнирной стенки к периферии рассевающего диска увеличивает концентра­цию удобрений в средней части удобряемой полосы. Пере­мещение туконаправителя назад, а также поворот его шар­нирной стенки к центру рассевающего диска увеличива­ет концентрацию удобрений по краям полосы. Выдвигать туконаправитель назад более чем на 20—25 мм от оси диска не рекомендуется.

При подготовке машин к работе (ежедневно) рабочие органы очищают от удобрений. Особенно тщательно сле­дует очищать лопатки центробежных дисков, так как при работе дисков с налипшими на лопатках удобрениями ра­бочая ширина машины может снизиться в 2 раза.

Рабочая ширина захвата машин с центробежными рассевающими аппаратами зависит от физико-механиче­ских свойств минеральных удобрений и, прежде всего, от их гранулометрического состава. Так, при внесении мелкокри­сталлических удобрений она в 2,5—3 раза меньше по срав­нению с использованием гранулированных туков. Рабо­чая ширина захвата машин зависит также от конструктив­ных параметров рассевающих дисков и частоты их вра­щения.

Для выбора ориентировочного расстояния между смеж­ными проходами машин с центробежными рассевающими аппаратами можно пользоваться данными, приведенными в таблице 2.1 [1, стр. ].

Подготовка участка для внесения удобрений заклю­чается в его разметке и устранении препятствий, ме­шающих движению агрегата, выравнивании глубоких развальных борозд и промоин.

Вносить удобрения кузовными машинами типа КСА-3 и РУМ-8 целесообразно вдоль длинной стороны поля чел­ночным или загонным способом с обязательным включе­нием высевающего аппарата на конце гона. Предваритель­но на концах гона отмечают границу поворотной полосы. Она служит ориентиром для включения и выключения рабочих органов машин.

Внесение удобрений при круговых проходах агрегата по полю приводит к неравномерному их распределению. Поэтому такой способ движения агрегата допускается лишь в исключительных случаях при обработке изолирован­ных участков небольшого размера.

При использовании пылевидных удобрений и известковых материалов учитывают силу и направление ветра. Более равномерное их распределение по поверхности поля и нормальные условия работы обслуживающего персо­нала обеспечиваются при движении агрегата поперек на­правления ветра.

Таблица 2.1

Ориентировочное расстояние между смежными проходами машин, м

Удобрение	Разбрасыватель
	КСА-3	1-РМГ-4	РУМ-5	РУМ-8
Гранулированный суперфосфат, сложные грану­лированные удобрения	9—10	11 — 12	12—13	13—15
Аммиачная селит­ра	8—9	9—10	11—12	12—13
Карбамид	6—7	6—7	7—8	8—9
Прессованный хло­ристый калий и сульфат аммония	7,5—8,5	7,5—8,5	8—9	9—11
Мелкокристалли­ческие хлорис­тый калий и суль­фат аммония	3,5—4,5	3,5—4,5	5—6	б—7

Качество внесения удобрений характеризуют следующие показатели: соответствие фактической дозы удобрений заданной; равномерность рассева удобрений по поверхности почвы. В соответствии с агротехническими требованиями фактическая средняя доза удобрений должна отличаться от заданной не более чем на ± 10%. Качество распределе­ния удобрений по поверхности почвы характеризует изме­нение соотношений питательных элементов М:Р₂О₅, N : К₂О и Р₂О: К₂О на учетных площадках размером 0,5 Х 0,5 м.

Показатель неравномерности внесения удобрений (оце­ниваемый коэффициентом вариации) в производственных условиях при оценке качества внесения минеральных удобрений авиационной техникой и машинами с центро­бежными рассевающими аппаратами не должен превышать 25 %, а при рассеве химических мелиорантов пневморазбрасывателями типа АРУП-8 — 30 %.

Локальное внесение удобрений.

Локальное (ленточное) внесение удобрений характе­ризуется высоким качеством распределения питательных веществ в почве, что обусловлено использованием на машинах для осуществления этого приема более совершен­ных механических, пневмомеханических или пневматиче­ских высевающих аппаратов. Неравномерность распределе­ния удобрений при локальном внесении не превышает 8—10 %.

При локальном внесении исключается свойственное раз­бросному способу неконтролируемое смешивание удобрений с почвой. Степень смешивания определяется конструк­цией рабочих органов и их настройкой.

Концентрация элементов питания растений в местах их внесения в десятки и даже сотни раз может превосхо­дить содержание их в почве при разбросном способе. Так, на дерново-подзолистой тяжело-суглинистой парующей почве через 2,5 месяца после внесения N₁₀₀ Р₁₀₀ К₁₀₀ в форме аммиачной селитры, простого суперфосфата и хлористого калия лентами шириной 2 см с интервалом 30 см в центре очага было найдено, мг/100 г почвы: аммонийного азо­та — 35—40, фосфора — 160—180 и калия — 60—70. При разбросном внесении содержание элементов питания в поч­ве составляло соответственно 3—4, 10—12 и 12—14 мг/100 г почвы.

Таким образом, высокое содержание элементов пита­ния в почве в доступном для растений состоянии при локальном внесении удобрений сохраняется в течение длительного времени, обеспечивая более существенные приросты урожая в прямом действии и последействии.

Локальное внесение фосфорных удобрений затрудняет переход фосфора в труднодоступное для растений состоя­ние вследствие сокращения поверхности соприкосновения частиц удобрений с почвой. Локализация калия и аммоний­ного азота препятствует необменному поглощению их поч­вой. Повышенное содержание аммонийного азота в ленте подавляет нитрификацию и способствует сокращению потерь азота за счет вымывания нитратов из корнеобитаемого слоя; уменьшаются также и газообразные потери азота при оптимальной глубине внесения удобрений в почву. Благодаря этому коэффициент использования рас­тениями азота и калия возрастает на 10—15, а фосфора — на 5—10 % по сравнению с разбросным способом.

Локализация удобрений более эффективна на связных суглинистых почвах, чем на песчаных и супесчаных. Раз­личия в эффективности ленточного внесения удобрений на почвах разного механического состава более четко про­являются в засушливые годы. При высокой влагообеспеченности - вегетационного периода действие локального внесения удобрений на легких и связных почвах пример­но одинаково.

Эффективность ленточного внесения зависит от форм минеральных удобрений. Так, использование суперфосфата в сочетании с амидными (мочевина) и аммонийными (сульфат аммония) формами азотных удобрений сущест­венно повышает эффективность локального внесения удоб­рений под картофель, клубни которого имеют большой запас углеводов, амидный и аммонийный азот часто зна­чительно усиливают использование растениями фосфора.

Рекомендуемые дозы внесения удобрений

Рекомендации по применению удобрений под с.-х. культуры разрабатывают научно-исследовательские учреждения на основании обобщённых данных полевых опытов об эффективности видов, форм, норм и способов внесения удобрений в типичных для зоны почвенно-климатических условиях и севооборотах

Рекомендуемые дозы внесения минеральных удобрений приведены в таблице 2.2. [2, стр.63]

Таблица 2.2

Рекомендуемые дозы внесения минеральных удобрений

Культура	Рекомендуемые дозы минеральных удобрений, кг/га			Всего, кг/га
	азотных	фосфорных	калийных
1. Озимая рожь	200	200	100	500
2. Овес	300	380	120	800
3. Яровая пшеница	200	200	100	500
4. Лен	100	200	200	400...500
5. Картофель	450	800	350	1600
6. Однолетние травы	300	250	200	750
7. Многолетние травы: 1 год использования 2 год использования	300 300	400 400	200 200	900 900

Внесение таких доз обеспечивает наибольшую прибавку урожая хорошего качества при наилучших условиях окупае­мости затрат. Однако рекомендуемые научными учреждени­ями дозы удобрений под отдельные культуры, как правило, рассчитаны без учета последействия удобрений, применяе­мых в севообороте.

В практическом земледелии для определения наиболее оптимальной нормы внесения удобрений и соотношения в ней элементов питания под конкретную культуру необходимо учитывать целый ряд факторов, призванных корректировать нормы вносимых удобрений.

2.4. Агротехнические требования на внесение минеральных удобрений

Слежавшиеся удобрения перед использованием необходимо измельчить и просеять. Размер частиц после измельчения должен быть не более 5 мм, содержание частиц менее 1 мм допускается не более 6 %.

В процессе растаривания потери удобрений с бумажной мешкотарой не должны превышать 1%, а с полиэтиленовой – 0,5 %. Содержание лоскутов мешкотары в измельченных удобрениях не должно превышать 3% от массы бумажных и 0,8 % от массы полиэтиленовых мешков.

При смешивании удобрений влажность исходных компонентов не должна отличаться от стандартной более чем на 25 %. Отклонение от заданного соотношения питательных элементов в тукосмеси допускается не более ± 5 %, а неоднородность смеси – не более ± 10 %.

При внесении минеральных удобрений отклонение фактической дозы от заданной допускается не более ± 5 %, неравномерность распределения удобрений по ширине захвата – не более ± 15 %, необработанные поворотные полосы и пропуски между соседними проходами агрегата не допускаются. Время между внесением удобрении и их заделкой не должно превышать 12 ч.

При внесении органических удобрений отклонение фактической дозы от заданной допускается не более ± 5 %, неравномерность распределения удобрений по ширине разбрасывания – не более ± 25 %, по направлению движения – не более ±10%.

Содержание питательных веществ в почвах

Запасы питательных веществ в почвах во много раз превышают потребность в них растений. Однако большая часть из них представлена недоступными для растений соединениями. Валовое содержание питательных веществ в пахотном слое различных почв неодинаково.

Содержание азота (N) колеблется от 0,07% до 0,5%. Почвенный азот находится в основном в недоступной для растений органической форме. На долю минерального азота приходится только 1-2% его общего количества.

Содержание фосфора (Р₂О₅) во многих почвах составляет 0,03-0,25%. Около половины его находится в минеральной форме, а половина - в форме органических соединений. В слабоокультуренных торфяных почвах на фосфор в органической форме приходится до 70%.

На долю калия (К₂О) в почве приходится 0,6-3% массы почвы. Больше калия содержится в глинистых и суглинистых почвах, а в почвах легкого механического состава (песчаных и супесчаных) его значительно меньше. Количество обменного калия в пахотном слое составляет, кг/га: в подзолистых почвах - 150-300, черноземах - 400-900, сероземах - 600-1500. В отличие от азота и фосфора калий не образует в растениях прочные органические комплексы. Поэтому количество его в органическом веществе почвы незначительно.

Кальция (СаО) в почвах около 0,2-2% и более от их массы. Он представлен силикатами, карбонатами, гипсом, фосфатами и другими соединениями. Часть кальция находится в поглощенном состоянии. Наиболее богаты обменным кальцием черноземы (около 40 мэкв). Наименьшее количество его встречается в подзолистых почвах (5-8 мэкв), что связано с их кислотностью. Известкованием не только смещается реакция почвы, но и улучшается питание растений кальцием.

Содержание магния (MgO) составляет 0,4-4% и более от массы почвы и зависит от состава материнской породы. В почвах, образовавшихся на суглинках и глинах, больше магния, чем в почвах, возникших на песках.

Около 90-95% магния в почве входит в состав различных минералов, главным образом силикатов и алюмосиликатов, которые трудно растворяются в воде, поэтому содержащийся в них магний не может быть непосредственно использован растениями.

Содержание железа (Fe₂O₃) в почвах колеблется от 1-11%. В легких под механическому составу почвах его меньше, чем в тяжелых.

Железо в почве находится в форме ферроалюмосиликатов, окиси и закиси железа и их гидратов. Недостаток железа для растений чаще всего проявляется на карбонатных или сильноизвесткованных почвах, где оно находится в труднодоступном состоянии.

Виды вносимых удобрений

Удобрения - это неорганические и органические вещества, применяемые в сельском хозяйстве для повышения урожайности культурных растений. Они бывают: минеральные (или химические), органические и бактериальные (искусственное внесение микроорганизмов с целью повышения плодородия почв).

Минеральные удобрения

Минеральные удобрения делят на простые и комплекс­ные. Простые удобрения содержат один питательный эле­мент. Это определение несколько условно, так как в простых удобрениях, кроме одного из основных элементов пита­ния, могут содержаться сера, магний, кальций, микроэле­менты. Простые удобрения в зависимости от того, какой элемент питания в них содержится, подразделяются на азот­ные, фосфорные и калийные.

Комплексные удобрения имеют в своем составе два и более элемента питания и подразделяются на сложные, полу­чаемые при химическом взаимодействии исходных компонентов, сложно-смешанные, вырабатываемые из простых или сложных удобрений, но с добавлением в процессе изготовле­ния фосфорной или серной кислот с последующей нейтрализацией, и смешанные, или тукосмеси — продукт механиче­ского смешивания готовых простых и сложных удобрений.

Азотные удобрения

Среди элементов минерального питания особую роль играет азот, так как он входит в состав белков и нуклеиновых кислот, которые образуются во всех растущих органах расте­ния. Растения используют преимущественно минеральные соединения азота, главным образом соли аммония и нитра­ты. Свободный азот воздуха растения (кроме бобовых) усва­ивать не могут.

Аммонийный и нитратный азот при взаимодействии с корнями растений может значительно изменить реакцию сре­да. Это изменение реакции среды происходит вследствие различного поступления в растения этих двух форм азота. Соли, которые при взаимодействии с растениями вызывают подкисление среды, называются физиологически кислыми.

Лучшее усвоение растениями либо аммонийного, либо нитратного азота зависит не только от реакции среды, но и от концентрации сопутствующих катионов (оснований). При аммонийном питании благоприятное влияние на рост расте­ний оказывает увеличение в питательном растворе концент­раций кальция и калия. Избыточная концентрация как ам­монийного, так и нитратного азота, в особенности в момент прорастания семян и в начальный период развития растений (в фазу проростков), может оказывать даже отрицательное действие.

Аммиачная селитра (МН₄МО₃) требовательнее к условиям хранения, чем мочевина. Она не только более гигроскопична, но также и взрывоопасна. В то же время наличие в аммиачной селитре двух форм азота — аммиачной, способной поглощаться почвой, и нитратной, обладающей большой подвижностью, допускает более широкую дифференциацию способов, доз и сроков применения в различных почвенных условиях.

Фосфорные удобрения

Обязательная составная часть живой клетки. Он участвует в построении молекул нуклеиновых, сложных белков (нуклеопротеидов), фосфатидов, фитина, фермен­тов и других важных соединений. Значительное количестве фосфора (до 50%) находится в растении в минеральной фор­ме в виде солей ортофосфорной кислоты и используется вразнообразных реакциях фосфорилирования (превращение уг­леводов с участие фосфорной кислоты). Соединения фос­форной кислоты с адениловой (АТФ) занимают центральное место в энергетическом обмене клетки. Само поглощение и усвоение фосфора определяется наличием в растениях других питательных элементов, и в первую очередь азота.

Очень важно обеспечить семена фосфором в период их прорастания; недостаток фосфора в это время не всегда ком­пенсируется усиленным фосфорным питанием в последую­щие периоды. Улучшение фосфатного питания озимых куль­тур осенью повышает их зимостойкость. Хорошее питание растений фосфорными удобрениями при оптимальном его соотношении с азотом, калием и кальцием способствует не только получению высокого урожая, но и накоплению сахарозы в корнях сахарной свеклы, крахмала в клубнях картофе­ля, жира в семенах подсолнечника.

Калийные удобрения

Один из важных для растений элементов пита­ния. Он способствует передвижению питательных веществ в растениях, повышает их устойчивость к морозам, болезням, увеличивает прочность волокон. Калий оказывает положительное действие на отложение крахмала в клубнях картофеля и сахара в корнеплодах. Недо­статок калия в почве можно восполнить внесением его с удоб­рениями.

Одни калийные удобрения применяют лишь на некоторых разновидностях торфяных почв, богатых азотом и фосфором. Влияние калия усиливается с известкованием. В севооборо­те с культурами, выносящими много калия (картофель, са­харная свекла, клевер, люцерна, корнеплоды), потребность в нем и эффективность его выше, чем в севооборотах лишь с зерновыми культурами. На фоне навоза, особенно в год его внесения, эффективность калийных удобрений снижается.

Коэффициент использования калия из калийных удобре­ний колеблется от 40 до 80%, в среднем в год внесения мо­жет быть принят 50%. Последействие калийных удобрений проявляется 1—2 года, а после систематического примене­ния более длительный срок.

Сложные (комплексные) удобрения

Аммофос не только высокоэффективное концентрирован­ное удобрение на всех почвах и для всех культур, но это также идеальный полупродукт для организации производства смешанных удобрений с заданным соотношением питатель­ных веществ. Он обладает хорошими физическими свойства­ми как в гранулированном, так и в порошковидном состоя­нии, малогигроскопичен и поэтому не слеживается и хорошо высевается.

Сложно-смешанные удобрения (ССУ)

Их получают мок­рым смешением готовых односторонних удобрений и полу­продуктов, а также фосфорной и серной кислот с одновре­менной нейтрализацией смесей газообразным аммиаком или аммиакатами. В удобрениях с соотношением N: Р₂О₅ : К₂О = 1:1:1 на основе простого суперфосфата сумма питательных веществ составляет около 33%, на основе двойного супер­фосфата — 42—44%. На основе фосфата аммония, аммиач­ной селитры и хлористого калия можно получить комплекс­ные удобрения с любым соотношением азота, фосфора и калия при общей сумме питательных веществ до 58%.

Смешанные удобрения

Эти удобрения получают путем механического смешения готовых гранулированных или порошковидных туков. В результате можно с использованием относительно простого оборудования быстро получить тукосмеси с неограниченным диапазоном соотношения питатель­ных веществ, что имеет большое значение в зонах интенсив­ною применения удобрений. Непрерывное улучшение качества выпускаемых удобрений значительно расширяет возможности сухого тукосмешения.

Удобрения, содержащие микроэлементы

Выполняют важ­ную роль в жизни растений. Они входят в состав многих витаминов, ферментов и других биологически активных ве­ществ. В подзолистых, дерново-подзолистых и болотных почвах микроэлементов недостаточно. Внесение их в виде удобрений способствует увеличению урожая и повышению его качества

Чаще всего возникает необходимость в применении бора. Урожай корней сахарной и кормовой свеклы, овощных, семян льна, клевера, овощей в томительной степени зависит от содержания этого элемента и почве. Количество бора возрастает при систематическом внесении навоза и падает при известковании почвы.

Органические удобрения

Органические удобрения - это перегной, торф, навоз, птичий помет (гуано), различные компосты, органические отходы городского хозяйства (сточные воды, осадки сточных вод, городской мусор), сапропель, зеленое удобрение. Они содержат важнейшие элементы питания, в основном в органической форме, и большое количестве микроорганизмов. Действие органических удобрений на урожай культур сказывается в течение 3-4 лет и более.

Навоз

Это основное органическое удобрение во всех зонах страны. Он представляет собой смесь твердых и жидких выделений сельскохозяйственных животных с подстилкой и без нее. В навозе содержатся все питательные вещества, необходимые растениям, и поэтому его называют полным удобрением. Качество навоза зависит от вида животных, состава кормов, количества и качества подстилки, способа накопления и условий хранения.,

Птичий помет

Птичий помет используют в качестве подкормки зерновых и технических культур, растворяют его в 8-10 частях воды и вносят в почву культиваторами растениепитателя.

Торф

Это удобрение представляет собой смесь полуразложившихся в условиях избыточного увлажнения остатков растений, в основном болотных. Торф может быть низкой степени разложения (до 20%), средней (20-40%) и высокой (более 40%). Широко применяют в сельском хозяйстве как удобрение.

Различают три типа торфа: верховой, низинный и переходный.

Зеленое удобрение

Оно представляет собой зеленую массу растений-сидератов, запахиваемую в почву в щелях обогащения ее питательными веществами, главным образом азотом, улучшения водного, воздушного и теплового режимов. Наибольшее значение зеленое удобрение имеет на малоплодородных дерновоподзолистых, песчаных, суглинистых и супесчаных почвах, а также на орошаемых землях и во влажных районах Закавказья.

Влияние неравномерности внесения удобрений на урожайность

Таблица 2. 3

Снижение эффективности фосфорных удобрений при неравномерном внесении под зерновые культуры центробежными разбрасывателями, ц/га. [1, стр. ,табл. ]

Почва	Доза	Прибавка урожая при равномерном внесении, ц/га	Снижение урожая при неравномерности внесения, %
			10-15	20-30	40-60	60-80
Озимая пшеница
Дерново-подзолистая	60	13,9	1,4	3,6	7,9	15,8
	80	15,6	0,6	1,9	6,4	14,7
Чернозём выщело-ченный	60	5,0	1,0	3,0	5,0	12,0
	80	5,6	0,1	0,9	5,3	12,5
Ячмень
Дерново-подзолистая	30	2,5	4,0	8,0	12,0	20,0
	60	3,4	2,3	2,3	4,4	11,8
Чернозём выщело-ченный	60	2,9	1,7	5,2	10,3	17,2
	80	3,6	2,8	8,3	11,1	22,2

Из таблицы 2.3 следует, что при устранении неравномерности внесения фосфорных и других минеральных удобрений можно получить достаточно большие прибавки к урожайности сельскохозяйственных культур.

Расчёт обоснования совершенствуемой технологии внесения минеральных удобрений

Известно, что одна из основных проблем машин для внесения удобрений – снижение неравномерности разбрасывания, вызывающей их перерасход и недобор урожая, а так же оптимизация дозы в соответствии с агротехническими требованиями.

Неравномерности их распределения по ширине захвата и ходу движения машины определяется интенсивностью подачи питателя, рассева рабочим органом, а также макро- и микрорельефом поля, скоростью ветра, другими факторами.

А.В. Белинский и А.М. Биккинин предложили очень простой способ снижения неравномерности внесения минеральных удобрений при разбросном способе за счёт изменения лопатки разбрасывающего диска. Они предложили сделать её составной из трёх частей. [6, стр. 5]

В машинах МВУ – 5, МВУ – 8 и других подача удобрений на центробежные диски осуществляется туконапровителями пирамидальной формы. Проекция отверстия на диск – прямоугольник AFGK (рис.2.1). Считаем, что ось вращения Ох левого центробежного диска находится в точке О начала координат прямоугольной системы и направлена по ходу движения машины. Внутренние радиусы R₁, R₂, R₃ соответствуют верхней, средней и нижней частям комбинированной лопатки. Для правого диска схема определения площадей S₁, S₂, S₃, имеет зеркальное отображения левого.

При работе каждая часть комбинированной лопатки захватывают порцию, ограниченную площадью S₁, S₂, S₃ и толщиной слоя h₁, h₂, h₃.

Площадь S₃ нижней части представляет сумму треугольника АВС и сегмента ВС радиусом R₂:

S₃=S_ABC + S_BC , (2.1)

где S_ABC – площадь треугольника АВС, м²;

S_BC – площадь сегмента ВС радиусом R₂, м².

Площадь треугольника АВС:

(2.2)

где АВ – высота треугольника АВС, м;

АС – основание треугольника АВС, м;

, - координаты точек В и С по оси Х;

, - координаты точек С и А по оси У.

Площадь сегмента ВС:

, (2.3)

где S_BC – площадь сегмента, м²;

R₂ – внутренний радиус средней части лопатки;

α – угол сегмента ВС радиусом R₂.

С учётом формул (2.2) и (2.3) формула (2.1) примет вид:

, (2.4)

Рис.2.1 Схема определений площадей S₁, S₂, S₃ подачи удобрений на лопатки левого центробежного диска.

Площадь средней части комбинированной лопатки (S₂) ограничена дугами ВС, ДЕ и сторонами ВД, СЕ:

S₂=S_АДЕ + S_ДЕ – S₃ , (2.5)

где S_АДЕ – площадь треугольника АДЕ, м²;

S_ДЕ – площадь сегмента, м².

Площадь треугольника АДЕ:

, (2.6)

где АЕ, АД – катеты треугольника АДЕ, м;

Х_А, Х_Д – координаты точек А и Д по оси Х ;

, - координаты точек Е и А по оси У.

Площадь сегмента ДЕ радиусом R₁:

, (2.7)

где R₂ – внутренний радиус средней части лопатки;

α – угол сектора ДЕ радиусом R₁, рад.

С учётом формул (2.6) и (2.7) формула (2.5) примет вид:

R₁ – внутренний радиус средней части лопатки;

, (2.8)

Захватывающая верхней частью комбинированной лопатки площадь S₁ ограничена контуром DFGKE. Она определяется:

S₁=S_AFGK – S₂ – S₃ , (2.9)

где S_AFGK – площадь четырёхугольника AFGK, м².

Площадь S_AFGK =АК∙АF = (Х_F – X_A)(Y_K – Y_A),

где Х_F, X_A, Y_K, Y_A – координаты точек А, F, K по осям Х и У.

С учётом выражений (2.1), (2.5) и (2.8) формула (2.9) имеет вид:

, (2.10)

Углы α и β определяется по координатам соответствующих точек (рис.2.1):

, (2.11)

где Х_В, X_С, Y_В, Y_С – координаты точек В, С по осям Х и У.

, (2.12)

где Х_Д, X_Е, Y_Д, Y_Е – координаты точек Д, Е по осям Х и У.

При определении высоты лопатки диска приняты некоторые допущения: интенсивность осаждения удобрения подчиняется закону прямоугольного треугольника. Известна ширина оседаемых полос с каждой части лопатки. Количество удобрения, захватывающего лопаткой зависит от её площади, толщины слоя и объёмной массы:

Q = Shγ, (2.13)

где Q – количество удобрения, захватываемого лопаткой, кг;

h – толщина слоя, м;

γ – плотность удобрения, кг/м³.

Допустим, что длина полос АВ, ВД и ДF по стороне AF, захватываемых нижней, средней и верхней частью лопатки, одинаковые. Стороны ВД, ДF четырёхугольника AFGK равны 12 см. В этом случае распределение удобрения по частям лопатки по расчётам соответственно 81 см² (56%),

47 см² (33%), 16 см² (11%) от общей площади 144 см².

Это должно учитываться при проектировании и уготовлении лопатки.

Комбинированная лопатка 5, состоящая из трёх частей – верхней 1, средней 2, и нижней 3 (рис.2.2) – обеспечивает эпюру осаждения удобрения по длине струи с неравномерностью 12,3%. При этом нижняя часть лопатки обеспечивает 11% высеваемого удобрения, средняя – 33% и верхняя – 56%.

Кроме того, нужно проверить согласование между собой времени падения частицы удобрения на диск с высоты Н и интервала между подходами соседних лопаток к тукнапровителю. Это время в зависимости от высоты приведено в таблице 2.4 [6, стр.6], из которых видно, что при высоте 0,05м время падения равно 0,1 с, а при 0,25 - 0,225 с.

Таблица 2.4

Зависимость времени падения частицы от высоты падения

Высота падения Н, м	0,05	0,10	0,15	0,2	0,25
Время падения t, c	0,100	0,142	0,174	0,201	0,225

С другой стороны, интервал времени между проходами соседних лопаток под туконапровителем зависит от частоты вращения диска и числа лопаток на нём. Данные приведены в таблице 2.5 [6, стр.6].

Таблица 2.5

Зависимость интервала времени прохода соседних лопаток от частоты вращения дисков

Интервал времени, с	Частота вращения дисков, мин-1
	450	540	625	805	890
1 оборот диска (1 лопатка)	0,133	0,110	0,092	0,074	0,067
1/2 оборот диска (2 лопатки)	0,066	0,055	0,046	0,037	0,033
1/4 оборот диска (4 лопатка)	0,033	0,027	0,023	0,018	0,016

Так, разбрасыватели с 4 лопатками при частоте дисков 540 мин^-1 (МВУ – 5) имеют интервал времени между захватами порций, равный 0,027с. Сравнивая данные таблицы 2.16 и таблицы 2.17 видим, что он меньше времени падения. Из этого можно сделать вывод, что удобрения будут захватываться верхнем краем желоба лопатки. Для получения оптимальной эпюры их осаждения надо, чтобы части комбинированной лопатки имели разные радиусы: наименьший – у нижнего жёлоба, наибольший – у верхнего, промежуточное значение – у среднего.

Выходные параметры желобов рассчитывались с учётом подачи удобрений, соответствующей верхнему значению дозы внесения: 10000 кг/га – извести минеральных. Приняты во времени частота вращения центробежных дисков и число лопаток.

Рис.2.2 Общий вид и схема обоснования параметров комбинированной лопатки:

1, 2, 3 — верхний, средней и нижней соответственно; 4 – диск; 5 – комбинированная лопатка; Rн, R_C, R_В R’н, R’_C, R^’_В — радиусы желобов внутренние и внешние соответственно нижней, средней, верхней частей; l₁, l₂, l₃ — длина захвата порции удобрений соответственно верхнего, среднего и нижнего желоба; d_B , d_C, d_H и F₁, F₂, F₃ - диаметры и площади сечения желобов соответственно верхней, средней, нижней частей.

Расчёты велись для двух вариантов длины жёлобов комбинированной лопатки – 40 и 120 мм. Длина захвата жёлоба меньшеё конструктивной, которая требуется для сообщения частицам удобрения необходимой скорости вылета. В качестве примера в таблице 2.6 [6, стр.7] приведены некоторые расчётные данные для однодисковых центробежных разбрасывателя с одним туконапровителем. Если у него установлены два туконапровителя, то следует воспользоваться данными для двухдисковой машины.

Удобрения сходят с лопастей дисков в виде струи. В результате его частицы оседают на поверхности поля, образуя узор рассева от R_min и R_max.

Для исследования кинематических и технологических параметров рассева проведём оси Ох и Оу (рис.2.3) так, чтобы первая совпала с продольной симметрии разбрасывателя, а центры соответственно правого и левого разбрасывающих дисков в начальный момент времени t = 0 располагались в точках О₁ и О₂.

При построении абсолютной траектории частиц вычерчивают две полуокружности d₀e₀ и b₀c₀ радиусами R_max из центров дисков О₁ и О₂. По ходу движения машины ( в направлении оси Ох) откладывают отрезок ОО_Z, равный подаче:

, (2.14)

где - переносная скорость машины, м/с;

- время одного оборота диска, с.

, (2.15)

где w – угловая скорость диска, рад/с.

Делят окружности и подачу на равное число частей. Складывая переносное и вращательное движение, находят точки на концах внешнего радиуса R_max . Затем их соединяют плавной линией. Аналогично строится траектория оседания частиц удобрения для внутреннего радиуса R_min. Сектор рассева, характеризуемый разностью начала и конца схода частиц с соответствующей лопатки диска обычно ограничен углом γ. Поэтому узор рассева будет частью циклоид внешнего и внутреннего радиусов: в₁с₁ – левого и d₁e₁ – правого. Точно также строится узор рассева для следующей струи, сходящей со второй лопасти. Очевидно, следующий узор расположится по ходу движения разбрасывателя на расстоянии L_Z, называемом шагом лопастей, который зависит от подачи и их числа Z. При симметричном расположении лопастей шаг:

L_Z = L/Z (2.16)

стота вращен-ия диска n, мин-1	Подача удоб-рени, кг/с	Интер-вал времен, с		Пор-ция захвата удоб-рения, кг	Порция, захватываемая частями жёлоба, кг			Диаметр частей жёлоба, см
					11% нижней	33% средней	56% верхней	При длине l=4см			При длине l=4см
								нижней	средней	верхней	нижней	средней	верхней
450	36	t1, об	0,133	4,799	0,527	1,583	2,687	-	-	-	-	-	-
		t1/2 об	0,0665	2,399	0,263	0,791	1,343	12,33	21,39	27,88	6,38	12,35	16,09
		t1/4об	0,0332	1,199	0,131	0,395	0,671	8,70	15,12	19,70	5,02	8,73	11,37
	3,6	t1	0,133	0,479	0,0527	0,1583	0,2687	-	-	-	-	-	-
		t1/2	0,066	0,239	0,0263	0,0791	0,1343	3,87	6,76	8,80	2,23	3,90	5,08
		t1/4	0,033	0,119	0,0131	0,0395	0,0671	2,74	4,75	6,22	1,58	2,74	3,59
540	36	t1	0,111	3,999	0,435	1,306	2,217	-	-	-	-	-	-
		t1/2	0,055	1,999	0,217	0,653	1,108	11,22	19,44	25,33	6,48	11,22	14,62
		t1/4	0,0275	0,999	0,108	0,326	0,554	7,93	13,75	17,91	4,58	8,02	10,34
	3,6	t1	0,111	0,399	0,043	0,130	0,221	-	-	-	-	-	-
		t1/2	0,055	0,199	0,021	0,065	0,110	3,55	6,15	7,98	2,05	3,55	4,60
		t1/4	0,0275	0,099	0,0108	0,0326	0,0554	2,51	4,34	5,66	1,13	2,48	3,27

Рис.2.3 Схема построения абсолютной траектории оседания удобрения на поверхности поля.

О₁, 0₂ - центры, соответственно правого и левого дисков; О - начало координат; 1, 2, 3, 4 - начала четвертей I окружности диска; L - подача; ∆ - расстояние между центрами дисков; V_П , V_Л- углы схода частиц удобрений с правого и левого дисков; b₀c₀ - траектории осаждения удобрения при отсутствии переносного движения; в₁с₁, в₂ с₂ , в₃с₃, в₄с₄ - участки циклоид оседания удобрения соответственно с первой, второй, третьей и четвертой лопатки левого диска; d₁е₁ , d₂е₂, d₃е₃, d₄е₄ - то же самое у правого диска.

Во избежание огрехов необходимо выдержать равенство ширины узоров и шага лопастей. Тогда циклоида, построенная для первой лопатки по радиусу R_min, касается циклоиды d₂e₂ второй лопатки, построенной по R_max – радиусу удобрений. Аналогично совпадают участки циклоид внешнего и внутреннего радиусов третей и четвёртой лопаток.

Для усиления контрастности масштабы по осям Ох и Оу на рис.2.3 выбраны разные. В качестве примера приведём данные разбрасывателя НРУ-0,5 при скорости машины v_М = 2,1 м/с, частоте вращения дисков

n = 625 мин ^-1 подача L = 0,021 м, шаг Δ = 0,0052 м. У того же разбрасывателя при n = 805 мин ^-1 подача L = 0,0156 м, шаг Δ = 0,0039 м.

Для получения наименьший неравномерности распределения удобрения по ширине захвата и ходу агрегата желательно использовать участок траектории d_ie_i , циклоиды правого диска и в_iс_i .

Таким образом, размеры жёлобов комбинированной лопатки должны иметь соотношение сечений 11:33:56, а длины захвата – 1:1:1. Кинематический режим работы должен перекрывать струи соседних лопаток, а шаг подачи быть равным длине (ширине конца узора) осаждения струи.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Кореньков Д.А. Минеральные удобрения при интенсивных технологиях. –М.: Росагропромиздат, 1990. – 192с.

Кутовая Н.Я Рекомендации по применению минеральных удобрений. РОССОШЬ, 2004. – 120с.

Гордеев А.М. Оптимизация минерального питания растений при неблагоприятных факторах среды. –М.: Агропромиздат, 1991. – 144с.

Кузина К.И. и др. Влияние минеральных удобрений на качество продукции и окружающую среду. –М.: Росагропромиздат, 1985. – 112с.

Белинский А.В., Бикинин А.М. Обоснование параметров комбинированной лопакти центробежного диска // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — М.: Наука, 2003. — № 1. — С. 5-8.

Индустриальные технологии применения минеральных удобрений. –М.: Росагропромиздат, 1987. – 239с.

Клятис Л.М., Максимов А.Б. механизация приготовления и внесения минеральных удобрений. –М.: ВНИИТЭИСХ, 1979. – 66с.

Минеев В.Г., Ремпе Е.Х. Агрохимия, биология и экология почвы. –М.: Россельхозиздат, 1981. – 48с.

Павловский И.В. Основы проектирования машин для внесения минеральных удобрений в почву. – М: МАШИНОСТРОЕИЕ, 1965. – 120.

Бриченок А.В. Безопасность работ с минеральными удобрениями и ядохимикатами. –М.: Росагропромиздат, 1990. – 192с. 1981

Зотов Б.И., В.И. Курдюмов. Безопасность жизнедеятельности на производстве. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 2003. – 432 с.: ил.

Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений. – 5 изд., перераб. – М.: Высш. шк., 1991. – 383 с.: ил.

Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя. – Т.2. – М.: Машиностроение. – 1979.

Охрана труда в сельском хозяйстве: Справочник / Сост. В.Н. Михайлов и др. – М.: Агропромиздат, 1989. – 543 с.

Проектирование и расчёт подъёмно-транспортирующих машин сельскохозяйственного назначения / М.Н. Ерохин, А.В. Карп, Н.А. Выскребенцев и др.; Под ред. М.Н. Ерохина и А.В. Карпа. – М.: Колос, 1999. – 228 с.: ил.

Румянцев С.Н. Безопасность и экологичность проекта: методические рекомендации. – Кострома: изд. КГСХА, 2004. – 14 с.

Ананьин А.Д. и др. Бизнес-планирование в дипломных проектах по механизации производства и переработке продукции животноводства. Уфа, издательство БГАУ, 2002.

Методические рекомендации по составлению бизнес-планов внедрения технологий и сельскохозяйственной техники. Всероссийский научно-исследовательский институт экономики сельского хозяйства. Москва, 1999.

Шейнблинт А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учеб. пособие. Изд-е 2-е перераб. и дополн. – Калининград: Янтар. сказ, 2002. – 454 с. : ил., черт. – Б.ц.

Ерохин М.Н. Детали машин и основы конструирования / Под ред. М.Н. Ерохина — М.: КолосС, 2005. — 462 с.: ил.

Код для цитирования: Скопировать