Каждый хозяйственник в сфере производства сельскохозяйственной продукции ждет периода весенне-полевых работ с волнением, надеждой и трепетом. Каким будет этот год? Что готовит нам природа? Сколько осадков выпадет? Вместе с этими насущными вопросами задолго до посевных работ решаются вопросы планирования затрат и подготовки техники, закупки семенного материала и химических средств защиты и питания растений.В сложнейших современных условиях развертывания мирового экономического кризиса, связанного с пандемией коронавируса, особенно остро стоят вопросы экономии затрат. Как ни крути, все мы заложники финансового обеспечения направления своей деятельности. Стремясь к стабильности и экономическому росту своего хозяйства, невозможно экономить на всех затратах. В любой технологии есть обязательные структурные составляющие, и их приходится выдерживать, иначе можно на выходе получить колоссальные убытки. По этой причине грамотный руководитель старается найти новые технологические моменты, технические решения для внедрения в свою деятельность. Здесь важно широкое освещение вопросов, связанных с перспективными современными технологиями производства продукции, их доступность и реальность применения в современных реалиях, и в конкретных климатических условиях.
Одно из перспективных решений данных вопросов — переход на полосовую технологию Strip-till, которая дает ощутимый эффект при производстве пропашных культур. В условиях ЮФО данная технология успешно реализовывается при выращивании, прежде всего, подсолнечника и кукурузы. Но как технологический процесс, она применима на все культуры,выращиваемые в пределах полосы, в которую данные культуры высеваются и где произрастают.
Хорошие перспективы у полосовой технологии для овощных культур, картофеля, сорго, хлопка, бахчевых культур. Суть технологии — заставить производственную энергию работать по полосам, в которых создаются благоприятные условия для роста и развития культурных растений, а сорная растительность в межполосном пространстве угнетается культурными растениями, оказываясь в худших условиях. Однако, слабой стороной технологии выступает рост затрат на химическую обработку почвы и посевов, которая достигает 20-30 % в структуре затрат. В большей степени это происходит вследствие применения необоснованного количества дорогостоящих химических веществ и техники, не адаптированной под работу в рамках нужной полосы. За период вегетации растения число химических обработок доходит до 10 раз, а на некоторых культурах до 16. Причем, 2/3 всех операций опрыскивания рациональнее проводить полосовым методом (Рисунок 1). Часто производители вынуждены отходить от основного принципа полосовой технологии,применяя сплошную химическую обработку, и это связано, прежде всего, с техническим несовершенством опрыскивателя с позиции невозможности управления потоком жидкости рабочего раствора.
Рисунок 1 – Схема распределения потока при технологической операции листовой подкормки с выключением распылителей над междурядьями (недостаточно рациональное использование препарата серийными опрыскивателями при полосовом способе внесения, с учетом соосности распылителей над объектом воздействия).
Наука всегда связана с производством. Есть необходимость, а значит и техническая задача, в изменении технологического процесса опрыскивания и усовершенствовании серийных машин (опрыскивателей). Данный вопрос был взят в разработку командой ученых Волгоградского ГАУ под руководством д.т.н., с.н.с. кафедры «Земледелие и агрохимия» Борисенко И.Б., который собрал команду ученых-энтузиастов из числа сотрудников университета и представителей производственной сферы. Партнером выступила крупная российско-французская компания ООО «ЕМС», являющаяся лидером в производстве опрыскивателей марки HARDI, имеющая сборочный цех на территории Волгоградской области. Наши партнеры также были заинтересованы в разработке и усовершенствовании технологического процесса опрыскивания.Со стороны производства возглавил работу директор ООО «ЕМС» П.Ф. Лама. В 2018 году между Волгоградским ГАУ и ООО «ЕМС» был заключен договор о творческом сотрудничестве, и деятельность по воплощению научной идеи и гипотезы получила перспективу воплощения.
На первом этапе исследования проводились в лаборатории с использованием оборудования Волгоградского ГАУ на специально смонтированной установке для изучения процессов сплошного и полосового опрыскивания. Основная идея заключалась в разработке технического средства для выполнения технологического процесса объемного распыления рабочего раствора со стабильными параметрами независящими от высоты расположения и колебаний штанги.Причем, для повышения проникновения рабочего раствора в центр и по всей высоте растения, независимо от фазы его развития, было предложено направить поток конуса распыла от форсунок под углом 45 градусов навстречу друг к другу.
Наделение обычного опрыскивателя выполнять технологический процесс полосового опрыскивания, т.е. функцией объемного опрыскивания, позволяющей добиться эффекта «обволакивания» объекта воздействия с гарантированным нанесением состава на внутреннюю поверхность листа и стебля растения, представлен на рисунке 2.
Рисунок 2 — Схема технологического процесса слияния боковых потоков с образованием нового потока для полосового способа опрыскивания.
При этом уменьшается расход рабочего раствора на площадь междурядий, перераспределив его на объект основного воздействия. Для решения данной технической задачи были применены корпуса-делители потока (Рисунок 3),на которые устанавливаются и ориентируются навстречу друг другу конусами распыла форсунки. Во время распыления рабочего раствора между верхними краями конусов распыла образуется зона пересечения с углом распыла менее 180˚, а нижние края находятся в зоне абриса проекции ряда растений на почву.
Рисунок 3 – Корпус-делитель потока для полосовой химической обработки культур.
Реализация данного способа бокового распыла способствует преобразованию потоков распыла от каждой форсунки в новый более стабильный поток при их слиянии. Применение разработанного технического решение дало возможность достичь постоянства распределения (плотности) рабочего раствора над обрабатываемой полосой объектов воздействия, максимально снизив влияние вертикальных колебаний штанги во время движения. Точное внесение жидких удобрений, пестицидов и биологически активных веществ дает большой экономический и экологический эффект.
При обработке результатов лабораторных исследований было установлено, что оптимальным для технологии полосового опрыскивания является смещение оси распыла от вертикали на угол 45˚, также были получены результаты по технологическим параметрам и качественным характеристикам капель при полосовом распылении. Это позволило оформить и получить патент РФ на изобретение №2709762 «Способ полосовой химической обработки растений», соавторами которого являются представители Волгоградского ГАУ и ООО «ЕМС»:*Борисенко И.Б., *Овчинников А.С., *Чамурлиев О.Г., *Филин В.И., *Мезникова М.В., *Улыбина Е.И., **Лама П.Ф., **Патрик Баллю и **Вачугов С.Ю. (*- представители Волгоградского ГАУ, **- представители ООО «ЕМС»).
На основании данного патента в ООО «ЕМС» освоено производство модернизированных опрыскивателей для полосового опрыскивания. Важно то, что новые модели опрыскивателей сохранили функцию сплошного опрыскивания, тем самым данные машины становятся универсальными в хозяйствах при применении на различных технологических операциях с различные агротехнические сроки и под различные культуры. При этом переключение со сплошного опрыскивания на полосовое и обратно происходит быстро без применения специального инструмента прямо в полевых условиях.
На следующем этапе реализации проекта были проведены полевые испытания модернизированного опрыскивателя HardyNovigator-3000, который успешно испытывался с мая по июль 2019 года в хозяйстве Волгоградской области ООО «Гелио-Пакс Агро-4» при выращивании подсолнечника (Рисунок 4). В составе МТП агрохолдинга «Гелио-Пакс Агро-4» успешно эксплуатируется 17 машин известной марки Hardi, к тому же руководитель хозяйства Борис Михин приветствует новые внедрения и с удовольствием и профессиональным интересом предоставил поля подсолнечника под проведение эксперимента по полосовому опрыскиванию.
Рисунок 4 – Экспериментальный опрыскиватель HardyNovigator-3000 во время работы.
В результате полевых исследований было подтверждено выполнение техпроцесса полосового опрыскивания и лучшее качество обработки по сравнению с серийной моделью. У модернизированного опрыскивателя имеются две функции сплошной и полосовой обработки посевов. Это позволяет повысить качество объемного нанесения капли на объект обработки и снизить гектарную норму внесения до 22% (при междурядье 0,7м) за счет перераспределения капли с междурядья на объект воздействия, не снижая рекомендованную норму вылива рабочего раствора. Данный эффект основан на прецизионном внесении химических средств по объектам воздействия. Испытания по реализации технологии полосовой химической обработки пропашных культур показали свою эффективность, техническая часть — универсальность и простоту переоборудования и наладки. Модернизированный под применяемую технологию опрыскиватель HardyNovigator-3000 сохранил функции сплошного опрыскивания, что подчеркивает преимущество внедряемого технического решения и всей технологии перед серийными моделями опрыскивателей. Применение технологии полосового опрыскивания позволило снизить гектарную норму внесения рабочего растворана 20%, не снижая рекомендованной нормы на объект воздействия.
Также были оценены качественные показатели процесса полосового распыления рабочего раствора при помощи индикаторного метода. Это позволило подтвердить преимущество полосового опрыскивания перед сплошным. При выполнении опрыскивания по стандартной технологии со сплошным внесением бакового раствора, при вертикальном направлении конуса распыла, 80-85% капель находилось на 1/3 высоты от верхней части растения. На внутренней стороне листа и стебле подсолнечника, капли рабочего раствора не наблюдались (Рисунок 5).
Рисунок 5 – Качественные показатели сплошного опрыскивания во время полевых исследований в Гелио-Пакс Агро-4.
При переходе на технологию полосового опрыскивания попадание капель на внутреннюю сторону листьев и стебель происходило равномерно по всей высоте (Рисунок 6). При этом рабочий раствор находился строго в пределах полосы обработки.
Рисунок 6 – Качественные показатели полосового опрыскивания во время полевых исследований в Гелио-Пакс Агро-4.
Теоретические расчеты эффективности использования модернизированного опрыскивателя Hardi Navigator-3000 на полях ООО «Гелио-ПаксАгро-4» показали, что экономический эффект от внедрения технологии полосовой химической обработки при выращивании подсолнечника в данных производственных условиях составил 1179 руб/га за счет снижения прямых технических затрат и затрат на средства защиты и питания растений.
Таким образом, применение химических средств при полосовой технологии зависит не только от качественных характеристик, применяемых СЗР, но и от их технологии нанесения на культуру. Разработанное техническое решение позволяет производить внесение химических препаратов по технологии, отличной от стандартного способа нанесения химического раствора на растение, благодаря конструкции разработанного экспериментального корпуса-делителя потока. Его преимущества очевидны перед применением серийных держателей, так как с его внедрением уменьшается загрязнение междурядий, повышается экологичность процесса распыления. Выращиваемая продукция не перенасыщается химическими препаратами, а значит, к ней будет возрастать спрос населения. Применение полосового химического метода обработки почвы и посевов позволит реализовать экосистемный подход в рамках ресурсосбережения современного земледелия. Предлагаемое техническое решение по дооборудованию серийных опрыскивателей штангового типа инновационными корпусами-делителями позволяет эффективно использовать химические препараты, добиваясь экономических и экологических целей (Рисунок 7).
Рисунок 7 – Команда ученых при проведении полевых испытаний в «Гелио-Пакс Агро-4» Михайловского района Волгоградской области.
Борисенко И.Б., д.т.н., с.н.с. кафедры
«Земледелие и агрохимия» Волгоградского ГАУ,
borisenivan@yandex.ru
Мезникова М.В., к.т.н., преподаватель высшей категории,
доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности»
Волгоградского ГАУ.
bgd_meznikova@mail.ru
партнёрский материал
