После просыхания почвы и образования почвенной корки почву в канале рыхлили лемешным рыхлителем по ширине канала на глубину 15 см, разравнивали планировщиком и прикатывали катком до достижения требуемой плотности. Затем контролировали влажность почвы на глубине сева по стандартной методике. Исследования проводили при установлении влажности почвы положенной для посева зерновых 19...23 % .
Контролировались основные технологические свойства почвы: плотность, твердость, влажность и однородность свойств почвы по длине канала.
Твердость почвы определяют на основании ГОСТ 26244-84 «Обработка почвы предпосевная. Требования к качеству и методы определения». Твердость почвы определяют твердомером Ревякина на глубину 0,15 м, в трехкратной повторности.
Измерения параметров бороздообразования, гребнистости и распределения семян проводили при помощи мерной линейки с ценой деления 1 мм.
Наличие в качестве управляемых только трёх факторов позволяет проводить эксперимент как полнофакторный по схеме 23 с выбранными факторами: угол атаки диска б, глубина хода h, cм, скорость V, м/с.
При проведении эксперимента применялся метод планирования эксперимента. Для каждого из факторов, опираясь, на априорную информацию [27, 31], были выбраны их уровни и интервалы варьирования (табл. 1) и составлена матрица планирования эксперимента (таблица 2) [30, 31].
Таблица 1. Факторы и интервалы их варьирования
|
Наименование фактора |
Обозначение |
Нижний уровень |
Верхний уровень |
Интервал варьирования |
|
|
Угол атаки диска б ° |
Х1 |
16° |
24° |
32° |
|
|
Глубина хода h, cм |
Х2 |
3 cм |
6 cм |
9 cм |
|
|
Скорость V, м/с |
Х3 |
1 м/с |
2 м/с |
3 м/с |
Для нахождения коэффициентов регрессии использовался центрально-композиционный план второго порядка (табл. 2). Ядро плана представляет матрица типа 23 из 8 строк - опытов. К ядру добавляется 6 звёздных точек с координатами ±1,2154 для каждого из трёх факторов. Центр плана с координатами [0, 0, 0] даёт ещё строку. Всего матрица планирования требует 15 опытов. Ортогональность её при расчётах на ЭВМ не требуется.
Таблица 2. Матрица центрально-композиционного плана второго порядка
|
X0 |
X1 |
X2 |
X3 |
X12 |
X22 |
X32 |
Y1=л |
Y2=х |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0,704667 |
19,3 |
|
|
1 |
-1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0,516667 |
16,6 |
|
|
1 |
1 |
-1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0,6 |
15,4 |
|
|
1 |
-1 |
-1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0,406667 |
14,8 |
|
|
1 |
1 |
1 |
-1 |
1 |
1 |
1 |
0,608 |
15,4 |
|
|
1 |
-1 |
1 |
-1 |
1 |
1 |
1 |
0,398667 |
14,8 |
|
|
1 |
1 |
-1 |
-1 |
1 |
1 |
1 |
0,526667 |
15,2 |
|
|
1 |
-1 |
-1 |
-1 |
1 |
1 |
1 |
0,301 |
16,4 |
|
|
1 |
1,2154 |
0 |
0 |
1,476 |
0 |
0 |
0,812637 |
14,8 |
|
|
1 |
-1,2154 |
0 |
0 |
1,476 |
0 |
0 |
0,534399 |
14,4 |
|
|
1 |
0 |
1,2154 |
0 |
0 |
1,476 |
0 |
0,744074 |
16,6 |
|
|
1 |
0 |
-1,2154 |
0 |
0 |
1,476 |
0 |
0,595574 |
14,4 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1,2154 |
0 |
0 |
1,476 |
0,753583 |
15,6 |
|
|
1 |
0 |
0 |
-1,2154 |
0 |
0 |
1,476 |
0,589658 |
17,8 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,792 |
20,2 |
Измерения проводились в трёх повторностях. В таблице приведены средние значения доли обеспеченных площадью питания семян л, и их коэффициенты вариации х.
Зависимость отклика от факторов примем в виде нелинейной регрессии второго порядка следующего вида
у=b0+b1X1+b2X2+b3X3+b12X1X2+b13X1X3+b23X2X3+b11X12+b22X22+b33X32, (6)
где Xi - факторы, i=1…3;
bik - коэффициенты, подлежащие определению.
Коэффициенты выбранной регрессии определялись методами регрессионного анализа с использованием программ обработки множественной регрессии STATISTICА и EXEL.
Значимость коэффициентов регрессии проверялась по критерию Стьюдента при 95%-ном уровне значимости и числе х степеней свободы
k1=N(m-1) =15(3-1)=30 1 = 2,78.
Квантиль распределения Стьюдента из таблиц tт=2,04, а априорная статистика t для коэффициентов определялась расчётом. После отбрасывания незначимых коэффициентов, у которых t< tт , получены уравнения регрессии в кодированном виде:
для доли обеспеченных площадью питания семян
л=0,8137+0,105X1+0,052X2+0,054X3-0,099X12-0,102X22-0,101X32, (7)
для коэффициента вариации распределения
х = 17,4 + 0,57Х1 +0,64*X2 + 0,93*X2*X3 - 0,24X12. (8)
Адекватность полученных уравнений проверялась по критерию Фишера при 95%-ном уровне значимости и степенях свободы k1=8, k2=30. Табличное значение квантиля Ртабл.=2,4. Расчетная статистика Фишера составили: для функции для доли обеспеченности Ррасч= 0,189, для коэффициента вариации Ррасч = 1,451. Условие Ррасч.< Ртеор. соблюдается и полученные уравнения регрессии адекватно описывают процесс.
Для удобства восприятия строились сечения трёхмерной поверхности откликов в виде графиков. При их построении варьировались только два фактора, третий оставался на постоянном уровне (рис. 6-9).
Рисунок 6 - Графики л( б) при разных глубинах Н
Рисунок 7 - Графики л(б) при разных скоростях V
Рисунок 8 - Графики л(Н) при разных скоростях V
Рисунок 9 - Графики л(V) при разных глубинах хода Н
Анализ графиков показывает, что применение дефлекторного распределителя при полосовом посеве позволяет довести долю семян, обеспеченных минимальной площадью питания 3х3 см, до 80%, что намного (примерно в 5 раз) превышает долю обеспеченности при типовом рядковом посеве. Простой дефлекторный распределитель оказывается эффективным средством повышения качества разбросного посева по обеспеченности площадями питания, но равномерность распределения семян по площади борозды даёт невысокую (не более 20%).
Оптимальное значение угла установки дефлектора, при котором ширина разброса максимальна, составляет шопт=55°.
Эффект зависит от угла атаки сферодиска. Оптимальное значение угла атаки порядка 30°.
Ценным обстоятельством является и то, что добавление дефлекторного распределителя не оказывает никакого воздействия на энергетику процесса.
По компромиссу между качеством и энергозатратами рекомендуемый угол атаки сферодиска б=24° , угол наклона в=20°.
Вывод
Сферодисковый сошник дискатора с дефлекторным распределителем в состоянии проводить полосовой посев шириной до 20 см должного качества с повышенной площадью питания семян до 80 %, что может служить существенным резервом повышения урожайности зерновых культур.
Применение дефлекторного распределителя на сферодисковых сошниках посевной машины Р-4,2 позволит значительно улучшить качество полосового посева зерновых культур и в конечном счёте повысить урожайность малозатратным способом.
Список литературы
1. Алексеев, Е. П. Повышение равномерности распределения семян при подпочвенно-разброспом посеве зерновых культур путем совершенствования конструктивно-технологических параметров сошника. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. Чебоксары, 2017- 20 с.
2. Альт, В.В., Щукин, С.Г. Концепция развития посевных машин / В.В. Альт, С.Г. Шукин, В.А. Вальков // Достижения науки и техники АПК. - 2008. - №9. - С.44-48.
3. Атнагулов Д. Т. Обоснование конструктивно-технологической схемы сошника и его параметров для полосного посева семян зерновых. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа-2012- 21 с.
4. Бахмутов, В.А. Критерии оценки равномерности распределения растений по площади: сб. науч. тр. Саратовского СХИ, 1977.- Вып.98. - С.3-13.
5. Будагов, A.A. Об агротехнических требованиях к зерновым сеялкам / А.А.Будагов // Тракторы и сельхозмашины. - 1985. - № 7 -- С. 26.
6. Бузенков, Г.М. Машины для посева сельскохозяйственных культур / Г.М. Бузенков, С.А. Ma. - М.: Машиностроение, 1976. - 272 с.
7. Гармаев Ц. И. Совершенствование технологического процесса распределения семян при бороздково-ленточном посеве зерновых культур. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск 2007 -19 с.
8. Гидаев А. И. Параметры и режимы работы сеялки для безрядкового посева семян зерновых культур. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Нальчик -2012 - 20 с.
9. Горюнов, Д.В. О равномерном высеве сельскохозяйственных культур / Д.В. Горюнов // Прогрессивные способы посева зерновых культур: сб. науч. тр. -М. : 1959.-С. 67-71.
10. Дерпш Р. Опыт Южной Америки: этапы реализации технологии прямого посева // Ресурсосберегающее земледелие. - 2008, - № 1. С. 6 - 9 с.
11. Жуков, С.П. Влияние полосового посева зерновых культур на структуру урожая яровой пшеницы и засоренность в условиях Приобской зоны / Материалы II Международной научно-практической конференции Европейская наука XXI века. - Том 9. Сельское хозяйство. - Днепропетровск: Наука и образование, 2007. - С. 86-89.
12. Зырянов, В.А. Равномерность распределения растений по площади при посеве зерновых и трав / В.А. Зырянов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1985. - №5. - с. 35-37.
13. Киров, A.A. Обоснование процесса равномерного распределения семян по площади поля и параметров распределителя сошника для подпочвенно- разбросного посева: Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. - Киннель, 1984. - 218с.
14. Колясов, Ф.Е. Влияние способа посева на условия развития и урожайность зерновых культур / Ф.Е. Колясов // Прогрессивные способы посева зерновых культур: сб.науч.тр. - М.: 1959. - С. 152-155.
15. Короневский, В.И. Урожай озимой ржи при различной ширине междурядья и норме высева / В.И. Короневский // Точный посев зерновых и пропашных культур: сб. науч. тр. - М.: ВИСХОМ, 1984. С. 29-32.
16. Курушин, В. В. Разработка сеялки для посева зерновых культур с обоснованием ее конструктивных параметров и режимов работы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа, 2012.
17. Ламан, H.A. Потенциал продуктивности хлебных злаков: технологические аспекты реализации / H.A. Ламан, Б.И. Янушкевич, К.И. Хмурец. - Минск, 1987.-224 с.
18. Ма, С.А. Технологические основы посева сельскохозяйственных культур и перспективы развития сеялок / С.А. Ма // ВИМ: сб. науч. тр. - М.: 1990. - Т. 124. Технологические и теоретические основы посева сельскохозяйственных культур. - С. 6-16.
19. Мачкарин, А.В. Повышение эффективности выращивания зерновых с разработкой и обоснованием оптимальных параметров сеялки прямого посева: Автореф. дис. канд. техн. наук. - Мичуринск - Наукоград РФ, 2009 - 17 с.
20. Перетятько, A.B. Совершенствование технологии распределения семян при подпочвенно-разбросном способе посева и обоснование конструкции лапового сошника: Дисс. ... канд. техн. наук. - Саратов, 2007. - 187с.
21. Сахацкий, И.И. Исследование подпочвенно-разбрасного способа посева зерновых культур тракторными скоростными агрегатами / Автореф. дисс. канд. тех. наук. - Челябинск, 1968.