CC BY
65
2. Результаты расчёта уровня помехи, вызванной отклонением частоты тока от номинального её значения
/Гц BBi\ См ВТ, См If, A sf, %
47 2Д7-10"5 4,54-10-4 2.02-10"4 30,67
48 2Д1-10"5 4,64-10-4 1.34-10"4 20,2
49 2Д6-10"5 4,74-10-4 6.61-10-5 10,0
50 2,3110-5 4,84-10-4 0 0
51 2,36-10-5 4,93-10-4 6.48-10-5 9,82
52 2,40-10-5 5,03-10-4 1.29-10-4 19,47
53 2,45-10-5 5Д3-10"4 1.9110-4 29,0
2 4 4/4 6 4 8 5 \ S 2 5
\
\
- ио=ов
-U0=20B
Рис. 2 - Зависимости сигнала помехи в процентах от расчётного тока срабатывания от частоты при и1 = 220 В; и2=0; и0=22 В
Рис. 3 - Зависимости сигнала помехи в процентах от расчётного тока срабатывания от частоты при
и = 220 В, и2=0, е0=180°
Частота f, Гц
Рис. 4 - Погрешности срабатывания устройства защиты при Ц = 220 B, 90=0° и U2=22 B
рующими на косвенные показатели асимметрии, она обладает большей эффективностью. В работе предложена методика оценки влияния на величину уставки данной защиты отклонения частоты питающего напряжения от стандартной величины. Произведённые по этой методике расчёты показали, что погрешность уставки защиты при отклонении частоты в пределах 44—52 герца не превышает 6%. В реальных же условиях, когда электроснабжение осуществляется от энергосистемы, отклонение частоты от стандартной больше чем ±0,4 Гц исключается. В этом, наиболее распространённом случае отклонение коэффициента асимметрии, при котором происходит срабатывание устройства защиты, от установленного значения (рис. 4) не превышает ±1%.
Литература
1. Петько В.Г. Повышение эффективности функционирования электронасосных агрегатов в системах водоснабжения сельского хозяйства: дисс. ... докт. техн. наук. Оренбург, 1995. С. 174.
2. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи. Ч. 1. М.: Энергия, 1970. С. 391—394.
3. Пат. 2220488 C2 Российская Федерация, Устройство для защиты трёхфазного электродвигателя от асимметрии питающего напряжения / Петько В.Г., Садчиков А.В.; Заяв. ФГОУ ВПО ОГАУ; опубл. 27.06.2003. 4 с.
4. Петько В.Г., Рахимжанова И.А., Старожуков А.М. Ключ для коммутации входных цепей контакторов и магнитных пускателей // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 2 (58). С. 68—70.
5. Шарапов Ю.В. Электроэнергетика: учебное пособие / Ю.В. Шарапов, В.Я. Хорольский, М.А. Таранов, В.Н. Шемякин. Ставрополь: АГРУС, 2011. С. 335.
Разработка технических средств мониторинга плодородия почв с исследованием эффективности дифференцированного внесения удобрений
при точном земледелии
В.А. Милюткин, д.т.н., профессор, М.А. Канаев, к.т.н., ФГБОУ ВО Самарская ГСХА
Одной из важнейших задач на сегодняшний день, стоящих перед сельхозтоваропроизводителем, является обеспечение страны отечественным продовольствием с высокими показателями
качества производимой продукции и экономически эффективным производством [1—3].
Чаще всего в хозяйствах внесение удобрений производится средней дозой по всему полю, в результате чего часть растений недополучает оптимальную дозу для роста и развития, а часть перенасыщается удобрениями, снижая их эффективность с
повышением количества нитратов в растениях. Всё это стимулирует сельхозтоваропроизводителей к использованию систем точного земледелия, контроля транспорта и т.п. В большинстве случаев данные системы ввозятся из-за границы. Это в условиях кризиса и антироссийских санкций экономически нецелесообразно, ввиду постоянно изменяющихся курсов валют сроки окупаемости данных систем резко возрастают. Очевидно, что необходимо создание отечественной системы дифференцированного внесения удобрений, с минимальной зависимостью от зарубежных партнёров [4—6].
На протяжении нескольких лет в Самарской ГСХА проводится исследование по технологии дифференцированного внесения минеральных удобрений в зависимости от мощности гумусового горизонта на полях при помощи специально разработанных технических средств. Основой для определения мощности гумусового горизонта служит дисковый твердомер [7, 8], непрерывно определяющий твёрдость почвы перед посевом, затем по рассчитанным зависимостям определяется мощность гумусового горизонта по всей посевной площади. Для определения эффективности дифференцированного внесения минеральных удобрений в зависимости от мощности гумусового горизонта был заложен опыт на посевах яровой пшеницы.
Материал и методы исследования. Опытный участок расположен в центральной зоне Самарской области в южной части лесостепи Заволжья. Рельеф опытного участка выравненный, облесённость окружающей территории — 8—10%. По южной границе участка имеются старые лесные полосы. Почва участка — чернозём типичный среднесугли-нистый. Этот подтип чернозёмной почвы занимает свыше 20% всей территории Самарской области и преобладает в лесостепной зоне Заволжья. Данная почва имеет реакцию среды (рН), близкую к нейтральной, среднее содержание гумуса, сравнительно большую поглотительную способность, повышенную обеспеченность легкогидролизуемым азотом (8,9—9,8 мг/100 г почвы), среднюю обеспеченность по содержанию фосфора (7,6—7,8 мг/100 г почвы) и высокую — по содержанию обменного калия (14,8—15,2 мм/100 г почвы). Эта почва по своим физико-механическим и водным свойствам вполне отвечает требованиям успешного возделывания ведущих полевых культур.
Метеорологические условия вегетационного периода (май — 10 августа) были благоприятными для роста и развития яровой пшеницы. За этот период выпало 187 мм осадков при средней многолетней норме 134 мм, т.е. на 40% больше. Влажность почвы перед посевом в горизонте 0—100 см составила 29,1%. Коэффициент завядания был равен 16,1%. Доступная влага — 13%, объёмная масса почвы в горизонте 0—100 см — 1,2 г/см3. Запасы продуктивной влаги составили 156 мм/га (13% х 1,2 г/см3 х10).
Среднесуточная температура воздуха была близкой к норме. Исключение составляла первая декада июня, когда средняя температура воздуха была на 5,3°С ниже среднемноголетней. Сумма положительных температур за период вегетации пшеницы — 1861°С при норме 1840°С. Гидротермический коэффициент за период вегетации составил 1,0 ((187 мм х 10)/1861°С) при среднемноголетней 0,72 ((134 мм х 10)/1840°С), т.е. условия увлажнения были благоприятные.
С помощью разработанного твердомера (рис.) были определены делянки с мощность гумусового горизонта 30—50 см и 51—70 см [9]. Отобраны почвенные пробы из горизонта 0—30 см на содержание легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия.
Рис. - Экспериментальный твердомер
Схема опыта включала пять вариантов:
I — мощность гумусового горизонта 30—50 см, без применения удобрений (контроль);
II — мощность гумусового горизонта 30—50 см и применение удобрений N51P35;
III — мощность гумусового горизонта 51—70 см, без применения удобрений (контроль);
IV — мощность гумусового горизонта 51—70 см + N P ;
42 30'
V — мощность гумусового горизонта не опрееля-лась, применение удобрений N47P33.
Для исследования была использована экспериментальная сеялка DMC-Primera 300 Т, из-готавливленная фирмой «AMAZONE-WERKE» (Германия). Она создана на базе стандартной сеялки DMC-PRIMERA 301 и имеет дополнительное оборудование (бункер и рабочие органы) для внесения удобрений одновременно с посевом.
Доза внесения была определена как средняя по двум горизонтам. Повторение четырёхкратное, учётная площадь делянки = 100 м2. Посев произведён 5 мая, уборка урожая — 10 августа комбайном «Сампо», сорт пшеницы Кинельская 60.
Доза внесения удобрений определена на получение планируемого урожая 2,15 т/га зерна, исходя из среднемноголетней влагообеспеченности:
ДВУт/га = (140 мм + 138 мм х 0,7) / (110 мм/т зерна) = 237 мм 110 мм/т = = 2,15 т зерна, где 140 мм — запасы продуктивной влаги весной в период посева (среднемноголетнее); 138 мм — сумма осадков за период вегетации яровой пшеницы (среднемноголетнее); 0,7—коэффициент использования летних осадков; 110 мм/т — коэффициент водопотребления.
За счёт лучшей влагообеспеченности расчётная урожайность зерна составила 2,61 т/га.
Расчётная урожайность по обеспеченности почвы питательными веществами в зависимости от мощности гумусового горизонта по азоту составляет 1,59—1,69 т/га, по фосфору — 1,57—1,65 т/га и по калию — 3,63—3,77 т/га, т.е. фактором, ограничивающим получение планируемого урожая, является содержание доступных форм азота и фосфора (табл. 1).
Для получения планируемого урожая (2,15 т/га) на участке с мощностью гумусового горизонта 30—50 см нужно внести удобрение из расчёта ^Р33 (табл. 2), а на делянках с более мощным гумусовым горизонтом — ^2Р30 (табл. 3).
Для сбалансирования питательных веществ по фосфору необходимо внести нитроаммофоса 152 кг/га (35 кг/ 23%) х 100 и для обеспечения азотом ещё и аммиачную селитру 47 кг/га (51—35 кг) / 34 х 100, или всего туков необходимо внести 199 кг/га.
Для внесения 30 кг действующего вещества фосфора, нитроаммофоса потребуется 130 кг (30 кг/ 23%) х 100. Аммиачной селитры нужно внести 35 кг/га (42—30 кг) / 34%. Норма внесения туков — 165 кг/га. На хозяйственном варианте вносится средняя доза — Н,7Р33. Нитроаммофоса нужно 143 кг и аммиачной селитры — 41 кг/га.
Результаты исследования. Дифференцированное внесение минеральных удобрений было высокоэффективным (табл. 4).
Несмотря на разные дозы внесения минеральных удобрений, урожайность при дифференцированном внесении была близкой — 2,71 т/га и 2,85 т/га. Разница в урожайности находилась в пределах ошибки опыта.
При дозе т.е. на делянках с мощностью гу-
мусового горизонта 30—50 см, было получено 2,71 т зерна с 1 га, а в контроле — 1,74 т/га. Прибавка урожая от внесения удобрений составляла 56%, или
1. Расчётная урожайность зерна яровой пшеницы по обеспеченности питательными веществами
Мощность гумусового Содержание элементов питания, мг/100 г Расчётная урожайность зерна, т/га
горизонта, см N P2O5 K2O по азоту по фосфору по калию
30-50 8,9 7,6 14,8 1,59 1,56 3,63
51-70 9,5 8,1 16,2 1,69 1,65 3,97
2. Расчёт доз удобрений на планируемый урожай по среднемноголетней влагообеспеченности 2,15 т/га, мощность гумусового горизонта 30—50 см
Показатель Элемент питания
N P2O5 K2O
Вынос питательных веществ на 1 т зерна, кг 41,9 11,5 17,1
Вынос питательных веществ с урожаем, кг/га 90 25 37
Содержание в пахотном горизонте, мг/100 г почвы 8,9 7,6 14,8
Содержание в пахотном горизонте, кг/га 267 228 444
Коэффициент использования элементов питания из почвы, % 25 8 14
Возможное использование из почвы, кг/га 67 18 62
Необходимо усвоить из удобрений, кг/га 23 7 -
Коэффициент использования элементов питания из удобрений, % 45 20 -
Требуется внести с минеральными удобрениями, кг/га 51 35 -
3. Расчёт доз удобрений на планируемый урожай по среднемноголетней влагообеспеченности 2,15 т/га, мощность гумусового горизонта 50—70 см
Показатель Элемент питания
N P2O5 K2O
Вынос питательных веществ на 1 т. зерна, кг 41,9 11,5 17,1
Вынос питательных веществ с урожаем, кг/га 90 25 37
Содержание в пахотном горизонте, мг/100 г почвы 9,5 8,1 16,2
Содержание в пахотном горизонте, кг/га 28,5 2,43 4,86
Коэффициент использования элементов питания из почвы, % 25 8 14
Возможное использование из почвы, кг/га 7,1 19 68
Необходимо усвоить из удобрений, кг/га 19 6 -
Коэффициент использования элементов питания из удобрений, % 45 20 -
Требуется внести с минеральными удобрениями, кг/га 42 30 -
4. Урожайность зерна яровой пшеницы
Вариант Мощность гумусового горизонта, см Вариант опыта Урожайность, т/га Прибавка урожая
в % к контролю т/га уа 1 кг д.в. удобрений, кг
I 30-50 без удобрений (контроль) 1,74 100 - -
II 30-50 N51P35 2,71 156 0,97 11
III 51-70 без удобрений 1,92 100 - -
IV 51-70 NA 2,85 148 0,93 13
V 30-70 N47P33 2,25 123 0,42 5
5. Анализ структуры урожая
Вариант опыта Дозы удобрений Высота растений, см Длина колоса, см Масса колоса, г Масса зерна в колосе, г Число зёрен в колосе, шт. Число колосьев на 1 м2 Масса 1000 семян, г Биологическая урожайность
г/м2 %
I - 63 5,4 0,83 0,53 20 385 26,5 204 100
II N51P35 68 5,6 0,95 0,66 21,3 445 31,0 293 144
III 63 5,3 0,82 0,54 20,3 382 26,7 207 100
IV N42P30 70 5,7 1,07 0,70 22,9 466 30,5 326 157
V N47P33 66 5,5 0.91 0,64 21,0 401 30,4 257 125
0,97 т зерна с 1 га и являлась достоверной. Оплата 1 кг действующего вещества удобрений прибавкой урожая была равна 11 кг зерна.
На делянках с более мощным гумусовым горизонтом на удобренном фоне (Н,2Р30) урожай зерна составлял 2,85 т/га и превышал контроль (без удобрений) на 48%. За счёт удобрений получено дополнительно 0,93 т/га зерна. Оплата 1 кг питательных веществ была равна 13 кг зерна.
Самый низкий урожай зерна был получен при внесении усреднённой (хозяйственной) дозы (^7Р33) на делянках с мощностью гумусового горизонта от 30 до 70 см. Здесь собрано с каждого гектара 2,25 т зерна. Прибавка урожая по сравнению с усреднённым контролем (1,83 т/га) составляла 23%.
По сравнению с дифференцированным внесением удобрений на хозяйственном варианте произошло снижение урожая на 17—21%. Здесь была и самая низкая оплата 1 кг питательных веществ — только 5 кг зерна, а при дифференцированном внесении удобрений — 11 и 13 кг зерна. Данные урожайности подтверждаются анализом структуры урожая (табл. 5).
Высота растений на контроле была 63 см, а на удобренных вариантах с дифференцированным внесением удобрений превосходила на 5—7 см. Длина и масса колоса наибольшей была на этих же вариантах. Дифференцированное внесение минеральных удобрений повысило озернённость колоса с 20 зёрен до 21,3 и 22,9 шт. Масса зерна в колосе на контроле была равна 0,53—0,54 г, на варианте с усреднённой дозой (^7Р33) — 0,64 г, а при дифференцированных дозах 0,66 и 0,70 г. Число колосьев на единице площади по вариантам опыта значительно различалось. На контроле их число составляло 382—385 шт. на м2, резко увеличилось число коло-соносных стеблей при дифференцированном применении удобрений. На варианте с дозой их было 445, с дозой ^2Р30 — 466, а на хозяйственном
варианте — только 401 колосоносный стебель на 1 м2. Внесение удобрений значительно повысило крупность зерна, на контроле масса 1000 зёрен составила 26,6 г, а на удобренных вариантах — 30,4—31,0 г, т.е. увеличилась на 14 и 16%.
Биологическая урожайность была выше хозяйственной (обмолот комбайном), но зависимость по вариантам была аналогичной.
Вывод. Применение дифференцированного внесения удобрений при возделывании яровой пшеницы позволяет создавать наиболее благоприятные условия для роста и развития растений и рационального использовать дорогостоящие минеральные удобрения.
Литература
1. Милюткин В.А. Мировое развитие сберегающих технологий и перспективы в Российской Федерации // Аграрная Россия. 2002. № 6. С. 20.
2. Милюткин В.А., Орлов В.В., Кнурова Г.В. Эффективные технологические приёмы в земледелии, обеспечивающие оптимальное влагонакопление в почве и влагопотребление // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 6 (56). С. 69-72.
3. Милюткин В.А., Казаков Г.И., Цирулёв А.П. и др. Повышение продуктивности сельхозугодий внутрипочвенным внесением основных видов удобрений при точном (координатном) земледелии: монография. Самара: РИЦ СГСХА, 2013. 269 с.
4. Милюткин В.А., Несмеянова Н.И., Беляев М.А. Эффективность ресурсосберегающих элементов применения удобрений при внедрении прямого посева // Агро XXI. 2007. № 7-9. С. 9-13.
5. Милюткин В.А., Канаев М.А. Разработка машин для подпочвенного внесения удобрений на основе агробиологических характеристик растений // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. Самара, 2012. Вып. 3. С. 9-13.
6. Милюткин В.А. Управление производством сельскохозяйственных культур созданием оптимальных параметров влажности и температуры почвы / В.А. Милюткин, М.А. Канаев, И.В. Бородулин [и др.] // Harvard Journal of Fundamental and Applied Studies. 2015. № 1 (7).
7. Милюткин В.А., Канаев М.А. Новый способ дифференцированного внесения удобрений при посеве сельскохозяйственных культур // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2010. Вып. 3. С. 16-18.
8. Karlheinz K. Факторная картография полей в системе точного земледелия / K. Karlheinz, В.А. Милюткин, М.А. Канаев// Научный обозреватель. 2014. № 11. С. 32-34.
9. Милюткин В.А., Канаев М.А., Кузнецов М.А. Система механизации мониторинга и управления плодородием почвы в рижиме оn-Line // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. Вып. 3. С. 34-39.
