Факторы, влияющие на равномерность распределения семян льна-долгунца по глубине заделки при посеве двухстрочным килевидным сошником

Введение. Обеспечение равномерной заделки семян льна-долгунца на глубину не более 3 см является важным фактором, влияющим на густоту всходов. Глубина заделки, в первую очередь, обусловлена энергией прорастания семян высеваемой культуры, их размером, механическим составом почвы, ее влажностью и сроками посева [5].

Полнота и дружность всходов во многом зависят от глубины заделки семян. При глубокой заделке семян питательных веществ может не хватить для появления всходов, и они погибнут, и даже взошедшие слабые растения нередко подвергаются губительному воздействию почвенной корки и затенению [5]. При слишком мелкой заделке семенам не хватает влаги и часть из них также может не взойти.

Слишком большое заглубление семян наряду со снижением всхожести ведет к увеличению времени появления всходов [4].

Практика показала, что существующие сошники сеялок для посева льна-долгунца не в полной мере удовлетворяют требованиям по заделке семян на заданную глубину, что в свою очередь приводит к снижению урожая и качества культуры. С учетом вышеизложенного разработан двухстрочный килевидный сошник, который наиболее полно отвечает современным агротехническим требованиям при посеве льна-долгунца на требуемую глубину [7].

В результате теоретических исследований двухстрочного килевидного сошника выяснено, что на равномерность распределения семян по глубине заделки оказывает влияние множество геометрических и кинематических параметров сошника [8].

Цель исследования : выявить факторы, оказывающие наиболее значимое влияние на равномерность распределения семян по глубине заделки двухстрочным килевидным сошником.

Задачи исследования :

• -    согласно плану Плакетта-Бермана с матрицей специальной конструкции провести лабораторные исследования;

• -    на основании проведенного эксперимента получить числовые значения коэффициентов регрессии;

• -    определить значимость коэффициентов регрессии и факторы, оказывающие наиболее значимое влияние на равномерность распределения семян по глубине заделки двухстрочным килевидным сошником.

Методы исследования. Согласно ОСТ 105.1.-2000 [6], глубину заделки семян определяют одним из трех методов:

• а)    путем непосредственного нахождения (раскопками) семян в делянке;

• б)    прибором для послойного снятия почвы;

• в)    путем измерения этиолированной части растения.

Была выбрана методика послойного снятия почвы с окрашиванием семян в контрастный цвет. Методика определения глубины заделки предложенным способом заключается в следу ющем. К подвижной раме установки посредством поводка крепится сошник. По резиновому шлангу, семяпроводу, соединенному с высевающим аппаратом, подаются окрашенные в контрастный цвет семена. Производится посев семян. При движении экспериментального сошника семена падают на подготовленное ложе, накрываются прозрачной лентой, присыпаются почвой и прикатываются катком на заданную глубину. Глубина заделки семян определяется сразу после посева, для этого производим послойное снятие почвы, каждый слой равен 0,01 м, с рядка длиной 1 м. Далее производим подсчет семян, полученные значения заносим в журнал измерений, где регистрируем выставленные параметры сошниковой группы и число семян в каждом слое. Опыты проводим в трехкратной повторности.

Статистический анализ данных проводился с использованием пакета программ MS Excel.

Результаты исследования. Отсеивающий эксперимент проводился с использованием плана Плакетта-Бермана [2]. При его проведении варьировались следующие факторы:

• а - угол атаки сошника (X i );

r - радиус носка сошника (Х 2 );

7 агр - скорость движения агрегата (Х з );

h - глубина посева (Х 4 );

Н - ширина лезвия сошника (Х 5 );

m - масса сошника (Х б );

l - ширина лыжеобразной опоры (Х 7 );

a - длина затылочной части сошника (Х з );

с - длина конической части сошника (Х 9 ).

Все перечисленные факторы отвечают требованиям управляемости, операционности, совместимости и независимости. Подробное их исследование потребовало бы большого количества опытов. Отсеивающий эксперимент позволяет выделить только те факторы, которые наиболее существенно влияют на величину критерия оптимизации.

За критерий оптимизации принята величина равномерности распределения семян по глубине, которую находили по формуле [1]

п = [ Х ср /( Х ср + tp ) ] в ,          (1)

где п < 1 - показатель равномерности распределения; X ср – среднее арифметическое ряда замеров; t – коэффициент Стьюдента; p – ошибка средней арифметической выборки; B – всхожесть семян.

Равномерность распределения семян считается тем выше, чем П ближе к единице. Показатель равномерности П в идеальном случае (при p = 0) равен 1.

Для определения дисперсии оценок факторов к исследуемым были добавлены два фик- тивных (Х8, Х9). При этом предполагалось, что доминирующее значение имеют линейные факторы. Благодаря ортогональности плана, коэффициенты регрессии рассчитываются независимо друг от друга.

Каждый из действительных факторов варьировался на двух уровнях. Уровни варьирования представлены в таблице 1.

Эксперименты проводили согласно матрице планирования, представленной в таблице 2.

Таблица 1

Уровень варьирования факторов	Фактор
	α,º	r , м	V агр, м/с	h , м	Н , м	m , кг	l, м	a, м	c, м
Верхний уровень (+1)	90	0,08	3,0	0,04	0,04	7	0,025	0,04	0,07
Нижний уровень (-1)	75	0,06	1,0	0,02	0,02	3	0,015	0,02	0,05

Таблица 2

Номер опыта	Факто					р				Значение равномерности распределения семян по глубине П, %
	Х 1	Х 2	Х 3	Х 4	Х 5	Х 6	Х 7	Х 8	Х 9
1	+1	+1	-1	+1	+1	+1	-1	-1	-1	73,41
2	+1	1	+1	+1	+1	-1	-1	-1	+1	73,29
3	-1	+1	+1	+1	-1	-1	-1	+1	-1	75,41
4	+1	+1	+1	-1	-1	-1	+1	-1	+1	75,23
5	+1	+1	-1	-1	-1	+1	-1	+1	+1	75,07
6	+1	-1	-1	-1	+1	-1	+1	+1	-1	73,92
7	-1	-1	-1	+1	-1	+1	+1	-1	+1	74,42
8	-1	-1	+1	-1	+1	+1	-1	+1	+1	73,97
9	-1	+1	-1	+1	+1	-1	+1	+1	+1	73,19
10	+1	-1	+1	+1	-1	+1	+1	+1	-1	73,41

Уровни варьирования факторов

Матрица планирования эксперимента

Результатом проведения отсеивающего эксперимента является получение линейной модели вида [2]

k

У = b о + 2 ^ЬХ ,           (2)

i = 1

где k – число действительных факторов модели (без фиктивных).

Расчет коэффициентов регрессии ведется по формуле [2]

by b = 1=1         ,        i = 0, 1,2, k , (3)

где N – число опытов модели, N = 8.

Остаточная дисперсия рассчитывается из выражения [2]

Sy

N - k - 1

N 2 b j ²

j = 1

N - k - 1 ^,

где b j – коэффициент регрессии при j -м фиктивном факторе (всего таких факторов N – k – 1).

Для проверки статистической значимости коэффициентов рассчитывается дисперсия коэффициента [3]

S b.-- N^ ■ (5)

Значимость коэффициентов регрессии определяется по t-критерию, причем статистически значимыми являются коэффициенты, удовлетворяющие условию [3]

|b | — t KP ’ S t. ■              (6)

Проверка полученной линейной модели на адекватность осуществляется по критерию Фи- шера:

V² расч      неад

Ff2; f1 -

,

где 8 На - дисперсия неадекватности, рас-

Q2   _ Н~неад/о\

SHead — f '

J 2

NL неад     ^(Уирасч    yu к .) ’ и —1

где y u и y u – значения отклика в u-м опыте, соответственно рассчитанное по уравнению регрессии и определенное экспериментально.

Количество повторностей каждого опыта принято равным четырем, исходя из принятых надежности опытов, равной 0,99, и ошибки опытов, равной 2S (S – величина среднеквадратического отклонения).

Получили модель, которая является адекватной на 1 %-м уровне значимости ( F^расч = =18,520 <  F t*⁶ = 19,077).

Из таблицы 3 видно, что статистически значимыми по критерию Стьюдента на 1 %-м уровне значимости являются следующие факторы: угол атаки сошника α, радиус носка сошника r, скорость движения агрегата V агр и глубина посева h.

считываемая по формуле

Результаты отсеивающего эксперимента

Таблица 3

Параметр	Фактор
	Х 1	Х 2	Х 3	Х 4	Х 5	Х 6	Х 7	Х 8	Х 9
Коэффициент b i	-0,642	0,595	1,1316	0,560	-0,0468	0,0473	0,0188	-0,0176	0,0094
Доверительный интервал Ab i	0,0478
Значимость коэффициента	Значим	Значим	Значим	Значим	Незначим	Незначим	Незначим	Незначим	Незначим

Выводы. В ходе проведения отсеивающего эксперимента были выявлены факторы, оказывающие наиболее значимое влияние на равномерность распределения семян по глубине заделки двухстрочным килевидным сошником: угол атаки сошника α, радиус носка сошникаr, скорость движения агрегатаV агр и глубина посева h.