Экологическая оценка технологий возделывания сельскохозяйственных культур по давлению ходового аппарата машин на почву

Введение. Механизация растениеводства традиционно осуществляется (и в перспективе будет осуществляться) с использованием мобильных машин. При этом увеличиваются число машин, работающих на полях, масса каждой из них и кратность прохода по полю. Поэтому проблема переуплотнения почв в настоящее время выдвинулась на одно из первых мест в ряду антропогенных воздействий на природную среду [3, 4].

Одним из путей решения этой проблемы является создание или выбор из имеющихся таких машин и технологий возделывания сельскохозяйственных культур, которые бы обладали наименьшим механическим воздействием на почву. В настоящее время воздействие на почву определяют по удельному давлению ходового аппарата конкретной машины на почву [2]. Однако этот показатель не позволяет сделать экологическую оценку комплекса машин или технологии возделывания сельскохозяйственных культур (далее – технологии), что сдерживает решение поставленной проблемы.

Цель исследования : определить оценочные показатели технологий возделывания сельскохозяйственных культур по давлению ходового аппарата машин на почву.

Задачи исследования :

• 1.    Сделать математическое описание оценочного экологического показателя какой-либо одной технологии, выраженного в абсолютной форме – в виде суммарного давления мобильных машин на почву.

• 2.    Определить оценочные экологические показатели в относительном выражении – коэффициенты экологической опасности К и безопасности К технологии по параметру «давление машин на почву».

Методы и результаты исследования . В связи с этим нами предложены оценочные экологические показатели технологии: абсолютный – суммарное давление мобильных машин на почву и относительные – коэффициенты экологической опасности и безопасности технологии по параметру «давление машин на почву». Представим их.

Суммарное (накопленное) давление мобильных машин (тракторов, комбайнов) на почву при реализации технологии С – это сумма произведений площади следа S каждой задействованной в технологии машины для выполнения отдельной операции и величины ее удельного давления (воздействия ходового аппарата) на почву Р_П , отнесенная к единице площади (к 1 м²), на которой возделывается данная сельскохозяйственная культура:

n

Z S C P

Ср, = "=5----,           (1)

SУ где S и Р – площадь следа машины и величина давления ее ходового аппарата на почву при выполнении l-операции по возделыванию отдельной культуры на участке, имеющем площадь SУ .

В соответствии с рисунком площадь следа тяговой машины (трактора) при выполнении l -операции

S C = 2 а L , (2)

где L – длина следа машины при выполнении l -операции на участке площадью S .

При этом

S У

L = _ВР ,

или при ВP = ВК выражение (3) будет иметь вид

L = ^{S У}

ВК

где В_P , В_К – рабочая и конструктивная ширина захвата рабочей машины.

1          2

3      4         5

Схема определения площади следа машины по полю:

1 – линия, соответствующая началу движения машины по полю; 2 – след машины;

3 – сельскохозяйственная рабочая машина (орудие); 4, 5 – колеса (ходовой аппарат) и кабина тяговой машины (трактора); а, L – ширина и длина следа; В_К – конструктивная ширина захвата рабочей машины (агрегата) (стрелкой показано направление движения машины по полю)

Теперь подставим в искомое уравнение (1) выражение (2) с учетом (4) и после несложных преобразований получим

n ср = Z :a!',           (5)

l=1 BKl где С – суммарное (накопленное за время t – в течение сезонного периода возделывания сельскохозяйственной культуры) давление ходового аппарата трактора на почву, Н/м2 (Па); а , В – ширина следа трактора и конструктивная ширина захвата рабочей машины при выполнении l-операции, м.

Далее в полученной формуле (5) учтем также повторяемость операции или полноту ее вы- полнения путем введения соответствующего коэффициента. В результате уравнение (5) примет следующий вид:

n

Ср. = ZК C , (6) l=1 BKl где К – коэффициент полноты выполнения и повторяемости операции ( К = 2 – операция выполнена 2 раза (например, при бороновании в 2 следа или при перекрестном посеве); К = 1 – операция произведена 1 раз; К < 1, если операция осуществлена частично, например, только на половине площади, на которой возделывается данная культура.

Таким образом, найденное уравнение (6) представляет собой математическое описание оценочного экологического показателя какой-либо одной технологии, выраженного в абсолютной форме – в виде суммарного давления мобильных машин на почву.

Для определения этого показателя на практике составляют таблицу по форме, которая представлена в таблице ниже, в графах 1–4 которой дают описание исследуемой технологии; в графах 5–7 приводят технические характеристики машинно-тракторного агрегата (МТА). По сформированным исходным данным ( а , Р , В ) вычисляют показатель С по каждой опе-

С Рl = К Пl ^{2a l} Р П_l . (7) ^ВКl

В завершение вычислений в соответствии с уравнением (6) определяют С как сумму значений С , зафиксированных в графе 8 таблицы.

Теперь выразим оценочные экологические показатели в относительном выражении – коэффициенты экологической опасности К и безопасности К технологии по параметру «давление машин на почву».

рации (строке) по формуле

Таблица для определения суммарного давления тяговых машин (тракторов, комбайнов) на почву при возделывании подсолнечника (данные по графам 1 и 2 взяты из [1, с. 82])

Операция	Состав агрегата (МТА)	Число машин в МТА	Параметр
			КПl	2 а , м	РП l , кН/м2	ВКl , м	с Рl , кН/м2
1	2	3	4	5	6	7	8
Лущение	К-701+ЛДГ-15	1	1	2 × 0,60	80	15	6,4
Боронование (2 раза)	ДТ-75М+СП-11+ +22БЗСС-1,0	22	2	2 × 0,35	40	22	2,5
Внесение удобрений	МТЗ-80+1РМГ-4	1	1	2 × 0,40	45	4	9,0
		...	...	...	...	...	...
Уборка	Дон-1500	1	1	2 × 0,60	60	6	12,0
Всего по графе 8 (без учета пропущенных операций, которые обозначены точками)							29,9

Показатель К находят как отношение фактического значения С к минимальному или

допускаемому значению этого показателя С     по аналогичной технологии – по формуле

^КЭО Р

C_{P t}

^{С Р} t ДОП

при этом К есть величина, обратная К [5].

К ЭБ_Р

^СР t

- 1

С Р

t ДОП

Выводы. Таким образом, получено математическое описание оценочных экологических показателей, к которым относятся суммарное давление мобильных машин на почву (абсолютный показатель) и коэффициенты экологической опасности и безопасности технологии по параметру «давление машин на почву» (относительные показатели). Эти показатели позволяют учесть число полевых механизированных операций и их повторяемость при осуществлении технологии возделывания сельскохозяйственных культур, ширину следа трактора и давление его ходового аппарата на почву, а также конструктивную ширину захвата рабочих машин. Предложенные показатели могут быть применены при выборе и обосновании технологий возделывания сельскохозяйственных куль-

тур, обеспечивающих минимальное давление машин на почву.