Внедрение инновационных технологий опрыскивания полевых культур в зоне рискованного земледелия
Автор: Камбулов Сергей Иванович, Вялков Владимир Иванович
Журнал: Вестник аграрной науки Дона @don-agrarian-science
Статья в выпуске: 1 (13), 2011 года.
Бесплатный доступ
Обеспечивает распыление жидкостно-воздушной смеси, осаждение капель, улучшение покрытия обрабатываемых растений в 2,7 раза, снижая при этом в 1,7 раза полидисперсность распыляемых капель. Урожайность зерновых колосовых увеличивается на 12-18%.
Сельское хозяйство, рискованное земледелие, инновационные технологии, опрыскивание, полевые культуры
Короткий адрес: https://sciup.org/140204081
IDR: 140204081
Текст научной статьи Внедрение инновационных технологий опрыскивания полевых культур в зоне рискованного земледелия
В успешном развитии сельского хозяйства нашей страны приоритет всегда отдавался и отдается решению проблемы увеличения производства зерна. Одним из основных препятствий на пути повышения объема производимого зерна и его качества является снижение плодородия пахотных земель и потери, связанные с вредителями, болезнями и засоренности полей зерновых культур.
Применение минеральных, органических удобрений, средств защиты растений от вредителей, болезней и сорняков является одним из факторов интенсификации сельскохозяйственного производства, важным резервом увеличения производства сельскохозяйственной продукции.
Одним из направлений повышения эффективности применения жидких минеральных удобрений, средств защиты растений является снижение их расхода путем совершенствования технологий и применяемых технических средств. Хозяйства южного региона России в настоящее время мало обеспечены высококачественными машинами отечественного производства для наземного применения жидких удобрений и средств защиты растений, несмотря на то, что рынок сельскохозяйственной техники предлагает большой выбор зарубежных машин. Однако такая техника из-за высокой ее стоимости оказывается малодоступной для большинства производителей сельскохозяйственной продукции в нашей стране.
При использовании штанговых опрыскивателей отечественного производства потери препаратов из-за сноса их ветром за пределы обрабатываемых участков составляют около 30%.
Известно, что наибольший эффект от применения жидких пестицидов удается получить, используя узкий спектр величины распыляемых капель. Для фунгицидов оптимальный диаметр капель – 150, для гербицидов – 250 мкм. Основные потери возникают при образовании капель, диаметр которых больше 300 и меньше 10 мкм.
Крупные капли пестицидов оседают большей частью на верхнюю поверхность листа, в то время как нижняя поверхность листа остается слабо обработанной.
Эффективность опрыскивания существенно повышается при использовании эжекторных распылителей, недостатком которых является малая продолжительность контакта рабочего раствора с воздухом. Немаловажным фактором является и то обстоятельство, что стоимость эжекторных распылителей в 5–6 раз выше стоимости серийных отечественных, работающих с одной только жидкостью.
Рис. 1. Узел приготовления жидкостно-воздушной смеси на опрыскивателе ОП-2000/18: 1 – площадка опрыскивателя; 2 – смеситель; 3 – воздуховод;
4 – нагнетательная магистраль опрыскивателя ОП-2000/18
6 7 8
IS
– воздух;
– жидкость;
– смесь воздуха и жидкости
Ki
16 ■
Рис. 2. Смеситель опрыскивателя:
1 – напорно-смесительная камера; 2 – воздушная камера;
3, 4 – выпускные отверстия для жидкости и воздуха;
5 – поршень; 6, 7 – манжеты; 8 – головка поршня; 9 – кольцевая выточка; 10 – гнездо; 11 – пружина; 12 – регулировочный винт; 13 – выпускное отверстие; 14 – форкамера;
15, 18 – стенки; 16 – корпус; 17 – инжектор; 19 – воздуховод;
20 – смесительная камера; 21 – диффузор; 22 – уступ
Для управления процессом формирования заданного диаметра капельного диспергирования распыляемых пестицидов предлагается готовить жидкостно-воздушную смесь с широким диапазоном изменения количества воздуха в растворе жидких минеральных удобрений и пестицидов путем подачи под давлением через эжекти-рующее отверстие распылителя дополнительное регулируемое количество воздуха [1]. Чтобы расширить процесс образования и сохранения жидкостно-воздушной смеси, устанавливают на весь опрыскиватель общий смеситель (рис. 1), схема которого показана на рисунке 2 [2].
Экспериментальные исследования проводились на переоборудованном опрыскивателе ОП-2000/18 (рис. 1). На площадке 1 опрыскивателя устанавливались на каждую нагнетательную магистраль 4 рабочей жидкости по смесителю 2, подача воздуха в который осуществлялась из компрессора через ресивер трактора МТЗ-80 по воздуховоду 3.
Результаты измерений рабочей жидкости без подачи воздуха и жидкостновоздушной смеси, при различных диаметрах воздушного инъектора, приведены в таблице 1.
Таблица 1
Расход жидкости (без воздуха и с воздухом) через щелевой распылитель
|
Давление, МПа |
Диаметр воздушного инъектора, мм |
Расход жидкости, л/мин |
Квадратичное отклонение от средней величины, % |
|||
|
воздуха |
воды |
без воздуха |
с воздухом |
без воздуха |
с воздухом |
|
|
0,3–0,2 |
2,5 |
2,18 |
1,49 |
1,1 |
0,6 |
|
|
0,55–0,4 |
0,2 |
2,0 |
2,1 |
1,43 |
1,1 |
5,4 |
|
0,35–0,3 |
2,0 |
2,4 |
1,72 |
1,2 |
1,6 |
|
Исследования количественного распределения рабочей жидкости на примере комплексного микроэлементного удобрения Аквадон-Микро проводились на полевом опрыскивателе ОП-2000/18, оборудованном воздушным инжектором, на ширине захвата 4,5 м (девять распылителей) штанги. Исследования проводились при внекорневой подкормке подсолнечника с дозой внесения удобрений 400 л рабочего 0,1% раствора Аквадон-Микро. Использовались распылители 04F110 (светло-синей окраски), работающие при давлении жидкости 2,2 атм и давлении рабочей жидкости с воздухом 2,6 атм. Капли улавливались на карточки из фотопленки, покрытой краской, для снижения смачивания пленки во- дой. Карточки крепились на деревянных рейках и укладывались в ряду подсолнечника по две на левой и правой стороне штанги опрыскивателя.
Покрытие учетных карточек с измерительной шкалой каплями рабочего раствора фиксировалось цифровым фотоаппаратом. Увеличение отпечатков покрытия карточек каплями, полученными после распылителей, работавших без воздуха и с насыщением раствора воздухом, составило 3,0 и 2,5 раза соответственно. На рисунках 3 и 4 показаны факелы распыления жидкостно-воздушной смеси, рабочей жидкости и распределение капель на учетных карточках.
Рис. 3. Факелы распыла жидкости различного состава: а – жидкостно-воздушная смесь; б – рабочая жидкость без воздуха
а б
Рис. 4. Густота покрытия каплями учетных карточек: а – жидкостно-воздушная смесь; б – рабочая жидкость без воздуха
В результате обработки данных микрокопирования капель на учетных карточках и распределения их по классам (табл. 2) установлено, что при распылении жидкостно-воздушной смеси качество капель среднего и малого размера значительно выше, чем при распылении одной только жидкости без воздуха. Так, количество капель до 200 мкм распыляемой жидкостновоздушной смеси и жидкости без воздуха равно 82 и 43% соответственно.
Таблица 2
|
Классовый промежуток, мкм |
Количество просмотренных полос, шт. |
Среднее количество капель на одной полосе, шт. |
Число капель, шт. |
|||||
|
св X го ID tt LQ ГО О м |
О св У X св Ct tt О го и |
св X К D tt И го О М |
О св У X св Ct tt О го и |
Без воздуха |
С подачей воздуха |
|||
|
Количество капель, шт. |
Доля капель, % |
Количество капель, шт. |
Доля капель, % |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0–40 |
25 |
14 |
0,08 |
12,1 |
2 |
0,93 |
169 |
29,5 |
|
40–80 |
0,36 |
9,4 |
9 |
4,1 |
132 |
23,1 |
||
|
80–120 |
0,36 |
5,8 |
9 |
4,1 |
81 |
14,2 |
||
|
120–160 |
0,52 |
1,4 |
13 |
5,9 |
20 |
3,5 |
||
|
160–200 |
2,48 |
4,8 |
62 |
28,3 |
67 |
11,7 |
||
|
200–240 |
0,40 |
0,79 |
10 |
4,6 |
11 |
1,9 |
||
|
240–280 |
0,56 |
0,5 |
14 |
6,4 |
7 |
1,2 |
||
|
280–320 |
2,38 |
1,14 |
58 |
26,5 |
16 |
2,8 |
||
|
320–360 |
0,16 |
0,57 |
4 |
1,8 |
8 |
1,4 |
||
|
360–400 |
0,72 |
2,05 |
18 |
8,2 |
35 |
6,1 |
||
|
400–440 |
0,12 |
0,79 |
3 |
1,4 |
11 |
1,9 |
||
|
440–480 |
– |
0,64 |
– |
– |
9 |
1,6 |
||
|
480–520 |
0,80 |
– |
5 |
2,3 |
– |
– |
||
|
520–560 |
0,04 |
– |
1 |
0,46 |
– |
– |
||
|
560–600 |
0,04 |
0,43 |
1 |
0,46 |
6 |
1,1 |
||
|
600–640 |
0,16 |
– |
4 |
1,8 |
– |
– |
||
|
640–680 |
0,08 |
– |
2 |
0,9 |
– |
– |
||
|
680–720 |
0,04 |
– |
1 |
0,46 |
– |
– |
||
|
1260–1300 |
0,08 |
– |
2 |
0,93 |
– |
– |
||
|
1380–1420 |
0,04 |
– |
1 |
0,46 |
– |
– |
||
Распределение капель по размерным классам
Насыщение рабочей жидкости, перекачиваемой насосом от ёмкости опрыскивателя к распылителям, достигалось подачей в один из нагнетательных шлангов воздуха под давлением 0,4–0,5 МПа. Результаты исследований приведены в таблице 3 и на рисунке 5, из которых видно, что нагнетанием воздуха рабочее давление жидкостно-воздушной смеси повышалось на 14–30%, а её расход снижался на 16,6– 21,5% соответственно.
На основании проведенных исследований определены возможность повышения качества опрыскивания полевых культур с использованием эжектора, устанавливаемого на опрыскиватель. Это позволило по- лучить средне- и мелкокапельное распыление при рабочих давлениях в 1,5–2,0 раза ниже по сравнению с давлением одной только жидкости. Доля капель до 200 мкм жидкостно-воздушной смеси и жидкости без воздуха при листовой подкормке подсолнечника была равна 82% и 43% соответственно.
При выходе из распылителя жидкостно-воздушной смеси воздух интенсивно дробит струю жидкости, способствует осаждению капель, улучшая тем самым плотность покрытия обрабатываемых растений в 2,7 раза, снижая при этом в 1,7 раза полидисперсность распыляемых капель.
Таблица 3
Расход жидкости без воздуха и с его подачей при разном давлении
|
св Н Я о к я я Ct О М О & я св Й Ч |
Давление, МПа |
Расход, л/мин |
я 8 й X о св а и |
|||||||
|
св Ct го О Я О О 2 св К |
& о 2 и о 2 и |
о о о я я о 2 Я & о о Я Ct о и |
о g о & У и |
Я а го О Я д о 2 s Я о Ct |
о О о я о 2 Я & о Я Ct и |
о и |
||||
|
2.04.09 |
0,30 |
0,50 |
0,45 |
2,2 2,0 1,8 |
2,0 |
8,2 |
1,7 1,5 1,5 |
1,57 |
9,4 |
21,5 |
|
11.06.09 |
0,30 |
0,40 |
0,35 |
2,0 2,16 2,1 |
2,0 8 |
3,2 |
1,66 1,86 1,70 |
1,74 |
4,3 |
16,6 |
Рис. 5. Расход жидкости и жидкостно-воздушной смеси в зависимости от давления: 1 – теоретическая кривая; 2, 3 – экспериментальные кривые расхода жидкости и жидкостно-воздушной смеси
Насыщение рабочей жидкости воздухом из расчета 25 л/мин приводит к снижению её расхода на 16,6–21,5% по сравнению с расходом одной только жидкости без воздуха.
Список литературы Внедрение инновационных технологий опрыскивания полевых культур в зоне рискованного земледелия
- Патент 2390128 С1 Россия, МПК А01М 7/00 Способ опрыскивания сельскохозяйственных культур/В.И. Вялков, Ю.Н. Волгин, В.А. Вялых: -№ 2008 144847; Заявл. 13.11.08; Опубл. 27.05.10, Бюл. № 15. -4 с.: ил.
- Патент 2305938 С2 Россия, МПК А01М 7/00 Дозатор-смеситель опрыскивателя/В.А. Вялых, В.Т. Алёхин, Н.А. Балакирев, С.Н. Савушкин, С.М. Пустовойтова, А.М. Бондаренко, В.И. Вялков А.В. Вялых. -№ 2005 114593/12; Заявл. 13.12.05; Опубл. 20.09.2007, Бюл. № 26. -5 с.
