Значение удобрений и способы их внесения

Необходимым требованием для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур является, использование хорошо удобренных, плодородных земель [1].

Возделывая культурные растения и собирая ежегодно урожай, мы уносим с ним и некоторое количество питательных веществ, изъятых растениями из почвы. Чтобы не истощать почву и сохранить её плодородие, мы должны постоянно возмещать эти потери. Эта задача отчасти решается внесением в почву удобрений.

Однако, максимальный эффект от использования удобрений возможен только в том случае, если их правильно использовать, т, е. вносить в определённое время, в установленном порядке и количестве. Иными словами, необходимо, чтобы была разработана и применялась правильная система внесения удобрений, учитывающая почвенные и климатические особенности района их внесения.

В настоящее время применяют следующие основные типы удобрений – органические, минеральные и органоминеральные. Они отличаются происхождением и составом. Органические удобрения по своему происхождению связаны с животным или растительным миром (природного происхождения), минеральные имеют неорганическое происхождение (продукт промышленного производства), а органоминеральные удобрения обладают свойствами первого и второго типа [2].

Органические удобрения являются полными удобрениями. Это значит, что они содержат все вещества, необходимые для питания растений. К этой группе удобрений относятся навоз, навозная жижа, птичий помёт, торф, а также и так называемое зелёное удобрение (сидераты).

Минеральные удобрения (туки), в отличие от органических, не являются полными удобрениями, так как содержат в подавляющем большинстве случаев один химический элемент – азот, фосфор, калий (простые удобрения). Например, в суперфосфате – это фосфор, в аммиачной селитре или карбамиде – азот. Сложные удобрения содержат в себе более двух элементов, то есть, например, азот и фосфор, азот и калий или азот, фосфор и калий.

Действие минеральных удобрений на рост и развитие растений неодинаково. Так, азотистые удобрения обусловливают усиленное развитие зелёной массы, фосфорнокислые ускоряют созревание растений, а калийные обеспечивают образование и накопление в растениях сахара и крахмала. Известь улучшает физические свойства дерново-подзолистых почв (почв с кислой реакцией), усиливая деятельность почвенных микроорганизмов и повышая действие других удобрений.

Существует несколько вариантов внесения удобрений в почву [3].

• 1.    Основное внесение удобрений. При основном способе внесения удобрений их рассевают или разбрасывают по полю до посева или посадки растений, заделывая в почву при последующей ее обработке. Этот способ имеет важное значение, так как вносимые при этом и правильно заделанные удобрения используются растениями, как питательные вещества, в течение нескольких лет, в период их роста и развития. При этом способе в почву вносятся почти все органические удобрения, а также около двух третей всех минеральных удобрений, предназначенных для той или иной культуры.

• 2.    Припосевное (стартовое) внесение удобрений . Как следует из самого названия, производится одновременно с посевом. В этом случае удобрения вносятся в ограниченных количествах, на незначительную глубину, чтобы обеспечить всходы молодых растений питательными веществами в первый период их роста, когда они имеют ещё слабо развитую корневую систему. Удобрения обычно заделывают под высеваемые семена, в тот же рядок, или сбоку от него, с некоторой прослойкой почвы между семенами и удобрениями.

• 3.    Подкормка растений. Следующим способом внесения удобрений является подкормка. Её проводят в период роста и развития растений. Преимущество этого способа заключается в том, что он позволяет давать растениям именно те питательные вещества, которые необходимы им в тот или иной период их развития.

Перед внесением удобрений, особенно органических, приходится выполнять много трудоёмких операций. Грузить удобрения в транспортные средства, перевозить и разгружать их в местах временного хранения. Не меньшее значение имеет организация работ и по самому процессу внесению удобрений.

Существует три схемы внесения удобрений – прямоточная, перегрузочная и перевалочная [4].

Прямоточная схема предполагает загрузку удобрений непосредственно в рабочие машины, транспортировку и внесение их в поле. Данная технология актуальна при работе на полях расположенных на удалении до 5 км и характеризуется минимальным набором технических средств, для её реализации.

Отличительной особенностью перегрузочной схемы внесения удобрений является разделение транспортных и технологических работ. Доставка удобрений до поля производится специализированным транспортом, далее перегружаются в разбрасыватели и вносятся на поле. Перегрузочная схема актуальна на полях значительно удаленных от места хранения удобрений.

При перевалочной схеме, удобрения заранее вывозят в поле (при наличии свободного транспорта) и складируют. Далее, в установленные агротехнические сроки удобрения перегружаются в рабочие машины и распределяются по поверхности поля. Данная схема актуальна при больших расстояниях до места внесения. К положительным сторонам данной технологии можно отнести, отсутствие зависимости технологических и транспортных работ, к отрицательным – проведение дополнительных операций, что приводит к дополнительным затратам.

Одним из важнейших требований при работе машин для внесения удобрений является равномерность распределения вносимого ими материала. На полях, где удобрения распределены неравномерно, растения развиваются неодинаково, что приводит к ухудшению качества урожая, к её потерям и т.д. (рис. 1) [5].

В последние годы в России, так и за её пределами, наибольшее распространение получили минеральные гранулированные удобрения. Основным преимуществом данных удобрений является высокая производительность машин при их внесении, а также транспортировка, хранение и т.д.

Машины для внесения минеральных удобрений, как правило, выпускаются в навесном и прицепном исполнении и агрегатируются с энергетическими средствами. Как показывает практика и анализ научной литературы, машины полностью удовлетворяющим агротехническим требованиям к процессу внесения удобрений пока не создано [6].

Рис. 1. Структурная схема издержек от некачественного внесения удобрений.

Поэтому исследования посвященные совершенствованию технологического оборудования весьма актуальны и направлены на увеличение производительности машин, возможности адаптации их к условиям работы (в зависимости от состава удобрений), снижение повреждения удобрений, а также на универсализацию данных машин.

Исходя из вышесказанного, на кафедре МЭС и СХМ имени профессора А.И. Лещанкина Мордовского государственного университета разработан и изготовлен адаптивный пневмоцентробежный рабочий модуль к серийным машинам для внесения минеральных удобрений (рис. 2). Техническое решение разработанного модуля подтверждено патентом на полезную модель №201318 [7].

Рис. 2. Адаптивный пневмоцентробежный рабочий модуль:

1 –диск; 2 – коническая часть; 3 – спиралевидные винты; 4 – лопасти;

5 – кожух; 6 – лопастной вентилятор.

Согласно предварительным лабораторным испытаниям, применение разработанного адаптивного пневмоцентробежного рабочего модуля позволяет увеличить производительность серийных машин за счет увеличения рабочей ширины захвата агрегата при внесении удобрений с разным гранулометрическим составом. Кроме того, использование пневмоцентробежного модуля приводит к снижению повреждения удобрений.