THE METHOD OF RESTORATION OF MOUNTAIN GRASSLAND
Rubrics: BIOLOGY
Authors:
1.
Vladikavkazskiy nauchnyy centr RAN
Russian Federation
Russian Federation
2.
Severo-Kavkazskiy nauchno-issledovatel'skiy institut gornogo i predgornogo sel'skogo hozyaystva – filial Federal'nogo gosudarstvennogo byudzhetnogo uchrezhdeniya nauki FNC «Vladikavkazskiy nauchnyy centr Rossiyskoy akademii nauk»
Russian Federation
Russian Federation
Type:
Article
Pages:
from 15
to 20
Status:
Published
Received:
25.07.2018
Accepted:
25.07.2018
Published:
25.07.2018
Subject area:
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
Language:
Russian
Keywords:
slopes, pastures, mountains, seeders, grass mixtures, surface improvement
Abstract (English):
The authors presented the results of scientific research, on the basis of which the prototype of a seeder was designed and created, which makes it possible to increase the productivity of mountain fodder lands. The aim of the work is to develop and create a prototype of a seeder for sowing grass mixtures on slope meadows and pastures of the mountainous zone of the North Caucasus, ensuring the restoration of the projective covering of the grass stand, achieving productivity growth and environmental sustainability of agrophytocenoses, and increasing labor productivity and profitability of grassland management. The subject of the study are changeable working organs: sowing machines, pendular scatter cones, transfer mechanisms. The novelty of the technical solution consists in the fact that for the first time a seeding machine has been created for targeted sowing of grass mixtures on slope meadows and pastures of the mountainous zone of the North Caucasus, which allows the simultaneous sowing of several types of grasses. Seeder studies were carried out on the basis of the workshop of the mechanization group of the North Caucasian Research Institute of Mining and Piedmont Agriculture (SKNIIGPSK) and in a high-altitude experimental plot in the village of Dargavs of the Prigorodny District of the Republic of North Ossetia – Alania on an area of 300 m2. When creating a pre-production model of seeders for targeted sowing of grass mixtures, the authors’ developments are used and combined: patent of the Russian Federation No. 2415538 «Method for sowing grass seeds», patent of the Russian Federation No. 2463762, «Pendulum sowing machine with air flow», patent of the Russian Federation No. 2431248 «Method for improving mountain meadows and pastures». The result of the technical solution is a reduction in the costs of seed in comparison with manual sowing, an increase in the uniformity of seed distribution over the area, improvement of the grass stand in damaged areas, and as a result of improvement, an increase in the yield and quality of feed. It has been established that the organization of legume and cereal pastures on sloping lands makes it possible to optimize meadow and field forage production, to solve the problem of fodder protein, to improve the herd, to reduce the cost of milk, to stop the degradation of erosion-hazardous lands and to improve the habitat of the population of the mountain zone.
The authors presented the results of scientific research, on the basis of which the prototype of a seeder was designed and created, which makes it possible to increase the productivity of mountain fodder lands. The aim of the work is to develop and create a prototype of a seeder for sowing grass mixtures on slope meadows and pastures of the mountainous zone of the North Caucasus, ensuring the restoration of the projective covering of the grass stand, achieving productivity growth and environmental sustainability of agrophytocenoses, and increasing labor productivity and profitability of grassland management. The subject of the study are changeable working organs: sowing machines, pendular scatter cones, transfer mechanisms. The novelty of the technical solution consists in the fact that for the first time a seeding machine has been created for targeted sowing of grass mixtures on slope meadows and pastures of the mountainous zone of the North Caucasus, which allows the simultaneous sowing of several types of grasses. Seeder studies were carried out on the basis of the workshop of the mechanization group of the North Caucasian Research Institute of Mining and Piedmont Agriculture (SKNIIGPSK) and in a high-altitude experimental plot in the village of Dargavs of the Prigorodny District of the Republic of North Ossetia – Alania on an area of 300 m2. When creating a pre-production model of seeders for targeted sowing of grass mixtures, the authors’ developments are used and combined: patent of the Russian Federation No. 2415538 «Method for sowing grass seeds», patent of the Russian Federation No. 2463762, «Pendulum sowing machine with air flow», patent of the Russian Federation No. 2431248 «Method for improving mountain meadows and pastures». The result of the technical solution is a reduction in the costs of seed in comparison with manual sowing, an increase in the uniformity of seed distribution over the area, improvement of the grass stand in damaged areas, and as a result of improvement, an increase in the yield and quality of feed. It has been established that the organization of legume and cereal pastures on sloping lands makes it possible to optimize meadow and field forage production, to solve the problem of fodder protein, to improve the herd, to reduce the cost of milk, to stop the degradation of erosion-hazardous lands and to improve the habitat of the population of the mountain zone.
Keywords:
slopes, pastures, mountains, seeders, grass mixtures, surface improvement
slopes, pastures, mountains, seeders, grass mixtures, surface improvement
Положительная рецензия представлена Р. М. Тавасиевым, доктором технических наук, профессором, заведующим кафедрой Горского государственного аграрного университета. На Северном Кавказе сельскохозяйственные уго- дья представлены в основном природными пастби- щами и сенокосами, площади которых с каждым го- дом сокращаются. Многие участки теряют ценные кормовые виды растений, засорены камнями, ку- старниками, кочками и сорной ядовитой раститель- ностью. Отдельные, наиболее удобные для исполь- зования участки перегружаются скотом, в результате чего образуются скотобойные тропинки, которые при дальнейшем интенсивном использовании смы- каются между собой. Без дернины и растительного покрова горные почвы подвергаются интенсивным эрозионным процессам, а на иных участках смыва- ются до коренных горных пород, тогда они на долгое время исключаются из сельскохозяйственного ис- пользования [1]. Все это может привести к полной деградации лу- гов и пастбищ в горах, к снижению продуктивности кормовых угодий. Поэтому необходимо постоянно проводить поверхностное улучшение лугов и паст- бищ [2]. Одним из способов улучшения является подсев трав с предварительным удалением крупных камней с лугов и пастбищ [3] и одновременным вне- сением как жидких [4], так и гранулированных удо- брений [5, 6]. Практика ведения лугопастбищного хозяйства, как в горах, так и на равнине, показывает, что смешанные посевы многолетних трав (травосме- си) продуктивнее чистых посевов тех же сортов трав на подготовленных участках. Известно, что организация бобово-злаковых паст- бищ на склоновых землях позволяет оптимизировать луговое и полевое кормопроизводство, решить про- блему кормового белка, оздоровить стадо, снизить себестоимость молока, остановить деградацию эро- зионно-опасных земель и улучшить среду обитания населения горной зоны. Многие способы окультуривания почв основаны на подборе смеси бобовых и злаковых многолетних трав и их посеве поперек склона. Однако сеялки для адресного подсева травосмесей на склоновые (до 15°) луга и пастбища горной зоны до настоящего времени нет, и подсев на склонах производится, как правило, вручную. Поэтому создание опытного об- разца сеялки для адресного подсева травосмесей [7] представляет несомненный интерес для практиков и ученых отрасли, а разрабатываемая тема НИР явля- ется актуальной. При создании конструкции опытного образца по- добного агрегата необходимо было учитывать, что сеялка должна обеспечивать одновременный подсев злаковых трав с бобовыми, кроме того, состав под- бираемых травосмесей должен соответствовать по- чвенно-климатическим условиям. Цель работы - разработать и создать опытный образец сеялки для подсева травосмесей на склоновые луга и пастбища горной зоны Северного Кавка- за, обеспечивающей восстановление проективного покрытия травостоя, достижение роста продуктив- ности и экологической устойчивости агрофитоцено- зов, а также повышение производительности труда и рентабельности лугопастбищного хозяйства. Объект исследования - сменные рабочие органы (высевающие аппараты, маятниковые разбросные конусы, передаточные механизмы) для выполнения проектируемых операций по улучшению горных лу- гов и пастбищ. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: разработаны конструкция и технологическая схема работы опытного образца сеялки для адресно- го подсева травосмесей на склонах в условиях экс- периментальной мастерской группы механизации СКНИИГПСХ ВНЦ РАН; разработана проектно-техническая документа- ция на опытный образец сеялки; скомплектован и изготовлен опытный образец сеялки для адресного подсева травосмесей; проведены полевые испытания опытного образ- ца сеялки; проведен анализ и статистическая обработка результатов полевых испытаний для определения показателей качества работы опытного образца и со- ответствия их агротехническим требованиям, предъ- являемым к опытному образцу агрегата; дана экономическая оценка эффективности при- менения опытного образца сеялки для адресного подсева травосмесей; дана экологическая оценка нового агрегата в зоне его применения. Новизна технического решения состоит в том, что впервые создана сеялка для адресного подсева травосмесей на склоновые луга и пастбища горной зоны Северного Кавказа, позволяющая производить одновременный высев нескольких видов трав. При этом обеспечивается восстановление проективного травяного покрова с повышением производительно- сти труда и качества разбросного способа подсева на склонах. При создании опытного образца сеялки использо- ваны и объединены разработки группы механизации СКНИИГПСХ ВНЦ РАН: Приспособление для посева семян на склонах: патент на пол. модель РФ № 144420. Опубликовано 20.08.2014. Бюл. № 23 [8]; Устройство для подсева семян на склонах: патент на пол. модель № 153083 от 06.11.2014. Опубликова- но 10.07.2015. Бюл. № 19 [9]. Предметом исследований являлись: конструктив- ные, технологические, эксплуатационные и агротех- нические параметры опытного образца сеялки для посева травосмесей на склоновые участки горных лугов и пастбищ Северного Кавказа; определение со- ответствия его техническому заданию, техническим р V - рабочая скорость, 6 км/ч; k - коэффициент использования чистого рабочего времени - 0,8; условиям на изготовление, агротехническим требо- W час = 0,1·2,4·6·0,8 = 1,152 га/ч. ваниям; определение научной и практической значимости с экономической и экологической оценкой, Сезонная производительность агрегата W деляется по формуле: сез опреа также сравнение с нормативными требованиями к W = W ·k · t D , где: W сез час см см р; травяным сеялкам общего назначения. K час - часовая производительность; Результат технического решения - это снижение затрат на посевной материал в сравнении с ручным посевом, повышение равномерности распределения семян по площади, улучшение травостоя на повреж- денных участках, а в результате улучшения - повы- шение урожайности и качества корма. Кроме того, предлагаемый агрегат позволил повысить произво- дительность труда и рентабельность производства. При разработке конструкции сеялки рама культи- ватора была оснащена съемными рабочими органа- ми (маятниковыми высевающими аппаратами [10]) для подсева нескольких видов семян трав на луга и пастбища горной зоны и прикатывающими катками, обеспечивающими более плотный контакт семян с почвой. Основные конструктивные технико-эксплуатаци- онные показатели: ширина захвата одного маятнико- вого высевающего аппарата - 40 см, ширина захвата агрегата - 1,8-2,4 м; метод подсева семян трав - раз- бросной; количество высевающих аппаратов - 2; производительность - 1,152 га/ч; скорость движения агрегата - 6 км/ч; норма высева семян - 3-40 кг/га; крутизна склона до 15°. Методика НИОКР. Техническая экспертиза опытного образца для адресного подсева травосме- сей проводилась согласно ОСТ 10.2.1.-2000 и вклю- чает в себя техническое описание и инструкцию по эксплуатации согласно техническому заданию (Т.3.) и агротехническим требованиям (А.Т.Т.), а также технической характеристике, описаниям функций, выполняемых агрегатом. На первом этапе проведены оценка монтажепри- годности агрегата, агротехническая оценка безопас- ности опытного образца машины, оценка функциосм - коэффициент сменности = 1,1; р D - число рабочих дней агрегата за сезон; прини- маем 50 дней (в два периода: весной, осенью); см сез t - продолжительность смены - 7 ч; W = 1,152 .1,1·7·50 = 443,5 га. Качество работы опытного образца сеялки опре- делялось после прохода на выделенных делянках длиной 10 м и шириной 2,4 м в 10-кратной повтор- ности. Распределение семян по площади определяли при испытаниях сеялок разбросного способа посева. Для определения показателя семена высевали на лип- кую ленту с последующим измерением интервалов между высеянными семенами. Высев семян на ленту проводили при установившемся режиме всех движу- щихся частей (высевающих аппаратов, ленты и др.). Распределение семян определено на специальном стенде с регистрацией интервалов между высевае- мыми семенами. Распределение семян определяли также на различных нормах высева в соответствии с агротехническими требованиями на различных ско- ростных режимах. Фактическую норму высева семян в процессе ре- гулировки сеялки определяли на участке, располо- женном рядом с участком для закладки сравнитель- ного опыта. Для этого сеялку заправляют семенами, под высевающие аппараты подвязывают лаборатор- ные сумочки, устанавливают заданную норму высе- ва. Сеялка в рабочем режиме должна пройти участок длиной не менее 100 м. Число повторностей - не ме- нее трех. Массу семян, высеянных всеми аппаратами, взве- шивают с погрешностью не более ± 1 г и определяют фактическую норму высева Qф, кг/га, по формуле: нальных показателей, агроэкологическая и экономическая оценка. Qф = 104 , где: Функциональные показатели работы опытного образца для подсева трав на горных лугах и пастби- щах определены согласно Стандарту отрасли ОСТ 10.5.1-2000 «Испытания сельскохозяйственной тех- ники. Машины посевные. Методы оценки функцио- нальных показателей. Минсельхозпрод России». Расчет предполагаемой производительности се- ялки Производительность агрегата за час работы: i ∑q - масса семян, высеянных всеми агрегатами на учетной площади в i-й повторности, кг; В - ширина захвата сеялки, м; L - длина засеянного участка, м. Для сравниваемых высевающих аппаратов пред- посевную подготовку почвы и все операции по уходу за посевами выполняют в соответствии с принятой в зоне технологией, а для отдельно испытываемой се- W час p = 0,1B p ∙V ∙k, где: ялки - в соответствии с технологией, рекомендуемой р В - ширина захвата, м; разработчиком машины. Рис. 1. Конструктивная схема опытного образца сеялки для подсева травосмесей на склоновые участки горных лугов и пастбищ: 1 - замок автосцепки; 2 - опорное колесо КЧГ-2,4; 3 - приводная звездочка; 4 - секция прикатывающих катков; 5 - травяной высевающий аппарат бобовых; 6 - рама КЧГ-2,4; 7 - кронштейны крепления; 8 - стойка пружинистая; 9 - травяной высевающий аппарат злаковых; 10 - почва; 11 - разбросная трубка конусного типа Fig. 1. Constructive diagram of the experimental sample of a seeder for sowing grass mixtures on slopes of mountain meadows and pastures: 1 - automatic coupler; 2 - support wheel KCHG-2,4; 3 - a drive asterisk; 4 - section of compacting rollers; 5 - herbal sowing machine of legumes; 6 - frame KCHG-2,4; 7 - mounting brackets; 8 - the rack is spring-loaded; 9 - herbal sowing device cereals; 10 - soil; 11 - spreading tube of conical type Результаты НИОКР. Конструкция опытного об- разца сеялки для подсева травосмесей разрабатыва- лась на базе чизельного горного культиватора КЧГ- 2,4, конструкции СКНИИГПСХ в агрегате с трак- тором МТЗ-82 и китайским минитрактором Фен- шоу-180. При этом учитывалась адаптированность к работе на склонах, к заданной норме высева семян, к нормативным требованиям посевных агрегатов. Необходимо было также разработать максимально облегченную конструкцию сеялки для снижения ан- тропогенного воздействия. По проектно-технической документации в усло- виях экспериментальной мастерской СКНИИГПСХ ВНЦ РАН в 2017 г. был скомплектован и изготовлен опытный образец сеялки для подсева травосмесей на склоновые участки горных лугов и пастбищ (рис. 1). Согласно предлагаемой конструктивной схеме (см. рис. 1) конструкция сеялки выполняет одновре- менно три операции: 1) подсев семян бобовых трав; 2) подсев семян злаковых трав; 3) прикатывание в почву высеянных семян трав. Для выполнения этих опе- раций обоснован выбор высевающих аппаратов бо- бовых и злаковых трав, разработано их крепление к раме, привод катушек высевающих аппаратов и регу- лировка нормы высева семян трав в зависимости от вида семян. Из схемы конструкции опытного образца видно, что замок автосцепки (1), который предназначен для автоматического соединения сеялки с тракто- ром горной модификации (МТЗ-82К или МТЗ-82Н), включает тракторист, не выходя из кабины трактора. Опорные колеса (2) позволяют регулировать глубину прикатывания высеянных семян кольчатыми катками путем изменения положения колес по вертикали с помощью телескопического кронштейна крепления к раме КЧГ-2,4. Катушки высевающих аппаратов (5) и (9) при- водятся во вращение от звездочки (3) опорно-при- водного колеса (2), связанного с цепной передачей привода катушек, в котором предусмотрены разные а a б b Рис. 2. Опытный образец сеялки травосмесей в агрегате с минитрактором Феншоу-180. а - вид сеялки справа; б - вид сеялки сзади Fig. 2. Experimental sample of a seeder of grass mixes in the unit with minicractor Fenshou-180. a - type of seeder on the right; b - type of seeder behind сменные звездочки для регулировки нормы высева семян трав. Крепление прикатывающих кольчатых катков (4) к пружинистым стойкам (8) обеспечивает прикатыва- ние высеянных семян в почву (10) с обходом случай- но встречающихся камней катками, без их повреж- дения и поломки, так как пружинистая стойка при встрече с камнем возвращается в исходное положе- ние [11]. Предлагаемая конструктивная схема является ос- новой для изготовления проектно-технической доку- ментации на изготовление опытного образца сеялки для подсева травосмесей на склоновые луга и паст- бища горной зоны разбросным способом. Для устойчивой подачи семян к катушкам высева- ющих аппаратов при работе на склонах в семенных ящиках спроектированы перегородки, препятству- ющие ссыпанию семян в нижний по склону конец семенного ящика. Объем ящика достаточен при за- правке семян для подсева травосмесей на площади 1-1,5 га (один-полтора часа непрерывной работы сеялки). Кроме трактора МТЗ-82 горной модифика- ции опытный образец может агрегатироваться с ми- нитрактором Феншоу-180. На рис. 2 показан опытный образец сеялки тра- восмесей в агрегате с минитрактором Феншоу-180. Практическая значимость разработки состоит в том, что создан опытный образец сеялки, позво- ляющий производить одновременный подсев траво- смесей многолетних трав на ослабленных участках, который повысит производительность труда и рента- бельность производства. Выводы Создание новой техники для подсева травосме- сей на лугах и пастбищах является актуальной и не- обходимой операцией для луговодства горной зоны. Спроектированная сеялка повышает произво- дительность труда, в два раза снижает число прохо- дов, положительно отражается на экономике и эколо- гии районов применения. Созданный и испытанный в СКНИИГПСХ ВНЦ РАН опытный образец сеялки для подсева тра- восмесей на склоновые луга и пастбища горной зоны Северного Кавказа удовлетворяет «Техническому за- данию», «Агротехническим требованиям», «Техни- ческим условиям». Опытный образец агрегата позволяет выпол- нять на участках с ослабленным фитоценозом лугов и пастбищ за один проход три операции: подсев се- мян бобовых трав; подсев семян злаковых трав; при- катывание высеянных семян кольчатыми катками. Созданный опытный образец сеялки можно рекомендовать для внедрения в отрасли горного и предгорного лугопастбищного хозяйства. В зоне применения опытного образца сеялки улучшается экологическая обстановка. Годовой экономический эффект от примене- ния опытного образца в производстве составляет 95 012 руб., срок окупаемости капитальных вложе- ний - 1,5 года.
1. Dzhibilov S. M. Mnogofunkcional'nyy agregat dlya uluchsheniya gornyh lugov i pastbisch / S. M. Dzhibi- lov, L. R. Gulueva // Izvestiya Gorskogo gos. agrarnogo universiteta. 2016. T. 53. № 3. S. 103-111.
2. Dzhibilov S. M. Sposob poverhnostnogo uluchsheniya gornyh lugov i pastbisch / S. M. Dzhibilov, L. R. Gu- lueva, S. G. Bestaev // Izvestiya Gorskogo gos. agrarnogo universiteta. 2013. T. 50. № 1. S. 171-174.
3. Dzhibilov S. M. Sposob uluchsheniya sklonovyh lugov i pastbisch / S. M. Dzhibilov, L. R. Gulueva // Gornoe sel'skoe hozyaystvo. 2018. № 1. S. 75.
4. Dzhibilov S. M. Funkcional'nye vozmozhnosti opytnogo agregata dlya vneseniya v pochvu vodnyh rastvo- rov udobreniy / S. M. Dzhibilov, L. R. Gulueva // Traktory i sel'hozmashiny. 2017. № 6. S. 16-21.
5. Dzhibilov S. M. Agregat dlya podseva semyan trav s odnovremennym vneseniem granulirovannyh udobre- niy na gornye luga i pastbischa / S. M. Dzhibilov, L. R. Gulueva, S. G. Bestaev // Traktory i sel'hozmashiny. 2015. № 5. S. 17-18.
6. Dzhibilov S. M. Opytnyy obrazec blok-modulya mnogofunkcional'nogo agregata KChG-2,4 dlya podseva trav s odnovremennym vneseniem granulirovannyh udobreniy na gornye luga i pastbischa / S. M. Dzhibilov, L. R. Gulueva, S. G. Bestaev // Izvestiya Gorskogo gos. agrarnogo universiteta. 2015. T. 52. Ch. 2. S. 143-148.
7. Dzhibilov S. M. Ustroystvo dlya avtomaticheskogo adresnogo podseva semyan trav / S. M. Dzhibilov, L. R. Gulueva, S. G. Bestaev, Z. H. Poraeva, E. I. Kumsiev // Izvestiya Gorskogo gos. agrarnogo universiteta. 2016. T. 53. Ch. 2. S. 151-156.
8. Dzhibilov S. M., Gulueva L. R., Bestaev S. G., Abieva T. S. Prisposoblenie dlya poseva semyan na sklonah : patent na pol. model' RF № 144420. Opublikovano 20.08.2014. Byul. № 23.
9. Dzhibilov S. M., Gulueva L. R., Bestaev S. G. Ustroystvo dlya podseva semyan na sklonah : patent na pol. model' № 153083 ot 06.11.2014. Opublikovano 10.07.2015. Byul. № 19.
10. Dzhibilov S. M., Gabaraev F. A., Gulueva L. R., Bestaev S. G. Mayatnikovyy vysevayuschiy apparat s voz- dushnym potokom : patent na izobretenie № 2463762, Rossiyskaya Federaciya. Opublikovano 20.10.2012. Byul. № 29.
11. Dzhibilov S. M. Agregat dlya sgrebaniya kamney s odnovremennym avtomaticheskim podsevom trav na gornye luga i pastbischa Severnogo Kavkaza / S. M. Dzhibilov, L. R. Gulueva. I. A. Korobeynik // Izvestiya Gorskogo gos. agrarnogo universiteta. 2018. T. 55. Ch. 1. S. 106.
