с 01.01.2018 по настоящее время
Пушкино, г. Москва и Московская область, Россия
Важным фактором, влияющим на качество выращиваемого в лесных питомниках посадочного материала, является способ посева семян. При посеве семян необходимо обеспечить оптимальные условия для роста и развития растений путем поштучно-равномерного их распределения в посевной бороздке. Для выполнения такого способа посева предложена конструкция сеялки для крупноплодных семян с высевающим аппаратом, обеспечивающим поштучно-равномерный посев желудей. С целью изучения влияния параметров и режимов работы сеялки для крупноплодных семян на качественные показатели поштучно-равномерного посева желудей, проведены исследования процесса ее работы. В результате проведенных исследований, обоснованы конструктивно-технологические параметры и режимы работы сеялки, с высевающим аппаратом в виде транспортерной цепи, снабженной ячейками с подвижными планками для регулирования их глубины. Установлены рациональные конструктивно-технологические режимы работы и параметры сеялки для крупноплодных семян, обеспечивающие поштучно-равномерного посев желудей: скорость движения высевающего аппарата 0,12 м/с, поступательная скорость сеялки 0,28 м/с и глубина ячейки высевающего аппарата 5 мм. Предложена эмпирическая зависимость влияния глубины ячейки высевающего аппарата, скорости его движения и поступательной скорости сеялки на расстояние между желудями в посевной бороздке
сеялка, высевающий аппарат, семена, желуди, питомник, посадочный материал
Введение. Выращивание качественного посадочного материала для лесовосстановления зависит от многих факторов, среди которых существенное влияние оказывает способ посева семян. Для посева желудей в лесных питомниках применяются сеялки с различными высевающими аппаратами, которые из-за их конструктивных недостатков, не в полной мере отвечают предъявляемым к ним требованиям и не обеспечивают равномерное распределение семян в посевных бороздках [1, 3, 4, 5]. Это приводит к излишнему расходу желудей и низкому качеству выращиваемого посадочного материала. Одним из способов решения этой проблемы является обеспечение растениям одинаковых условий для их роста и развития путем поштучно-равномерного посева желудей [8, 9, 10, 11]. В связи с этим разработка и обоснование параметров и режимов работы сеялки для крупноплодных семян с высевающим аппаратом, обеспечивающим поштучно-равномерное распределение желудей в посевной бороздке, позволит уменьшить расход семян и повысить качество выращиваемого посадочного материала, благодаря созданию оптимальных условий для растений.
Материалы и методы.
Для проведения исследований влияния параметров и режимов работы сеялки на качественные показатели посева желудей использовался опытный образец сеялки для посева крупноплодных семян СКБ-5-3 с ячеисто-транспортерным высевающим аппаратом (рисунок).
Основными узлами сеялки являются: рама 1, бункер 2, транспортерная цепь 3, опорно-приводные колес 4, цепной передачи 5, выравниватель 6, сошник 7, семяпроводы 8, загортачи 9, прикатывающие катки 10, пружины 11, направляющие 12, ячейки 13, подвижные планки 14, ограничитель15.
Высевающий аппарат сеялки представляет собой транспортерную цепь 3 с ячейками 13, перемещающуюся по расположенным в днище бункера направляющим 12. Ячейки 13 снабжены подвижными планками 14, предназначенными для регулирования их глубины с целью обеспечения поштучного захвата желудей с учетом их размеров. Опорно-приводные колеса 4 предназначены для привода транспортерной цепи 3 с помощью цепной передачи 5. Выравниватель 6 установлен в передней части рамы сеялки с возможностью изменения его положения по высоте. Сошники 7 выполнены коробчатой формы и установлены с возможностью изменения глубины их хода. Семяпроводы 8 выполнены из трубы и имеют изогнутую форму, соответствующую траектории полета желудей. Загортачи 9 обеспечивают заделку семян почвой и установлены с обеих сторон бороздки с возможностью изменения угла их установки и глубины хода. Прикатывающие катки 10 расположены по следу посевных бороздок и уплотняют в них почву. Пружины 11 предназначены для обеспечения необходимого давления прикатывающих катков на почву и снабжены устройством для его регулирования. Сеялка для крупноплодных семян СКБ-5-3 является навесной и агрегатируется с трактором МТЗ-80/82.
Технологический процесс работы сеялки СКБ-5-3 заключается в следующем. При поступательном движении агрегата выравниватель 6 производит дополнительную планировку поверхности посевной ленты. Крутящий момент от опорно-приводных колес 4 через цепную передачу 5 приводит в движение транспортерные цепи 3 с ячейками 13. При движении транспортерной цепи по направляющим 12 ячейки 13 захватывают желуди из бункера, перемещают их в зону сброса. Затем желуди по семяпроводам 8 направляются в бороздки, образованные сошниками 7. Загортачи 9 засыпают посевные бороздки с желудями почвой. Прикатывающие катки 10 уплотняют почву в зоне заделки желудей с обеспечением требуемой ее плотности с помощью пружин 11. Количество захватываемых ячейками желудей обеспечивается путем изменения их глубины с помощью, установленных в них подвижных планок 14. Глубина посева желудей регулируется изменением высоты установки сошников относительно опорно-приводных колес от 4 до 10 см. Ограничитель 15 удаляет из ячеек лишние желуди и сбрасывают их в бункер.
Сеялка снабжена пятью высевающими аппаратами для обеспечения 3-х и 5-ти строчных схем посева, с расстоянием между их центрами, соответственно, равным 45 и 22,5 см. Емкость бункера принята равной 100 дм3, с учетом обеспечения запаса желудей для посева гона длиной не менее 100 м. Скорость движения сеялки в агрегате с трактором МТЗ-80/82 принималась равной 0,28 и 0,42 м/с (1 и 1,5 км/ч), с учетом эксплуатации аналогичных средств механизации в лесных питомниках.
Экспериментальные исследования проводились в почвенном канале ФБУ ВНИИЛМ.
Основными факторами, влияющими на количество высеваемых желудей, являются конструктивные параметры ячейки высевающего аппарата, скорость его движения и поступательная скорость агрегата, а также размерные показатели желудей.
Рисунок. Схема сеялки для посева крупноплодных семян СКБ-5-3
До начала проведения экспериментальных исследований были определены размерные показатели двух образцов желудей дуба черешчатого. В первом образце были использованы желуди Учебно-опытного лесхоза ВГЛТА (Правобережное лесничество), средняя масса 1000 шт. которых составила 3666 г, средний поперечный диаметр – 14,7 мм (максимальный диаметр – 18,0 мм) и средняя длина-33,9 мм (максимальная длина-39,0 мм). Во втором образце были использованы желуди Новоусманского лесхоза (Яблоченское лесничество), средняя масса 1000 шт. которых составила 2199 г, средний поперечный диаметр- 14,8 мм (максимальный диаметр – 17,0 мм) и средняя длина-23,7 мм (максимальная длина-28,0 мм). Как видно из приведенных показателей размеры желудей, полученных из различных лесничеств, существенно отличаются, так масса желудей первого образца в 1,7 раза и их длина в 1, 4 раза была больше, чем второго образца. Для обеспечения требований поштучно-равномерного посева желудей при проведении исследований были использованы более крупные желуди дуба черешчатого из Правобережного лесничества Учебно-опытного лесхоза ВГЛТА.
В соответствии с определенными размерами желудей дуба черешчатого, в частности максимальной длины, равной 39 мм, и наибольшего поперечного диаметра, равного 18 мм и с учетом конструктивных предпосылок, длину и ширину ячейки высевающего аппарата целесообразно принять, соответственно, равной 40 и 20 мм. Для выбора рациональной глубины ячейки необходимо провести исследования.
Основными агротехническими показателями работы сеялок для лесных питомников являются норма высева и равномерность распределения семян в посевной бороздке. Эти показатели зависят от конструктивно-технологических параметров высевающего аппарата, скорости его движения и поступательной скорости агрегата [6, 7, 11, 12, 13, 14].
В процессе проведения исследований скорость движения высевающих аппаратов изменялась с помощью сменных звездочек в их приводе и составляла: 0,12; 0,17; 0,19 и 0,25 м/с. Глубина ячеек высевающих аппаратов изменялась с помощью установленных в них подвижных планок и принималась равной: 5; 7,5; 10; 12,5; 15 и 20 мм. Опыты проводили при поступательной скорости агрегата равной 0,28 и 0,42 м/c. Посев проводился по 5-ти строчной схеме с расстоянием между рядками равном 22,5 см. Глубина хода сошников изменялась от 4 до 10 см при ширине посевных бороздок 6- 8 см.
После прохода агрегата определялось количество желудей, высеянных на 1 метре каждой посевной бороздки. Повторность опытов принималась 10-кратной. Данные исследований обрабатывали методами математической статистики [2]. При анализе полученных экспериментальных данных проводили проверку однородности средних арифметических значений с применением t-критерия Стьюдента. Для представления исследуемых зависимостей в аналитическом виде производился подбор уравнений, описывающих результаты эксперимента. Вид уравнений находился на основе экспериментальных данных методом наименьших квадратов. Коэффициенты эмпирических зависимостей определяли с помощью ПЭВМ, для этого была составлена программа на языке “Бейсик”.
Обсуждение.
В процессе проведения предварительных опытов было установлено, что при глубине ячеек высевающего аппарата равной 20 мм они захватывали из бункера по два желудя и более, что исключало возможность их поштучно-равномерного посева. В связи с этим исследования проводили при изменении глубины ячейки высевающего аппарата от 5 до 15 мм. Скорость движения сеялки в агрегате с трактором МТЗ-80/82 принималась равной от 0,28 до 0,42 м/с (1 и 1,5 км/ч) в соответствии с рекомендациями по эксплуатации средств механизации в лесных питомниках [5]. Полученные экспериментальные данные представлены в таблицах 1 и 2.
Исследование влияния глубины ячеек высевающего аппарата на равномерность и норму посева желудей, проводили при скорости движения высевающего аппарата равной 0,12 и 0,19 м/с и поступательной скорости движения агрегата 0,28 м/с. Анализ полученных данных (таблица 1) показывает, что при скорости движения высевающего аппарата равной 0,12 м/с и с увеличением глубины ячеек от 5 до 10 мм, т. е. в 2 раза, количество высеянных желудей увеличилось от 13,2 до 15,3 шт./пог.м, т. е. возросло в 1,2 раза, а среднее расстояние между ними уменьшилось от 7,6 до 6,5 см, т. е. снизилось в 1,2 раза. Норма посева желудей увеличилась от 1,61 до 1,73 т/га, т. е. возросла 1,1 раза.
При увеличении глубины ячейки от 10 до 15 мм, т. е. в 1,5 раза количество высеянных желудей увеличилось от 15,3 до 17,6 шт./пог.м, т. е. возросло в 1,2 раза, а среднее расстояние между ними уменьшилось от 6,5 до 5,7 см, т. е. снизилось в 1,1 раза. Норма посева желудей увеличилась от 1,73 до 2,15 т/га, т. е. возросла в 1,2 раза. Следует отметить, что норма посева желудей при этих режимах работы сеялки составила 1,61- 2,15 т/га, т. е. была несколько меньше нормы, рекомендуемой при выращивании сеянцев дуба [9]. Такая норма посева желудей может применяться для выращивания укрупненных сеянцев дуба при более длительном сроке (до 4-5 лет) их выращивания с равномерно-разреженным распределением растений в посевной строке [8, 11].
При скорости движения высевающего аппарата равной 0,19 м/с количество высеянных желудей при изменении глубины ячейки от 5 до 15 мм, увеличилось от 19,4 до 30,6 шт./пог.м, т. е. увеличилось в 1,6 раза, а среднее расстояние между ними уменьшилось от 5,2 до 3,3 см. При этом норма посева желудей увеличилась от 2,37 до 4,4 т/га, т. е. практически соответствовала существующим рекомендациям выращивания сеянцев дуба [8, 9, 11 ].
Как видно из проведенного анализа, глубина ячейки высевающего аппарата оказывает существенное влияние на показатели работы сеялки и норма посева желудей при ее величине равной 5 мм и скорости движения высевающего аппарата 0,12 м/с, составляла 13,2 шт/пог.м и среднее расстояние между желудями в посевной бороздке находитлось в пределах 7,6 см. Таким образом, глубину ячейки высевающего аппарата сеялки для посева желудей целесообразно принять равной 5 мм.
Исследование влияния скорости движения высевающего аппарата (таблица 2) на равномерность и норму посева желудей, проводили при глубине ячеек высевающего аппарата 5 и 10 мм и поступательной скорости агрегата 0,28 м/с.
Анализ полученных данных (таблица 2) показывает, что при глубине ячейки 5 мм с увеличением скорости движения высевающего аппарата от 0,12 до 0,17 м/с, т. е. в 1,4 раза, количество высеянных желудей увеличилось от 13,2 до 15,4 шт./пог.м, т.е. возросло в 1,2 раза и среднее расстояние между ними уменьшилось от 7,5 до 6,5 см, т. е. в 1.2 раза. Норма посева желудей увеличилась от 1,61 до 1,88 т/га, т. е. в 1,2 раза.
Таблица 1
Влияние глубины ячейки высевающего аппарата на равномерность и норму посева желудей
|
№ |
Глубина ячейки высевающего аппарата, мм |
Равномерность и норма посева желудей |
|||||
|
Скорость движения высевающего аппарата, м/с |
|||||||
|
0,12 |
0,19 |
||||||
|
Количество высеянных желудей, шт./пог.м |
Среднее расстояние между желудями, см |
Норма посева, т/га |
Количество высеянных желудей, шт./пог.м |
Среднее расстояние между желудями, см |
Норма посева, т/га
|
||
|
1 |
5 |
13,2 |
7,6 |
1,61 |
19,4 |
5,2 |
2,37 |
|
2 |
7,5 |
14,2 |
7,1 |
1,73 |
21,8 |
4,6 |
2,66 |
|
3 |
10 |
15,3 |
6,5 |
1,87 |
24,4 |
4,1 |
2,98 |
|
4 |
12,5 |
16,4 |
6,1 |
2,0 |
27,3 |
3,7 |
3,33 |
|
5 |
15 |
17,6 |
5,7 |
2,15 |
30,6 |
3,3 |
4,40 |
Таблица 2
Влияние скорости движения высевающего аппарата на равномерность и норму посева желудей
|
№ |
Скорость движения высевающего аппарата, м/с |
Равномерность и норма посева желудей |
|||||
|
Глубина ячейки высевающего аппарата, мм |
|||||||
|
5 |
10 |
||||||
|
Количество высеянных желудей, шт./пог.м |
Среднее расстояние между желудями, см |
Норма посева, т/га |
Количествовысеянныхжелудей, шт./пог.м |
Среднее расстояние между желудями, см |
Норма посева, т/га |
||
|
1 |
0,12 |
13,2 |
7,5 |
1,61 |
15,3 |
6,5 |
2,37 |
|
2 |
0,17 |
15,4 |
6,5 |
1,88 |
18,8 |
5,3 |
2,91 |
|
3 |
0,19 |
19,4 |
5,2 |
2,37 |
24,4 |
4,1 |
3,78 |
|
4 |
0,25 |
23,3 |
4,3 |
2,84 |
29,3 |
3,4 |
4,54 |
Таблица 3
Влияние поступательной скорости движения сеялки на равномерность и норму посева желудей
|
№ |
Поступательная скорость движения сеялки, м/с |
Равномерность и норма посева желудей |
||
|
Количество высеянных желудей, шт./пог.м |
Среднее расстояние между желудями, см |
Норма посева, т/га |
||
|
1 |
0,28 |
13,2 |
7,6 |
1,61 |
|
2 |
0,42 |
8,7 |
11,5 |
1,12 |
При увеличении скорости движения высевающего аппарата от 0,17 до 0,19 м/с, т.е. в 1,1 раза, количество высеянных желудей увеличилось от 15,4 до 19,4 шт./пог.м, т.е. возросло в 1,2 раза. Норма посева желудей увеличилась от 1,88 до 2,37 т/га, т. е. в 1,2 раза. При дальнейшем увеличении скорости движения высевающего аппарата до 0,25 м/с, т.е. в 1,3 раза количество высеянных желудей увеличилось от 19,4 до 23,3 шт./пог.м, т.е. возросло в 1,2 раза. Норма посева желудей достигла 2,84 т/га.
При глубине ячейки высевающего аппарата равной 10 мм с увеличением скорости его движения от 0,12 до 0,17 м/с, т. е. в 1,4 раза и количество высеянных желудей увеличилось от 15,3 до 18,8 шт./пог.м, т.е. возросло в 1,2 раза, а среднее расстояние между ними уменьшилось от 6,5 до 5,3 см, т. е. уменьшилось в 1,2 раза. Норма посева желудей увеличилась от 2,37 до 2,91 т/га, т. е. возросла в 1,2 раза. При увеличении скорости движения высевающего аппарата от 0,17 до 0,19 м/с, т.е. в 1,1 раза и количество высеянных желудей увеличилось от 18,8 до 24,4 шт./пог.м, т.е. возросло в 1,3 раза. Норма посева желудей увеличилась до 3,78 т/га, т. е. возросла в 1,3 раз. При дальнейшем увеличении скорости движения высевающего аппарата до 0,25 м/с, т.е. в 1,3 раза количество высеянных желудей увеличилось от 24,4 до 29,3 шт./пог.м, т.е. возросло в 1,2 раза. Норма посева желудей достигла 4,54 т/га.
Как видно из проведенного анализа с увеличением скорости движения высевающего аппарата норма посева желудей увеличивается, однако динамика увеличения нормы посева желудей снижается, причем при увеличении скорости высевающего аппарата от 0,12 до 0,25 м/с, т. е. в 2,1 раза норма посева увеличилась от 13,2 до 23,3 шт./пог.м, т.е. возросла в 1,7 раза.
Опыты по определению влияния поступательной скорости движения сеялки на показатели посева желудей проводили при глубине ячейки высевающего аппарата равной 5 мм и двух поступательных скоростях ее работы 0,28 и 0,42 м/с (1 и 1,5 км/ч), наиболее характерными для эксплуатации средств механизации в лесных питомниках [4, 5].
Анализ полученных данных (таблица 3) показывает, что с увеличением поступательной скорости движения сеялки от 0,28 до 0,42 м/с, т. е. в 1,5 раза, количество высеянных желудей уменьшилось от 13,2 до 8,7 шт./пог.м, т. е. в 1,5 раза и среднее расстояние между ними увеличилось от 7,6 до 11,5 см, т.е. также возросло в 1,5 раза. Норма посева желудей уменьшилась от 1,61 до 1,1 т/га. Таким образом, поступательную скорость движения сеялки целесообразно принять равной 0,12 м/с.
В результате обработки экспериментальных данных методом множественной линейной регрессии с применением компьютера получено уравнение, описывающее процесс поштучно-равномерного посева желудей:
,
где – расстояние между желудями в посевной бороздке, см;
– поступательная скорость движения сеялки, м/с;
– скорость движения высевающего аппарата, м/с;
– глубина ячейки высевающего аппарата, мм.
Анализ полученного уравнения показывает, что все эмпирические коэффициенты значимы, так как критерий Стьюдента tтабл для n=27 равен (при p=0,99) 2,472, а полученные расчетные значения критерия значительно больше 3. Полученное уравнение адекватно описывает характер изменения расстояния между желудями в посевной бороздке, т. к. критерий Фишера равен 19,797, а Fтабл (3;24) равен 4,72, т. е. Fрасч > Fтабл. Корреляционное отношение R=0,72, что подтверждает тесную связь между не зависимыми параметрами и расстоянием между желудями в посевной бороздке. Как видно их этого уравнения, расстояние между желудями в посевной борозде возрастает с увеличением поступательной скорости движения сеялки и уменьшается с увеличением скорости высевающего аппарата и глубины ячейки. Уменьшение расстояния между желудями в посевной бороздке, при увеличении скорости движения высевающего аппарата и глубины ячейки можно объяснить увеличением количества проходимых в единицу времени ячеек и увеличением количества желудей в каждой ячейке.
Таким образом, учитывая обоснованную для поштучно-равномерного посева глубину ячейки высевающего аппарата и с учетом нормы посева желудей при выращивании сеянцев дуба, рациональными конструктивно-технологическими режимами работы и параметрами сеялки являются следующие:
- глубина ячейки высевающего аппарата = 5 мм;
- поступательная скорость сеялки = 0,28 м/с;
- скорость движения высевающего аппарата = 0,12 м/с.
В результате проведенных исследований установлено, что сеялка обеспечивает, предусмотренные лесотехническими требованиями поштучно-равномерный посев желудей с нормой посева от 8,7 до 30,6 шт./пог.м (от 1,12 до 4,54 т/га) и расстоянием между ними от 3,4 до 11,5 см. Глубина заделки желудей находилась в пределах от 4 до 5 см, при ширине посевной бороздки 6-8 см. Прикатывающие катки обеспечивали уплотнение почвы в зоне заделки желудей с возможностью ее изменения.
Заключение
На основании проведенных исследований влияния параметров и режимов работы сеялки для крупноплодных семян на агротехнические показатели посева желудей, обоснованы рациональные конструктивно-технологические параметры и режимы работы сеялки: скорость движения высевающего аппарата 0,12 м/с, поступательная скорость движения сеялки 0,28 м/с при следующих размерах ячейки высевающего аппарата: глубина 5 мм, длина 40 мм и ширина 20 мм. Полученные результаты исследований использованы при разработке и усовершенствовании конструкции сеялки для посева крупноплодных семян СКБ-5-3 и их рекомендуется использовать при создании новых аналогичных сеялок.
1. Бартенев, И. М., Драпалюк М. В., Казаков В. И. Совершенствование технологий и средств механизации лесовосстановления [Текст] /. - М.: ФЛИНТА: Наука, 2013, - 208 с.
2. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
3. Драпалюк, М. В. Перспективные технологии выращивания посадочного материала в лесных питомниках [Текст] / М. В. Драпалюк - Воронеж: Воронеж гос. университет, 2006.- 247 с.
4. Казаков, В. И. Технологии и механизация выращивания посадочного материала в питомниках лесной зоны [Текст] / В. И. Казаков.- М.: ВНИИЛМ, 2001. -186 с.
5. Казаков И. В. Машины и оборудование для лесных питомников [Текст] / И. В. Казаков. - Пушкино, ВНИИЛМ, 2004. - 60 с.
6. Кардашевский С. В. Высевающие устройства посевных машин [Текст] / С. В. Кардашевский. - М.: Машиностроение, 1973, 175 с.
7. Лисенков А. И. Результаты исследований высевающего аппарата для строчно-луночного посева лесных семян [Текст] / А. И. Лисенков / Природопользование, ресурсы, техническое обеспечение: межвуз. сб. научн. тр. [Текст] / Воронеж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 2003. - Вып. 1 - с. 148 - 155.
8. Наставление по выращиванию посадочного материала древесных и кустарниковых пород в лесных питомниках РСФСР -М. -1979. - 17с.
9. Новосельцева А.И., Смирнов Н.А.: Справочник по лесным питомникам - М.: Лесн. пром-сть, 1983. - 280с.
10. Пошарников, Ф. В. Перспективные технологии выращивания лесопосадочного материала [Текст] / Ф. В. Пошарников, И. В. Казаков. - Воронеж, 2007. - 290 с.
11. Смирнов Н. А. Выращивание посадочного материала для лесовосстановления [Текст] / Н. А. Смирнов. - М.: Лесн. пром-сть, 1981. -169 с.
12. Aduov M .A., Matyushkov M. I., Nukusheva S. A. Analysis of the drills and seeding systems for resource -saving technologies of cultivation of grain crops in the conditions of Northern Kazakhstan. Materials of republican scientific - theor etical onference "Seifullin readings 11", Astana, 2015, pp. 31-33.
13. Rohokale A. B., Shewale P. D. , Pokharkar S. B. , Sanap K. K. A review on multi-seed sowing machine. International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET), ISSN 0976 Vol 5, Issue 2, February, 2014, pp. 180-186.
14. Toumey, J.W. Seeding and planting [Text] /J.W.Toumey//John Wiley and Sons. - New York, 1916. - 455 p.
