Технологические основы ресурсосберегающей системы машин для производства плодов арбуза (стр. 1 )

На правах рукописи

ЧАЛЕНКО

Владислав Вадимович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ

СИСТЕМЫ МАШИН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЛОДОВ АРБУЗА

Специальности: 06.01.09 –растениеводство,

05.20.01- технологии и средства

механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Астрахань - 2007

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого овощеводства и бахчеводства (ГНУ ВНИИОБ РАСХН)

Научные консультанты: доктор технических наук, лауреат премии

Правительства РФ в области науки и техники,

,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

, ГНУ Поволж

ский НИИ эколого-мелиоративных технологий (г.

Волгоград),

доктор биологических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники

Туркменской ССР

, ГНУ ВНИИОБ

(г. Камызяк, Астрханской обл.),

доктор сельскохозяйственных наук

, Кубанская опыт

ная станция ВИР РАСХН ( Краснодарский край).

Ведущая организация: ФГУ ВПО Волгоградская государственная

сельскохозяйственная академия

Защита состоится « 3 » октября 2007 г. в 11 часов на заседании Регионального диссертационного совета ДМ 212.009.02 при Астраханском государственном университете г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, Естественный институт АГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Естественного института Астраханского государственного университета г. Астрахань, пл. Шаумяна,1.

Автореферат разослан « 28 » апреля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К настоящему времени производство бахчевых в Российской Федерации и странах СНГ сократилось в сравнении с достигнутым ранее уровнем более чем в десять раз. Вместо рекомендованных медицинскими нормами 16,9 кг/год потребляемой на душу населения продукции бахчевых производится всего 6,0- 6,6 кг/год [, 2005].

В ближайшие годы, наряду с общим подъемом благосостояния населения РФ, предстоит и значительное увеличение производства плодов бахчевых культур. Оно не представляется возможным без использования накопленного в предшествующие годы опыта и достижений науки по разработке средств механизации и обоснованию современных технологий возделывания, уборки и транспортировки плодов бахчевых культур, в том числе арбузов.

Обобщение этого опыта для условий возделывания на ровной поверхности, в том числе и на орошаемых землях Нижнего Поволжья, и выработка рекомендаций, обеспечивающих ресурсосберегающее производство плодов бахчевых культур являются актуальными проблемами в настоящее время.

Цели и задачи исследования. Анализ состояния с производством, а также отечественных и зарубежных литературных источников определили цель исследования: на основе изучения физико-механических свойств и технологических показателей как плодов, так и всего растения изыскать технологические приемы и технические средства для механизации трудоемких процессов при возделывании и уборке, обосновать и разработать интенсивную, ресурсосберегающую технологию, изыскать и обосновать инструментальные методы контроля качества плодов арбуза.

В задачу исследований входило:

1. Исследовать структуру затрат (труда, средств, энергии и т. п.) на проиводство плодов бахчевых культур и обосновать перспективные направления исследований.

2. Изучить физико-механические свойства плодов арбуза и всего растения, обеспечивающие разработку интенсивной, ресурсосберегающей технологии производства.

3. Обосновать основные параметры системы машин в бахчеводстве (ширина междурядий, схемы посева и т. п.).

4. Обосновать технологический процесс механизированного формирования надземной массы бахчевых культур и разработать агротехнические требования на технические средства, обеспечивающие проход машинно-тракторных агрегатов по полю в процессе возделывания и выборочной уборки.

5. Обосновать технологический процесс машинной выборочной уборки, разработать агротехнические требования на арбузоуборочную машину.

6. Обосновать технологический процесс, изыскать и разработать технические средства для механизированной разгрузки транспортных средств и загрузки арбузов в контейнеры.

7. Изыскать и разработать инструментальные способы и технические средства контроля степени зрелости арбуза без надреза плода.

8. Разработать систему машин для производства плодов бахчевых культур в поливных условиях Нижнего Поволжья.

9. Определить эффективность предложенной технологии производства плодов арбуза.

Объекты исследования. Технология производства плодов арбуза, а также составляющие её операции посева, формирования стебельно-плодовой массы, многоразовой выборочной уборки, погрузо-разгрузочные работы с инспекцией по внешним показателям и затариванием в контейнеры, оценка зрелости без надреза плода.

Предметы исследования. Система машин для комплексной механизации производства арбузов, физико-механические, технологические и биохимические свойства растений и плодов арбуза, конструктивные параметры рабочих органов машин и орудий для возделывания, уборки и послеуборочной обработки плодов с затариванием в контейнеры, способы и технические средства контроля зрелости без надреза плодов.

Научная новизна. Изучены физико-механические свойства и технологические параметры плодов и растения арбуза в целом, что позволило обоснованно подойти к проектированию рабочих органов и орудий, обеспечивающих механизацию производственных процессов возделывания и уборки в бахчеводстве.

Обоснована возможность перехода в бахчеводстве на схемы посева с междурядьями см, что привело к разработке трехрядной системы машин по посеву и уходу с шириной захвата 4,2 и 5,6 м.

Обоснована целесообразность и разработаны рабочие органы, обеспечивающие механизированное выполнение направленного формирования надземной массы растений относительно оси ряда с образованием по серединам междурядий полос свободных от плодов и плетей, что обеспечивает проход по ним машинно-тракторных агрегатов для ухода за посевами и уборки плодов.

Исследован технологический процесс выборочной уборки арбузов по размеру, разработаны агротехнические требования на машину для уборки арбузов, проведены ее хозяйственные испытания.

Обоснована технологическая схема, изысканы рабочие органы и разработана конструкция линии для механизированной разгрузки загруженных навалом автомашин, инспекции плодов арбуза и загрузки их в контейнеры.

Выявлена динамика химического состава сока мякоти и коры плодов арбуза в процессе созревания от незрелых к перезрелым во взаимосвязи с их сопротивлением протеканию электрического тока, что позволило приступить к разработке методов инструментальной оценки качества плодов арбуза без

их надреза на всем протяжении уборочно - транспортного процесса. Разработано техническое задание, сконструирован и изготовлен опытный образец индикатора зрелости арбуза. Предложена методика использования индикатора зрелости для оценки пригодности поля к механизированной уборке, контроля качества плодов по зрелости на протяжении всего уборочно – транспортного процесса в цепи «поле-магазин-покупатель».

Разработанная с участием автора 9-ти балльная шкала зрелости плодов по органолептической оценке внутреннего состояния семян и мякоти и наличие индикатора зрелости позволили выработать рекомендации по совершенствованию действующего ГОСТа 7177-80 «Арбузы продовольственные, свежие».

Разработаны и утверждены предложения по формированию системы машин в бахчеводстве до 2000 г.

Определена эффективность производства плодов бахчевых культур с применением разработанного комплекса машин. Производительность труда может возрасти в сравнении с существующей технологией в 1,8 раза, приведенные затраты сократятся на%, а затраты совокупной энергии – в 1,8 раза в расчете на одну тонну плодов.

Новизна технологических (способы) и технических (устройств) решений выполненной работы подтверждены 28-ю авторскими свидетельствами и двумя патентами на изобретения.

По результатам научных исследований, при участии автора совместно с рядом НИИ и специализированных КБ обоснованы агротехнические требования, разработана конструкция, изготовлены, испытаны и поставлены на производство:

- сеялка бахчевая комбинированная СБН-3;

- культиватор для междурядной обработки бахчевых культур КНБ-5,4;

- транспортер широкозахватный ТШП-25;

Разработана конструкция, изготовлены опытные образцы и прошли ведомственные испытания:

- комбайн для уборки арбузов «КАВУН» (условная марка КАП-10);

- линия для сортирования и затаривания арбузов в контейнеры (ЛЗА-20);

- индикатор степени зрелости арбузов.(ЗА-1).

На защиту выносятся следующие основные положения.

1. Теоретическая и практическая возможность механизации технологических процессов при производстве и заготовках арбузов на ровной поверхности как в богаре, так и при орошении.

2. Система машин для производства плодов бахчевых культур.

3. Методы и технические средства направленного формирования листо-стебельной массы и плодов бахчевых культур.

4. Технология механизированной выборочной уборки плодов арбуза.

5. Технологическая схема и набор технических средств для разгрузки автомашин, инспекции и затаривания плодов арбуза в контейнеры на заготовительных пунктах без применения ручного труда.

6. Методика инструментального контроля степени зрелости арбуза без надреза плода и технические средства для её осуществления.

7. Ресурсосберегающая, экономически эффективная, технология производства, заготовок и оценки качества плодов арбуза.

Обоснованность и достоверность результатов исследований вытекает из проведения полевых опытов и исследования технологических процессов в типичных для возделывания бахчевых культур природно-климатических условиях, применения современных методик и других руководящих документов; наличия актов производственных проверок результатов исследований, рекомендуемых производству, а также математической обработкой полученных в экспериментах данных (оценка существенности различий вариантов опыта, дисперсионный, корреляционный и регрессионный анализы).

Практическая значимость. Внедрение разработанной технологии и комплекса машин позволяет не только резко повысить производительность труда и значительно сократить затраты на производство продуктов бахчеводства, но и решает социальную проблему на селе, в значительной мере ликвидируя ручной труд и заменяя его на управление механизмами.

Разработка индикатора зрелости арбузов позволяет вплотную подойти к внедрению инструментальных методов контроля качества плодов на всем протяжении технологического цикла «поле - магазин - потребитель», а в дальнейшем перейти к конструированию автоматических устройств для сортирования плодов машинной уборки.

Результаты исследований и комплекс машин прошли производственную проверку в Астраханской и Волгоградской областях Российской Федерации, а также в Херсонской обл. Украины.

Предложения автора включены в рекомендации для возделывания и уборки плодов бахчевых культур в Астраханской и Волгоградской областях.

Фактический материал и личный вклад автора Автору представленной диссертационной работы пришлось быть руководителем и основным исполнителем исследований по механизации бахчеводства в ГНУ ВНИИОБ в течение гг.

Личный вклад заключался в выборе объекта исследований, разработке программы и методики, участии в проектировании и изготовлении экспериментальных рабочих органов и орудий, в их испытании, проведении полевых опытов, производственной проверке результатов, подготовке отчетов о научно-исследовательской и опытно-конструкторской работе.

Теоретические разработки выполнены автором лично. В работе использованы экспериментальные материалы, полученные автором лично, а также совместно с , , и др. сотрудниками института.

Апробация работы. Основные положения представленной работы опубликованы и получили положительную оценку:

-  на ученом совете ГНУ ВНИИОБ при заслушивании заключительных отчетов в течение гг.;

- на XIX-ом Международном конгрессе по садоводству. (Варшава, ПНР,

1974);

- на Всесоюзном совещании по техническим средствам контроля качества арбузов (г. Астрахань, 1982);

-  на Всесоюзном научно-техническом семинаре ВИСХОМ «Основные направления механизации погрузо-разгрузочных работ…» (Москва, 1985);

-  на Всесоюзном координационном совещании по бахчеводству (Астрахань, 1986);

- публикациях по вопросам механизации производственных процессов

и оценке качества плодов в научных трудах ГНУ ВНИИОБ, журналах

«Плодоовощное хозяйство», «Механизация и электрификация с.-х.-ва», «Техника в сельском хозяйстве», «Хранение и переработка с.-х. сырья», «Вестник Российской академии с.-х. наук»,“Плодородие”, «Картофель и овощи» и других изданиях.

- выступлениях на Всероссийских фестивалях «Российский арбуз» ( г. Астрахань, гг.)

Публикации. Опубликовано более 100 научных работ по теме диссертации, в том числе 3 монографии, 28 авторских свидетельств, 2 патента на изобретения, 17 депонированных заключительных отчетов, всего на 353 печатных листах, из них 33,8 печатных листов приходится на долю автора. Семьдесят две публикации соответствуют изданиям, рекомендованным ВАК РФ для материалов докторских диссертаций.

Результаты производственной проверки новых технологических приемов, машин и рабочих органов, рекомендуемых в производство, отражены в протоколах, актах и информационных листках Астраханского центра научно-технической информации.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 325 страницах компьютерного текста, содержит 43 рисунка, 47 таблиц, включает введение, девять глав, выводы, информацию о внедрении, рекомендации производству, список литературы из 525 наименований, в том числе 27 иностранных, и 17 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечено, что 60-е годы прошлого века характеризовались повышенным вниманием к развитию и повышению эффективности ведения сельского хозяйства. В 1966 году приступил к работе Всесоюзный НИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства (с 2001 г. Государственное научное учреждение Всероссийский НИИ орошаемого овощеводства и бахчеводства).

Конструирование и выпуск новой, более совершенной техники требовали более углубленных исследований технологических процессов в бахчеводстве. Глава 1. Теоретические предпосылки к разработке технологии и системы машин в бахчеводстве. На основе имеющихся данных по агротехнике, физико-механическим и технологическим свойствам плодов и растений арбуза делается вывод о необходимости разработки как новых технологических приемов, так и создании специализированных машин для бахчеводства.

Над совершенствованием технологии возделывания арбузов работали такие ученые как , , , , и автор настоящей работы, а также зарубежные F. W.Allen, M. O. Brien, J. Delorme, B. L. Harriot и др.

Выяснилось, что для существенного повышения производительности труда в бахчеводстве необходимо изыскать технологические процессы и средства их механизации, обеспечивающие:

- проход машинно-тракторных агрегатов (МТА) по полю на протяжении всего периода вегетации и уборки;

- механизированную уборку плодов с загрузкой транспортных средств;

- возможность выполнения погрузочно-разгрузочных работ с плодами без применения ручного труда.

В практике производства плодов арбуза известны приемы фитотехники (укладка и прищипка растений), направленные как на ускорение плодоношения и повышение урожайности, ( 1952, 1965), так и на обеспечение прохода МТА по полю (, 1969; , 1975 и др.). В последнем случае после прохода агрегата рекомендовалось сразу проводить оправку плетей (раскладку по обработанному междурядью для равномерного распределения растений по полю).

Бахчевые культуры относятся к травянистым формам тыквенных. Среди них есть «лазящие», стелющиеся (большинство видов и сортов тыквы, арбуза и дыни) и кустовые формы (кабачки, патиссоны).

Районированные, а ныне внесенные в госреестр сорта арбуза предназначенные для потребления в свежем виде относятся к стелющимся формам. Ко второй половине вегетации бахчевое поле целиком закрывается листо-стебельной массой. Проход машинно-тракторных агрегатов (МТА) по полю становятся невозможным. А это означает, что борьба с сорняками и уборка плодов должны выполняться вручную.

В разработку технологии и технических средств для выполнения приемов фитотехники на бахче большой вклад внесли , Р. Аллабердиев, , К. Овезова, , и др.

Можно сделать вывод о том, что:

- известные приемы фитотехники (чеканка и укладка плетей на ряд с присыпкой почвы) до настоящего времени выполняются вручную и для повышения урожайности требуют «привязки» к срокам и месту выполнения операции на каждом растении, механизация этого процесса маловероятна;

- механизированное выполнение этих операций с целью обеспечения прохода МТА по полю на протяжении всего периода вегетации требует проведения научно-исследовательской работы в плане как обоснования схем посева, так и изыскания конструкции рабочих органов и технологии в целом.

Уборочный процесс отличается большим разнообразием как набора отдельных операций, так и средств их реализации. Выполненные ранее такими учеными, как , , , , А. Д. Эм исследования показали, что одним из технологических свойств плодов арбуза, функционально связанным со зрелостью, является его размер. Причем зависимость эта справедлива как для богары, так и для возделывания в условиях орошения. Размер плода зафиксирован также в нормативно-технической документации, как один из признаков стандартности (ГОСТ 7177-80).

В общем случае изменение качественных и количественных показателей выборочной уборки плодов арбуза по размеру может быть представлено зависимостями изображенными на рис. 1.

 

31

Рис. 1. Показатели выборочной уборки по размеру Здесь Td - товарность плодов сорванных и подобранных при условии, что ихдиаметр (D) больше выбранного (DK),%;

td - полнота подбора товарных плодов, имеющихся на поле к моменту уборки,%;

Qd - сборовая урожайность, т/га.

Td = 100mdm/md% (2)

td = 100mdm/mm. % (3)

Qd =10 md/F, т/гa, (4) где mdm - масса подобранных товарных плодов с D>DK, кг;

md - общая масса подобранных плодов с D >Dk, кг;

mm - общая масса товарных плодов, имеющихся на поле к моменту уборки, кг;

F - площадь поля, м2.

Товарными считались плоды зрелые (балл 5-7), нестандартные недозрелые (балл 3-4) и перезрелые (балл 8-9), пригодные к употреблению в свежем виде или на переработку [53]. Показатели, определяемые пересечением кривых с ординатой 19 см обозначают, что среди имеющихся на поле плодов с диаметром более 19 см количество товарных плодов будет 83%, полнота подбора товарных плодов-87%, а урожайность - 38 т/га.

«Априори» можно предположить, что, собрав с поля все плоды получим td = 100% и Qd → max, но Td → min. Если же выбирать плоды покрупнее, то величины td и Qd будут уменьшаться, a Td увеличиваться.

На поздних сроках уборки возможен вариант протекания процесса для Td по пунктирной линии. В начале Td < 100% за счет присутствия на поле крупных незрелых, а в дальнейшем - появления перезрелых плодов (балл более 9, отход).

Степень зрелости плода, хотя не является единственным показателем его качества, в значительной мере определяет его. Поэтому одним из основных требований к способам и средствам измерения является достоверная оценка степени зрелости плодов.

Поисковые опыты в содружестве с селекционерами привели нас к выводу, что визуальные признаки семян и мякоти, видимые после разреза плода, позволяют достаточно четко разделить их по степени зрелости на девять фракций [,1980].

Вторым вопросом проблемы является поиск определенного инструментальным методом показателя изменяющего свое значение с изменением зрелости плода. Диапазоны его распределения для плодов разной зрелости не должны в значительной мере накладываться.

В настоящее время процедура определения качества партий арбузов регламентирована ГОСТ 7177-80. Производится в основном органолептическая оценка выборки наружным осмотром и после разреза части плодов. Объем выборки зависит от массы плодов в партии, а для оценки внутреннего состояния из выборки выделяют 10…20% плодов. Причем, как выборку из партии, так и 10-20%-ную пробу, в основном, предполагается производить однократно, а результаты анализа распространять на всю партию. Нам представляется, что такая методика не имеет достаточного обоснования.

Действительно, оценка доли плодов того или иного качества по выборке из всей партии как правило не совпадает с фактически имеющейся.

При выборочном обследовании для получения обоснованных выводов необходимо применение статистических методов (Г. Шварц, 1978).

Методика выборочного контроля партий изделий по качественным признакам однократной выборкой достаточно четко разработана и применяется в ряде отраслей промышленности [ГОСТ ).

Целесообразно найти свойство плода, позволяющее инструментальным способом (наличие датчика, выдающего сигнал о состоянии зрелости плода без его разреза) определять его качество.

Среди известных способов определения могут быть названы размер
плода [ 1970,1977гг;, 1972; 1972, 1974], объемный вес плода[, 1956; П. Радченко, 1970; В. А Борисов, 2003],блеск коры, треск при сдавливании [, 1975], усилие на прокол кожицы, твердость коры [,1988] сопротивление прохождению рентгеновских лучей [, 1973], акустическое свойства плода - звук при щелчке пальцем, либо ударником по плоду и т. п. [, 1989; ,1982,1988], электропроводность плода [, 1962].

В технике известно применение такого показателя как полное электрическое сопротивление (импеданс) различных веществ протеканию переменного электрического тока для оценки их физико-механических свойств (, 1962, , 1970, J. Tajiri, 1975), величина которого Z (для последовательного соединения составляющих определяется выражением)

Z = (R2+(w L - 1/w C)2 ) 1/2, (5)

где R – активная составляющая, оМ

w - круговая частота переменного тока, с-1 (=2pf),

f - линейная частота переменного тока, Герц

L – индуктивность, Генри

С – емкость, Фарада.

Схема замеров электропроводных свойств плода в общем виде представлена на рис. 2а.

Считается (, 1975; , 1979; , 1985; F. W. Allen,1932; Z. Carles, 1983; J. Tajiri, 1976; .M. Werver, 1966), что суммарное электрическое сопротивление животных и растительных тканей складывается из активной и реактивной составляющих. Последняя представлена в основном емкостью клеточных стенок и образца (рис.2б).

На практике ( , 1979) при определении электропроводности живых систем в основном используются схемы с параллельным включением емкости и активного сопротивления (рис.3в). С увеличением частоты переменного тока реактивная составляющая уменьшается, но величина её на частотах до 5,0 МГц остается на порядок выше активной составляющей. В этом случае эквивалентная схема замещения может быть представлена в виде изображенной на рис. 2г.

В связи с большими различиями в строении клеток, химического
состава внутриклеточных жидкостей и мембран сопротивление протеканию
электрического тока будет различным для коры и мякоти плода.

Поэтому суммарное сопротивление плода протеканию переменного тока по плоду через внедренные в его кору электроды могут быть представлено в виде параллельно включенных сопротивлений коры и мякоти и подлежат экспериментальному определению выражениями:

Rп = U/J ( 6 )

Rп = Rк · Rм /(Rк + Rм), ( 7 )

Rм = Rк · Rп/ (Rк – Rп

Рис.3. Схема замера электропроводных свойств плода арбуза:

а – датчики 1 измерительного прибора ИП, введенные в кору 2, обеспечивают прохождение тока от генератора Г через кору и мякоть плода 3; U - вольтметр, J – амперметр; б- эквивалентная схема прохождения электрического тока через растительную ткань, R п – активное сопротивление, Ом; Со и С –емкость клеточных стенок и образца в целом, Ф; в- эквивалентная схема замещения для плода; Сп – емкость плода, как геометрического тела, Ф; Rп - суммарное активное сопротивление клеточного пространства коры и мякоти плода, оМ; г - рабочая эквивалентная схема ; Rk, Rм - сопротивление коры и мякоти плода арбуза, Ом..

В связи с количественными и качественными изменениями в размере клеток, разделяющих их мембран и химического состава сок обоснованным будет предположить необходимость проведения замеров для выявления оптимальных значений частоты переменного тока.

Вопросам оценки качества плодов овощебахчевых культур как с точки зрения химического состава, органолептических оценок, так и изыскания технических средств для их выявления большое внимание уделяли , , Е. П., .

Ресурсосбережение в сфере производства – одна из главных задач и результативных следствий ускорения научно-технического прогресса (, 1991 г.). Освоение достижений науки и техники в производственных условиях должно в конечном счете приводить к существенной экономии труда, энергии и материалов на производство конечной продукции. Этим вопросам в бахчеводстве уделяли большое внимание такие ученые, как , и .

Основными направлениями ресурсосбережения растениеводства
являются:

-  ограничение затратных агроприемов;

-  разработка системы ресурсосберегающих приемов, технологий;

-  разработка систем механизации для возделывания арбузов.

Наиболее важным направлением ресурсосбережения и снижения затрат в растениеводстве является переход на приоритетную основу в распределении органических ресурсов для достижения цели.

В первую очередь выбираются к реализации те направления, которые исключают разрушение природных ресурсов и способствуют обеспечению долговременной устойчивости воспроизводства плодородия почвы (,2000; ,1984). По результатам исследований отечественных и зарубежных авторов как в бахчеводстве, так и смежных отраслях известно, что интенсификация с.-х. производства сопровождается ростом затрат энергии. Особенно на невозобновляемые источники (топливо-смазочные материалы, техника, удобрения, средства борьбы с сорняками и вредителями и т. п.). Эффективность использования энергии определяется коэффициентом (,1990).

Е = Qр / Qз, ( 9 )

где Qр – энергия, накопленная в культивируемых растениях (плоды, листо - стебельная масса и корни), МДж/га;

Qз, - затраты энергии на производство, МДж/га.

Отсюда ясно, что увеличение эффективности производства при условии роста затрат энергии (знаменатель) возможно только при более интенсивном увеличении продуктивности растений (числитель). К аналогичному выводу приходят авторы, исследующие динамику затрат энергии на производство с.-х. продукции в смежных с бахчеводством отраслях (, 1986.

А это возможно только при мобилизации всего арсенала агрономической науки от размещения производства в той или иной природно-климатической зоне, определения места возделываемой культуры в севообороте до своевременного выполнения в рекомендованных режимах мероприятий по внесению удобрений, борьбе с сорняками и вредителями, организации уборки, послеуборочной обработки и транспортировке продукции.

В настоящее время, когда ранее выпущенной специализированной техники для бахчеводства уже не осталось, наиболее затратными как по труду, так и по энергии являются операции по уходу за посевами – 54,1 и 55,6%, соответственно. На уборку приходится 43,3% затрат труда и 9,2% затрат энергии. Большая доля затрат энергии приходится на материалы (26,5%). Это невозобновляемые затраты энергии на удобрения, средства защиты от сорняков, болезней и вредителей, на семена. В целом коэффициент эффективности использования затраченной энергии при производстве плодов арбуза составляет:

Е = QР/ QЗ = 32780/98153 = 0,33

QР = U· KВ·KЭ = 20000 · 0.11 · 14.9 = 32780 МДж/га,

где U – урожай плодов базового варианта (20 т/га),

KВ – коэфф. перевода единицы урожая в сухие вещества ( KВ= 0,11),

KЭ - содержание энергии в 1 кг сухого вещества арбуза (KЭ= 14,9 МДж/кг).

Фактически сложившийся в настоящему времени уровень механизации в бахчеводстве в пределах 7-10% не позволяет резко увеличить производство плодов арбуза в ближайшие годы.

В завершение главы определены цели и задачи исследований.

где U – урожай плодов базового варианта (20 т/га),

Kв – коэфф. перевода единицы урожая в сухие вещества (Kв = 0,11),

Kэ содержание энергии в 1 кг сухого вещества арбуза (Kэ = 14,9 МДж/кг).

Фактически сложившийся в настоящему времени уровень механизации в бахчеводстве в пределах 7-10% не позволяет резко увеличить производство плодов арбуза в ближайшие годы [65] .

В завершение главы определены цели и задачи исследований.

Глава 2. Условия работы и общая методика проведения исследований. Работа выполнена в гг. по гостематике ВАСХНИЛ, Минсельхоза, Минплодоовощхоза СССР и РАСХН на базе ГНУ ВНИИОБ, хозяйств Камызякского, Красноярского и Харабалинского районов, а также заготовительных пунктов «Зайковка» и «Копановка» Астраханской области, заготовительных баз городов Уфы и Костромы. Соисполнителями работы в разные годы были Научно-исследовательский институт овощного хозяйства (НИИОХ), Среднеазиатский институт механизации и электрификации (САИМЭ), Государственное специальное конструкторско-технологическое бюро по овощеводству (ГСКТБО – г. Москва) и его Николаевский филиал, государственные специализированные конструкторские бюро по посевным и почвообрабатывающим машинам (г. Кировоград), по культиваторам и сцепкам (г. Ростов-на-Дону), Ташкентский

филиал ГСКБ по комплексу машин для садов и виноградников, а также государственные машиноиспытательные станции - Поволжская (г. Кинель, Самарская обл.) и Южно-Украинская (г. Херсон). Методической основой выполняемых работ были лабораторные, полевые и производственные опыты, физическое и статистическое моделирование технологических процессов и рабочих органов. Почвы опытных участков аллювиальные, средне - и тяжелосуглинистые, слабо - и среднезасоленные. По количеству питательных веществ почвы относятся к слабообеспеченным азотом (содержание легкогидролизуемого азота 28-32 мг/кг) и фосфором (52-76 мг/кг Р2О5) и средне обеспеченным обменным калием (157-257 мг/кг). Климат континентальный.

Среднегодовое количество осадков 150-200 мм, годовое испарение влаги мм, сумма температур выше 100С равна . Безморозный период длится 150-180 дней. Средняя длина гона в Астраханской обл. составляет м. Без орошения эффективное растениеводство практически невозможно.

Для изучения физико-механических свойств плодов, а также конструктивных и технологических показателей (МТА) использовали: маятниковый копер МК, динамометры ДТ-3, ДПУ; пинетрометры конструкции НИИОХ и собственной, упругомер собственной конструкции, экспериментальные установки различного назначения (трение, скатывание плодов, заполнение плодами контейнеров и кузовов транспортных средств и т. п.), стандартные и собственной конструкции приборы и установки для изучения электрических параметров плодов.

Исследования проводили в соответствии с требованиями следующих методик:

-  Доспехов, полевого опыта.(С основами статистической обработки результатов исследований).- М.: Колос, 1979, 1985 гг.

-  Методика опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве /Под ред. .- М., 1992 г.

-  Методические указания по разработке системы машин для комплексной механизации растениеводства на гг. Части I, II и III.- М., 1983.

-  Методические указания о порядке разработки, согласования и утверждения исходных требований на с.-х. технику.- М.:ВАСХНИЛ, 1988.

-  Руководящие документы (РД), ОСТы, ГОСТы на испытания новой техники на государственных машиноиспытательных станциях (РД 10.8.7-89; РД 10.10.6-89, ОСТ 70.2.2-71; ОСТ 70.4.3-74; ОСТ 70.5.1-73; ГОСТ 7.1.-2003; ГОСТ 7177-80; ГОСТ ; ГОСТ ; ГОСТ ).

-  Методические указания по определению качества плодоовощной продукции и картофеля (приложение к приказу Госагропрома СССР № 000 от 7 апреля 1988 г.)

Ареал размещения и возделывания с.-х. растений (Методические указания) : Системно-энергетический подход /Составители [и др., всего 6 авторов].- Л., ВИР, 1990

Математическая обработка результатов исследований проведена методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов по (1979); (1973) и (1970) с применением современной вычислительной техники.

Глава 3. Схемы посева и механизация производственных процессов бахчеводства. Большое разнообразие ширины междурядий применяемых ранее схем посева бахчевых не позволяло подойти к разработке системы специализированных машин. Так, для арбузов ширина междурядий колеблется от 0,7 до 3,5 м, а расстояние между гнездами в ряду (междугнездья) – от 0,5 до 3 м.[ ,1975, А. И.,1969]. При механизированном уходе за растениями очень важно согласовать величину междурядий и число одновременно обрабатываемых рядков с конструктивными и энергетическими показателями пропашных тракторов, а также технологией возделывания бахчевых. Технологическая необходимость прохода МТА по междурядьям на протяжении всего периода вегетации предусматривает создание посередине междурядий полос, свободных от растений. В свою очередь, проход трактора посередине междурядий вызывает необходимость посева бахчевых с равными междурядьями, не превышающими 180 см (наибольшая ширина колеи тракторов типа «Беларусь»). При этих условиях число одновременно обрабатываемых рядков должно быть равно трем. Предлагаемые схемы посева бахчевых культур с шириной междурядий от 120 до 180 см и эквивалентны исторически сложившимся [43].