СИСТЕМА МАШИН ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ МЕЛИОРАТИВНЫХ РАБОТ И ТЕХНИКА ДЛЯ МЕЛИОРАЦИИ ДЕГРАДИРОВАННЫХ КОРМОВЫХ УГОДИЙ

УДК 389:631.612

Система машин для комплексной механизации мелиоративных работ и техника для мелиорации деградированных кормовых угодий

Пунинский В. С., кандидат технических наук

ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костякова»

127550, Россия, г. Москва, ул. Б. Академическая, д. 44, корп. 2

E-mail: vspuninsky@rambler.ru

Обновление парка мелиоративных машин и расширение площадей земель в ходе коренного улучшения неиспользуемой деградированной залежи являются двумя взаимосвязанными направлениями. Они могут быть реализованы в ходе внедрения научно обоснованной современной «Системы машин для комплексной механизации мелиоративных работ», наиболее полно отвечающей задаче проведения мониторинга рынка и обновления парка землеройных, ирригационных, каналоочистительных машин и специальных мелиоративных средств. В статье представлен обзор реализации «Системы машин» в период с 1955 года до настоящего времени, создания современного комплекса машин для технологий восстановления деградированных пахотных и кормовых угодий. Установлено, что восстановление эффективного функционирования мелиоративной сети и гидротехнических сооружений с одновременным повышением плодородия малопродуктивных угодий позволяет сократить прирост деградированных земель и подтверждает актуальность разработки новых способов комплексной мелиорации с применением энергонасыщенных комбинированных агрегатов и многофункциональных специальных мелиоративных машин. Показаны варианты технических средств с адресной обработкой кормовых угодий. В результате исследований определены основные прогнозные показатели комбинированных агрегатов и обоснована область их использования в ресурсосберегающих технологиях с обработкой горизонтов без выноса продуктов химических реакций в водоёмы и реки.

Ключевые слова: система технологий, парк машин, деградированные земли, кормовые угодья, комбинированные орудия, органоминеральный экран, удобрительная прослойка.

Занимая ведущее положение среди природных ресурсов, сельскохозяйственные угодья являются исходной базой благосостояния людей. При реформировании аграрного сектора России перераспределение угодий не подкреплялось материально-техническим обеспечением. В результате большинство сельских товаропроизводителей стали резко сокращать использование имеющихся в собственности земель, переводя их в залежь. Площадь земель сельскохозяйственного назначения в России составляет 402,6 млн га, из них 43,6 млн га находятся в фонде перераспределения и не используются для сельскохозяйственного производства. Лимитирующим фактором эффективного сельскохозяйственного производства на кормовых угодьях, занимающих площадь 70,6 млн га, являются негативные процессы изменения почвенного покрова, высокий уровень грунтовых вод, организационно-правовые решения. Кроме того, на площади 130 млн га сельскохозяйственных угодий повышается степень водной и ветровой (дефляции) эрозии, на 18,1 млн га усиливаются процессы засоления и осолонцевания. Прирост деградированных земель достигает 1,5 млн га в год (Гордеев, Романенко, 2008).

Функционирование этих земель с использованием мелиоративных систем обуславливается работоспособностью открытых каналов, трубчатого дренажа и исправностью оросительных трубопроводов, гидротехнических сооружений, насосных станций. Протяжённость мелиоративной сети России к 2006 году составила 2368,520 тыс. км (Михалёв, 2006). В 2017 году осталось 1115,005 тыс. км каналов у всех собственников, в том числе 27,375 тыс. км в федеральной собственности, в ведении Минсельхоза России (Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения Российской Федерации в 2016 году, 2017).

За 10 лет резкое сокращение мелиоративной сети (протяжённость каналов сократилась на 47,08%, количество гидротехнических сооружений уменьшилось на 38,3% по сравнению с 2006 годом) в основном обуславливается следующими факторами: организационно-правовыми решениями, отсутствием необходимого финансирования для ухода, дноуглубления каналов и повышения продуктивности земель мелиоративных систем, а также для закупок мелиоративных машин. Например, в Мурманской области в 2011 году площадь мелиорированных земель составляла 16,4 тыс. га с осушительными каналами протяжённостью 5,4 тыс. км, а в 2012 г эти земли с имеющимися каналами были оптимизированы, списаны и в настоящее время деградируют. В Архангельской области протяжённость каналов была 20 тыс. км, и в 2013 году эти каналы полностью списаны с баланса Минсельхоза России. Динамика использование мелиоративных систем приведена в табл. 1.

1. Состояние и использование мелиоративных систем

Также наблюдается деградация угодий во всех мелиоративных системах России. деление мелиоративных систем на части для передачи разным собственникам и переход только на мониторинг состояния земель сельскохозяйственного назначения при оптимизации расходов на содержание собственности Минсельхозом усиливают негативные последствия и способствуют деградации сельскохозяйственных угодий с мелиоративными системами.

В настоящее время в России — 9444,25 тыс. га мелиорированных земель, из них требуют реконструкции 3607,7 тыс. га (Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения Российской Федерации в 2016 году, 2017). Для преодоления негативных последствий с 2014 года реализуется федеральная целевая программа «Развитие мелиорации земель сельскохозяйственного назначения в России на 2014‒2020 годы». Для реализации ФЦП в 2014 году были предусмотрены ресурсы в объёме 163,062 млрд руб., в ходе оптимизации расходов к началу 2017 года осталось 132,223 млрд руб., в том числе из федерального бюджета — 60,94 млрд руб., из инвестиций сельскохозяйственных товаропроизводителей — 56,61 млрд руб. (Отчёт о реализации I этапа (2014‒2016 годы) федеральной целевой программы «Развитие мелиорации земель сельскохозяйственного назначения России на 2014‒2020 годы», 2017). Запланированных средств в объёме 132,223 млрд руб. в целом недостаточно, так как прирост площади деградированных сельскохозяйственных угодий достигает до 1,5 млн га в год.

для своевременного восстановления мелиоративного клина земель с реконструкцией и строительством новых систем на площади до 10 млн га необходимо пополнение парка приоритетных специальных мелиоративных машин в количестве 18 090 шт. В тоже время в распоряжении Департамента мелиорации Минсельхоза России на январь 2017 года для мелиоративных работ было всего 1963 шт. специальных мелиоративных машин. 32 управления мелиорации должны осуществлять мониторинг состояния мелиоративных систем, имея 0 шт. машин; 17 управлений мелиорации должны осуществлять мониторинг состояния мелиоративных систем, вести мелкий ремонт без ухода за мелиоративной сетью, имея от 1 до 10 шт. машин; 13 управлений мелиорации должны осуществлять мониторинг состояния мелиоративных систем, вести аварийный ремонт и выборочный уход, имея от 11 до 25 шт. машин; 11 управлений мелиорации должны осуществлять мониторинг состояния мелиоративных систем, вести аварийный, текущий ремонт и частичный уход, имея от 25 до 75 шт. машин; 7 управлений мелиорации должны осуществлять мониторинг состояния мелиоративных систем, вести аварийный, текущий, капитальный, регламентированный уход за сетью и мелиорированными угодьями, имея от 76 до 300 шт. машин. Следовательно, из 74 управлений мелиорации и 4 управлений эксплуатации 77,20% не обладают ресурсами для ремонтно-эксплуатационных работ на мелиоративных системах. Обеспеченность специальными мелиоративными машинами на январь 2017 года составляет 10,85% от потребности.

Цель исследований — обоснование разработки системы машин для формирования и мониторинга рынка технологий, технических средств и сервисных услуг, путей ресурсосбережения для новых способов почвосбережения на основе самоходных комбинированных агрегатов и ярусной обработки почвогрунтов с устройством водорегулирующих экранов, улучшением деградированных земель мелиоративных систем, богарных кормовых сельхозугодий с комплексами солонца.

Методика исследований. Для соблюдения интересов жителей России требуется восстановление продуктивности кормовых угодий, что тесно связано не только с технологическим обеспечением, но и с пополнением парка технических средств современными машинами с рабочими органами новейших конструкций. К нерешённым вопросам механизации способов коренного улучшения земель можно отнести отсутствие парка специальных комбинированных орудий, компенсаций сельским товаропроизводителям затрат на работы по коренному улучшению деградированных земель.

Изучены базовые типизированные технологии и технические средства для выполнения мелиоративных работ на деградированных землях с солонцовыми комплексами. Исследования проводились по общепринятым методикам с использованием научно-практических методов определения прогнозных технико-экономических показателей ведущих машин (Бусленко, 1978; Методические рекомендации по разработке прогнозных нормативных показателей для планирования развития сельского хозяйства на долгосрочную перспективу, 1981; Штепа, 1983; Суриков, 1985; Чёрненький, 1990; Рекс, 1995; Рекомендации по биологической мелиорации деградированных сельскохозяйственных угодий, 1999). Для разработки новых технологий обрабатывания деградированных сельхозугодий с солонцами применяется целевая функция минимизации затрат (руб./га): У = f (C_е) min,

где C_е — удельные затраты, руб./га.

Определение удельных затрат базируется на использовании прогнозных основных параметрах новых ведущих машин. Выбор основных параметров ведущих машин предусмотрен методом имитационного моделирования, в котором сложная система является взаимосвязанной совокупностью математических моделей (критериев), набора переменных, варьирование которых позволяет подбирать рациональный параметр. Для имитационного моделирования сформирована генеральная выборка из 15 машин и разработан алгоритм решения задачи. В качестве целевой установки необходимо определить V — прогнозные параметры новых ведущих машин. Для исследований применён выборочный метод по объектам-представителям, т.е. по ранее разработанным и присутствующим на рынке машинам. По разработанному алгоритму решения задачи при исследованиях использован поэтапный подход, основанный на методике полного перебора. Предусмотрен цикл предварительной настройки математических описаний корреляционных зависимостей: мощности — от удельной материалоёмкости, расхода топлива — от удельных трудозатрат, массы ТС — от удельных затрат. На каждом этапе значения критерия ранжируются в порядке возрастания и при значении R² ˂ 0,55 экстремальные значения в квантах отсекаются, а после достижения R² ˃ 0,89 переходят к следующему этапу. Реализация выполняемого этапа позволяет решить последующий этап. В качестве критерия 1 принята удельная материалоёмкость, отнесённая к выработке 1 м ширины захвата, критерия 2 — удельные трудозатраты, отнесённые к выработке 1 м ширины захвата, критерия 3 — удельные затраты на единицу производительности. При завершении цикла настройки переходят к циклу варьирования переменных с определением прогнозных параметров новых ведущих машин, используя полученные корреляционные зависимости.

Результаты исследований. Для своевременного технического обеспечения строительных организаций и сельских товаропроизводителей в настоящее время актуален вопрос разработки информационно-регламентирующего документа. Первоначальными инициаторами такого документа были торговые предприятия, преобразованные в 1953 году из почти 9 тыс. машинно-тракторных станций (МТС), лугомелиоративных станций (ЛМС), на которые возлагалось осуществление продаж техники и запасных частей сельским товаропроизводителям (Басс, 1999). Снижение риска непродажи в регионе избыточно завезённой техники, либо её недостатка требовало выявление регионального и на его основе общегосударственного спроса и централизованного заказа объёмов производства техники машиностроителям, которым нужно было знать заблаговременно номенклатуру и объёмы производства техники, а сельским товаропроизводителям был важен срок начала поступления в продажу техники нового поколения. Таким межотраслевым документом в 1955 году стала «Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства», которая более 55 лет была руководством при формировании парка машин с учётом эволюционного процесса роста потребности в объёмах работ, как свод зарегистрированных в установленном порядке наиболее эффективных технологических приёмов, машин и оборудования, программ их развития. С 2001 года «Система машин» формируется, как самостоятельный документ, с отражением в федеральных регистрах технических средств состояния разработки и производства машин (Басс, 2005). Динамика развития «Системы машин» представлена на рис. 1.

Рис. 1. Динамика «Системы машин для механизации мелиоративных работ» с 1955 по 2020 гг.

Исследования ВИМ показывают, что из 39 млн га продуктивных земель можно вернуть в севообороты 15 млн га (Марченко, 2014). Начало производства специальных мелиоративных машин обеспечит пополнение парка техники для восстановления имеющихся на федеральном балансе мелиоративных систем, оказания услуг владельцам мелиорированных земель и освоения новых земель для производства кормов. Учитывая, что наши машиностроительные заводы не имеют конструкторской документации на современные мелиоративные машины, а если у некоторых она и осталась, так это образцы 30‒40-летней давности, устаревшие и неконкурентоспособные (Пронин, 2012). Чтобы возобновить производство машин потребуется время, и не один год, так как нужны конструкторские разработки, изготовление и испытание опытных образцов, создание оснастки и освоение производства.

Большое значение в «Системе машин» отводилось отражению ситуации с испытаниями машин, подтверждающими их технический уровень и соответствие параметрам, установленным в агротехнических требованиях. Важность испытаний в настоящее время увеличивается, так как практически все машиностроительные предприятия, институты, перейдя в частное владение (ЗАО, ОАО, ООО), утратили свои испытательные полигоны и опытные цеха, испытывают дефицит опытных специалистов. Доводку ряда машин и орудий, предназначенных для производства культуртехнических работ (плугов, борон, камнеуборочных машин, агрегатов для залужения, фрезерных машин, планировщиков и т.д.), в период испытания на зональных МИС можно классифицировать, как своеобразную поддержку отечественному машиностроению, объёмы которой не лимитируются ВТО. Особенность испытаний мелиоративных машин — необходимость определения дополнительных специфических показателей, которые позволяют оценить качество выполнения работы в соответствии со СНиП и ведомственными строительными нормами. Перед испытаниями разрабатывались рабочие программы и методики испытаний, включающие все оценки, проводимые на МИС, и дополнительно мелиоративную оценку. Организации, в т.ч. ВНИИГиМ, работающие в области создания мелиоративной техники, при проведении испытаний опирались на материально-технические и финансовые возможности развитой сети мелиоративно-строительных и эксплуатационных организаций бывшего Минводхоза СССР по всем природно-экономическим районам страны.

В настоящее время ФГБНУ «Радуга», ФГБНУ «РосНИИПМ», ФГБНУ «ВНИИГиМ» разработана «Система машин», которая предусматривает возможность производства к 2020 году 369 наименований машин с сокращением их комплектации сменными рабочими органами, оставляя более универсальный, многоцелевой рабочий орган. Чтобы ускорить пополнение парка специальных мелиоративных машин, на предыдущем этапе исследований разработаны новые методы обработки объектов на мелиоративных системах, в первую очередь методы очистки дна каналов от наносов, периметра каналов — от кустарника, травянистой растительности, а также для выравнивания, закрепления откосов каналов, удаления растительных кочек, коренного улучшения лугов и пастбищ (Пунинский, 2016). Определены параметры перспективных мелиоративных машин. Обосновано снижение потребности в объёмах использования специальных мелиоративных машин путём совершенствования технологий работ на базе новых комбинированных агрегатов, обеспечивающих ресурсосбережение за счёт сокращения многопроходности ведущих машин и уменьшения числа машин в комплексе, адресности применения технологических материалов, одновременной подготовки и утилизации продуктов обработки почвогрунта, растительно-грунтовой массы, мелкой щепы, солей натрия и магния, донного ила (Пунинский, 2015).

Установлено, что восстановление эффективного функционирования мелиоративной сети и гидротехнических сооружений с одновременным повышением плодородия малопродуктивных угодий может позволить значительно сократить прирост деградированных земель и подтверждает актуальность разработки новых способов комплексной мелиорации с применением энергонасыщенных комбинированных агрегатов (рис. 2). На основании исследований (Пунинский, 2017) определены основные показатели комбинированных агрегатов, рекомендуемых к использованию в ресурсосберегающих технологиях в качестве ведущих машин. Новизна приёмов и способов производства работ этими машинами защищена рядом патентов на изобретения (патент № 2589224, 2016; патент № 2628500, 2017) и на полезную модель (патент № 108901, 2011; патент № 156195, 2015).

Предлагаемые технические средства в качестве ведущих машин в новых технологиях (табл. 2) позволяют сократить многопроходность, обеспечивают адресное внесение мелиоранта, производят подпокровную обработку и бинарный высев семян. Вспомогательные технические средства в рекомендуемых технологиях позволяют проводить диагностику состояния сельскохозяйственного угодья. Система «Лидар» на беспилотном летательном аппарате позволяет уточнять границы пятен солонцов, кустарника, вымочек, выявлять места повреждения мелиоративной сети. Система «Сонар» определяет глубины переходов солонцовых слоев и обеспечивает подготовку программы для управляющей системы агрегата, включающей подачу мелиоранта и регулирующей глубину обработки.

анализ технологий и методов освоения и коренного улучшения земель показал, что работы выполняются раздельно, с большим временным периодом между блоками операций и преобладанием поверхностного распределения на почву мелиоранта и удобрений.

Для сравнения раздельных многопроходных и комбинированных однопроходных технологий разработаны три варианта комплексов, учитывающих вид земель и параметры надсолонцовой почвы.

Для обработки богарных и поливных земель с надсолонцовым слоем почвы 0,02‒0,1 м сформированы комплексы:

1. КАОС-3,5-3П, включающий: культиватор скоростной КПС-4 на базе «Агромаш-85ТК», мощностью 58,8 кВт; дискатор БДМ-3×4П на базе «Агромаш-150ТГ», мощностью 118 кВт; машину для внесения органических удобрений РОУ-5 на базе «Беларус-1221», мощностью 96 кВт; рыхлитель РС-0,8 на базе К-9430, мощностью 315 кВт; сеялку СЗ-3,6АТ на базе РТ-М160У, мощностью 118 кВт;

2. АЛС-2,5-ПМ, включающий: полуприцеп-цистерну ОЗТП-9626 на базе «Беларус-1025», мощностью 77 кВт; агрегат луговой для солонцовых почв АЛС-2,5 на базе К-702МБА, мощностью 172,96 кВт; машину штанговую для внесения пылевидных химических мелиорантов МШХ-9 на базе «Беларус-1221», мощностью 96 кВт;

3. КАОСП-3-0,5, включающий: машину для внесения твёрдых органических удобрений МТТ-9 на базе «Беларус-1221», мощностью 96 кВт; дискатор «БДМ-Агро», БДМ-3×4ПШК на базе «Беларус-1523», мощностью 114 кВт; глубокорыхлитель ГРН-3 на базе «Агромаш-90ТГ», мощностью 75 кВт; машину внесения мелиоранта МВУ-5 на базе МТЗ-82.1, мощностью 60 кВт; сеялку СЗС-2,8 на МТЗ-82.1, мощностью 60 кВт;

4. однопроходный агрегат, комбинированное модульное орудие комплексной обработки солонцовых почв КМОСК-4-0,45 на базе трактора D85EX, мощностью 161,9 кВт;

5. однопроходный агрегат, луговой многофункциональный кочкорез ЛКСК‑3,5-0,75 на основе шасси ОТЗ-515 (типа SILVATEC 8266ТH SLEIPNER), мощностью 205 кВт.

Для обработки богарных земель с надсолонцовым слоем почвы 0,05‒0,18 м сформированы комплексы:

6. КОМС-4-0,65, включающий: рыхлитель-щелеватель РЩЯ-5-384 на базе трактора D65EX, мощностью 121,4 кВт; оборудование для внутрипочвенного внесения жидких минеральных удобрений и мелиоранта ОВЖ-2000 на базе трактора «Беларус-1221», мощностью 96 кВт; дискатор «БДМ-Агро», БДМ-4×2ПШК на базе трактора «Беларус-1523», мощностью 114 кВт; сеялку посева луговых трав и их смесей СЛТ-3,6 на базе трактора РТ-М-160, мощностью 118 кВт;

7. КОСК-4-0,4, включающий: агрегат комбинированный почвообрабатывающий АКПН-6А на базе трактора К-702МБА, мощностью 172,96 кВт; машину штанговую для внесения минеральных удобрений и мелиоранта МШВУ-18 на базе трактора «Беларус-1523», мощностью 114 кВт; культиватор-глубокорыхлитель КГР-5,7 на базе трактора К-702МБА, мощностью 172,96 кВт; машину для внесения твёрдых органических удобрений МТТ-9 на базе трактора «Беларус-1221», мощностью 96 кВт; сеялку-культиватор СЗС-4,2 на базе РТ-М-160У, мощностью 118 кВт;

8. КАОС-6-0,35, включающий: почвообрабатывающий агрегат универсальный «ПАУК-6,0» на базе трактора «Беларус-1523», мощностью 114 кВт; рыхлитель для обработки солонцовых почв РСН-2,9У на базе колёсного трактора К-9430, мощностью 315 кВт; разбрасыватель органических удобрений РОУ-5 на базе трактора «Беларус‑1221», мощностью 96 кВт; сеялку пневматическую С-6ПМ3 на базе трактора «Беларус-1221», мощностью 96 кВт;

9. КАОС-6-0,5, включающий: глубокорыхлитель «КАМА-ТГР 50.14-700» на базе К-9500, мощностью 368 кВт; машину штанговую для внесения минеральных удобрений и мелиоранта МШВУ-18 на базе трактора «Беларус-1523», мощностью 114 кВт; борону дисковую тяжёлую БДТ-7,0 на базе К-702МБА, мощностью 172,96кВт; почвообрабатывающий посевной комплекс КА-6 на базе К-703МА-12-04, мощностью 184 кВт;

10. однопроходный агрегат, комбинированное почвообрабатывающее орудие для лугов и пастбищ КОСЛ-6-0,8 на основе шасси ОТЗ-520 (типа SILVATEC 878СH), мощностью 205 кВт;

11. однопроходный агрегат, комбинированный агрегат ярусной обработки засолённых земель с подсевом семян «КАСК-6,1-0,65» на основе шасси ОТЗ-515 (типа SILVATEC 8266ТH SLEIPNER), мощностью 205 кВт.

Для обработки богарных земель с надсолонцовым слоем почвы 0,09‒0,25 м и более сформированы комплексы:

12. КАОС-5,8-0,35, включающий: рыхлитель обработки солонцовых почв РС-1,5 на базе трактора «Агромаш-150ТГ», мощностью 118 кВт; машину внесения мелиоранта и удобрений МВУ-5 на базе трактора «Агромаш‑85ТК», мощностью 58,8 кВт; дискатор «БДМ-Агро», БДМ-3×4ПШК на базе трактора «Беларус-1523», мощностью 114 кВт; почвообрабатывающий посевной комплекс КА-6 на базе трактора К-703МА-12-04, мощностью 184 кВт;

13. КАСК-8-0,5, включающий: глубокорыхлитель РГ-3-0,5 на базе трактора «Агромаш-90ТГ», мощностью 75 кВт; дискатор «БДМ-Агро», БДМ-3×4ПШК на базе трактора «Беларус-1523», мощностью 114 кВт; машину штанговую для внесения минеральных удобрений и мелиоранта МШВУ-18 на базе трактора «Беларус-1523», мощностью 114 кВт; почвообрабатывающий посевной комплекс КА-8 на базе трактора «Беларус-3022ДЦ», мощностью 223 кВт;

14. однопроходный агрегат, комбинированный агрегат биомелиорации деградированных почв с рассолением и подсевом семян КАБДП-5,4-0,75 на основе шасси «Четра Т-15.01» (ОАО «Промтрактор», Чебоксары), мощностью 180 кВт;

15. однопроходный агрегат, машина для комплексной обработки солонцовых почв МКСП-6-0,65 на основе шасси «Четра Т-15.01» (ОАО «Промтрактор», Чебоксары), мощностью 180 кВт.

В ходе исследований сформированных комплексов машин для мелиорации земель с солонцовыми почвами при сравнении раздельных многопроходных и комбинированных однопроходных технологий учитывалась область применения и величина комплексности солонцов. Стоимость мелиоранта для расчёта принята по отпускной цене 2017 года фосфогипса по тарифам ООО «Титановые Инвестиции» (Республика Крым, г. Армянск) без учёта затрат на транспортировку, стоимость доставки — 40 руб. т/км (Ляшевский, 2017). Отпускная цена фосфогипса — 250 руб./т. при норме от 6 до 12 т/га затраты — 1500‒3000 руб./га, для рациональной нормы 10 т/га — 2500 руб./га. Определены технико-эксплуатационные показатели работы многопроходных комплексов машин и однопроходных комбинированных агрегатов с адресным внесением мелиоранта (табл. 3, 4, 5).

3. Комплекс машин для обработки богарных и поливных земель с надсолонцовым слоем почвы 0,02‒0,1 м

Средние затраты на многопроходную технологию с надсолонцовым слоем почвы 0,02‒0,1 м составляют 4449,27 руб./га, на однопроходную технологию — 1547,834 руб./га, средний экономический эффект от адресного внесения мелиоранта составляет 2901,44 руб./га.

4. Комплекс машин для технологии обработки богарных земель с надсолонцовым слоем почвы 0,05‒0,18 м

5. Комплекс машин для технологии обработки богарных земель с надсолонцовым слоем почвы 0,09‒0,25 м и более

Средние затраты на многопроходную технологию с надсолонцовым слоем почвы 0,05‒0,18 м составляют 4218,49 руб./га, на однопроходную технологию — 1516,42 руб./га, средний экономический эффект от адресного внесения мелиоранта составляет 2702,07 руб./га. Средние затраты на многопроходную технологию с надсолонцовым слоем почвы 0,09‒0,25 м и более составляют 3981,59 руб./га, на однопроходную технологию — 1445,01 руб./га, средний экономический эффект от адресного внесения мелиоранта составляет 2536,58 руб./га. Средний эффект однопроходной технологии по трём фонам составляет 2713,36 руб./га, что подтверждает возможность применения комбинированных агрегатов с многосекционными рамами и навигационным оборудованием, связанным через персональный компьютер с автоматической системой управления включения и выключения рабочих органов по программе в ГИС.

Заключение. Проведённые исследования показали, что совершенствование технологий улучшения солонцовых почв на землях с мелиоративными системами, а также деградированных богарных сельхозугодий наряду с использованием ранее не применявшихся операций укладки водорегулирующих экранов возможно при полосовой подпокровной обработке и создании самоходных комбинированных агрегатов с рабочими органами, новизна которых подтверждена патентами.

Применение разработанных технологий и внедрение «Системы машин для своевременного производства новых ведущих машин» позволит освоить богарные деградированные земли с переводом в высокопродуктивные пастбища, а также обеспечить экономию воды за счёт накопления запасов атмосферных осадков и создания в подпокровном слое прослойки, сокращающей транспирацию воды с поверхности почвы на лугах и пашне.

Литература

1. Басс В. Н. «Система технологий и машин» — научно-техническая основа для развития мелиоративных работ / В. Н. Басс, В. С. Пунинский // Мелиорация и водное хозяйство. — 1999. — № 5. — С.56‒58.

2. Басс В. Н. Система технологий и машин для комплексной механизации мелиоративных работ в сельскохозяйственном производстве России: материалы международной научной конференции / В. Н. Басс, В. С. Пунинский. — М.: ВНИИА, 2005. — С.486‒491.

3. Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем / Н. П. Бусленко. — М.: Наука,1978. — 400 с.

4. Гордеев А. В. Проблемы деградации и восстановления продуктивности земель сельскохозяйственного назначения в России / А. В. Гордеев, Г. А. Романенко. — М.: Росинформагротех, 2008. — 67 с.

5. Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения Российской Федерации в 2016 году. — М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2017. — 196 с.

6. Ляшевский В. И. Влагозарядковые поливы в Крыму / В. И. Ляшевский, А. П. Тищенко // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. — 2017. — № 1 (65). — С.16‒21.

7. Марченко О. С. Состояние технологического и технического обеспечения процессов улучшения лугопастбищных угодий России / О. С. Марченко, А. Х. Текушев, В. В. Федюнин // Инновационное развитие АПК России на базе интеллектуальных машинных технологий: сборник докладов Международной научно-технической конференции. — М.: ВИМ, 2014. — С.222‒226.

8. Методические рекомендации по разработке прогнозных нормативных показателей для планирования развития сельского хозяйства на долгосрочную перспективу / А. Ф. Поцкалёв, В. И. Петранёв, И. Д. Олисаева, Т. Н. Макарова. — М.: Издательство НИИПиН, 1981. — 52 с.

9. Михалёв А. А. Мелиоративное состояние орошаемых и осушенных сельскохозяйственных угодий и техническое состояние оросительных и осушительных систем по состоянию на 01.01.2006 / А. А. Михалёв. — М: Управление мелиорации и технического обеспечения, 2006. — 48 с.

10. Отчёт о реализации I этапа (2014‒2016 гг.) федеральной целевой программы «Развитие мелиорации земель сельскохозяйственного назначения России на 2014‒2020 гг.». — М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2017. — 80 с.

11. Патент на изобретение № 2589224 РФ, МКП⁶ А 01В 79/02, А 01В 13/14, С 09К 101/00. Способ биомелиорации богарных земель с подпочвенным слоем солонца / Пунинский В. С.; заявитель и патентообладатель Пунинский В. С. // Заявка № 2015118608/13 от 19.05.2015; опубл. 10.07.2016, бюлл. № 19. — 11 c.

12. Патент на изобретение № 2628500 РФ, МКП⁶ А01В 79/00. Способ биомелиорации деградированных богарных земель / Пунинский В. С., Кизяев Б. М. // Заявка № 2016131887 от 03.08.2016, заявитель ФГБНУ «ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова»; опубл. 17.08.2017, бюлл. № 23. — 2 с.

13. Патент на изобретение № 2553638 РФ, МКП⁶ А01В 45/00, А01В 49/00, А01В 49/06. Комбинированное почвообрабатывающее орудие для лугов и пастбищ / Пунинский В. С.; заявитель и патентообладатель Пунинский В. С. // Заявка № 2014123861/13 от 11.06.2014, опубл. 20.06.2015, бюлл. № 17. — 13 с.

14. Патент на изобретение № 2619449 РФ, МПК(6) А 01 В 45/00. комбинированный агрегат для биомелиорации деградированных почв с рассолением и подсевом семян / Пунинский В. С. // заявитель, патентообладатель Пунинский В. С. // Заявка № 2016114745/13 от 18.04.2016; опубл. 16.05.2017, бюлл. № 14. — 19 с.

15. Патент на изобретение № 2618097 РФ, МПК(6) А 01 В 45/00. комбинированный агрегат для ярусной обработки засолённых земель с подсевом семян / Пунинский В. С. // заявитель, патентообладатель Пунинский В. С. // Заявка № 2016108013/13 от 09.03.2016; опубл. 02.05.2017, бюлл. № 13. — 15 с.

16. Патент на изобретение № 2567516 РФ, МПК(6) А 01 В 45/00. Кочкорез / Кизяев Б. М., Пунинский В. С., Бедретдинов Г. Х. // Заявка № 2014135194/13 от 29.08.2014, заявитель ФГБНУ «ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова»; опубл. 10.11. 2015, бюлл. № 31. — 8 с.

17. Патент на изобретение № 1762772 РФ, МПК(5) А 01 В 49/06. Способ планировки и почвообработки перед посевом и комбинированное орудие для его осуществления / Пунинский В. С., Точенова И. В., Соколов Ю. А., Волович З. М., Мошков В. Т., Пунинский Ю. С., Кулиев Т. А., Терский Г. И., Мацепуро О. М., Синицын К. Д. // Заявка № 4711765 от 06.04.1989, заявитель «ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова»; опубл. 23.09.1992, бюлл. № 35. — 7 с.

18. Патент на ПМ № 156195 РФ, МПК(6) А01В 45/00. Машина для комплексной обработки солонцовых почв / Пунинский В. С., Кизяев Б. М., Максименко В. П. // Заявка № 2015120728/13 от 02.06.2015, заявитель ФГБНУ «ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова»; опубл. 10.11.2015, бюлл. № 31. — 6 с.

19. Патент на ПМ № 108901 РФ, МПК(6) А01В 49/00. Комбинированное мелиоративное орудие / Пунинский В. С., Басс В. Н. // Заявка № 2010154435/13/13 от 30.12.2010, заявитель ГНУ «ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова»; опубл. 10.10.2011, бюлл. № 28. — 7 с.

20. Пронин В. М. Система машиноиспытаний Минсельхоза России / В. М. Пронин // Сельскохозяйственные машины и технологии. — 2012. — № 2. — С.30‒32.

21. Пунинский В. С. Система машин как составляющая улучшения земель с комплексами солонцов и обеспечения импортозамещения продовольствия / В. С. Пунинский // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. — 2015. — № 1 (57). — С.34‒43.

22. Пунинский В. С. Совершенствование технических средств для восстановления мелиоративных систем с деградированными землями и солонцами / В. С. Пунинский // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. — 2016. — № 1 (61). — С.119‒127.

23. Пунинский В. С. Состояние отечественных мелиоративных систем и перспективы восстановления земель с солонцовыми комплексами / В. С. Пунинский // Экологические аспекты мелиорации, гидротехники и водного хозяйства АПК: материалы международной научно-практической конференции. — М.: Издательство ВНИИГиМ, 2017. — С.361‒368.

24. Рекомендации по биологической мелиорации деградированных сельскохозяйственных угодий / Ю. С. Пунинский, Б. М. Кизяев, В. Г. Фёдоров, В. С. Пунинский, В. Ю. Пунинский, под ред. Ю. С. Пунинского. — М.: Издательство ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова, 1999. — 29 с.

25. Рекс Л. М. Системные исследования мелиоративных процессов и систем / Л. М. Рекс. — М.: Издательство «Аслан», 1995. — 192 с.

26. Суриков В. В. Строительные машины для механизации гидромелиоративных работ / В. В. Суриков, Б. А. Васильев, В. Б. Гантман; под общ. ред. В. В. Сурикова. — М.: Агропромиздат, 1985. — 351 с.

27. Чёрненький В. М. Имитационное моделирование / В. М. Чёрненький. — М.: Высшая школа, 1990. — 110 с.

28. Методы системного анализа в мелиорации и водном хозяйстве / Б. Г. Штепа, В. И. Воропаев и др. — Л.: Гидрометеоиздат, 1983. — С.17.

Complex mechanization and machinery in reclamation of degraded forage lands

Puninskiy V. S., PhD Techn. Sc.

The All-Russian Research Institute for Hydrotechnics and Melioration n. a. A. N. Kostyakov

127550, Russia, Moscow, B. Akademicheskaya str., 44

E-mail: vspuninsky@rambler.ru

Fundamental improvement of degraded unused lands combines the development of new machines for land reclamation and increase of cultivated land area. This can be achieved through the introduction of modern “Machinery system for complex mechanization of melioration process”. This system has to be tested experimentally and enable effective market monitoring and renovation of earthmoving, irrigation and ditch cleaning machines as well as specific ameliorative equipment. This report gives overviews of “Machinery system” in the period from 1955 up to now and development of modern machinery complex, aiming at reclamation of degraded fields and forage lands. Effective functioning of ameliorative system and hydrotechnical structure in combination with improvement of soil fertility reduces formation of degraded lands. It proves the relevance of new method development for complex melioration, using energy-efficient combined cultivating and multi-functional ameliorative machines. The paper shows some equipment for targeted tillage of forage area. Investigations estimated main parameters of combined machines and described the area of their application as a part of resource-saving technology. This technology stands for the cultivation of soil horizon, keeping products of chemical reaction away from water reservoirs and rivers.

Keywords: technology, system, machinery, degraded land, forage land, combined cultivating machine, organic-mineral mixture, fertilizer layer.

References

1. Bass V. N. “Sistema tekhnologiy i mashin” — nauchno-tekhnicheskaya osnova dlya razvitiya meliorativnykh rabot / V. N. Bass, V. S. Puninskiy // Melioratsiya i vodnoe khozyaystvo. — 1999. — No. 5. — P.56‒58.

2. Bass V. N. Sistema tekhnologiy i mashin dlya kompleksnoy mekhanizatsii meliorativnykh rabot v selskokhozyaystvennom proizvodstve Rossii: materialy mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii / V. N. Bass, V. S. Puninskiy. — Moscow: VNIIA, 2005. — P.486‒491.

3. Buslenko N. P. Modelirovanie slozhnykh sistem / N. P. Buslenko. — Moscow: Nauka,1978. — 400 p.

4. Gordeev A. V. Problemy degradatsii i vosstanovleniya produktivnosti zemel selskokhozyaystvennogo naznacheniya v Rossii / A. V. Gordeev, G. A. Romanenko. — Moscow: Rosinformagrotekh, 2008. — 67 p.

5. Doklad o sostoyanii i ispolzovanii zemel selskokhozyaystvennogo naznacheniya Rossiyskoy Federatsii v 2016 godu. — Moscow: FGBNU “Rosinformagrotekh”, 2017. — 196 p.

6. Lyashevskiy V. I. Vlagozaryadkovye polivy v Krymu / V. I. Lyashevskiy, A. P. Tishchenko // Puti povysheniya effektivnosti oroshaemogo zemledeliya. — 2017. — No. 1 (65). — P.16‒21.

7. Marchenko O. S. Sostoyanie tekhnologicheskogo i tekhnicheskogo obespecheniya protsessov uluchsheniya lugopastbishchnykh ugodiy Rossii / O. S. Marchenko, A. Kh. Tekushev, V. V. Fedyunin // Innovatsionnoe razvitie APK Rossii na baze intellektualnykh mashinnykh tekhnologiy: sbornik dokladov Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii. — Moscow: VIM, 2014. — P.222‒226.

8. Metodicheskie rekomendatsii po razrabotke prognoznykh normativnykh pokazateley dlya planirovaniya razvitiya selskogo khozyaystva na dolgosrochnuyu perspektivu / A. F. Potskalev, V. I. Petranev, I. D. Olisaeva, T. N. Makarova. — Moscow: Izdatelstvo NIIPiN, 1981. — 52 p.

9. Mikhalev A. A. Meliorativnoe sostoyanie oroshaemykh i osushennykh selskokhozyaystvennykh ugodiy i tekhnicheskoe sostoyanie orositelnykh i osushitelnykh sistem po sostoyaniyu na 01.01.2006 / A. A. Mikhalev. — Moscow: Upravlenie melioratsii i tekhnicheskogo obespecheniya, 2006. — 48 p.

10. Otchet o realizatsii I etapa (2014‒2016 gg.) federalnoy tselevoy programmy “Razvitie melioratsii zemel selskokhozyaystvennogo naznacheniya Rossii na 2014‒2020 gg.”. — Moscow: FGBNU “Rosinformagrotekh”, 2017. — 80 p.

11. Patent na izobretenie No. 2589224 RF, MKP6 A 01V 79/02, A 01V 13/14, S 09K 101/00. Sposob biomelioratsii bogarnykh zemel s podpochvennym sloem solontsa / Puninskiy V. S.; zayavitel i patentoobladatel Puninskiy V. S. // Zayavka No. 2015118608/13 ot 19.05.2015; opubl. 10.07.2016, byull. No. 19. — 11 p.

12. Patent na izobretenie No. 2628500 RF, MKP6 A01V 79/00. Sposob biomelioratsii degradirovannykh bogarnykh zemel / Puninskiy V. S., Kizyaev B. M. // Zayavka No. 2016131887 ot 03.08.2016, zayavitel FGBNU “VNIIGiM im. A. N. Kostyakova”; opubl. 17.08.2017, byull. No. 23. — 2 p.

13. Patent na izobretenie No. 2553638 RF, MKP6 A01V 45/00, A01V 49/00, A01V 49/06. Kombinirovannoe pochvoobrabatyvayushchee orudie dlya lugov i pastbishch / Puninskiy V. S.; zayavitel i patentoobladatel Puninskiy V. S. // Zayavka No. 2014123861/13 ot 11.06.2014, opubl. 20.06.2015, byull. No. 17. — 13 p.

14. Patent na izobretenie No. 2619449 RF, MPK(6) A 01 V 45/00. Kombinirovannyy agregat dlya biomelioratsii degradirovannykh pochv s rassoleniem i podsevom semyan / Puninskiy V. S. // zayavitel, patentoobladatel Puninskiy V. S. // Zayavka No. 2016114745/13 ot 18.04.2016; opubl. 16.05.2017, byull. No. 14. — 19 p.

15. Patent na izobretenie No. 2618097 RF, MPK(6) A 01 V 45/00. Kombinirovannyy agregat dlya yarusnoy obrabotki zasolennykh zemel s podsevom semyan / Puninskiy V. S. // zayavitel, patentoobladatel Puninskiy V. S. // Zayavka No. 2016108013/13 ot 09.03.2016; opubl. 02.05.2017, byull. No. 13. — 15 p.

16. Patent na izobretenie No. 2567516 RF, MPK(6) A 01 V 45/00. Kochkorez / Kizyaev B. M., Puninskiy V. S., Bedretdinov G. Kh. // Zayavka No. 2014135194/13 ot 29.08.2014, zayavitel FGBNU “VNIIGiM im. A. N. Kostyakova”; opubl. 10.11. 2015, byull. No. 31. — 8 p.

17. Patent na izobretenie No. 1762772 RF, MPK(5) A 01 V 49/06. Sposob planirovki i pochvoobrabotki pered posevom i kombinirovannoe orudie dlya ego osushchestvleniya / Puninskiy V. S., Tochenova I. V., Sokolov Yu. A., Volovich Z. M., Moshkov V. T., Puninskiy Yu. S., Kuliev T. A., Terskiy G. I., Matsepuro O. M., Sinitsyn K. D. // Zayavka No. 4711765 ot 06.04.1989, zayavitel “VNIIGiM im. A. N. Kostyakova”; opubl. 23.09.1992, byull. No. 35. — 7 p.

18. Patent na PM No. 156195 RF, MPK(6) A01V 45/00. Mashina dlya kompleksnoy obrabotki solontsovykh pochv / Puninskiy V. S., Kizyaev B. M., Maksimenko V. P. // Zayavka No. 2015120728/13 ot 02.06.2015, zayavitel FGBNU “VNIIGiM im. A. N. Kostyakova”; opubl. 10.11.2015, byull. No. 31. — 6 p.

19. Patent na PM No. 108901 RF, MPK(6) A01V 49/00. Kombinirovannoe meliorativnoe orudie / Puninskiy V. S., Bass V. N. // Zayavka No. 2010154435/13/13 ot 30.12.2010, zayavitel GNU “VNIIGiM im. A. N. Kostyakova”; opubl. 10.10.2011, byull. No. 28. — 7 p.

20. Pronin V. M. Sistema mashinoispytaniy Minselkhoza Rossii / V. M. Pronin // Selskokhozyaystvennye mashiny i tekhnologii. — 2012. — No. 2. — P.30‒32.

21. Puninskiy V. S. Sistema mashin kak sostavlyayushchaya uluchsheniya zemel s kompleksami solontsov i obespecheniya importozameshcheniya prodovolstviya / V. S. Puninskiy // Puti povysheniya effektivnosti oroshaemogo zemledeliya. — 2015. — No. 1 (57). — P.34‒43.

22. Puninskiy V. S. Sovershenstvovanie tekhnicheskikh sredstv dlya vosstanovleniya meliorativnykh sistem s degradirovannymi zemlyami i solontsami / V. S. Puninskiy // Puti povysheniya effektivnosti oroshaemogo zemledeliya. — 2016. — No. 1 (61). — P.119‒127.

23. Puninskiy V. S. Sostoyanie otechestvennykh meliorativnykh sistem i perspektivy vosstanovleniya zemel s solontsovymi kompleksami / V. S. Puninskiy // Ekologicheskie aspekty melioratsii, gidrotekhniki i vodnogo khozyaystva APK: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. — Moscow: Izdatelstvo VNIIGiM, 2017. — P.361‒368.

24. Rekomendatsii po biologicheskoy melioratsii degradirovannykh selskokhozyaystvennykh ugodiy / Yu. S. Puninskiy, B. M. Kizyaev, V. G. Fedorov, V. S. Puninskiy, V. Yu. Puninskiy, pod red. Yu. S. Puninskogo. — Moscow: Izdatelstvo VNIIGiM im. A. N. Kostyakova, 1999. — 29 p.

25. Reks L. M. Sistemnye issledovaniya meliorativnykh protsessov i sistem / L. M. Reks. — Moscow: Izdatelstvo “Aslan”, 1995. — 192 p.

26. Surikov V. V. Stroitelnye mashiny dlya mekhanizatsii gidromeliorativnykh rabot / V. V. Surikov, B. A. Vasilev, V. B. Gantman; pod obshch. red. V. V. Surikova. — Moscow: Agropromizdat, 1985. — 351 p.

27. Chernenkiy V. M. Imitatsionnoe modelirovanie / V. M. Chernenkiy. — Moscow: Vysshaya shkola, 1990. — 110 p.

28. Metody sistemnogo analiza v melioratsii i vodnom khozyaystve / B. G. Shtepa, V. I. Voropaev et al. — Leningrad: Gidrometeoizdat, 1983. — P.17.

2. Технико-экономические показатели процессов и значения прогнозных параметров новых ведущих машин, обрабатывающих почву с солонцовыми комплексами

а)

б)

г)

в)

Рис. 2. Схемы предлагаемых новых ведущих машин, обрабатывающих почву с солонцовыми комплексами

а) комбинированный агрегат биомелиорации деградированных почв с рассолением и подсевом семян (патент РФ на изобретение № 2619449); б) машина для комплексной обработки солонцовых почв (патент РФ на ПМ № 156195); в) комбинированный агрегат ярусной обработки засолённых земель с подсевом семян (патент РФ на изобретение № 2618097); г) кочкорез (патент РФ на изобретение № 2567516)