Оценка влияния качества внесения удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур

To study the dependence of crop yields on the quality of fertilizer application, the authors theoretically investigated the responsiveness of plants to increasing fertilizer doses and the distribution of the fertilizer dose over the field. We obtained a mathematical model of the dependence of yields on the dose and the quality of fertilizer application. It was revealed that the average dose and the unevenness of their distribution, which is characterized by the coefficient of variation, affect the yield of agricultural crops, and consequently the effectiveness of fertilizers. As unevenness increases, the responsiveness function transforms: the maximum possible yield decreases significantly, the maximums of the graphs shift towards smaller doses. The decrease in yield also depends significantly on the nature of the responsiveness functions. The greatest fall of this indicator should be expected with its parabolic change depending on the increasing doses of fertilizers applied. It has been proved that when applying 40 kg of active ingredient (ai) per 1 hectare and increasing the coefficient of dose variation from 0 to 60 percent, the yield reduction does not exceed 1 percent, at higher doses (120 kg ai per ha) it reaches 7 percent. It is established that the yield depends on the degree of uneven distribution of fertilizers, the fertilizer dose and the type of yield curves.Чтобы изучить зависимость урожайности сельхозкультур от качества внесения удобрений, авторы теоретически исследовали функции отзывчивости растений на возрастающие дозы удобрений и закон распределения дозы удобрений по полю. Получили математическую модель зависимости урожайности от дозы и качества внесения удобрений. Выявили, что на урожайность сельхозкультур, а соответственно и эффективность удобрений влияют как средняя доза, так и неравномерность распределения удобрений, характеризуемая коэффициентом вариации. Установили, что по мере увеличения неравномерности происходит трансформация функции отзывчивости: максимально возможная урожайность значительно падает, максимумы графиков смещаются в сторону меньших доз. Снижение урожайности также существенно зависит от характера функций отзывчивости. Определили, что наибольшее падение этого показателя следует ожидать при его параболическом изменении в зависимости от возрастающих доз внесенных удобрений. Доказано, что при внесении 40 кг действующего вещества (д.в.) на 1 га и увеличении коэффициента вариации дозы от 0 до 60 процентов снижение урожайности не превышает 1 процента, при более высоких дозах (120 кг д.в. на 1 га) оно достигает 7 процентов. Установлено, что урожайность зависит от степени неравномерности распределении удобрений, дозы удобрений и вида кривых урожайности

Алгоритм расчета параметров штангового садового опрыскивателя для внесения пестицидов

 It is noted that for the rational use of pesticides in industrial horticulture, it is necessary to reduce their consumption practicing the local treatment of each plant, uniform distribution of the working fluid at a set rate while treating a tree’s or a shrub’s crown. The analysis of the technical equipment of modern industrial horticulture in Russia reveals an insufficient level of mechanization in terms of managing the parameters of both the technological process and machinery. (Research purpose) To develop an algorithm for calculating the parameters of a boom garden sprayer when treating fruit plants with pesticides, to ensure their high-quality application, reduce losses and eliminate the risks of environmental pollution. (Materials and methods) The research is based on analytical methods of optimization offered by applied mathematics, the theory of choosing the parameters of agricultural mobile machines, criteria for assessing the quality of the working fluid distribution during the fruit plant treatment, data on the crown shape of the trees and shrubs being cultivated. (Results and discussion) It was established that the amount of working fluid per unit length of the perimeter and the quality of distribution depend on the shape of the spray jet distribution diagram, the degree of the distribution diagrams overlap, the distance between the boom and the tree’s or shrub’s axis of symmetry, the distance of the nozzles from the boom, the shape of the distribution diagram. Analytical dependencies were obtained to calculate the rate (dose) of pesticides and the quality of their distribution over the treated surface. (Conclusions) An algorithm for the analytical calculation of a boom garden sprayer parameters was developed, which makes it possible to evaluate the impact on the rate of applying pesticides and on the quality of distributing the pesticide working liquid, characterized by the variation coefficient. At the same time, the following parameters were taken into account: the distribution diagram of the pesticide working fluid, the number of nozzles on the vertical sprayer boom, the height of their location on the boom, the distance from the boom to the crown surface, the distance between the boom and the trunk of the tree treated, the crown perimeter. The algorithm was verified for specific parameter values: the distance of 1.0 meter from the vertical boom to the axis of the tree (shrub) trunk; the distance of 0.5 meter between the nozzles and the vertical bar, the height of the nozzles on the vertical bar of 0.3, 0.8 and 1.3 meter, the working fluid flow rate of 2.5 liters per minute, the coefficient characterizing the distribution diagram of 5.61. The dose of the pesticide working solution to apply was calculated as follows: 174.6 liters per hectare with a coefficient of variation of 4.94 percent, which corresponds to the agrotechnical requirements.Отметили, что для рационального использования пестицидов в промышленном садоводстве необходимо снизить их расход путем локальной обработки каждого объекта, равномерного распределения рабочей жидкости с заданной нормой по всей кроне деревьев и кустарников. В ходе анализа технического оснащения современного промышленного садоводства в России выявили недостаточный уровень механизации в аспекте управления параметрами как технологического процесса, так и технических средств. (Цель исследования) Разработать алгоритм расчета параметров штангового садового опрыскивателя при обработке плодовых насаждений пестицидами, обеспечивающих их качественное внесение, снижение потерь и уменьшение рисков загрязнения окружающей среды. (Материалы и методы) Использовали аналитические методы оптимизации прикладной математики, теории выбора параметров мобильных сельскохозяйственных машин, критерии оценки качества распределения рабочей жидкости при обработке плодовых насаждений, данные о форме кроны обрабатываемых деревьев и кустарников. (Результаты и обсуждение) Установили, что количество рабочей жидкости, поступающей на единицу длины периметра, и качество распределения зависят от формы эпюры факела распыла, величины перекрытия эпюр распределения, расстояния штанги от оси симметрии дерева или кустарника, удаленности форсунок от штанги, формы эпюры распределения. Получили аналитические зависимости для расчета нормы (дозы) внесения пестицидов и качества их распределения по обрабатываемой поверхности. (Выводы) Разработали алгоритм аналитического расчета параметров штангового садового опрыскивателя, позволяющий оценить влияние на дозу внесения пестицидов и на качество распределения рабочей жидкости пестицидов, характеризуемое коэффициентом вариации. При этом учитывали параметры: эпюру распределения рабочей жидкости пестицидов, количество форсунок на вертикальной штанге опрыскивателя, высоту их расположения на штанге, расстояние от штанги до поверхности кроны, удаленность штанги от ствола обрабатываемого дерева, периметр кроны. Провели верификацию алгоритма при конкретных значениях параметров: расстоянии от вертикальной штанги до оси ствола дерева (кустарника) и форсунок до вертикальной штанги 1,0 и 0,5 метра, высоте расположения форсунок на вертикальной штанге 0,3, 0,8 и 1,3 метра, расходе рабочей жидкости 2,5 литра в минуту, коэффициенте, характеризующем эпюру распределения, 5,61. Рассчитали дозу внесения рабочего раствора пестицида – 174,6 литра на гектар при коэффициенте вариации 4,94 процента, что соответствует агротехническим требованиям на обработку пестицидами плодовых деревьев и кустарников

Цифровизация технологических процессов в растениеводстве России

Currently, the influence of program documents on digital agriculture development is rather great in our country. Within the framework of the European Association of Agricultural Mechanical Engineering, a relevant definition of agriculture 4.0 has been elaborated and introduced.Research purpose: offering general recommendations on the digitalization of agriculture in RussiaMaterials and methods. The authors make use of the normative approach: the core of digital agriculture is compared with the current state of the agricultural sector in Russia.Results and discussion. The analysis has found that digital agriculture (agriculture 4.0 and 5.0) is based on developed mechanized technologies (agriculture 2.0), precision agriculture technologies (agriculture 3.0), the use of such digital technologies and technical means as the Internet of things, artificial intelligence, and robotics. The success of introducing digital agriculture depends on the success of all the three levels of the system. However, the problem of the lack of agricultural machinery indicates insufficient development of mechanized technologies;  poor implementation of precision agriculture technologies means the lack of experience of using these technologies by the majority of farms in our country; an insufficient number of leading Russian IT companies (such as Amazon, Apple, Google, IBM, Intel, Microsoft etc.) weakens the country’s capacity in making a breakthrough in the development of the Internet of things, artificial intelligence, and robotics.Conclusions. The authors have identified the need to form scientific approaches to the digitization of technological operations used in the cultivation of agricultural crops and classified precision agriculture technologies. They have underlined that the digitization of agricultural production in Russia must be carried out along with intensified mechanization (energy saturation); also, to introduce technologies of precision agriculture and digital agriculture, it is necessary to organize state-funded centers for training farmers in the use of these technologies. Finally, it is necessary to take measures to strengthen the development of the IT sphere, as well as formulate an integral approach to the problem of digitalization.Влияние информационных технологий на развитие экономики настолько велико, что его часто именуют четвертой промышленной революцией. В рамках Европейской ассоциации сельскохозяйственного машиностроения разработали аналогичное понятие – сельское хозяйство 4.0, что означает переход от точного сельского хозяйства к цифровому.Цель исследования Разработать общие рекомендации по цифровизации сельского хозяйства в России.Материалы и методы Использовали нормативный подход: сопоставление исследуемой сущности цифрового сельского хозяйства и текущего положения дел в отрасли.Результаты и обсуждение Установили, что цифровое сельское хозяйство (сельское хозяйство 4.0 и 5.0) базируется на развитых механизированных технологиях (сельское хозяйство 2.0), технологиях точного сельского хозяйства (сельское хозяйство 3.0) с использованием таких цифровых технологий и технических средств, как интернет вещей, искусственный интеллект, роботы. Уточнили, что прогресс внедрения цифрового сельского хозяйства зависит от успешности функционирования всех трех уровней системы. Заключили, что недостаточное количество сельхозтехники свидетельствует о слабом развитии механизированных технологий; замедленное внедрение точного сельского хозяйства означает отсутствие опыта работы с данными технологиями в большинстве сельхозпредприятий. Дефицит ведущих российских компаний в сфере IT (аналогичных Amazon, Apple, Google, IBM, Intel, Microsoft и другим) ослабляет потенциальные возможности прорыва нашей страны в создании и развитии интернета вещей, искусственного интеллекта, роботов.Выводы Выявили необходимость формирования научных подходов цифровизации технологических операций возделывания сельскохозяйственных культур. Представили классификацию технологий точного сельского хозяйства. Подчеркнули, что цифровизацию аграрного производства необходимо проводить на фоне роста механизации (энергонасыщенности); для внедрения технологий точного и цифрового сельского хозяйства следует организовать финансируемые государством центры обучения фермеров применению данных технологий. Требуется разработать меры по усилению развития сферы IT, сформировать интегральный подход к проблеме цифровизации

СПОСОБЫ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В СИСТЕМЕ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

It is impossible to achieve the planned yields, product quality, and economic efficiency in agricultural production using only organic fertilizers. joint application of organic and solid mineral fertilizers solves the problem of replenishing the soil content of nitrogen, phosphorus and other elements used by plants. The authors have carried out the research of new methods of variable-rate application of mineral fertilizers in plant growing, allowing to increase the profitability of agricultural production. (Research purpose) is to develop new methods of variable-rate application of mineral fertilizers in crop production, which will allow increasing the profitability of crop production as compared with the conventional methods of applying fertilizers basing on average field indicators.  (Materials and methods) The authors have developed a calculation technique implemented in the VBA Excel computer program for determining the main indicators: gross output, fertilizer saving, profit, etc. The main variable to change in the calculations is the planned yield based on average field parameters. At the end of the calculation process, the values of the best result for gross harvest output and profit are displayed on the screen. The research objects for the calculation were represented by elementary areas of crop areas of three farms – “Prodresurs”, Agropoligon VIUA, and “Murminskoye” with different soil types: chernozem, loamy, and sandy-loam.  (Results and discussion) The method of proportional variable-rate application of fertilizers on three types of soils gives a stable increase in profit as compared with the application of fertilizers basing on the average field indicators. (Conclusions) Calculations  have shown that under the specified conditions and at the equal yield of 30 c/ha the application of organomineral fertilizers is the most effective, profitability has accounted for 40 percents – on mesopodzol sandy-loam soils; 8.7 percents – on sod-podzolic soils; and 1.3 percents – on black soils. The method of proportional variable-rate application of mineral fertilizers accompanied with variable-rate application of organic fertilizers makes it possible to reduce the amount of mineral fertilizers applied by half.В системе управления продукционными процессами сельскохозяйственных культур достижение планируемой урожайности, качества продукции и экономической эффективности с использованием только органических удобрений невозможно. Восполнить запасы используемых растениями азота, фосфора, калия и других питательных элементов в почве позволяет совместное локальное внесение органических и твердых минеральных удобрений. Проведено исследование новых способов дифференцированного внесения минеральных удобрений в растениеводстве, позволяющих повысить прибыль от производства сельхозкультур. (Цель исследования) Разработать новые способы дифференцированного внесения минеральных удобрений в растениеводстве, позволяющие повысить прибыль от производства сельскохозяйственных культур в сравнении с общепринятым способом внесения удобрений по средним показателям поля. (Материалы и методы) Предложена методика расчета, реализованная в компьютерной программе VBA Excel, для определения основных показателей: валовой сбор, экономия удобрений, прибыль и другое. Ключевая изменяемая величина в расчетах – планируемая урожайность по средним показателям поля. По окончании расчета на экран выводятся значения лучшего результата по валовому сбору урожая и прибыли. Объекты исследования для расчета – элементарные участки посевных площадей трех хозяйств: ООО «Продресурс», Агрополигон ОДПО ВНИИА, ООО «Мурминское» с разными типами почв (чернозем, дерново-подзолистая суглинистая, среднеподзолистая супесчаная). (Результаты и обсуждение) Установлено, что пропорционально-дифференцированное внесение удобрений на указанных типах почв дает стабильное повышение прибыли по сравнению с внесением удобрений по средним показателям поля. (Выводы) Расчеты показали, что в заданных условиях при одинаковой урожайности (30 центнеров с гектара) наиболее эффективно внесение органических и минеральных удобрений на среднеподзолистых супесчаных почвах – прибыль составит 40 процентов, на дерново-подзолистых почвах – 8,7 процентов, на черноземах – 1,3 процента. Пропорционально-дифференцированное внесение минеральных удобрений совместно с дифференцированным внесением органических удобрений позволяет вдвое уменьшить дозу минеральных удобрений

НОВАЯ ВЫСЕВАЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ВНЕСЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

The existing sowing systems (SS) of machines for fertilizers application not fully provide quality of introduction of mineral fertilizers. Unevenness and instability of application reach 20-40 percent at demanded to 15 percent. The SS equipped with glow coil of original design was offered for ensuring necessary quality of mineral fertilizers distribution across the field at their intra soil differentiated introduction. Flow rate of SS was regulated with the help of the executive mechanism with the linear actuator and a reducer modified for work with the block of control and management according to the prescription map. Researches were conducted on purpose: estimating of operability of new SS, with the new drive for change of frequency of rotation of the coil; establishments of functional dependences between flow rate of SS, i.e. ability to provide its necessary range of change of doses at the differentiated introduction of fertilizers; estimates of quality of work of experimental SS for the differentiated introduction of mineral fertilizers. Researches were carried out both in laboratory and field conditions. Functional dependence of flow rate of SS on number of turns of coils is received. It is established also that flow rate of SS directly depends on percent of opening of the actuator and frequency of rotation of the sowing coil. The minimumtime of transfer from one to other dose equals 0.9 seconds. It is established that at SS with the three experimental coil devices unevenness of seeding between devices makes 4.5 persent. Instability of seeding does not exceed 3 persent. The maximum values of unevenness of seeding between 3 sowing devices and instability of seeding between replications are received when opening of the actuator was 40 persent, and frequency of rotation - 22 rpm, which nevertheless, also meet requirements for the sowing systems.Существующие высевающие системы (ВС) машин для внесения минеральных удобрений не в полной мере обеспечивают качество их процесса: неравномерность внесения достигает 20-40 процентов при требуемой 15 процентов. Для обеспечения необходимого качества распределения минеральных удобрений по полю при дифференцированном внесении предложили ВС, оснащенную штифтовой катушкой оригинальной конструкции. Секундную подачу ВС регулировали с помощью исполнительного механизма с линейным актуатором и бесступенчатым редуктором, откорректированным для работы с блоком контроля и управления в соответствии с картой-заданием. Целью исследований стали оценка работоспособности новой ВС с приводом для изменения частоты вращения катушки, определение функциональных зависимостей между секундной подачей ВС и необходимым диапазоном изменения доз для качественного дифференцированного внесения удобрений. Исследования проводили как в лабораторных, так и в полевых условиях. Получили функциональную зависимость секундной подачи ВС от числа оборотов катушек. Определили, что она напрямую зависит от степени открытия актуатора и частоты вращения высевающей катушки. Минимальное время перехода с одной дозы на другую при 10-процентном открытии актуатора составляет 0,9 секунды. Установили, что у ВС с тремя экспериментальными катушечными аппаратами неравномерность высева между аппаратами составляет 4,5 процента, неустойчивость высева не превышает 3 процентов. Максимальные значения неравномерности высева 3 катушечных высевающих аппаратов и неустойчивости высева между повторностями получены при открытии актуатора на 40 процентов и частоте вращения 22 об/мин

Технические системы цифрового контроля качества обработки почвы

The production of tillage equipment is focused on the growing use of soil-protective and resource-saving farming and the use of the precision agriculture in tillage principles. The differentiated tillage concept arose, and occupied an intermediate position between traditional and anti-erosion (shallow) types of tillage. The authors conducted an analysis of technical systems for tillage quality digital control taking into account the indicated trends. They indicated that there was a certain inconsistency in the soil cultivation systems names in the scientific literature. (Research purpose) To provide an analytical overview of the tillage digital quality control technical systems. (Materials and methods) The authors used manufacturers’ brochures of tillage equipment, patents and scientific works. (Results and discussion) The authors examined the commercial offers existing in the world market in the differentiated tillage and digital quality control systems spheres. They presented an analysis of similar solutions available in the world scientific literature. They studied the issues of controlling the angle of disks’ attack, the depth of tillage, the soil surface ridging, the average size of the soil lumps, the amount of crop residues, determining the soil properties in a non-contact way. They identified the fragmentation of scientific and industrial developments in the sphere of tillage quality control. They suggested combining them into one system to automate the process of differentiated tillage. (Conclusions) It was shown that tillage equipment is becoming more adaptable in terms of meeting the specific requirements of the farmer for tillage. The authors identified promising areas for the future development of tillage machines: the inclusion of different subsystems of tillage quality digital control in the same system and the automation of differentiated tillage.Производство почвообрабатывающей техники ориентировано на растущее применение почвозащитного и ресурсосберегающего земледелия и использование принципов точного сельского хозяйства в почвообработке. Возникло понятие дифференцированной обработки почвы, которая занимает промежуточное положение между традиционной и противоэрозийной (неглубокой) обработками. Провели анализ технических систем цифрового контроля качества обработки почвы с учетом указанных тенденций. Показали, что в научной литературе существует определенная несогласованность в наименованиях систем обработки почвы. (Цель исследования) Представить аналитический обзор технических систем цифрового контроля качества обработки почвы. (Материалы и методы) Использовали проспекты компаний-производителей почвообрабатывающей техники, патенты и научные работы. (Результаты и обсуждение) Рассмотрели существующие на мировом рынке коммерческие предложения в сфере дифференцированной обработки почвы и системы цифрового контроля качества. Представили анализ аналогичных решений, имеющихся в мировой научной литературе. Изучили вопросы контроля угла атаки дисков, глубины обработки почвы, гребнистости поверхности почвы, средних размеров комков почвы, количества пожнивных остатков, определения свойств почвы бесконтактным способом. Выявили разрозненность научных и производственных разработок в сфере контроля качества обработки почвы. Предложили объединить их в одну систему, чтобы автоматизировать процесс дифференцированной почвообработки. (Выводы) Показали, что почвообрабатывающая техника становится все более адаптируемой в плане выполнения специфических требований фермера к обработке почвы. Определили перспективные направления для будущего развития почвообрабатывающих машин: включение в одну систему разных подсистем цифрового контроля качества обработки почвы и автоматизация дифференцированной почвообработки

ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОЕ ВНЕСЕНИЕ УДОБРЕНИЙ И ПЕСТИЦИДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

The use of unmanned aerial vehicles (UAVs) in agriculture is an innovation for Russia and has great potential, especially when implementing the tasks of precision farming. The directions of using UAV in agriculture are considered. It is shown that for the differentiated application of fertilizers and pesticides, it is most expedient to use UAVs of helicopter and rotary-wing type flying at low speeds (30-40 km/h) and low altitudes (0.5-1.5 m) with a large payload (300-400 kg), as they most fully meet ecological and environmental requirements and ensure the safety of modern human-machine systems. The basic requirements to the quality of the technological operation for the variable rate application of fertilizers and pesticides with the help of unmanned aerial vehicles have been developed: the rate of application of fertilizer working fluids 50-200 l/ha with a discreteness of doses of 10-15 kg active fraction per hektar (25-40 l/ha), pesticides -10-20 l/ha with discreteness of 5 l/ha, median mass diameter of droplets - 250-300 mkm, uneven distribution of working fluid over the operating width is no more than 15 percent, demolition of working fluids outside the treated area is no more than 20 percent, time of control index setting at the boundaries of the allocated plots is no more than 1.1 s; operating speed of the flight is not more than 40 km/h, the altitude of the flight when applying fertilizers and pesticides equals 1.0-1.5 m.Применение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в сельском хозяйстве является инновацией для России и имеет большой потенциал, особенно при реализации задач точного земледелия. Рассмотрены направления использования БПЛА в сельском хозяйстве. Показано, что для дифференцированного внесения удобрений и пестицидов наиболее целесообразно использовать БПЛА вертолетного и винтокрылого типов, летающие на малых скоростях (30-40 км/ч) и небольших высотах (0,5-1,5 м) с большой полезной нагрузкой (300-400 кг), поскольку они наиболее полно соответствуют экологическим и природоохранным требованиям и обеспечивают безопасность функционирования современных систем «человек - машина». Разработаны основные требования к качеству выполнения технологической операции по дифференцированному внесению удобрений и пестицидов с помощью беспилотных летательных аппаратов: нормы внесения рабочих жидкостей удобрений 50-200 л/га с дискретностью доз 10-15 кг д.в./ га (25-40 л/га), пестицидов - 10-20 л/га с дискретностью доз 5 л/га, медианно-массовый диаметр капель - 250-300 мкм, неравномерность распределения рабочей жидкости по ширине захвата - не более 15 процентов, снос рабочих жидкостей за пределы обрабатываемого участка - не более 20 процентов, время установки заданной дозы на границах выделенных участков - не более 1,1 с; рабочая скорость полета - не более 40 км/ч, высота полета при внесении удобрений и пестицидов - 1,0-1,5 м

БЕСПИЛОТНЫЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ И УДОБРЕНИЙ В СИСТЕМЕ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

The development of precision farming technology requires a higher level of technical support based on programmable, fully autonomous or remotely controlled unmanned aerial systems that contain complexes of automatic or remotely controlled unmanned aerial vehicles (UAVs). The authors conducted selection and justification of the main parameters of the UAV for agricultural purposes. For variable rate application of plant protection products and fertilizers the agrarians prefer UAVs of reusable, non-aerodrome basing, with small take-off for takeoff or vertical take-off and vertical landing, low-altitude, helicopter, rotary-wing and multi-rotor types equipped with an autopilot and a system for differentiating the distribution of fertilizer working fluids and pesticides for a set program, developed in accordance with the agrochemical cartogram and field phytosanitary condition. The equation of mass balance of UAV of agricultural purpose is made, which allows more precisely to determine the take-off weight taking into account the constituent masses of the payload intended for differentiated dispensing and distribution of working fluids of fertilizers and pesticides. The equation of UAV existence is obtained, which differs in that, in addition to the mass and flight-technical characteristics of the aircraft, it displays the technological parameters of differentiated application of pesticides and fertilizers for a particular field being treated. The technological process of UAV application in the system of precise farming includes sequential interrelated operations: monitoring and sounding of crops (using light UAVs equipped with multispectral cameras), obtaining, processing and transmitting information for crop management, differentiated application of pesticides and fertilizers according to a specified treatment program (UAV through a large payload).Развитие технологии точного земледелия требует более высокого уровня технического обеспечения, основанного на программируемых, полностью автономно функционируемых или дистанционно управляемых беспилотных авиационных системах, содержащих комплексы автоматических или дистанционно-управляемых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Проведен выбор и обоснование основных параметров БПЛА сельскохозяйственного назначения. Установлено, что для дифференцированного внесения средств защиты растений и удобрений предпочтительны БПЛА многоразового использования, безаэродромного базирования, с небольшой разбежкой для взлета или вертикальным взлетом и вертикальной посадкой, низковысотные, вертолетного, винтокрылого и мультироторного типов, оснащенные автопилотом и системой дифференцированного распределения рабочих жидкостей удобрений и пестицидов по заданной программе, разработанной в соответствии с агрохимической картограммой и картой фитосанитарного состояния поля. Составлено уравнение массового баланса БПЛА сельскохозяйственного назначения, которое позволяет более точно определить взлетную массу с учетом составляющих масс полезной нагрузки, предназначенной для дифференцированного дозирования и распределения рабочих жидкостей удобрений и пестицидов. Получено уравнение существования БПЛА, отличающееся тем, что оно, кроме массовых и летно-технических характеристик летательного аппарата, отображает технологические параметры дифференцированного внесения пестицидов и удобрений для конкретного обрабатываемого поля. Показано, что технологический процесс применения БПЛА в системе точного земледелия включает последовательные взаимосвязанные операции: мониторинг и зондирование посевов (с использованием легких БПЛА, оснащенных мультиспектральными камерами), получение, обработку и передачу информации для управления посевами, дифференцированное внесение пестицидов и удобрений по заданной программе обработки поля посредством (посредством БПЛА с большой полезной нагрузкой

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОЦЕНКИ ТОЧНОСТИ СИСТЕМ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ГЛОНАСС/GPS ПРИ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОМ ВНЕСЕНИИ УДОБРЕНИЙ

One of the directions of increase in fertilizers efficiency is reduction of nonuniformity of their distribution across the field. Quality of fertilizer application decreases in particular because of diagram joining violation when distributions at adjacent passes of units. The authors detected dependence of size of diagrams overlapping at adjacent passes of machines for surface fertilization on quality of distribution across the field. Analytical researches define dependence of a dose of fertilizers application on the unit driving accuracy characterized by variation coefficient. Received mathematical model make it possible to determine admissions on overlapping of adjacent passages at the corresponding mean square deviation from optimum. These deviations limits depend on the set dose of application, limit of a deviation from it, the accuracy of driving characterized by a square deviation of overlapping and average value of a deviation from overlapping to optimum and also on the empirical coefficients characterizing a diagram of distribution of fertilizers on the general operating width. With reduction of a square deviation the limits of a unit deviation from the set operating width increase and reach a maximum when value of this deviation is equal to zero. The authors offered an algorithm of assessment of influence of size of diagram overlapping at adjacent passes of machines for application of fertilizers on quality of distribution across the field. Methodical approaches to justification of requirements to the precision positioning systems GLONASS/GPS were formulated.Одно из направлений повышения эффективности удобрений - уменьшение неравномерности их распределения по полю. Качество внесения удобрений снижается в частности из-за нарушения стыковки эпюр их распределения при смежных проходах агрегатов. Рассмотрели вопросы, связанные с выявлением зависимости величины перекрытия эпюр смежных проходов машин для поверхностного внесения удобрений на качество их распределения по полю. Исследовали зависимость дозы внесения удобрений от точности вождения агрегата для внесения удобрений, характеризуемой коэффициентом вариации. Получили математическую модель для определения допусков на перекрытие смежных проходов при соответствующем среднеквадратичном отклонении перекрытий от оптимального. Выявили, что допуски на эти отклонения зависят от заданной дозы внесения, допуска на отклонение от нее, точности вождения агрегата для внесения удобрений, характеризуемой среднеквадратичным отклонением перекрытия и средним значением отклонения от перекрытия до оптимального, а также от эмпирических коэффициентов, характеризующих эпюру распределения удобрений на общей ширине захвата. Установили, что с уменьшением среднеквадратичного отклонения допуски на отклонение агрегата от заданной ширины захвата увеличиваются и достигают максимума, когда оно равно нулю. Предложили алгоритм оценки влияния величины перекрытия эпюр смежных проходов машин для внесения удобрений на качество распределения их по полю. Сформулировали методические подходы к обоснованию требований к точности систем позиционирования ГЛОНАСС/GPS

Обоснование параметров машинной технологии приготовления органобактериальных удобрений

Questions connected with a solution of a problem of providing plants with nitrogen by means of nitrogen-fixing biological preparations application were considered. Requirements to quality of organo-bacterial fertilizers preparation on the basis of composts and the nitrogen-fixing biological preparations of Extrasol group were stated. Theoretical and experimental researches for justification of possibility of biological products application together with peat-manure composts were conducted. A project of technological process and experimental facilities for organo-bacterial mix preparation with a set quality level of biological product distribution in compost were developed. In the course of experiment the time length of mixing was modified from 1 to 12 min. There were set the values of rotation frequency of a rotor mixer: 40, 60, 80 and 100 rpm. Uniformity of biological product distribution in the mix was estimated by coefficient of a variation of a control element for which sugar beet seeds were used. It was revealed that quality of biopreparation distribution in the compost mass depends on the rotor mixer rotation frequency and time length of mixing. At the constant mixing time with increase in frequency of rotation quality of distribution in the mass of the control element estimated by variation coefficient at first decreases, and then at achievement of the frequency of 65-70 rpm it starts to increase. Quality of distribution is influenced positively also by time length of mixing. With the constant frequency of rotor mixer rotation uniformity of mixing was stabilized after 3-4 min. When facilities loading to 50 kg of mix (49 kg of compost +1 kg of a biological product) the coefficient of a control element variation characterizing distribution quality made 10-13 percent with a frequency of rotation of 65 rpm and time of mixing of 3 min.Рассмотрели вопросы, связанные с решением проблемы обеспечения растений азотом посредством применения азотофиксирующих биопрепаратов. Изложили требования к качеству приготовления органо-бактериальных удобрений на основе компостов и азотофиксирующих биопрепаратов группы Экстрасола. Провели теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию возможности применения биопрепаратов совместно с торфо-навозными компостами. Разработали проект технологического процесса и экспериментальную установку для приготовления органо-бактериальной смеси с заданным уровнем качества распределения биопрепарата в компосте. В процессе эксперимента изменяли продолжительность перемешивания от 1 до 12 мин. Установили значения частоты вращения ротора-смесителя: 40, 60, 80 и 100 об/мин. Равномерность распределения биопрепарата в смеси оценивали коэффициентом вариации контрольного элемента, в качестве которого использовали семена сахарной свеклы. Выявили, что качество распределения биопрепарата в массе компоста зависит от частоты вращения ротора-смесителя и времени перемешивания. При фиксированном времени перемешивания с увеличением частоты вращения качество распределения в массе контрольного элемента, оцениваемого коэффициентом вариации, сначала уменьшается, а затем при достижении частоты 65-70 об/мин начинает увеличиваться. На качество распределения положительно влияет также продолжительность перемешивания. При фиксированной частоте вращения ротора-смесителя по истечении 3-4 мин равномерность перемешивания стабилизируется. Определили, что при загрузке в установку до 50 кг смеси (49 кг компоста + 1 кг биопрепарата) коэффициент вариации контрольного элемента, характеризующий качество распределения биопрепарата, составил 10-13 процентов при частоте вращения 65 об/мин и времени перемешивания 3 мин