The article describes the results of a study on the use of crop residues (straw) as a fertilizer in the organic farming system. The studies were carried out in two farms of Ryazan region and consisted in disposing of crop residues as a fertilizer using a special machine. It is a device for utilizing the non-grain part of the crop as a fertilizer and using the standard technology with the addition of biological products with the help of a sprayer. The design of the developed machine allows selection and grinding of the plant material with its simultaneous treatment with a working solution of biopreparations or stubble destructors. Recycled plant residues were treated with various biopreparations: Agrinos-1 1.2-2 l/ha, Sternifag SP 80 g/ha, Ecorost 0.4 l/ha and Biocomplex BTU 1 l/ha. As a control, the straw was crushed and embedded in the upper soil layers without treatment with biopreparations. From the moment of disposal of crop residues and until the beginning of spring barley sowing in April 2019, the activity of cellulose-degrading bacteria in the soil was recorded (using the linen method). Content of the main micro and macro elements was established by a comprehensive chemical analysis. Before harvesting in August 2019, biological productivity was recorded (it was 15.2% higher on variants using biopreparations for stubble destruction) and the quality was assessed by the protein content in the grain.
The research aimed at resolving the issues of utilizing the tailings as fertilizer is presented. The aggregate for the machine utilization of after harvesting tailings as fertilizer is described. This machine is designed to work on straw, from which it selects plant material and grinds it while simultaneously treating with a process solution of agents. The solution accelerates the decomposition process, and then the machine evenly distributes fertilizer ready for use with the possibility of simultaneous incorporation into the soil (depending on the traction class of the tractor used). The introduction of the process solution is carried out by fine spraying through centrifugal nozzles mounted on the nozzle ramp behind the distribution flaps. Four biological agents for the preparation of a process solution accelerating the decomposition of the tailings are considered: Agrinos 1, Sternifag, Ekorost and BTU Biocomplex. The results regarding influence of the tested agents on the decomposition rate of after harvest residues are obtained. The unit proposed for recycling the tailings as fertilizer has passed operational tests during the experiment. The power reserve in terms of the volume of the technological tank was 3000 ± 20 m, which provides 4 driving strokes, with an average bout length about 700 meters for the Ryazan region. Thus, refueling of technological tank is carried out on one side of the field. Measuring the operating speed showed it was 6-8.5 km/h for different bout lengths and evenness of the field, the hourly output was 5-5.5 ha/h.
Для решения проблем с эффективным использованием незерновой части урожая авторами предложен агрегат для её утилизации в качестве удобрения. Данная машина включает в себя: комплекс для подготовки к использованию незерновой части урожая, представляющий собой серийный измельчитель-мульчировщик, дополнительно оборудованный системой подачи рабочего раствора препарата, ускоряющего процесс разложения растительного материала; модуль для дифференцированного внесения рабочего раствора, который состоит из сканирующего устройства аналитического блока и исполнительного механизма; комплекс для заделки готового удобрения в почву. Рассматривается конструкция машины и принцип её действия. Проведённые, производственные испытания на 12 га УИНЦ «Агротехнопарк» показали надёжную работу предлагаемой машины. Были получены эксплуатационные показатели разработанной машины: запас рабочего хода по объёму технологической ёмкости составляет 3000 метров, при средней длине гона 400 метров, часовая производительность составила 5 га/ч при средней рабочей скорости 7,5 км/ч. При использовании в качестве биологического препарата гуматов необходимо через каждые 800 метров прохода агрегата производить чистку основного фильтрующего элемента от торфяной крошки (это приводит к увеличению времени на технологическое обслуживание, в среднем на 27 %). Норма внесения рабочего раствора соблюдалась согласно рекомендациям производителей препаратов, отклонение не превышало 4,6 %. По урожайности последующей культуры в 2019 году планируется оценить эффективность применения данной машины для повышения плодородия почвы, а также оценить один из испытываемых биологических препаратов (Agrinos 1, Стернифаг, Экорост (гуматы), Биокомплекс БТУ).
The article presents investigations aimed at addressing issues of utilization of the tailings of the crop as a fertilizer. It is known that the by-products of crop production left on the field interfere with the subsequent agricultural operations, and when used as a fertilizer it has a long decomposition period, which is accompanied by putrefactive processes with the release of phenolic compounds which inhibit subsequent plants. To accelerate the process of humification of plant residues, nitrogen-containing fertilizers are used, but recently biological preparations have become widespread, allowing the grain to be completely decomposed in 3–4 months. The authors propose a design of the machine that allows combining the operations of grinding the tailings of the crop with the introduction of bio preparations to speed up the decomposition process. The article presents the results of this machine field tests using various bio preparations: Agrinos 1, Sterniphag SP, humic preparation Ecorost and Biocomplex BTU. According to the linen method, the effect of the preparations on the activity of cellulose-decomposing bacteria was assessed. The dynamics of the activity of biological preparations was not linear and was largely dependent on weather conditions. The hotter temperature and the absence of abundant precipitation in August – September 2018 did not contribute to the active work of the soil biota and in the first report period the best decomposition of linen was in the variant with Biocomplex BTU and Sterniphag, respectively 3.6 and 3.3 %. On the 236th day of the experiment, the picture changed and the variants with Agrinos 1 and Ecorost showed the best performance, the decomposition was 21.2 and 21.9 %, respectively.
При проведении полевых испытаний машины для утилизации незерновой части урожая в качестве удобрения было установлено, что при установке вылета форсунки за распределительные заслонки возможно разделять поток измельчённой растительной массы на два различных слоя. Первый слой обработанный рабочим раствором препарата, ускоряющего процесс разложения второй, из растительного материала, проходит над соплом распылительных форсунок и остаётся сухим (не обработанным рабочим раствором). Так, при установке крайних значений вылета форсунки за распределительные заслонки max45 мм и min0 мм при помощи тепловизора засвидетельствовали образование необработанного слоя над обработанным по разности их температур. Рабочий раствор готовится путём смешивания биологических удобрений с водой, температура раствора не более 5-10 С, а температура соломы в валке составляет 22 С и более. Была выдвинута гипотеза о том, что верхний, не обработанный рабочим раствором, слой может защищать нижний, обработанный, от воздействия окружающей среды и исключить испарение рабочего раствора до момента заделки удобрения в почву. В результате лабораторных исследований были получены нелинейные зависимости изменения влажности и температуры внутри слоя соломы, обработанной рабочим раствором. Было установлено, что первые 20 минут после обработки влага под действием силы тяжести стремительно перемещается в нижнюю часть слоя, после чего начинает подниматься вверх и испаряться. В полевых условиях измельчённая и обработанная рабочим раствором растительная масса попадает на почву хорошо перемешенная и с усвоенной влагой более 90, что приводит к интенсивному её испарению. Необработанный слой соломы, уложенный поверх обработанного, может считаться защитным и при условии их равенства по толщине способен сдерживать интенсивность испарения до 1 часа при температуре воздуха не более 25 С.During field tests of the machine for recycling the non-dead part of the crop as a fertilizer, it was found that when changing the flow of the nozzle behind the distribution shutters, it is possible to divide the flow of crushed plant mass into two different layers. The first - treated with working solution of preparation accelerating decomposition process and the second, from vegetable material, which passes over nozzle of spraying nozzles and remains dry (not treated with working solution). Thus, when setting the extreme values of the nozzle departure beyond the distribution flaps max 45 mm and min 0 mm with the help of a thermal imager, the formation of an untreated layer above the temperature-differential treated layer was witnessed. Working solution prepares by mixing of biological fertilizers with water, with a temperature of solution no more than 5 of -10 With, and straw temperature in a roll is 22 With and more. It has been hypothesized that the top layer not treated with the working solution can protect the bottom layer treated from the environment and avoid evaporation of the working solution until the fertiliser is embedded in the soil. Laboratory studies resulted in non-linear changes in humidity and temperature within the straw layer treated with the working solution. It was found that the first 20 minutes after the treatment, moisture is rapidly moved by gravity to the bottom of the layer, after which it begins to rise and evaporate. Under field conditions ground and treated with working solution plant mass will get on soil well mixed and with absorbed moisture more than 90, which leads to its intensive evaporation. The processed straw layer laid over processed can be considered as protective and on condition of their equality on thickness, is capable to constrain intensity of evaporation till 1 oclock at air temperature no more than 25 .
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.