МОДЕЛИРОВАНИЕ МАССОПЕРЕНОСА В ПОЧВЕ С УПЛОТНЕННЫМ СЛОЕМ В ПРОЦЕССЕ УТИЛИЗАЦИИ СЖИЖЕННОГО БЕСПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА

Abstract

Цель исследований - моделирование пространственной локализации при внесении жидких органических удобрений. Внесение органических удобрений в современном сельском хозяйстве - ключевой аспект успешного выращивания. Однако в процессе внесения возникают проблемы, связанные с избыточной концентрацией питательных веществ в одних областях и недостатком в других. В работе рассматриваются проблемы внесения и моделирования пространственной локализации удобрений при утилизации бесподстилочного навоза. Их решение позволяет точно определить области, в которых концентрируются питательные вещества и соответственно корректировать параметры разрабатываемых орудий. Разработанная программа позволяет задавать широкий ряд начальных и граничных условий: градиенты влажности по глубине, расстояния между областями подачи веществ. Расчеты производятся с учетом законов гидрофизики почвы. Исследования показали, что моделирование дает возможность прогнозирования и выявления нежелательных ситуаций, связанных с появлением избыточных или недостаточных концентраций и их динамики. Использование моделей и расчетов массопереноса позволяет более точно определить оптимальные периодичность и объемы подачи удобрений. Решаемая проблема требует дальнейших исследований, связанных с улучшением алгоритмов программы и ее универсализации. Программное средство имеет графический интерфейс для возможности точно задать начальные и граничные условия, описывающие состояние почвенного профиля и визуализации результатов. Актуальность темы исследования подтверждается перспективностью бесподстилочного навоза в обозримом будущем. Изготовлен глубокорыхлитель-дренер (патент на полезную модель № 217154 U1). Практическое изучение модели проведено на подпахотном внесении сжиженного бесподстилочного навоза при закладке хмельника (глубина 40 см) и внесении жидкой фракции навоза на глубину 20 см в почву теплицы. Опыты показали идентичность модели.

The purpose of the research is to simulate spatial localization when applying liquid organic fertilizers. The application of organic fertilizers in modern agriculture is a key aspect of successful cultivation. However, during the application process, problems arise associated with an excessive concentration of nutrients in some areas and nutrient lack in others. This work deals with the problems of applying and modeling the spatial localization of fertilizers during utilization of liquid manure. The solution of these problems allows identifying accurately the areas in which nutrients are concentrated and, accordingly, adjust the parameters of the tools under development. The developed program makes it possible to preset a wide range of initial and boundary conditions such as humidity gradients in depth, distances between areas of substance application. The calculations are made according to the laws of hydro-physical properties of soil. The research has shown that modeling makes it possible to predict and identify undesirable situations associated with the appearance of excessive or insufficient fertilizer concentrations and their dynamics. The use of models and calculations of mass transfer makes it possible to more accurately determine the optimal frequency and volume of fertilizer application. This problem requires further research dealing with improving the algorithms of the program and its universalization. The software tool has a graphical interface to accurately set the initial and boundary conditions describing the state of the soil profile and visualization of the results. The relevance of the research topic is confirmed by the prospects of liquid manure application in the foreseeable future. A deep tillage cultivator, a mole blade, was manufactured (utility model patent No. 217154 U1). The pilot study of the model was carried out on the subsoil injection of liquid manure when establishing a hop-yard (40 cm deep) and the introduction of a liquid fraction of manure to a depth of 20 cm into the soil of the greenhouse. The trials have shown the identity of the model.