CC BY
18
of the development of bio-dynamic farming systems of potato-growing in KFH "Demetra": Recommendations]. Blagoveshchensk, 2006. 43 p.
10. Ovsinskiy I.E. Novaya sistema zemledeliya. Pereizd. v 1899 g. (Kiev, tipogr. S. V. Kul'zhenko). [A new farming system]. Novosibirsk: "AGRO-SIBIR", 2004. 86 p.
11. GOST 23728-23730. Tekhnika sel'skokho-zyaystvennaya. Metody ekonomicheskoy otsenki.
[State Standard 23728-23730. Machinery agricultural. Methods for economic evaluation]. Moscow: izd-vo standartov, 1988.
12. OST 10.2.2 - 2002. Ispytaniya sel'skokho-zyaystvennoy tekhniki. Metody energeticheskoy otsenki. [State Standard 10.2.2 - 2002. Testing of agricultural machinery. Methods of energy evaluation]. Moscow: izd-vo standartov, 2002.
УДК 631.172
Технико-экономическое обоснование оптимального состава средств механизации с учетом агроэкологического районирования сельскохозяйственных территорий на микроуровне
Мухамадьяров Фарзутдин Фаткутинович1, доктор техн. наук, профессор, Коробицын Сергей Леонидович1, кандидат с.-х. наук, доцент, Соболева Наталия Николаевна1'2, научный сотрудник 1ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», 2ФГБНУ СВРАНЦ г.Киров, Россия
E-mail: [email protected]
Агроэкологическое районирование сельскохозяйственных территорий на микроуровне позволяет усовершенствовать внутрихозяйственное землеустройство и провести высокоадресную оптимизацию среды обитания культурныгх растений. Выделение или объединение агроэкологически однотипных территорий (АОТ) наиболее сложно в условиях пересеченного рельефа и может привести к уменьшению размеров полей севооборотов, снижению эффективности применения высокопроизводительной техники и определенным ограничениям в использовании энергонасыгщенныш технических средств с широкозахватными сельскохозяйственными машинами. Учитывая высокую неравномерность распределения во времени и пространстве факторов среды, становится очевидным, что обработка почвы требует дифференцированного подхода и ориентирует на районирование агротехнических приемов, потому что они могут проводиться разнообразно и в разные сроки. Для обоснования оптимального состава средств механизации возделывания сельскохозяйственны культур на примере опытного поля быгло выбрано четыре пахотных агрегата, четыре агрегата с плоскорезными и восемь с дисковыми рабочими органами, а также три посевные В качестве основного критерия для оценки оптимального состава средств механизации использовали совокупные энергозатраты на технологический процесс. Оценка энергетической эффективности технологических процессов, связанным с обработкой почвы, указывает на значительные изменения приведенные затрат энергии при варьировании видов обработки и технологических показателей. По вариантам вспашки экономия энергозатрат может достигать 30%, плоскорезной обработки - 38%, дискования почвы - 20% и посева - 14%. А экономия прямого расхода топлива на наиболее энергоемких операциях может составлять до 7 кг/га
Ключевые слова: ландшафтные особенности поля, склон, средства механизации, рабочие органы, оптимизация состава, производительность, энергозатраты, энергоемкость, энергетическая эффективность
В исследованиях по адаптивному растениеводству наиболее важным аспектом является выявление неравномерно распределенных во времени и пространстве факторов среды, лимитирующих продуктивность, качество и устойчивость урожая видов и сортов сельскохозяйственных культур. Получение этой информации на основе оценок взаимодействия "растение - среда" и "фактор - продукт" позволит усовершенствовать внутрихозяйственное землеустройство путем районирования территории с учетом микроландшафтных особенностей поля и провести высокоадресную оптимизацию среды обитания культурных растений применением техногенных факторов и технических средств [1]. В.П. Мосолов [2] по этому поводу отмечал: «Каждому участку - своя агротехника».
Использование в качестве критериев оценки технологий возделывания сельскохозяйственных культур показателей энергоанализа дает возможность получить объективные данные о рентабельности затрат. Сравнивая значения коэффициента энергетической эффективности Кф и полной энергоемкости Э рассматриваемых вариантов из условия Кф ^ max, а Э ^ min, нужно выбрать наиболее эффективный из них.
Цель исследований - повышение эффективности использования средств механизации путем оптимизации их состава применительно к агроландшафтным условиям опытного поля.
Материал и методы. Настоящая статья продолжает серию публикаций в журнале «Аграрная наука Евро-Северо-Востока» по
разработке методики проведения агроэколо-гического районирования на принципах пре-цезионно-адаптивного растениеводства. Исследования проведены в 2004...2011 гг. на территории Фаленской селекционной станции НИИСХ Северо-Востока. Подробная характеристика опытного поля приведена ранее [3]. Использовали методики: агроэкологического районирования сельскохозяйственных территорий на микроуровне [1, 4, 5], расчета оптимального состава и показателей работы машинно-тракторных агрегатов [6, 7] и энергоанализа в растениеводстве [8].
Результаты и их обсуждение. Анализируя ландшафтные особенности опытного поля, в частности величину его склонов, пришли к тому, что выделенную по индексу урожая его часть (рис.) для благоприятного размещения сельскохозяйственных культур (за исключением территории, типизируемой 14 реперной площадкой) следует разделить на два участка [1]. Они отличаются величиной склона, а, следовательно, видами основной обработки почвы. Верхнюю часть АОТ (ре-перные площадки 4, 6, 7) следует обрабатывать с применением вспашки, а оставшуюся (реперные площадки 3, 5, 8) - плоскорезами с противоэрозионным сохранением верхнего горизонта. Учитывая, что движение агрегатов осуществляется поперек склонов, то длина загонов на опытном поле сильно варьирует (от 260 до 650 м).
Таким образом, для обоснования оптимального состава средств механизации было выбрано четыре пахотных агрегата, четыре агрегата с плоскорезными и восемь с дисковыми рабочими органами, а также три посевных. Их основные технические характеристики приведены в таблице 1. С учетом агро-ландшафтных особенностей опытного поля и для конкретных почвенных условий согласно [6] рассчитывали тяговое сопротивление орудий. По тяговым характеристикам тракторов определяли скорости движения агрегатов, затем их корректировали в соответствии со скоростями, оптимальными для выполнения конкретных технологических операций. По этим же характеристикам находили значения часового расхода топлива различными агрегатами. На завершающем этапе с учетом коэффициента использования рабочего времени смены определяли реальную производительность агрегатов (табл. 1).
7 к
Ш Телевышка 35 1' ' с первой реперной площадкой
---\ @
Вышка сотовой связи 349°1' с четвертой реперной площадки
Рис. АОТ по индексу урожая (ИУ) сельскохозяйственных культур: □ - ИУ>1 □ - ИУ<1
В качестве основного критерия при обосновании оптимального состава средств механизации использовали совокупные энергозатраты на технологический процесс. Из полученных результатов (табл. 2) видно, что по видам работ они существенно отличаются. По вариантам вспашки экономия энергозатрат может достигать 30%, плоскорезной обработки - 38%, дискования почвы - 20% и посева -14%. А экономия прямого расхода топлива на наиболее энергоемких операциях может достигать до 7 кг/га.
Оценку энергетической эффективности использования анализируемых агрегатов провели на примере возделывания яровых зерновых (пшеница Приокская и овес Аргамак) и озимой ржи Фаленская 4. Результаты расчета технологий возделывания сельскохозяйственных культур приведены в таблице 3, в которой показаны для каждого участка варианты с агрегатами, имеющими максимальную и минимальную энергоемкость.
Тап.чица I
Технические характеристики агрегатов
Вид работ Состав агрегата Масса машины, кг Ширина захвата агрегата, м Номер передачи Скорость, км/ч Часовой расход топлива, кг/ч Производительность. га/ч
Вспашка МТЗ-82+ПЛИ-3-35 522 1,05 6 11.5 13,6 0,87
ДТ-75МВ+ПЛН-5-35 800 1.75 6 8,75 15,1 0.88
Т-150К+Ш1Н-5-35 800 1,75 4 12 27 1.21
К-701+ПЛН-8-35 1220 2,8 Шд-Зп 12 46 2,42
Плоскорезная обработка почвы МТЗ-82+ППШ-35/2-70 550 1,46 6 9 13 0,98
Т-150К+КПГ250 470 2,4 2 7 20 1,21
К-701+КПГ2-150 800 3,1 11д-2п 8 32 1,79
Т-150К+ПГ-3 1125 3,12 2 10 22 2,07
Предпосевная обработка почвы (дискование) Т-150К+БДН-3.0 698 3 1 8 10 1,73
МТЗ-82+БДН-З 698 3 4 8 10,5 1,73
Т-150К+БДТ-7.0 3500 7 1 8 20 4,03
К-701+БД-10 3700 10 Ид-2п 8 32 5,76
Т-150К+БДВ-3 2200 3 3 12 15 2,59
К-70НБДВ-7 3300 7 Шд-Зп 12 37 6,05
Т-150К+Хорш ДжокерЗ.ЗсЛ 1650 3,5 4 15,2 21 3.83
Т-150Ю4003-2 Амслоне 2050 4 2 10 14 2,88
Сев зерновых МТЗ-82Н-СЗ-3.6 1830 3,6 6 11,5 13,5 2,98
Т-150К+СП11+2СЭ-3.6 1830x2+915» 7,2 4 12 30 6,22
К-701+СП16+ЗСЗ-3,6 1830x3*1762* 10,8 Шд-Зп 12 48 9,33
*- масса сценки, кг
Таблица 2
Совокупные эисргоэагрты технических средств по ВИЛАМ работ
Вид работ Состав агрегата Расход топчила, кг/га Прямые энергозатраты, МДж/'га Совокупные энергоъатраты. \(ДжУга
М13-82+Г1ЛН-3-35 15,63 662,4 975.4
Нспашка ДТ-75МВ+-(ШН-5-35 17.16 732,7 1214.65
Т-150К+Ш1Н-5-35 22.31 952,64 1401,05
К-701*ПЛН-8-35 19.01 811.73 1203.62
МТЗ-Я2^ ППН-3-35/2-70 13.26 566,2 885,44
Плоскореэная Т-150К+КПГ-250 16,53 705,83 967,47
обработка почвы К-701-<-КГ1Г2-150 17.87 763,05 1211,41
Т-150К+ПГ-3 10,63 453,9 749.05
Т-150К+БДН-3.0 5,78 246.81 »86,47
МГЗ-82+ЬДН-З 6.06 258.76 434.48
Предпосевная обработка почвы (диско ванне) Т-150К+БДТ-7.0 4,96 211,79 487,75
К-701+БД-10 5.55 236.98 452,29
Т-150К+БДВ-3 5,79 247,23 516,22
К-701+-БДВ-7 6,12 261,32 464,55
Т-150К+Хорш ДжоксрЗ^с! 5.48 233.99 409.56
1 -150К+4003-2 Амозоне 4,96 211,79 447,13
N113-82+03-3.6 4,53 193,43 344.23
Сев зерновых Г-150К+СП11+2С-3-3.6 4.82 205,81 373.49
К-701+СП16+ ЗС-З-З.б 5.14 219,48 400,82
>
1 та
■ё я
я
р
я р
и
(Я
та
0
1
п
ее »
о та о
со
о о ч о
я р
;? ю и.
к» о
0\
Таблица 3
Куяыпура Урожайность, т/га Вид основной обработки почвы Вариант Совокупные энергозатраты, Щжга Энергоемкости единицы продукции, МДж.т Коэффициент энергетической к)>фек-тивности
Овес Аргамак 3.48 Вспашка С минимальными энергозатратами МТЗ-82»11Л11-3-35 28231 4056 1,81
С максимальными энергозатратами Т-150К+11ЛН-5-35 28820 4141 1,78
Плмкорсзиая обработка С минимальными энерюзатрагами Т-150К+ПГ-3 28005 4024 1,83
С максимальными знертзатратами К-701+К11Г2-150 28630 4114 1.79
Яровая пшеница Приокская 2,97 Вспашка С минимальными энергозатратами МТЗ-82+ПЛН-3-35 27425 3078 2,93
С максимальными >иср»отатрата.ми Г-150К+11ЛН-5-35 28014 3144 2,86
Плоскорсзная обра&лка С минимальными энергозатратами Т-150К+ГТГ-3 27198 3052 2,95
С максимальными энергозатратами К-701+К1П"2-150 27824 3123 2,88
Озимая рожь Фшкиская 4 2,95 Вспашка С минимальными энергозатратами МТЗ-82-ПЛН-3-35 27414 3319 2.17
С максимальными энергозатратами Т-150К+ШШ-5-35 28003 3390 2.13
Плоскорсзная обработка С минимальными энергозатратами Т-150К+ПГ-3 27186 3291 2.19
С максимальными энергозатратами К-701+КПГ2-150 27813 3367 2.14
Так, значения коэффициентов энергетической эффективности и энергоемкости получения единицы продукции по вариантам агрегатов в целом по технологиям отличаются на 2...3%. Однако, учитывая, что доля энергозатрат на обработку почвы от совокупных варьирует от 6 до 9%, то эффективность использования технических средств в вариантах опыта можно считать существенной.
Заключение. Таким образом, оптимизация состава средств механизации, проведенная по критерию минимума энергозатрат на технологический процесс возделывания сельскохозяйственных культур, позволяет обосновать наиболее эффективные варианты их использования.
Такой метод в большей мере подходит для разработки низкозатратных технологических приемов, но более высокая эффективность может быть получена при создании рабочими органами машин оптимальных условий, удовлетворяющих биологическим требованиям растений, даже при допустимом увеличении удельного расхода топлива.
Список литературы
1. Мухамадьяров Ф.Ф., Коробицын С.Л., Рубцова Н.Е. Агроэкологическое районирование сельскохозяйственных территорий на микроуровне // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015. №3 (46). С. 20-27.
2. Мосолов В.П. Избранные труды. М.: Колос, 1993. 361 а
3. Мухамадьяров Ф.Ф., Коробицын С.Л., Рубцова Н.Е., Ашихмин В.П. и др. Агроэколо-
гическая характеристика условий опытного поля Фаленской селекционной станции // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2013. №4(35). С. 9-12.
4. Мухамадьяров Ф.Ф., Коробицын С.Л., Рубцова Н.Е., Ашихмин В.П. и др. Методические аспекты агроэкологического районирования сельскохозяйственных территорий на микроуровне //Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2013. №4. С. 4-8.
5. Мухамадьяров Ф.Ф., Коробицын С.Л., Рубцова Н.Е., Ашихмин В.П. и др. Особенности влияния почвенных условий в пределах агромикроландшафтов на формирование урожайности сельскохозяйственных культур // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2013. №6 (37). С. 4-8.
6. Андреев В.Л., Курбанов Р.Ф. Расчет показателей тяговых свойств трактора для заданных условий. Расчет оптимального состава и показателей работы машинно-тракторных агрегатов: Методическое пособие для выполнения практических заданий студентами инженерного факультета. Киров: Вятская ГСХА, 2011. 84 с.
7. Тагиров М.Ш., Шакиров Р.С., Гилаев И.Г. Влияние способов основной обработки на водно-физические показатели почвы и продуктивность яровой пшеницы // Земледелие. 2015. №8. С. 20-21.
8. Методическое пособие по определению энергозатрат при производстве продовольственных ресурсов и кормов для условий Северо-Востока европейской части Российской Федерации /Ф.Ф. Мухамадьяров, В.А. Фигурин, В.П. Ашихмин [и др.] Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1997. 62 с.
Technical-and-economical justification of the optimal composition of means of mechanization considering agroecological regionalizing of an agricultural territories at microlevel
Mukhamad'yarov F.F.1, DSc in engineering, professor, Korobitsyn S.L.1, PhD in agriculture, assistant professor, Soboleva N.N.1,2, researcher
^North-East Regional Agrarian Scientific Center, Kirov, Russia, 2North-East Agricultural Research Institute, Kirov, Russia
Agroecological regionalizing of an agricultural territories at microlevel allows to improve intra-economic land management and carry out the highly precision optimization of habitat for cultivated plants. The allocation or association of agro-ecologically similar territories (AST) is more difficult in a rugged relief and can lead to a reduction in the size of fields of crop rotations, decrease the efficiency of high-performance technics and certain restrictions in the use of high power technical means with wide-swath agricultural machines. Considering the high irregularity of distribution in time and space of environment factors becomes obvious that soil treatment requires differentiated approach and focuses on "regionalizing agricultural practices" because they "can be carried out diverse and at different times". For justification of the optimal composition of means of mechanization of cultivation of agricultural crops on example of the experimental field four arable units, four units with flat-cutting bodies and eight units with disk working bodies, and three sowing units were selected. The main criterion for the evaluation of the optimal composition of means of mechanization was the
total energy consumption for technological process. Evaluation of the energy efficiency of technological processes connected with processing of the soil indicates significant changes in the energy costs for the varying types of processing and technological parameters. According to variants of plowing saving of energy consumption can reach 30%, flat-cutting processing of the soil - 38%, disking of the soil is 20% and sowing -14%. Saving of direct fuel consumption for the most energy-intensive operations can be up to 7 kg/ha.
Key words: landscape features of the field, slope, means of mechanization, working bodies, optimization of composition, productivity, energy consumption, energy intensity, energy efficiency
References
1. Mukhamad'yarov F.F., Korobitsyn S.L., Rubtsova N.E. Agroekologicheskoe rajonirovanie sel'skokhozyajstvennykh territorij na mikrourovne. [Agroecological regionalizing of an agricultural territories at microlevel]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2015. no.3 (46). pp.20-27.
2. Mosolov V.P. Izbrannye trudy. [Selected Works]. Moscow, 1993. 361 p.
3. Mukhamad'yarov F.F., Korobitsyn S.L., Rubtsova N.E., Ashikhmin V.P., Savel'ev Yu.P., Vologzhanin V.N., Kaysin D.V. Agroeko-logicheskaya kharakteristika uslovij opytnogo polya Falenskoj selekcionnoj stancii. [Agroecological characteristics of conditions of experiment field of Falenki breeding station]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2013. no. 4(35). pp. 9-12.
4. Mukhamad'yarov F.F., Korobitsyn S.L., Rubtsova N.E., Ashikhmin V.P., Savel'ev Yu.P., Vologzhanin V.N., Kaysin D.V. Metodicheskie aspekty agroekologicheskogo rajonirovaniya sel'skokhozyajstvennykh territorij na mikrourovne. [Methodical aspects of agro-ecological regionalizing of agricultural lands at microlevel]. Agrarnaya naukaEvro-Severo-Vostoka. 2013. no. 4. pp. 4-8.
5. Mukhamad'yarov F.F., Korobitsyn S.L., Rubtsova N.E., Ashikhmin V.P., Savel'ev Yu.P., Vologzhanin V.N., Kaysin D.V. Osobennosti vliya-niya pochvennykh uslovij v predelakh agromikro-landshaftov na formirovanie urozhajnosti sel'skokhozyajstvennykh kul'tur. [Pecularities of influence of soil conditions within agro-microlandscape on
forming of yield of agricultural crops]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka, 2013. no. 6(37). pp. 4-8.
6. Andreev V.L., Kurbanov R.F. Raschet po-kazateley tyagovykh svoystv traktora dlya zadannykh usloviy. Raschet optimal'nogo sostava i pokazateley raboty mashinno-traktornykh agregatov: Meto-dicheskoe posobie dlya vypolneniya prakticheskikh zadaniy studentami inzhenernogo fakul'teta. [Calculation of traction properties of tractor for given conditions. The calculation of the optimal composition and performance of machine-tractor units: Methodical guidelines for performance of practical tasks by the students of engineering faculty]. Kirov: Vyatskaya GSKhA, 2011. 84 p.
7. Tagirov M.Sh., Shakirov R.S., Gilaev I.G. Vliyanie sposobov osnovnoj obrabotki na vodno-fizicheskie pokazateli pochvy i produktivnost' yarovoj pshenicy. [The influence of the main soil preparation method on water-physical indicators of soil and productivity of spring wheat]. Zemledelie. 2015. no.8. pp.20-21.
8. Mukhamad'yarov F.F., Figurin V.A., Ashik-hmin V.P. e.a. Metodicheskoe posobie po oprede-leniyu energozatrat pri proizvodstve prodovol'-stvennykh resursov i kormov dlya usloviy Severo-Vostoka evropeyskoy chasti Rossiyskoy Federatsii. [Methodological guidelines on determination of energy consumption in the production of food resources and feed for the North-East of the European part of the Russian Federation]. Kirov: NIISKh Severo-Vostoka, 1997. 62 p.
