Снижение энергоемкости при внесении органических и минеральных удобрений

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «ВГАУ им. императора Петра I».

Агроинжинерный факультет.

Каф. Эксплуатации МТП.

 

ДОКЛАД

На тему:  «Снижение энергоемкости при внесении органических и минеральных удобрений»

 

 

 

 

 

 

                                                                                      Выполнил:

                                                                                                                          Студент АИ-4-2а  Лощенко А.В

                                                                                   Проверил:

                                                                                                                             Ст.преподаватель Следченко В.А

 

 

 

 

 

 

 

 

ВОРОНЕЖ 2014

Ежегодно в нашей стране применяется около 17 млн. тонн дей- ствующего вещества минеральных удобрений, 30-35 тыс. тонн пестицидов, около , 50 млн. тонн органических удобрений. Однако эффект от внесения этих мелиорантов не всегда достигается на 100%, что связано с слабым оснащением агрегатов техническими средствами точного вождения.

Основной парк машин для внесения твердых минеральных удобрений (более 90 %) составляют центробежные дисковые разбрасыватели. Их широкое распространение обусловлено такими достоинствами, как возможность внесения различных видов удобрений, небольшая стоимость, высокая производительность, обеспечение широкого диапазона доз внесения, простота конструкции, низкие затраты на техническое обслуживание. Вместе с тем, одной из особенностей центробежных дисковых разбрасывателей является то, что ширина разбрасывания намного превышает ширину машины. Это делает необходимым перекрытие смежных проходов на определенную величину (рис. 1),

отклонение от которой увеличивает неравномерность внесения удобрений по полю. При этом наиболее сложной в плане соблюдения необходимых перекрытий является работа без технологической колеи.

По данным научных исследований, неравномерность распределения различных доз минеральных удобрений по-разному влияет на потери урожая. Если дозы вносимых удобрений лежат в пределах ниже оптимальных, то недостаток удобрения, а следовательно, и недобор урожая в одном месте компенсируются прибавкой урожая в другом, поэтому неравномерность их распределения проявляется только в пестроте почвенного плодородия. При внесении оптимальных доз потери урожая от неравномерности рассева удобрений увеличиваются в результате недобора на недостаточно удобренных участках, а также из-за полегания растений на участках, получивших избыточную дозу питательных веществ. При этом зависимость урожая от количества питательных веществ в почве выражается кривой (рис. 2), которая имеет восходящую ветвь, растянутый максимум и нисходящую ветвь, выражающую снижение урожайности при избыточных дозах удобрений. Таким образом, потери урожая из-за избытка удобрений значительно выше, чем при их недостатке. Кроме того, недостаток питательных элементов влияет на качество получаемой продукции. 
Установлено, что даже опытный и добросовестный механизатор из-за отсутствия точного ориентира при работе с широкозахватными машинами не выдерживает стыковых проходов, совершая двойную обработку площади или оставляя огрехи на ширину 2—8 м (рис. 3). При этом проблема обеспечения точного вождения агрегатов для внесения удобрений и пестицидов еще более обостряется с увеличением ширины захвата современной высокопроизводительной техники. Легко подсчитать, что при норме внесения удобрений 0,3 т/га и стоимости 230 тыс. руб./т только на одном проценте площади, обработанной дважды, потери удобрений составят 0,7 тыс. руб./га. При этом мы не учитываем потери урожая, а перекрытия, по некоторым оценкам, могут достигать 15 % и более. При работе опрыскивателя без технологической колеи (например, при внесении глифосатов) разливать «впустую» гербициды при перекрытии смежных проходов (фактически двойная обработка) бессмысленно, поскольку это влечет перерасход дорогостоящих химикатов, а при пропусках образуются необработанные участки.

Таким образом, при работе без технологической колеи отсутствие устройств точного вождения ведет к нарушению оптимального перекрытия смежных проходов и огрехам, что существенно повышает неравномерность распределения удобрений и пестицидов по полю. Это приводит к отклонению фактически вносимых доз от заданных на участках с двойной обработкой и огрехам, потерям удобрений и пестицидов, снижает эффективность их применения, урожайность и качество сельскохозяйственной продукции.

 
Известны механические устройства, пенные маркеры, агротехнические и организационные приемы, позволяющие повысить точность вождения агрегатов для внесения удобрений и химических средств защиты растений. РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» разработан пенный маркер МПУ-1 (рис. 4), использующий отечественный пенообразователь «Синтек». Масса маркера составляет 15 кг, рабочая скорость агрегата — до 20 км/ч, вместимость емкости для раствора пенообразователя — 20 л, частота образования меток — 25—30 меток/мин, объем меток — 0,4—0,8 л, стойкость пены — 20 мин, кратность пены — 200, расход пенообразующего раствора — 200—350 мл/мин. По данным ГУ «Белорусская машиноиспытательная станция», годовой экономический эффект от использования маркера МПУ-1 с опрыскивателем ОТМ-2-3 превышает 21 млн руб.

В последние годы в мировой практике наметилась тенденция практического использования систем параллельного вождения с применением возможностей спутниковой навигации (рис. 5), которые уже хорошо зарекомендовали себя в некоторых хозяйствах страны. Системы параллельного вождения достаточно широко представлены на рынке такими компаниями, как Hemisphere GPS, John Deere, Trimble, Mьller-Elektronik, TeeJet, Arag.

По данным специалистов ФГОУ ВПО «Самарская ГСХА», использование системы параллельного вождения со спутниковой навигацией в одном из хозяйств Самарской области обеспечило увеличение производительности труда на 13—20 %, снижение затрат на удобрения, средства защиты растений и горюче-смазочные материалы до 20 % на 1 га, позволило устранить 11 % перекрытий и 4 % пропусков, что дало экономию денежных средств свыше 180 российских руб./га, срок окупаемости системы составил менее 0,5 года. 
При управлении техникой, оснащенной системами параллельного вождения с использованием спутниковой навигации, механизатор чувствует себя комфортнее и меньше устает, имеет возможность вести машину, опираясь не на внешние ориентиры, а на показания приборов, что повышает качество и скорость работ. Более того, ранним утром при низком солнце или вечером в сумерках трудно рассмотреть маркеры или другие ориентиры, а указатель курса всегда перед глазами. С помощью систем параллельного вождения можно ездить и прямолинейно, и криволинейно, главная идея состоит в том, чтобы свести к минимуму перекрытия и огрехи между соседними проходами. 
Система параллельного вождения включает GPS-приемник с внешней антенной, контроллер и указатель курса (GPS — система глобального позиционирования). Системы легко и быстро устанавливаются на трактор, просты в эксплуатации. Указатель курса расположен внутри кабины над рулем или перед рычагами управления. Классическая форма указателя курса — горизонтальный ряд светодиодных индикаторов в пластиковом корпусе. Помимо варианта со светодиодными индикаторами существуют системы параллельного вождения с графическим дисплеем, формирующим двухмерное изображение агрегата, отрабатываемого ряда и линий сетки для визуализации движения. 
Системы параллельного вождения предполагают активное участие механизатора в управлении агрегатом, при котором управление осуществляется по схеме «определение текущих координат агрегата — отображение отклонений от заданного маршрута на табло в кабине — вращение механизатором рулевого колеса для удержания агрегата на заданном маршруте». Перед началом работы водитель выбирает необходимый режим обхода поля, устанавливает расстояние между проходами. GPS-приемник определяет текущее положение агрегата, а запоминание маршрута, вычисление отклонения от него и управление индикацией осуществляет специализированный процессор. Алгоритм управления транспортным средством при этом достаточно прост: если индикаторы светятся в центре — машина идет правильно, если свет начал перемещаться, например, вправо, значит, машина уходит вправо, механизатор должен компенсировать отклонение от ряда. Если водитель уехал с поля для дозаправки или был вынужден прекратить работу из-за непогоды, то в дальнейшем он может вернуться в точку, где была остановлена работа, и продолжить вождение по выбранной ранее траектории. 
При выборе системы параллельного вождения необходимо обратить внимание на точность работы, возможность приема корректирующих сигналов. Если работать с системой в автономном режиме, то точность параллельного вождения будет невысока и достигнет величины 1 м и более. Чтобы ее повысить, применяется дифференциальный сервис, одним из вариантов которого является европейская система EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Services — система широкозонной дифференциальной навигации). Сигнал передается по каналам геостационарных телекоммуникационных спутников и позволяет достигать 15—30-сантиметровой точности прокладки параллельных рядов. Этот сервис бесплатный, а его сигнал может принимать простой GPS-приемник. 
Более точная дифференциальная поправка — платная услуга. Есть возможность использовать европейский Omnistar. В зависимости от типа подписки Omnistar обеспечивает несколько уровней точности: VBS и НР/ХР. VBS (виртуальная базовая станция) обеспечивает точность 15—20 см. Этого достаточно для проведения химзащитных работ или внесения удобрений. НР/ХР обеспечивает точность 5—10 см. Рекомендуется подписаться на этот сервис тем, кто использует спутниковую навигацию для посева пропашных культур и последующей обработки рядков. Чтобы воспользоваться сервисом VBS и HP/XP, надо иметь GPS-приемник, поддерживающий такие услуги, или модернизировать GPS-приемник начального уровня, добавив к нему специальную антенну и программное обеспечение. 
В GPS-системах фирмы John Deere используется эксклюзивный дифференцированный сервис, с которым не могут работать GPS-приемники других производителей. Существует 2 разновидности поправок: SF1 (бесплатный коррекционный сигнал, позволяющий обеспечить точность до 30 см) и SF2 (платный сигнал, аналогичный Omnistar HP/XP). 
Самый высокий уровень точности (1—3 см), достигается с помощью базовых станций (рис. 6), работающих в режиме RTK (Real-Time Kinematics — кинематика в реальном времени). Базовая станция позволяет проводить все виды сельхозработ, в т. ч. точный высев, локальное внесение удобрений и точную культивацию пропашных культур. С помощью этой системы можно из года в год соблюдать одну и ту же технологическую колею или попадать в одни и те же рядки, чтобы сеять «след в след» несколько лет.

Таким образом, можно сделать вывод, что применение систем параллельного вождения не только целесообразно, но и необходимо. При этом, отдавая предпочтение той или иной модели системы, необходимо исходить из ставящихся целей, ведь дополнительные возможности прибора (опции) автоматически влекут изменение стоимости в сторону ее увеличения. К примеру, если предполагается использование системы при внесении удобрений и пестицидов, достаточно приобрести прибор, обеспечивающий точность 15—30 см. И наоборот, при использовании системы параллельного вождения с автопилотом, допустим, при посеве, необходимо ориентироваться на прибор, имеющий возможность подключения к системе автопилотирования, а также использования платного дифференцированного сервиса и работу в режиме RTK.