WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Повышение эффективности производства картофеля в условиях северо-запада россии путем оптимизации технологических и технических решений (на примере опх каложицы ленинградской области)

На правах рукописи

Бычков Василий Иванович

Повышение эффективности производства картофеля

в условиях Северо-Запада России путем оптимизации

технологических и технических решений

(на примере ОПХ «Каложицы» Ленинградской области)

Специальность 05.20.01 –

Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2009

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

академик Россельхозакадемии

Попов Владимир Дмитриевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Сечкин Василий Семенович,

- кандидат технических наук, доцент

Добринов Александр Владимирович

Ведущая организация – ФГУ Северо-Западная машиноиспытательная

станция

Защита состоится 3 декабря 2009 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 006.054.01 при Северо-Западном научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии по адресу:

196625, Санкт-Петербург, Тярлево, Фильтровское шоссе, 3, ауд. 201.

факс: (812) 466-56-66

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии

Автореферат разослан 28 октября 2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Черей Н.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Опытно-производственное хозяйство «Каложицы» Ленинградской области является традиционно картофелеводческим, производящим семенной и продовольственный картофель. Удельный вес картофеле-водства в общем объеме растениеводческой продукции составляет 80-90%, рентабельность отрасли – 50-80%. Однако, несмотря на высокую доходность отрасли, посадочные площади под картофелем в хозяйстве с 2000 по 2007 год сократились вдвое вследствие острого дефицита рабочей силы и необеспеченности отрасли трудовыми ресурсами при традиционной технологии картофелеводства, предусматривающей в связи со сложными почвенно-климатическими условиями уборку урожая копателями с подбором клубней вручную. Почвенные условия ОПХ характерны для 25% площади пашни Северо-Запада России.

Решение проблемы трудосбережения заключается в технико-технологической модернизации отрасли, обеспечивающей переход от традиционной технологии производства картофеля к комплексно-механизированной с комбайновой уборкой урожая. Общеевропейский рынок технологий и технических средств, доступных сельхозпроизводителям региона, обусловливает возможность их адаптации к различным условиям. Данная работа направлена на разработку и освоение в ОПХ «Каложицы» ресурсосберегающей, в первую очередь трудосберегающей технологии производства картофеля на базе технических средств общеевропейского рынка. Проведенные исследования являются составной частью работ, выполняемых в ГНУ СЗНИИМЭСХ по теме НИОКР на 2006-2010 годы «Разработать машинные, наукоемкие технологии производства, послеуборочной обработки и первичной переработки приоритетных групп сельскохозяйственной продукции и инвестиционные проекты технологического и технического переоснащения сельскохозяйственных предприятий» (№ гос. регистрации 15070.7721022959. 06.8.001.2).

Цель исследований. Обоснование, разработка и освоение в ОПХ «Каложицы» ресурсосберегающей, в первую очередь трудосберегающей технологии производства картофеля на основе оптимизации технологических и технических решений на базе общеевропейского рынка средств механизации.

Объект исследований. Технологические процессы и технические средства механизации возделывания и уборки картофеля в условиях ОПХ «Каложицы».

Методы исследований. Исследования проводились с использованием общеизвестных методик технологической и ресурсозатратной оценки механизированных технологических процессов и вновь разработанных методик принятия технико-технологических решений с использованием ситуационного моделирования с оценкой альтернативных вариантов по компромиссному критерию полезности.

Достоверность результатов. Достоверность результатов подтверждается соблюдением современных методик исследований, широкой производственной проверкой в условиях ОПХ альтернативных технико-технологических решений, сходимостью результатов производственной проверки и прогнозной оценки различных вариантов решений.

Научная новизна. Обоснована модель синтеза ресурсосберегающей технологии возделывания и уборки картофеля. Разработаны алгоритмы принятия технологических и технических решений.

Реализация результатов. Результаты исследований использованы в ОПХ «Каложицы» при комплектовании технологического комплекса машин, обеспечивающего в условиях ОПХ механизированное производство и комбайновую уборку картофеля на всей площади посадок и рекомендуются к использованию в хозяйствах региона на каменистых, периодически переувлажняемых суглинках, составляющих более 25% площади пашни.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на 6 международной научно-практической конференции «Экология и сельскохозяйственная техника» в ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, г. Санкт-Петербург - Павловск в 2009 году.

Публикации. По основным положениям диссертации опубликовано 5 печатных работ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Анализ, классификация и оценка исходной ситуации в условиях ОПХ с позиций проектирования механизированной технологии производства и комбайновой уборки картофеля.

2. Анализ технико-технологических решений при производстве картофеля, доступных сельхозпроизводителям Северо-Западного региона России.

3. Основные принципы проектирования машинной технологии картофелеводства, адаптированной к заданным почвенно-климатическим и хозяйственным условиям.

4. Модель синтеза ресурсосберегающей технологии.

5. Алгоритмы принятия технологических решений.

6. Результаты полевых исследований, производственной проверки и освоения технологических комплексов машин европейского рынка в условиях ОПХ «Каложицы».

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 132 стр. основного текста, содержит 50 рисунков, 40 таблиц и 6 приложений. Список использованных источников включает 83 наименования, из них 4 на иностранном языке. Работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние и перспективы развития научно-технического прогресса при производстве картофеля. Цель и задачи исследований» изложены состояние отрасли, характеристика почвенно-климатических условий Северо-Западного региона и ОПХ, влияющих на освоение машинной технологии картофелеводства; приведены описание и анализ технических средств механизации картофелеводства, доступных сельхозпроизводителями России. Сформулированы задачи исследований.

Исследованиями ВНИИКХ (Пшеченков К.А., Сизов Н.А., Старовойтов В.И. и др.); ВИСХОМ (Петров Г.Д., Колчин Н.Н., Туболев С.С. и др.); ВИМ (Елизаров В.П., Пономарев А.Г., Кабаков Н.С. и др.); ГНУ СЗНИМЭСХ (Морозов Ю.Л., Фомин И.М., Логинов Г.А. и др.) установлено, что децентрализация картофелеводства, произошедшая в России в 1990-2000 гг., привела к снижению уровня механизации и рентабельности отрасли, сокращению объемов производства картофеля и неполной загрузке высокопроизводительной техники, что в итоге снижает конкурентоспособность отечественной продукции и способствует росту импорта картофелепродуктов.

В то же время обеспечена доступность сельхозпроизводилей России к общеевропейскому рынку технологий и технических средств; на территории России функционируют совместные российско-зарубежные предприятия по производству технологических машин для картофелеводства мирового уровня (ф. Евротехника, Колнаг и др.). Широкий рынок технологий и технических средств обеспечивает возможность оптимизации технологических и технических решений в различных климатических условиях.

Почвенно-климатические условия значительной доли пашни Северо-Западного региона, в том числе и ОПХ «Каложицы» характеризуются каменистостью, периодической переувлажняемостью и суглинистым механическим составом, что не обеспечивает повсеместное использование единой комплексно механизированной технологии картофелеводства. По результатам научных исследований и исходя из производственного опыта картофелеводов региона с позиций оптимизации технологических и технических решений почвенные условия региона можно классифицировать на четыре группы (таблица 1), характеризующих исходную ситуацию «Si» при поиске оптимального решения.

Таблица 1. Классификация почвенных условий пашни

в Северо-Западном регионе РФ

Шифр почвенных условий Характеристика почвенных условий Доля условий в пашне Северо-Запада Коэффициент производительности почвообрабатывающих агрегатов, f
ПУ1 Супесчаные и лёгкосуглинистые некаменистые почвы оптимального увлажнения 0,3 1,0
ПУ2 Средне- и тяжёлосуглинистые некаменистые почвы оптимального увлажнения 0,13 0,9
ПУ3 Среднекаменистые почвы оптимального увлажнения 0,3 0,85
ПУ4 (Условия ОПХ) Средне- и тяжёлосуглинистые, каменистые и прочие периодически переувлажняемые почвы 0,27 0,8

Задачей оптимизации решения является из множества допустимых решений «R» найти такое решение , которое приводит систему из начального состояния в конечное так, чтобы критерий оценки решения Q(R) обращался в максимум или минимум

(1)

Множество допустимых решений обеспечивается доступностью для сельхозпроизводителей общеевропейского рынка технологий и технических средств.

В таблице 2 приведен обзор технологических комплексов машин европейского рынка, наиболее распространенных в Северо-Западном регионе. Анализ таблицы указывает на множественный характер возможных технико-технологических решений.

На основе анализе состояния вопроса, исходя из поставленной цели сформулированы задачи исследований:

1. На основе структурного анализа технологии производства картофеля обосновать модель многовариантной технологии производства картофеля и основные принципы синтеза технологических процессов, адаптированных к заданным почвенно-климатическим и хозяйственным условиям.

2. Разработать алгоритм принятия технико-технологических решений в условиях конкретного хозяйства и поля с их оценкой по локальным, интегральным и компромиссному критериям.

3. Провести производственную проверку альтернативных технологических и технических вариантов в условиях ОПХ «Каложицы» и их сравнительную оценку.

4. Скомплектовать трудосберегающий в условиях ОПХ технологический комплекс машин на основе общеевропейского рынка технологий и технических средств.

5. Освоить ресурсосберегающую, экологически безопасную технологию производства картофеля на всей площади посадок в ОПХ «Каложицы».

Во второй главе «Основные принципы проектирования технологии» на основе структурного анализа построена модель многовариантной технологии производства картофеля (рисунок 1).

Проектированию технологических процессов в картофелеводстве посвящены работы ВНИИКХ, ВИМа, НИИСХ ЦР НЗ, Ленинградского НИИСХ, ГНУ СЗНИИМЭСХ и других организаций. Установлено, что каждый вариант технологии и включает в себя логическую совокупность технологических процессов, также имеющие множественный характер, т.е.

 Структурная модель многовариантной технологии ;-6

 Структурная модель многовариантной технологии ;-7

Рисунок 1. Структурная модель многовариантной технологии

; каждый технологический процесс также многовариантен и включает в себя различные технологические операции ; каждая операция может быть выполнена различными агрегатами (КМ) одинакового назначения, т.е. .

Логическая последовательность технологических процессов в технологии определяется принципом следования (), который характеризуется тем, что выходные параметры предыдущего соответствуют входным последующего (ширина междурядий, схема посадки и т.д.) и может быть представлена выражением:

(2)

Учитывая многовариантность технологических процессов, данная запись может быть представлена так:

(3)

где - читается «или».

Аналогично могут быть представлена структура технологического процесса и технологического комплекса машин:

(4)

Многовариантность технологических процессов, операций и комплексов машин обусловлена тем, что не все из них могут быть использованы в конкретных почвенно-климатических условиях, т.е. совместимы с ними; в связи с этим синтез технологии осуществляется по принципу совместимости () решения с исходной ситуацией. В таблице 3 приведена оценка технологических вариантов, указанных в таблице 2, по принципу совместимости с условиями ОПХ.

После отсева вариантов, несовместимых с условиями, производится оценка совместимых с условиями вариантов по принципу технологической рациональности (). Принцип технологической рациональности определяет, что из множества технологических вариантов, совместимых с условиями, существует хотя бы один, наиболее соответствующий агротехническим требованиям к синтезируему процессу, т.е. лучший вариант ( - символ «лучше»).

Технологическая рациональность процесса (операции) оценивается коэффициентом «» (0 1). Прогнозный урожай «Упр» меньше планируемого «Упл» на величину «» (Упр = Упл · ). Исходя из этого, оценка рациональности технологических решений может быть осуществлена посредством имплицитных алгоритмов:

(5)

Данный алгоритм определяет, что в почвенных условиях ОПХ (ПУ4) при использовании варианта технологического решения «Г» прогнозный урожай обеспечивается в соответствии с планируемым и производительность агрегатов не снижается («» -символ «и»).

В соответствии с агротехническими требованиями технологический вариант «Г» обеспечивает в зоне формирования урожая картофеля свободную от камней рыхлую, мелкокомковатую структуру почвы до уборки при изоляции от подкапывания лемехом комбайна уплотненной колесами машинно-тракторных агрегатов почвы. Этим условиям соответствует гребневая схема посадки картофеля при размещении семенного клубня на уровне поверхности почвы до нарезки гребней и шириной междурядий L, определяемой выражением:

, (6)

где: d – ширина гнезда клубней возделываемого сорта при заданной урожайности;

– угол естественного откоса почвы.

В таблице 3 приведена оценка технологических вариантов, совместимых с условиями ОПХ по принципу технологической рациональности, т.е. по соответствию выходных технологических параметров агротехническим требованиям.

Из лучших технологических вариантов определяется наиболее экономичный по принципу ресурсосбережения ( ). Принцип ресурсосбережения определяет, что среди многих лучших по технологической рациональности вариантов существует хотя бы один, наименее ресурсозатратный. При этом ресурсосберегающий вариант может быть определен по предпочтительному для пользования критерию локальному (урожайность, затраты труда, расход топлива), интегральному (эксплуатационные затраты), либо по суммарным энергетическим затратам (формула 7).

< +1,0 (7)

где и - технологические варианты (новый и базовый);

- разность энергоёмкости труда в сравниваемых вариантах, МДж/га;

- разность энергоёмкости топлива, МДж/га;

- разность энергозатрат, овеществлённых в технике, МДж/га

- разность энергоёмкости семенного материала, МДж/га;

- разность энергоёмкости расходуемых удобрений и средств защиты растений, МДж/га;

- энергоёмкость прибавки урожая, МДж/га;

- масштабные коэффициенты всех видов энергоресурсов;

- символ “лучше”.

Таблица 3. Прогнозная оценка технологических вариантов по принципам совместимости и технологической рациональности

Шифр варианта Условия работы, рекомендуемые производителем техники Совмес-тимость (<=>) с условиями ОПХ Соответствие АТТ и требованиям комбайновой уборки
регулирование каменистости регулирование фракционного состава почвы регулирование температурного режима почвы ранжирование по прогнозной рациональности
А
Б
В
Г
Д
Е
Ж
Все типы почв, в т.ч. каменистые Все типы почв, в т.ч. каменистые Тяжелосуглинистые и каменистые почвы Экспериментальный вариант Суглинистые почвы, без камней Хорошо окультуренные, без камней Годовой объем загрузки до 25 га <=> <=> <=> <=> <#> <#> <#> Не регулируется (<1,0) Не регулируется (<1,0) Укладка в борозду Уборка с вывозом за пределы поля – – – <1,0 <1,0 =1,0 =1,0 – – – Гребни (=1,0) Гребни (=1,0) Гряды (1,0) Гребни (=1,0) – – – – БА ВБ ГВ – – –

На основе изложенных основных принципов разработан алгоритм синтеза технологии с использованием ситуационного моделирования (рисунок 2).

 Алгоритм проектирования-36

Рисунок 2. Алгоритм проектирования технологических процессов производства картофеля

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» приведено описание объектов исследований, в качестве которых избраны четыре варианта технологии и технологических комплексов машин для возделывания и уборки картофеля:

А – традиционная технология (базовый вариант) – плуг ПРН-3-35 + культиватор КШУ-6 + культиватор КНО-2,8 + сажалка КСМ-4А + культиватор КНО-2,8 + комбайн ККУ-2А;

Б – интенсивная гребневая технология – плуг ПЧК-4,5 + культиватор КШП-8,0 + культиватор КНО-2,8 + сажалка КСМ-4А + культиватор КНО-2,8 + комбайн ККУ-2А;

В – технология по типу Гримме – плуг ПРН-3-35 + сепаратор «Гримме» + сажалка «Л-201» + культиватор КНО-2,8 + комбайн ККУ-2А;

Г – экспериментальный вариант – плуг ПО-4-40 + культиватор «Рубин 9/400» + камнеуборочная машина «Kivi-Pekka-6» + культиватор КНО-2,8 + сажалка КСМ-4А + гребнеобразователь КФК-4 + комбайн «SE 75-30».

В программу экспериментальных исследований входило:

- Агротехническая оценка исходной ситуации и выходных параметров агрегатов;

- Оценка качества работы технических средств в условиях ОПХ;

- Оценка вариантов по показателям: урожайность картофеля; состав вороха после комбайновой уборки; повреждения и потери клубней;

- Оценка вариантов по трудо- и ресурсосбережению.

Методика экспериментальных исследований была разработана в соответствии с требованиями ОСТ 70.8.5-74; ГОСТ Р 51808-2001; ОСТ 70.4.3-82 и ГОСТ 240.5.5-88 – ГОСТ 240.5.9-88.

В качестве сравнительной оценки альтернативных вариантов технологических комплексов машин использовали компромиссный критерий полезности, представляющий энергозатратный критерий с учетом весовых коэффициентов различных видов энергозатрат:

(8)

где: – суммарные энергозатраты соответственно живого труда, овеществлённые в топливе и технических средствах (МДж/га);

- энергетические эквиваленты соответственно живого труда, топлива и технических средств (МДж/кг);

- весовые коэффициенты живого труда, топлива и технических средств, отражающие стоимость единицы различных видов энергозатрат (таблица 4).

Таблица 4. Расчёт весовых коэффициентов для условий ОПХ

Виды энергозатрат Единица измерения Энергетический эквивалент единицы из-мерения Стоимость в ценах 2009 г. Весовой коэффициент
единицы измерения, руб. единицы эквивалента, руб.
- Трудозатраты - овеществленные: в топливе - в технических средствах чел·час кг кг 1,26 52,8 75,0 50,0 20,0 150,0 40,0 0,4 2,0 к1 = 40 к2 =0,4 к3 =2,0

В четвертой главе «Результаты производственной проверки технологических вариантов возделывания и уборки картофеля» изложены результаты производственной проверки способов и технических средств регулирования параметров среды формирования урожая картофеля и полевых исследований альтернативных вариантов, а также эффективность освоения экспериментального варианта технологического комплекса машин (вариант «Г») в условиях ОПХ «Каложицы».

В таблице 5 приведены результаты исследования в условиях ОПХ технических средств по регулированию параметров среды формирования урожая картофеля по вариантам А, Б и В.

Анализ таблицы показывает, что после прохода грядоделателя и сепаратора качество крошения почвы, глубина рыхлого слоя и наличие камней в зоне формирования урожая наиболее полно отвечают агротехническим требованиям. Однако, при каменистости почвы более 45 м3/га в борозде образуется валок камней высота которого превышает уровень расположения рабочих органов машин для обработки посадок картофеля и лемеха картофелеуборочного комбайна.

Таблица 5. Выходные параметры вариантов технологического процесса предпосадочной обработки почвы

Показатели Значение показателей
вариант А вариант В вариант Б по агротребованиям к процессу
Глубина обработки, см Равномерность глубины: , см Крошение почвы, % размеры фракций, мм до 25 25-50 50-100 более 100 Наличие камней в зоне формирования урожая, % к исходному 18,0 2,0 72,0 13,0 7,0 8,0 исходное количество (не удаляются) 19,0 1,7 92,0 5,0 3,0 0 2-3% от ис-ходного ко-личества ва-лок камней в борозде 33,0 3,0 65,0 8,0 7,0 20,0 исходное количество (не удаляются) > 20,0 2,0 > 80,0 < 20,0 0 0 < 5 м3/га размер < 50 мм

В таблице 6 приведены результаты исследований качества подготовки среды формирования урожая по экспериментальному варианту (Г).

Таблица 6. Выходные параметры обработки почвы по экспериментальному варианту

Наименование показателей Значение показателей
2008 год 2009 год
Механический состав почвы Влажность почвы в слое 0-20 см, % Содержание камней, т/га Размер камней, мм Полнота сбора камней размером >25 мм в слое 0-15 см, % Глубина обработки, см Плотность обработанного слоя, г/см3 Фракционный состав почвы после предпосадочной обработки, % - размер комков: < 30 мм 30 - 50 мм > 50 мм Фракционный состав почвы после в гребне после оформления гребней фрезерным окучником, % - размер комков: < 25 мм 25 - 50 мм > 50 мм ср. суглинок 20,0-24,0 48,0 25,0-300,0 95,0 22,0-24,0 1,1 70,0 21,5 8,5 - - - ср. суглинок 19,0-21,0 67,5 20,0-280,0 93,0 22,0-25,0 1,1 85,0 12,0 3,0 90,5 6,5 3,0

В таблице 7 приведены показатели качества работы картофелеуборочного комбайна в условиях ОПХ по технологическим вариантам А, Б и В.

Таблица 7. Урожай картофеля и качество комбайновой уборки картофеля

Показатели Значение показателей
вариант А вариант В вариант Б
Сорт картофеля Дата посадки Густота посадки Дата уборки Биологический урожай, т/га , т/га Влажность почвы в день уборки, % Уборочный агрегат Скорость движения агрегата, м/сек Количество рабочих на переборочном столе, чел. Состав вороха в бункере комбайна, % клубни камни комки почвы Почва Растительные остатки Прочие примеси Невский
12-13 мая
60 тыс. шт./га
1 сентября
30,8 2,4 32,0 3,4 34,3 2,9
21-22
МТЗ-82 + ККУ-2А
0,89-0,9
2 59,2 28,2 8,1 4,4 0,06 0,04 2 84,5 9,1 3,6 2,7 0,05 0,05 2 68,0 29,0 1,8 1,1 0,06 0,04

Производственная проверка приведенных вариантов выполнения технологического процесса предпосадочной обработки почвы выявила следующее:

- Базовый вариант технологии А, традиционно применяемый в ОПХ “Каложицы”,обеспечивает получение планируемых урожаев, однако комбайновая уборка неэффективна в условиях ОПХ.

- Вариант подготовки почвы по типу Гриме (В) обеспечивает получение планируемого урожая в условиях ОПХ “Каложицы” и создаёт хорошие условия для эффективной работы картофелеуборочных комбайнов при засорённости поля камнями не выше 45 м3/га. При более сильной засорённости полей камнями высокий валок камней в борозде не улучшает работу картофелеуборочной техники и в связи с созданием валка из камней ухудшает условия обработки почвы в дальнейшем.

- Вариант предпосадочной обработки почвы с чизелеванием (Б) эффективен на полях, где известняковая подпочвенная подошва залегает глубже 40 см. Вместе с этим, данный способ обработки не регулирует количество камней в почве и поэтому не улучшает условия работы картофелеуборочных комбайнов.

Качество комбайновой уборки в условиях ОПХ по экспериментальному варианту представлены в таблице 8. Зависимость параметров гнезда клубней картофеля «Невский» от его урожайности и рекомендуемая ширина междурядий при выращивании картофеля различного назначения представлены в таблице 9.

Таблица 8. Показатели качества уборки урожая комбайном

SE 75-30 «Гримме» при испытаниях в ОПХ «Каложицы»

Наименование показателей 2008 год 2009 год
1. Дата 2. Скорость движения агрегата, км/ч 3. Регулировки рабочих органов: а) глубина хода лемеха, см 4. Количество рабочих на переборщике, чел. 5. Чистота картофеля в таре, %: а) клубни б) примеси в том числе: в) камни г) растительные остатки д) почва 6. Полнота уборки клубней, % а) собрано в тару б) оставлено на поверхности в том числе не оторвано от ботвы в) оставлено в почве г) всего потерь, % 7. Повреждение клубней, %, по весу, в том числе: а) содрана кожица более до поверхности б) содрана кожица более поверхности в) вырывы мякоти глубиной более 5 мм г) трещины длиной более 20 мм д) раздавленные клубни е) резаные клубни ж) потемнение мякоти глубиной более 5 мм 10.09 3,46 22,0 2 89,8 10,2 1,5 0,3 8,4 97,0 3,0 0 0 3,0 4,5 3,0 0 0 0 0,5 1,0 0 27.08 3,4 20,0 3 96,5 3,5 2,0 0,6 0,9 98,5 1,5 0 0 1,5 4,4 2,5 0 0 0 0 1,4 0,5

Таблица 9. Взаимосвязь между урожайностью картофеля, шириной гнезда клубней сорта «Невский» и рекомендуемая ширина междурядий

Сорт картофеля Назначение продукции Густота посадки, тыс.шт./га Урожай-ность, т/га Ширина гнезда клубней, см Рациональ-ная ширина междурядий, см
Невский семенной картофель 50,0 29,5 =0,9 32,0 =1,2 70,0
Невский продоволь-ственный 40,0 32,0 =1,2 35,0 =1,6 75,0

Таблица 10. Показатели эффективности картофелеводства в ОПХ «Каложицы»

Показатели Значение показателей
2008 год 2009 год прогнозно
Посадочная площадь, га Сорт картофеля Урожайность, т/га Численность работающих в отрасли, чел. Себестоимость товарной продукции, руб./т в т.ч. по статьям затрат, руб./т - ФОТ с начислениями - топливо - содержание основных средств - электроэнергия - удобрения и ЗСВ - семена Рентабельность отрасли, % Доход от реализации товарной продукции, тыс. руб. Удельный вес картофелеводства в доходе от растениеводства, % 40,0 Невский 22,9 ( = 0,9 т) 19 5100,0 980,0 692,1 943,6 496,4 694,1 1293,8 56 3700,0 87,0 80,0 Невский, Елизавета 28,0 ( = 0,9 т) 19 5860,0 820,0 780,0 1134,0 510,0 948,0 1668,0 67,0 6000,0 89,0

Анализ таблиц показывает, что экспериментальный вариант технологического комплекса машин (Г) с учетом использования камнеуборочной машины, культиватора «Рубин» и фрезерного гребнеобразователя хорошо регулирует каменистость и фракционный состав почвы, создавая благоприятные условия комбайновой уборки урожая.

Эффективность отрасли в ОПХ после освоения экспериментального технологического комплекса машин приведена в таблице 10. Анализ таблицы показывает, что освоение трудосберегающей технологии производства картофеля на основе техники европейского рынка несмотря на высокую стоимость импортной техники позволяет сохранить рентабельность отрасли при получении устойчивых урожаев картофеля.

Сравнительная оценка вариантов по затратам приведена на рисунке 3, по расходу топлива – на рисунке 4 и по компромиссному критерию полезности – на рисунке 5. На рисунках 3 и 4 видно, что экспериментальный вариант по сравнению с традиционным обеспечивает сокращение трудозатрат в 4,9 раза при увеличении расхода топлива, т.е. экономия энергии живого труда осуществляется за счет овеществленной. Оценка вариантов по компромиссному критерию полезности показывает, что даже при условии обеспеченности трудовыми ресурсами экспериментальная технология выгоднее традиционной при сезонной загрузке техники более 30 га. В сложившейся ситуации она является оптимальной для условий ОПХ, испытывающего острый дефицит трудовых ресурсов.

Рис. 3. Затраты труда по Рис. 4. Расход топлива по

вариантам технологии, вариантам технологии, кг/га

чел.час/га


Рис. 5. Оценка вариантов технологии по компромиссному критерию полезности

Вариант А

Вариант Б

Вариант В

Вариант Г

Общие выводы и рекомендации

1. Почвенно-климатические условия ОПХ «Каложицы» характерны для 25% площадей пашни Северо-Западного региона РФ. Полнокомплектные технологические комплексы машин для механизации возделывания и комбайновой уборки картофеля в этих условиях отечественной промышленностью не производятся. Комплекс машин фирмы Гримме (Германия) в условиях ОПХ технологически и экологически нерационален.

2. Широкий рынок технологий и технических средств, доступный российским сельхозпроизводителям, обеспечивает многовариантность технологии производства картофеля и возможность ее адаптации к заданным условиям. Оптимизация технико-технологических решений в конкретных хозяйственных условиях осуществляется на основе принципов: совместимость решения с ситуацией, технологическая рациональность и ресурсосбережение при соблюдении принципа следования технологических процессов в технологии.

  1. На основе структурного анализа многовариантной технологии возделывания и уборки картофеля разработаны ситуационная модель оптимизации технико-технологических решений (рис.2), а также имплицитные алгоритмы формирования технологических процессов, обеспечивающие возможность оптимизации решений с использованием АРМа технолога-картофелевода на базе исходных данных отечественного и европейского рынков технических средств.
  2. Поиск рациональных вариантов технико-технологических решений осуществляется по локальным критериям (урожайность, затраты труда, расход топлива); интегральному (эксплуатационные затраты) с оптимизацией по компромиссному критерию полезности, учитывающему суммарные энергозатраты с весовыми коэффициентами различных видов энергозатрат (8).
  3. Обоснованы параметры среды формирования урожая картофеля в почвенно-климатических условиях, характерных для ОПХ: ширина междурядий, размещение семенного клубня и параметры гребня, обеспечивающие благоприятный воздушно-влажностный режим для формирования урожая и его комбайновую уборку (6, таблица 9).
  4. Из технических средств отечественного производства и европейского рынка скомплектован экспериментальный технологический комплекс машин для возделывания и уборки картофеля. Проведены сравнительные исследовательские испытания четырех вариантов технологии возделывания и уборки картофеля в условиях ОПХ с их оценкой по локальным, интегральным показателям и компромиссному критерию полезности. В результате испытаний установлено, что экспериментальный вариант обеспечивает технологически рациональные параметры при возделывании и уборке картофеля при снижении затрат труда по сравниваемым операциям в 4,9 раза относительно традиционного и увеличении расхода топлива в 1,7 раза. При оценке по компромиссному критерию полезности он выгоднее традиционного при годовой загрузке техники более 30 га. При остром дефиците трудовых ресурсов в условиях ОПХ «Каложицы» на данном этапе развития технического прогресса он является наиболее эффективным и рекомендуется для освоения в хозяйствах региона с аналогичными условиями.
  5. Экспериментальный технологический комплекс машин, освоенный в ОПХ «Каложицы», в 2008 году обеспечил механизированное производство и комбайновую уборку семенного картофеля на площади 40 га при урожайности 22,9 т/га, себестоимости товарной продукции 5100 руб./т и уровне рентабельности 56%. В 2009 году он был использован на площади 80 га; урожайность картофеля составила 28,0 т/га. Экологическая чистота продукции подтверждена сертификатами соответствия. Полнота уборки картофеля, чистота клубней в бункере комбайна и степень их повреждаемости соответствуют агротребованиям.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Бычков В.И. Трудосберегающий комплекс машин для возделывания и уборки картофеля на каменистых почвах // Сельскохозяйственные вести, 2009, № 21, С. 37.
  2. Фомин И.М., Бычков В.И., Орешин Е.Е. Экологически безопасная технология производства картофеля // Экология и сельскохозяйственная техника, том 1, Материалы 6-й международной научно-практической конференции.- 2009, СПб, ГНУ СЗНИИМЭСХ РАСХН, С. 80-83.
  3. Логинов Г.А., Фомин И.М., Бычков В.И. и др. Оптимизация технико-технологических решений в картофелеводстве (Книга). СПб - ГНУ СЗНИИМЭСХ РАСХН, 2009, 192 с.
  4. Бычков В.И. Оценка картофелеуборочных агрегатов по компромиссному критерию полезности // Техника и оборудование для села, 2009, № 6, С. 27-28.
  5. Бычков В.И. Комбайновая уборка картофеля на каменистых переувлажняемых суглинках // Техника в сельском хозяйстве, 2009, № 4, С. 36-38.

Ртп. СЗНИИМЭСХ Заказ № 332 Подписано к печати 28 октября 2009

Объем 1 печ. л. Тираж 75 экз.



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.