Энергетическая оценка способов приемов и систем обработки почвы

Обработка почвы – самая энергоемкая и дорогостоящая операция в земледелии. На ее долю приходится около 40% энергетических и трудовых затрат. Процесс обработки почвы связан с использованием различных технических средств, почвообрабатывающих орудий, отличающихся производительностью и погектарным расходом топлива.

Одной из главных задач, стоящих перед современным земледелием, является экономия, осуществление контроля за использованием всех видов энергоресурсов и внедрение энергосберегающих приемов и систем обработки почвы.

Энергетическая оценка проводится с целью выявления наименее энергоемких приемов, способов и систем обработки почвы. Она дает возможность применять на обработке почвы технические средства и приемы с менее высоким уровнем материально- энергетических затрат.

В качестве основного показателя, характеризующего энергоемкость, как отдельных приемов, так и системы обработки почвы в целом являются совокупные затраты, представляющие собой сумму прямых и овеществленных затрат энергии.

К прямым энергозатратам (Эпр) относятся непосредственно связанные с выполнением работ расходы энергоносителей (бензин, дизельное топливо). К овеществленным относятся энергозатраты на добычу, переработку и транспортировку самих энергоносителей и затраты энергии на изготовление сельскохозяйственных машин и орудий.

Для определения энергозатрат необходимо рассчитать затраты совокупной энергии на 1 гектар по следующим статьям:

 

Э ═ Эпр + Эов + Эс.м. + Эт., где

Э – затраты совокупной энергии, МДж

Эпр – прямые удельные энергозатраты энергии (горючее), МДж

Эов – удельные затраты энергии, овеществленные в энергоносителях

(энергоемкость энергоносителей), МДж

Эс.м. – энергоемкость средств механизации (почвообрабатывающих агрегатов),

МДж

Эт – энергоемкость затрат живого труда, МДж

Исходные данные для расчетов

1. Соотношение между единицами энергии

1кг дистоплива = 1,45 кг усл.топлива=42,70 МДж

1 кг автобензина = 1,52 кг усл.топлива = 44,58 Мдж

 

II.Энергетические эквиваленты затрат, живого труда

Энергетический эквивалент рабочего времени, МДж/чел.ч.

Трактористы – машинисты – 43,4 МДж/чел.ч.

III. Энергетический эувивалент тракторов –

120 МДж/кг.

Энергетический эквивалент с.-х. Машин и орудий – 104 МДж/кг.

 

IV.Энергосодержание и энергетические эквиваленты энергосистем

	Энергосодер-жание, МДж	Энергетический эквивалент овеществленных затрат, МДж
Дизельное топливо	42,7	10,0
Бензин автомобильный	43,9	10,5

 

 

Расчет прямых затрат (Эпр) в энергоносителях:

Эпр ═Н_ГСМ ^. f_э, где

Н_ГСМ – норма расхода бензина или дизтоплива на 1 га, кг

f_э – содержание энергии в 1 кг энергоносителя (бензин, дизтопливо), МДж

Расчет затрат энергии, овеществленной в энергоносителях (Эов):

Эов ═ Н_ГСМ ^. f_ГСМ, где

Н_ГСМ – норма расхода энергоносителя (бензин, дизтопливо) на 1 га, кг f_ГСМ – энергетический эквивалент овеществленных затрат в энергоносителях, МДж

Расчет энергоемкости средств механизации (почвообрабатывающих агрегатов) ( Эс.м.):

 

Эс.м.═ где

Мтр. и Мм. – масса трактора и масса сельхозмашины (орудия), кг

(Атр. + Ртр.) и (Ам. + Рм.) – годовые нормативные отчисления на амортизацию и ремонт, %

П – производительность агрегата, га/ч

Гтр. и Гм. – годовые загрузки трактора и сельхозмашины, ч

Расчет энергоемкости затрат живого труда (Эт):

Эт = , где

В – время для выполнения работы, ч

f_т – энергетический эквивалент затрат живого труда, МДж/чел.ч.

П – производительность агрегата, га/ч

Для примера сделаем расчеты энергоемкости двух способов обработки почвы: вспашка на глубину 20…22 см агрегатом Т-150К+ПЛН-5-35 и чизелевание почвы на глубину 20…22 см агрегатом Т-150К+КЧ-5,1.

 

Таблица 53. Исходные данные для расчетов энергетической эффективности приемов основной обработки почвы

 

Показатели	Вспашка	Чизелевание
Состав агрегата Производительность, га/ч Расход топлива, кг/га Масса машин кг Трактора Сельхозмашины Годовая загрузка, ч Трактора Сельхозмашины Норма амортизации и ремонтов,% Трактора Сельхозмашины	Т-150К+ПЛН-5-35 1,57   13,74           10+18,5 12,5+14,0	Т-150К+КЧ-5,1 2,60 5,62             10+18,5 14,2+12,5

Порядок расчетов по статьям энергозатрат на основе исходных данных выполняется в следующей последовательности:

1. Прямые затраты энергии в топливе:

Эпр.(вспашка)═ Н_гсм^. f_э═13,74 х42,7 ═ 586,7 МДж

Эпр.(чизелевание)=Н_гсм^. f_э═5,62х42,7═239,9 МДж

 

2. Затраты энергии, овеществленные в топливе:

Эов. (вспашка)═Н_ГСМ^.f_ГСМ═13,74х10═137,4 МДж

Эов.(чизелевание)═Н_ГСМ^.f_ГСМ═5,62 х10═56 МДж

 

3. Энергоемкость средств механизации:

 

Совокупная энергоемкость приемов обработки составляет:

Э вспашки = 586,7+137,4+149,7 = 873,8 МДж

Э чизелевания = 239,9 + 56,2 +149,7 = 445,8 МДж

Энергозатраты живого труда анализируются отдельно и не суммируются с общими энергозатратами.

4. Энергоемкость живого труда составляет:

Эт. (вспашка) ═

Эт. (чизелевание) ═

Для сравнительной оценки энергозатрат по отдельным приемам и системам обработки почвы целесообразно применять частные и общие коэффициенты энергозатрат, представляющие собой соотношените энергоемкостей сравниваемых вариантов

Кэ ═ Эн.: Эб.

А также рассчитывать уровень интенсификации технологических процессов по энергозатратам по формуле:

Иэ ═ (1-Кэ) х100

Таблица 54. Сравнительная энергоемкость приемов обработки почвы

Энергозатраты	Варианты, МДж	Коэффициент энергозатрат	Уровень интенсифи- кации, %
вспашка	Чизелева- ние
Прямые энергозатраты	586,7	239,9	0,41
Энергозатраты, овеществленные в топливе	137,4	56,2	0,41
Энергоемкость средств механизации	149,7	149,7	1,0	-
cовокупная энергоем- кость	873,8	445,8	0,51
Энергозатраты живого труда	27,6	16,7	0,61

Результаты расчетов показывают, что чизелевание почвы на 20-22 см по сравнению со вспашкой на такую же глубину снижает совокупные энергозатраты на 49%, затраты труда на 39% и обеспечивает экономию топлива на 59%.

Аналогичным образом могут быть произведены расчеты и аналитическая оценка энергозатрат для любого способа, приема или системы обработки почвы с использованием различных средств механизации

 

Таблица 55.Энергетическая оценка боронования, (исходные данные для расчетов)

Показатели	Боронование
Состав агрегата Производительность, га/ч Расход топлива, кг/га Масса машин, кг Трактора Бороны Годовая нагрузка, ч Трактора Бороны Норма амортизации и ремонтов, % Трактора Бороны	МТЗ-80 + 9БЗТС-1 5,47 1,52       10,0 + 14,9 20,0 + 20,0

Прямые затраты энергии в топливе:

Эпр = Н_ГСМ ^. f_э = 1,52 х42,7 = 64,9 МДж, где

Эпр – прямые затраты энергии в топливе

Н_ГСМ – расход топлива, кг/га

f_э – энергосодержание в дизельном топливе (42,7 МДж)

1. Энергозатраты, овеществленные в топливе:

Эов = Н_ГСМ ^. f_ГСМ = 1,52 х10=15,2 МДж, где

Н_ГСМ – расход топлива, кг/га

f_ГСМ – энергетический эквивалент овеществленных затрат, МДж (для дизельного топлива – 10,0 МДж)

2. Энергоемкость средств механизации

=

где

Эм – энергоемкость механизации

Мтр – масса трактора, кг

Атр+Ртр – норма амортизации трактора, %

f_тр – энергетический эквивалент трактора (120

МДж/кг)

П– производительность, га/ч

Гтр – годовая нагрузка трактора, ч

Мм – масса борон, кг

Ам+Рм – норма амортизации борон, %

f_м – энергетический эквивалент (104 МДж/кг)

бороны

Гм – годовая нагрузка бороны – 200, ч

3. Полная энергоемкость

Э═Эпр + Эов + Эм ═64,9 + 15,2 + 27,8 ═

107,9, где Э – полная энергоемкость

Эпр – прямые энергозатраты

Эов – энергозатраты, овеществленные в топ

ливе

Эм – энергоемкость средств механизации

4. Энергоемкость живого труда

Эт ═ , где В – время (1ч)

F_т – энергетический эквивалент затрат живого труда

(трактористы-машинисты – 43,4 МДж/чел.ч)

П – производительность труда

5. Совокупные затраты энергии (Э) составят:

Э = Эпр + Эов + Эм + Этр = 61,9 + 15,2 +27,8 + 7,9 = 15,8 МДж

 

СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Под системой земледелия понимают комплекс взаимосвязанных агротехнических, мелиоративных и организационных мероприятий, направленных на эффективное использование земли и других ресурсов, сохранение и повышение плодородия почвы, получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Признаками всех систем земледелия являются:

- способ использования земли, выражающийся в соотношении земельных угодий и структуре посевных площадей;

- способ сохранения и повышения плодородия почвы, определяемый действием природных факторов и производственной деятельностью человека в направленном изменении свойств почвы.

Эти признаки положены в основу классификации систем земледелия.

1. Примитивные (древние) 1. Подсечно-огневая

2. Лесопольная

3. Залежная

4. Переложная

2. Экстенсивные 1. Паровая

2.Многопольно-травяная

 

3. Переходные 1. Улучшенные зерновые

2. Травопольная

4. Интенсивные 1. Плодосменная

2. Пропашная

(промышленно- заводская)

Основные звенья системы земледелия

1. Организация территории хозяйства и севооборотов.

2. Система обработки почвы.

3. Система удобрений.

4. Семеноводство возделываемых культур.

5. Система мероприятий по борьбе с вредителями, болезнями и сорняками.

6. Система машин.

7. Мелиоративные мероприятия.

8. Технологии возделывания сельскохозяйственных культур.

9. Комплексные мероприятия по защите почв от водной и ветровой эрозии.

10. Мероприятия по охране окружающей среды.

11. Агротехнические мероприятия, способствующие получению чистой продукции в условиях радиационного загрязнения земель.

Современные системы земледелия Республики Беларусь

1. Плодосменно-универсальная

2. Пропашная

3. Сидеральная

4. Улучшенная зерновая

5. Почвозащитная зернокормовая

Биологические (альтернативные) системы земледелия

1. Биодинамическая

2. Органическая

3. Биологическая

1. Органо-биологическая

Система земледелия для коллективного или фермерского хозяйства должна разрабатываться в соответствии со звеньями с учетом природных экономических и научно-технических достижений общества.

ЛИТЕРАТУРА

1. Адаптивные системы земледелия в Беларуси.

Минск, 2001.

2. Бобов С..С.. Физика почв. Мн. «Ураджай», 1973.

3. Багдевич И.М., Агеец В.Ю. Руководство по ведению агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель Республики Беларусь на 1993-1995 гг., Минск, 1993.

4. Воробьев С..А. и др. Земледелие. М.Агропромиздат, Кормовые нормы и состав кормов (справочное пособие) Минск. «Ураджай»1991.

5. Доспехов Б.А. и др. Практикум по земледелию. Москва. Агропромиздат, 1987.

6. Данилов Г.Г. Система обработки почвы. Москва. Россельхозиздат, 1982.

7. Дудук А.А., Кожан В.М., Линкевич А.В. Оценка эффективности технологических операций, агроприемов и технологий в земледелии. Гродно, 1996.

8. Кауричев И.С.Почвоведение. М., Агропромиздат, 1989.

9. Киселев А.Н. Сорные растения и меры борьбы с ними. 1991.

10. Майсурян Н.А., Атабскова А.И. Определитель семян и плодов сорных растений. Москва, «Колос», 1978.

11. Методические рекомендации по организации и ведению севооборотов в условиях интенсификации земледелия в колхозах, совхозах и других сельскохозяйственных предприятиях Белорусской ССР. Мн., 1988.

12. Методические рекомендации «В помощь агроному». Минск, «Парадокс», 2000.

13. Макаров И.П. Ресурсосберегающие системы обработки почвы. Сборник научных трудов. Москва. ВО. Агропромиздат. 1990.

14. Пупонин А.И. Земледелие. Москва, «Колос», 2002.

15. Протасов Н.И., Паденков К.П., Шерснев П.М. Сорные растения и меры борьбы с ними. Минск, «Ураджай», 1987.

16. Растворова О.Г. Физика почв (практическое руководство). Л., 1983.

17. Справочник по карантинным и другим опасным вредителям, болезням и сорным растениям. Москва. «Колос», 1970.

18. Системы ведения сельского хозяйства Белорусской ССР. Минск, «Ураджай», 1986.

19. Фисюнов А.В. Сорные растения. Москва, «Колос», 1984.

20. Чесалин Г.А. Сорные растения и борьба с ними, 1975.

 

Приложение 1

Продуктивность продукции полевых культур

Культура	Продукция			Соотно-шение основной и побочной продукции
к.ед на 1 ц корм а, ц	П.п. на 100 кг корма,кг
Оз.пшеница	Зерно	1,16	8,4	1:1,3
Солома	0,21	0,7
Оз.рожь	Зерно	1,18	0,7	1:1,5
Солома	0,22	0,6
Ячмень	Зерно	1,16	0,7	1:0,9
Солома	0,34	1,0
Яр. пшеница	Зерно	1,15	8,1	1:1
Солома	0,23	1,0
Овес	Зерно	0,98	8,2	1:1
Солома	0,28	1,3
Вика	Зерно	1,18	22,5	1:1,3
Солома	0,25	3,6
Горох	Зерно	1,17	19,1	1:1,2
Солома	0,26	3,5
Люпин	Зерно	1,03	32,7	1:1,4
Солома	0,32	2,3
Гречиха	Зерно	0,94	6,8	1:1,5
Солома	0,28	2,3
Рапс	Зерно	1,7	16,2	1:2
Солома	0,10	1,0
Кукуруза	Зерно	1,28	7,5
Свекла п/сахарная	Корне- плоды	0,17	0,9	1:0,55
Ботва	0,09	1,3
Лен	Семена	1,85	16,0
Волокно		7,5
Свекла кормовая	Корне-плоды	0,11	0,9
Ботва	0,09	1,2
Сахарная свекла	Корне- плоды	0,24	1,1	1:0,5
Ботва	0,09	1,4
Брюква	Корне- плоды	0,11	0,9	1:0,6
Ботва	0,10	1,5
Картофель	Клубни	0,34	1,4	1:0,5
Ботва	0,07	1,3
Морковь	Корне- плоды	0,12	6,0	1:0,5
Ботва	0,13	1,4
Турнепс	Корне- плоды	0,09	0,9	1:0,5
Ботва	0,10	1,2
Люпин кормовой	Зел.масса	0,13	2,5
Вика-овес	Зел.масса	0,14	1,6
Горох-овес	Зел.масса	0,13	1,9
Пелюшка –овес	Зел.масса	0,12	2,2
Клевер красный	Зел.масса	0,21	2,7
Клевер с тимофеевкой	Зел.масса	0,20	2,2
Кукуруза	Зел.масса	0,17	1,3
Оз.рожь	Зел.масса	0,13	1,6
Люцерна	Зел.масса	0,21	4,0
Сераделла	Зел.масса	0,12	2,3
Рапс озимый	Зел.масса	0,09	2,2
Рапс яровой	Зел.масса	0,09	1,6
Редька масличная	Зел.масса	0,13	2,6
Сурепица	Зел.масса	0,08	1,6
Горчица белая	Зел.масса	0,17	2,1
Люпин с овсом	Зел.масса	0,13	1,7
Райграс однолетний	Зел.масса	0,20	2,0
Мн.злак. травы	Зел.масса	0,19	2,1
Трава луговая	Зел.масса	0,20	2,2
Подсол- нечник	Зел.масса	0,13	1,6
Естеств. сенокосы	Сено	0,47	3,4
Зл.-боб. травы	Сено	0,55	5,5
Зл.мн.травы	Сено	0,55	5,2
Ежа сборная	Сено	0,41	4,6
Кострец безостый	Сено	0,44	4,1
Клевер	Сено	0,57	7,8
Клевер с тимофеевкой	Сено	0,55	6,3
Люцерна	Сено	0,47	9,2
Мн. травы	Сено	0,59	6,5
Вика-овес	Сено	0,43	5,6
Горох-овес	Сено	0,50	6,0
Сераделла	Сено	0,47	6,6