Современные технологические комплексы в растениеводстве
Современные технологические комплексы в растениеводстве
Введение
технологический растениеводство сельский
Актуальность работы. Растениеводство - это отрасль сельского хозяйства, обеспечивающая население необходимыми продуктами питания, промышленность - сырьем. Производство всех видов продукции сельского хозяйства непосредственно зависит от состояния растениеводства - развивать животноводство, или создавать предприятие по переработке и реализации сельскохозяйственной продукции можно только в расчете на отечественный аграрный сектор. От его развития всегда зависит и животноводство, так как его кормовую базу в значительной степени обеспечивает именно растениеводство. Растениеводство изучает продолжительность вегетационного периода сельскохозяйственных растений, ритмы роста и развития, динамику развития корневой системы, обмен веществ, зимостойкость, морозостойкость. Устойчивое производство сельскохозяйственной продукции на этапе реформирования агропромышленного комплекса не может быть обеспечено без внедрения прогрессивных технологий, перехода на новый уровень интенсификации, основанный на более эффективном использовании трудовых, материальных и энергетических ресурсов, биологического потенциала продуктивности современных сортов растений и агроэкологических ресурсов. Важнейшей задачей растениеводства является повышение плодородия почв и урожайности, рост производства зерна, кормов и другой продукции.
Цель работы - современные технологические комплексы в растениеводстве.
Задачи:
изучить особенности современных технологий производственных процессов в растениеводстве,
рассмотреть технологическую оснащенность как основу для внедрения современных технологий в растениеводстве,
проанализировать основные принципы энергосбережения и снижения энергоемкости технологических процессов в АПК.
1. Особенности современных технологий производственных процессов в растениеводстве
Прогрессивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур (наряду с новыми формами хозяйствования) - одно из наиболее эффективных средств повышения продуктивности сельскохозяйственного производства. Однако прогрессивные технологии распространяются не так быстро. Причины - медленное освоение зональных систем земледелия, не достаточная технологическая дисциплина, нехватка ресурсов и др. Но главное, новые технологии применяются без учета условий функционирования производственных процессов. Чтобы получить требуемую отдачу от каждого поля, нужно приспособить технологию к конкретным условиям, учесть особенности возделываемой культуры, сорта, гибрида. Речь идет об инженерном проектировании технологий с учетом всего комплекса местных условий.
Проектирование технологий сейчас ограничивается в основном разработкой технологических карт. При этом типовые перспективные технологические карты, составляемые научными учреждениями, не учитывают своеобразия полей и хозяйств, а технологические карты, составляемые в хозяйствах, фиксируют сложившееся положение и не включают новейших научных достижений.
Наиболее реально на ближайшую перспективу внедрение в сельское хозяйство на 40…45% пахотных площадей минимальной обработки почвы с применением комбинированных агрегатов для совмещения 6-8 операций, особенно в зонах недостаточного увлажнения. Остальная часть - 55…60% пахотных площадей будет обрабатываться новыми типами комбинированных пахотных орудий высокого технического и технологического уровня и в том числе комбинированными плугами для гладкой вспашки с одновременной предпосевной обработкой почвы.
Для обеспечения работ на возделывании и уборке зерновых колосовых культур в зависимости от почвенно-климатической зоны тракторами выполняется от 25 до 41 технологической операции. Из-за различных энергоемкости и условий выполнения операций для производства этой культуры применяют 4 типоразмера тракторов (тяговых классов 1,4; 3; 5).
Специфика возделывания и уборки зерновых культур заключается в том, что значительная часть посевных площадей (35%) находится в засушливых степных районах, где все обрабатываемые земли подвержены ветровой и одновременно 60% - водной эрозии, имеются большие площади солонцовых земель.
Особенности применения тракторов в зависимости от агроландшафтных условий заключаются в том, что наибольшая доля применения (72%) в перспективе будет сохраняться за 12-рядным комплексом на базе тракторов тяговых классов 1,4 и 2, а максимальная энерговооруженность механизатора для агрегата этой рядности составляет 110 кВт.
Исходя из отмеченного, на перспективу следует помимо трактора класса 1,4 разработать и освоить выпуск семейства пропашных колесных и гусеничных тракторов тяговых классов 2 и 3 со щадящими ходовыми системами, регулируемой колеей для междурядий 45, 50, 60 и 70 см, имеющих переднюю и задние навески и такие же валы отбора мощности.
Для кукурузы сохранится технология с шириной междурядья 70 см. Повышение ее урожайности может осуществляться благодаря окучиванию посевов в период роста до высоты 40…60 см. При применении 3-й междурядной обработки и внесении средств защиты растений в период их роста до высоты растений 70 см требуется увеличение дорожного просвета у трактора до 50 см (вместо 34 см). Перспективны 8- и 12-рядные системы. Применение агрегатов большей ширины ограничено ландшафтными условиями.
Технологии, средства механизации и структура парка для возделывания картофеля сегодня не отвечают требованиям производства этой культуры.
На перспективу могут рассматриваться три технологии производства товарного картофеля: базовая с междурядьями 70 см и комплексом машин с пассивными рабочими органами; европейская с междурядьями 75 см и комплексом машин с использованием активных рабочих органов; технология с междурядьями 90 см и комплексом машин, имеющих активные рабочие органы.
Из представленных технологий наиболее перспективна, по мнению, разработанная ВИМом технология с междурядьями 90 см, но для ее ресурсосберегающей реализации следует трактор ЛТЗ-145 оборудовать двигателем 2-уровневой мощности, так как операции, составляющие технологию, значительно отличаются по энергоемкости.
Технологии в зависимости от зоны включают от 24 до 38 операций. Для реализации этих технологий необходимы 4 типоразмера тракторов тяговых классов 1,4; 2; 3 кол.; 3 гус.
В кормопроизводстве на перспективу сохраняется следующая структура заготавливаемых кормов: сено составит 40…45%; силос - 30…35; сенаж - 15…20; зеленый корм - 5 и травяная мука - до 1…5%. При заготовке этих видов кормов необходим большой разброс в потребной мощности энергетических средств. Так, на сгребании, ворошении, скашивании мелких участков достаточен трактор тягового класса 0,6, а на заготовке силоса, сенажа при высокой урожайности загрузить можно энергосредства мощностью 300 и более 440 кВт. Для выполнения энергоемких работ целесообразны два вида агрегатов: уборочные комплексы на базе тракторов и самоходные уборочные агрегаты типа «Полесье».
Технология производства кормов в зависимости от зоны требует выполнения от 18 до 44 технологических операций. Наибольшее их число приходится на лесостепную и лесолуговую зоны, при этом для их выполнения необходимы все типоразмеры тракторов тяговых классов от 0,6 до 5.
В объеме работ тракторного парка значительная доля приходится на технологический транспорт. Среди проблем этого вида работ можно выделить целесообразность более широкого распространения седельного агрегатирования, значительно улучшающего динамические характеристики тракторно-транспортных агрегатов, их производительность и топливную экономичность. Так, при седельном агрегатировании трактора К-701 с ПРТ-16 удельный расход топлива на 1 ткм перевозок уменьшается на 6,5…9,5%.
Важнейшим специфическим показателем при возделывании сельскохозяйственных культур служит время функционирования элемента технологии, т.е. агротехнический срок проведения работ, от соблюдения которого зависит достижение конечных целей технологии.
Один из эффективных способов повышения доли работ в агротехнический срок - переход от последовательного к параллельному методу их выполнения. Под последовательным методом понимают такой, при котором вначале проводят одну из технологических операций, а после нее вторую и т.д. (например, предпосевную культивацию, а затем посев). При параллельном методе несколько технологических операций осуществляют одновременно. Например, один агрегат культивирует, а второй практически одновременно сеет на том же поле. В рамках индивидуального использования техники в крестьянских хозяйствах преимущество получил последовательный метод выполнения работ, при различных методах совместного использования техники появляется реальная возможность перехода к параллельному методу. При этом естественно, что продолжительность использования агрегатов при параллельном методе в рамках агротехнического срока больше, чем при последовательном. Очевидно и то, что при неизменном общем объеме работ в зависимости от принятого метода их проведения будет изменяться их доля в рамках агротехнически допустимого срока.
Потери в виде недобора урожая, которые несет фермер, работая традиционным (последовательным) методом, могут быть устранены выполнением работ параллельным методом. Так, даже при работе в условиях одного крестьянского хозяйства фермер может увеличить площадь посева в агросрок в 1,54 раза.
Расчеты С.Н. Сазонова показывают, что с ростом закупочных цен на произведенную продукцию и урожайности экономически целесообразный допустимый предел увеличения наработки снижается. Повышение закупочной цены 1 т зерна на 25% снижает допустимый предел увеличения наработки с 1,76 до 1,41.
С увеличением стоимости используемых агрегатов и сокращением сроков их использования в течение года наблюдается обратная тенденция. С увеличением амортизационных отчислений с 2130 тыс. руб. до 4260 тыс. руб., т.е. в 2 раза, допустимый предел увеличения наработки увеличился практически тоже в 2 раза, а оптимальный - в 1,4 раза (с 1,33 до 1,87). При этом максимальная экономическая выгода на 1 га возросла в 7,2 раза.
До сих пор в технической литературе и практике используют разные названия технологий: интенсивная, почвозащитная, безгербицидная, «астраханская», «голландская», нулевая, минимальная и др. Это вносит определенное непонимание и исключает какую-либо систематизацию. Ученые и практики (Анискин В.И. и др.) разработали и систематизировали применяемые машинные технологии (табл. 1.) в виде Федерального регистра технологий производства продукции растениеводства.
Таблица 1. - Систематизация технологий
Значения показателя при использовании технологииНормальнойИнтенсивнойВысокойСтепень освоения биологического потенциала сорта, %40…5060…6580…85Урожайность озимой пшеницы, т/га2,5…34…56Затраты труда, чел.-ч/т5,54,43,3Затраты энергии, МДж/т12600110009000
В регистр включены продуктовые применительно к конкретным культурам и межотраслевые применительно ко всем продуктам растениеводства наборы (адаптеры) рекомендуемых и нормируемых способов выполнения отдельных операций, процессов, эффективных в конкретных условиях производства. С помощью адаптеров отдельные процессы базовой технологии можно приспосабливать (адаптировать) к конкретным условиям производства и ресурсным возможностям товаропроизводителей.
Из анализа перспективных технологий и технологических процессов авторы предлагают рациональный типаж тракторов (табл. 2.).
Таблица 2. - Рациональный типаж тракторов
Технологическая операцияПрименяемые тяговые классы тракторовСоотношение, %колесныегусеничныеОбработка почвы: глубокая мелкая Посев и посадка Междурядная обработка Внесение удобрений Внесение средств защиты растений Уборочные работы Транспорт 3…8 2…5 1,4…3 1,4…3 1,4…5 0,6…1,4 0,6…8 0,6…5 40 50 40 75…80 80 90 85 95 60 50 60 25…20 20 10 15 5
Несмотря на то, что данная схема не отличается полнотой учета природно-производственных условий функционирования производственных процессов, важна ее направленность - устранение несоответствия между количественным и качественным ростом машинно-тракторного парка и показателями его работы.
2. Технологическая оснащенность как основа для внедрения современных технологий в растениеводстве
Любой вид экономической деятельности, независимо от пространства и времени, которое он охватывает, неразрывно связан с процессами производства, обмена товаров и услуг.
Наиболее востребованными товарами на территории планеты, поскольку в основном именно они обеспечивают поддержание человеческой жизнедеятельности, являются продукты продовольственного назначения. Основная ответственность за обеспечение продовольственной безопасности возложена на агропромышленный комплекс страны (АПК).
Произошедшие в стране рыночные преобразования вывели экономику России на качественно новый уровень. Однако в ходе этих изменений из виду была упущена необходимость государственной поддержки агропромышленного комплекса, что негативно сказалось на качестве и количестве производимой продукции. Следствием этого стало то, что в страну «открылись ворота» для поступления иностранной продукции сомнительного качества. Данная проблема остро поставила вопрос о возможности самообеспечения страны продуктами питания требуемого качества и необходимого количества.
В последнее время государство стало оказывать определенную поддержку АПК. Принимаемые широкомасштабные действия по развитию сельского хозяйства страны приносят свои плоды, при этом меры по поддержанию аграрного сектора дают меньший результат, чем это возможно.
В ходе проводимых национальных проектов по поддержанию и развитию сельского хозяйства страны не были наиболее полно учтены основные экономические цели, в результате чего оказался упущенным глобальный опыт в этой области.
Желание получить наибольшую выгоду от ограниченного количества ресурсов, т.е. сократить затраты времени и средств, повышая эффективность хозяйствования, повлекло за собой научно-технический прогресс, результатом которого явились более совершенные технологии - инновации.
В современном мире именно применение инновационных технологий является приоритетным направлением развития любой экономической деятельности.
Степень внедрения инновационных технологий, в последние годы ставшей одним из лидеров УрФО по производству одного из наиболее важных стратегических продуктов - зерна, находится далеко не на высоком уровне.
Регион расположен в зоне рискованного земледелия, характеризующейся нестабильными погодными условиями, водной и ветровой эрозией, уменьшающей слой гумуса (1,3% в год), кроме того, используется устаревшая технология отвальной обработки почвы, что говорит об отсталости регионального сельского хозяйства.
В мировой практике уже не одно десятилетие применяются более продуктивные виды земледелия, такие как минимальная и нулевая (No-till) технологии. При этом в данный момент технология минимальной обработки почвы больше считается переходным этапом к технологии нулевого посева, чем самостоятельным видом земледелия. Опыт ряда западных 152 Микроэкономический анализ: методы и результаты стран и некоторых регионов России подтверждает высокую степень эффективности применения технологии нулевого цикла.
Однако замена системы земледелия очень затруднена из-за морального и физического износа технического парка сельскохозяйственных организаций, который требует приобретение новой высокопроизводительной техники, отвечающей условиям современных технологий.
Российский рынок сельскохозяйственной техники предлагает достаточно большой ценовой диапазон и ассортимент товара как отечественного, так и западного производства.
Но суть имеющейся проблемы лежит гораздо глубже, она заключается в способе выбора, количестве и качестве заявленных характеристик техники.
Для выбора оптимальных средств сельскохозяйственной механизации нами предлагается методика технико-экономической оценки сельскохозяйственных машин методом ранжирования технико-эксплуатационных и экономических показателей сельскохозяйственного оборудования всего ассортиментного ряда, имеющегося на местном (региональном, национальном, межстрановых объединений, мировом) рынке.
Для этого сельхозтоваропроизводителям необходимо, исходя из производственной и финансовой обстановки внутри организации, конкретизировать критерии выбора. После чего провести ранжирование технико-эксплуатационных и экономических характеристик оборудования от наиболее предпочтительных к наименее желаемым показателям и по средствам суммирования рангов выбрать наиболее подходящий для приобретения вариант (с наименьшей суммой рангов).
В соответствии с разработанной методикой из ряда техники, представленной на региональном рынке, был проведен выбор оптимального посевного агрегата, с целью ее использования на территории исследуемого региона.
Для анализа была взята 71 разновидность посевного агрегата, удовлетворяющего технологии нулевой обработки почвы. При этом, в связи с невозможностью адекватной оценки удобства технической эксплуатации, во внимание были приняты два экономических показателя (производительность, стоимость), один агротехнический (ширина захвата, так как при наибольшей ширине захвата происходит меньшее количество проходов агрегата по полю и соответственно снижается ее уплотнение) и два технических (тяговый класс транспортного средства и скорость его агрегатирования).
На основании данного анализа наиболее экономически эффективным агрегатом оказался КСКП-2,1х7 «Омич» с шириной захвата 14,35 м. Данный модульный посевной комплекс предназначен для реализации ресурсосберегающей почвозащитной технологии возделывания зерновых культур в зонах недостаточного увлажнения и проявления ветровой и водной эрозии. Комплекс обеспечивает высокое качество работы при влажности почвы до 25% и ее твердости в слое 0-10 см до 20 кг/см2.
Широкозахватный посевной комплекс составляется из модулей (стерневых сеялок СКП - 2,1 «Омичка») и сцепок к тракторам различных тяговых классов.
С целью повышения технической оснащенности сельскохозяйственного производства, снижения издержек на ремонт и эксплуатации старой техники возникает необходимость проведения выбора оптимального энергосредства для агрегатирования с ним предлагаемого модульного посевного комплекса.
Для анализа оптимального энергосредства было взято 70 марок тракторов как отечественного, так и западного производства. При этом, в результате комплектации некоторых марок разными двигателями, которые в свою очередь меняют некоторые характеристики, выборка составила 87 различных модификаций тракторов, способных агрегатировать сельскохозяйственные машины с усилием в 50 Кн.
Трактора иностранного производства были представлены тракторами фирм: «Джон Дир» компании «Дир энд Компании» (США), «Нью Холланд» компании «Кейс Нью Холланд Америка лимитед лиабилити компании» (США), «Клаас ксерион» компании «Клаас КГаА МБХ» (Германия), «Бюллер Версатайл» компании «Бюлер Индастриас Инкорпарейтед» (Канада).
Модели анализируемых тракторов имеют следующие модели двигателей: John Deere Power Tech Plus, New Holland, New Holland Cursor, Cummins QSX15, Cummins N14, Caterpillar C9 с мощностью от 180 до 535 лошадиных сил.
Техника отечественного производства, а также производства стран ближнего зарубежья была представлена тракторами: ЗАО «Трактормаш» (Орел), Промышленная корпорация «Прогресс» (Санкт-Петербург), ОАО «СибЗавод трактор» (Омск), ОАО «Харьковский тракторный завод им. С. Орджоникидзе» (Харьков), ОАО «ПО АлтТрак» (Рубцовск), ЗАО «Петербургский тракторный завод» (Санкт-Петербург), ЗАО «Завод Спецмашин» (Всеволожск), ЗАО «ПО Кировец» (Санкт-Петербург), ЗАО «Титран - Вепс» (Тихвин), Завод «Спецстроймаш» (Тихвин), Могилевский автомобильный завод им. С.М. Кирова» (Могилев). Двигатели, установленные на тракторы данных заводов, представлены производством ОАО «Автодизель» (Ярославль), ОАО ПО «Алтайский моторный завод» (Барнаул), ОАО «Тутаевский моторный завод» (Тутаев), Дойтц АГ (Германия), Мерседес Бенц (Германия), и имеют мощность от 160 до 495 лошадиных сил.
Методом выбора оптимального энергосредства, так же как и для выбора наиболее подходящего посевного комплекса, послужил метод ранжированного ряда. При анализе были задействованы следующие характеристики: технические (номинальная мощность, наименьший радиус поворота, тяговый класс), экономические (расход ГСМ при номинальной нагрузке, максимальная скорость движения, цена), агротехнические (эксплуатационная масса). Ранжирование производилось путем выставления наименьшего ранга наиболее желаемому варианту.
В результате проведенного анализа оптимальным вариантом для покупки и использования оказался трактор Т-150К-09, производства ОАО «СибЗавод трактор» (Омск), с двигателем ЯМЗ-236НЕ, производства ОАО «Автодизель» (Ярославль) и мощностью 230 лошадиных сил. На трактор Т-150К-09 возможна установка двигателей ЯМЗ-236 (175 л. с.), ЯМЗ-236НЕ (230 л. с.) или ЯМЗ-238М2 мощностью 240 л. с.
На основании анализа и выбора оптимальной системы машин для посева зерновых культур по нулевой технологии обработки почвы (No-Till) стало возможным рассчитать экономический эффект от применения предложенных мероприятий по сравнению с существующей технологией.
Внедрение предлагаемой технологии возделывания зерновых в комплексе с оптимально подобранной системой машин имеет экономическую целесообразность. Основанием для данного утверждения является экономия затрат по всем сравниваемым сельскохозяйственным организациям, расположенным во всех агроклиматических зонах исследуемого региона. Неоспоримым преимуществом при внедрении предложенных мер является также сокращение затрат на ремонт изношенной техники. За счет выполнения комплекса работ за один проход снижается уплотнение почвы и сокращается время на проведение посевной, что способствует выполнению работ в лучшие агротехнические сроки.
Однако для удобства повсеместной реализации данного метода необходимо создание глобальной базы данных по видам и маркам сельскохозяйственной техники, возможных комплектаций и видов поставки, а также постоянно (не менее 1 раз в месяц) обновляемые цены.
Для осуществления последнего необходимо непрерывно поддерживать связь с заводами изготовителями или их официальными представителями.
Основными проблемами, создающими большие затруднения при сравнении различных марок и модификаций, стали:
) при импорте техники на территорию Российской Федерации не проводится пересчет заявленных характеристик в национальные технические единицы измерения. Возникает необходимость адаптации к отечественным условиям эксплуатации (в России мощность измеряется в европейских лошадиных силах, а на западе в английских лошадиных силах (в этом случае сравнение лучше проводить в ваттах. Данная единица равна во всех странах и указывается в характеристиках практически всех марок тракторов), на территории нашей страны скорость измеряется в километрах в час, а на западе в милях в час и т.д.);
) заявленные характеристики западной техники могут являться недостоверными данными, и быть лишь маркетинговым ходом. Поэтому возникает необходимость испытания западной техники на отечественных машиноиспытательных станциях;
) до настоящего времени не разработана и не применяется адекватная оценка удобства эксплуатации и проведения технического обслуживания существующей техники;
) отсутствие единой классификации как отечественной, так и западной техники (к примеру, отечественная посевная техника, выполняющая одни и те же функции, может иметь разные названия: посевной почвообрабатывающий комплекс, ресурсосберегающий комплекс почвообработки и посева, сеялка универсальная зерновая, почвообрабатывающая посевная машина и т.д.).
Проблем подобного рода имеется достаточно много, и хотя они не являются решающим фактором снижения эффективности производства сельскохозяйственной продукции в области, однако их решение позволит облегчить выбор оптимального сельскохозяйственного оборудования и техники, что должно непременно способствовать повышению производительности труда, снижению издержек производства и в итоге оказать воздействие на эффективность производственной деятельности сельскохозяйственных организаций в регионе.
3. Основные принципы энергосбережения и снижения энергоемкости технологических процессов в АПК
Снижение энергоемкости становится в настоящее время доминирующим критерием эффективности ведения сельскохозяйственного производства и рационального использования ресурсов, вовлеченных в него: почвенных, водных, энергетических, биологических, финансовых и трудовых.
Научно обоснованное растениеводство позволяет, с одной стороны, наращивать масштабы сельскохозяйственного производства, а с другой - обеспечивать экологическое равновесие окружающей среды, ее сохранение и воспроизводство.
В основе формирования любой технологии лежит понимание системы взаимосвязей между элементами технологии растениеводства и факторами внешней среды.
Задачи энергосберегающего растениеводства:
улучшение почвенных условий жизни растений путем лучшего накопления и рационального расходования влаги, элементов питания за счет мульчирования поверхности почвы растительными остатками, повышения биологической активности почвы;
сокращение затрат топливно-энергетических ресурсов и труда на основе использования современной техники и технологий возделывания, основанных на минимальной и нулевой обработке почвы;
снижение затрат на средства химизации путем подбора севооборотов, а также наиболее продуктивных, экономически выгодных культур и сортов, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессам;
устранение процессов эрозии и деградации почвы;
совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур и повышение рентабельности на основе использования геоинформационных систем и глобальной системы позиционирования.
В основе энергосберегающих технологий лежат следующие принципы:
отсутствие или минимизация механической обработки почвы;
сохранение растительных остатков на поверхности почвы;
использование севооборотов, включающих рентабельные культуры и культуры, улучшающие плодородие почв;
интегрированный подход в борьбе с вредителями и болезнями.
Для организации энергосбережения в растениеводстве необходимы:
анализ структуры и объемов энергопотребления; выявления причин потерь энергии и путей их устранения или сокращения;
внедрение энергосберегающих процессов и оборудования;
сбор сведений о наличии местных и вторичных энергоресурсов и разработка предложений по их использованию;
определение перечня энергоемкого оборудования, подлежащего замене;
изучение и внедрение передового опыта по экономии ресурсов;
налаживание учета расхода энергоресурсов и разработка мер по поощрению за экономию.
В качестве основного показателя, характеризующего энергоемкость процесса, технологии, сорта растений или породы животных принимается полная энергоемкость, представляющая собой сумму прямых и овеществленных затрат, отнесенных к объему производственной продукции.
К прямым относят затраты связанные с выполнением работ расходы энергоносителей.
К овеществленным относятся энергозатраты на изготовление, хранение и транспортировку с/х средств, а также к ней относится энергия расходуемая на добычу, переработку и доставку энергоносителя к энергопотребителям.
Выбор системы обработки почвы должен быть таким, чтобы затраты на рыхление пласта были минимальными. Наибольший эффект дает переход на нетрадиционные почвозащитные (бесплужные, сокращенные, минимальные и нулевые) системы. Вспашка - наиболее энергоемкая операция по обработке почвы, на которую приходится свыше 50% общего расход топлива. На вспашку 1 га высокоокультуренной почвы в оптимальные сроки расходуется 12-14 кг топлива, а на пахоту 1 га сильно засоренной пыреем почвы требуется не меньше 20-25 кг топлива. Уменьшение глубины вспашки с 20…22 см до 16… 18 см зачастую не снижает урожайность озимых культур и позволяет сэкономить до 12% топлива. Значительная экономия топлива может быть получена от применения оборотных плугов. Движение пахотного агрегата челночным способом сокращает расход топлива на холостой ход во время поворотов и переездов, который при традиционном способе вспашки в свал и развал составляет более 10% от общего расхода. Применение оборотных плугов исключает необходимость проведения операций разбивки поля на загоны и регулировки плуга для прохода первой борозды. Эти операции занимают много рабочего времени и в реальных условиях часто проводятся некачественно, в результате чего увеличиваются энергетические затраты на заделку стыковых борозд, гребней и огрехов пахоты на границе загонов.
Минимизация обработки почвы. Высокая затратность существующих в республике технологий обработки почвы связана, прежде всего, с тем, что в настоящее время в сельскохозяйственных предприятиях основная обработка проводится, главным образом, с помощью отвальной вспашки, а предпосевная - за счет многократного использования однооперационных почвообрабатывающих орудий.
В то же время, по мнению зарубежных специалистов, в наибольшей степени требованиям ресурсосбережения и природоохранности отвечает нулевая и минимальная система обработки почвы, предусматривающая отказ от ряда технологических операций и широкое использование прямого посева.
Минимальная обработка почвы включает одну или ряд мелких обработок почвы культиваторами и / или боронами. Солома и стерня находятся в виде мульчи в верхнем слое почвы (мульчирующий слой). По мелко обработанной почве в мульчирующий слой осуществляется мульчированный посев. Мульчирующий слой уменьшает испарение влаги, устраняет опасность водной и ветровой эрозии. При этом эксплуатационные затраты (расходы на топливо) сокращаются, плодородие почвы повышается, ее структура улучшается. Создаются благоприятные условия для развития почвенной фауны.
Нулевая обработка почвы (No-Till) предусматривает прямой посев, который производится по необработанному полю с отказом от всех видов механической обработки почвы. Растительные остатки (стерня и измельченная солома), которые сохраняются на поверхности поля, способствуют задержанию снега, замедлению эрозионных процессов, улучшению структуры почвы, защите озимых культур от низких температур, накоплению питательных веществ. Значительно увеличивается популяция дождевых червей и почвенных микроорганизмов. Существенно снижаются производственные затраты, в том числе на топливо, сохраняется окружающая среда.
Важнейшее значение минимизация обработки почвы имеет для удержания в почве углерода, который является основой для формирования гумуса и создает основу плодородия. Содержания органического вещества является динамическим показателем и реагирует на изменение методов обработки почв.
Достоинством ресурсосберегающих технологий является минимальное воздействие, а при нулевой обработке вообще отсутствие вмешательства в естественные процессы биологической «пульсации гумуса» и взаимосвязи органического вещества и углерода в почве.
Установлено также, что применение энергосберегающих технологий создает оптимальное структурно-агрегатное состояние почвы: по сравнению постоянной вспашкой увеличивается количество глыбистых фракций (диаметром более 10 мм) и в 2-2,5 раза уменьшается количество пылеватых, эрозионно-опасных частиц (диаметром менее 0,25 мм).
Применение энергосберегающего растениеводства целесообразно вести в комплексе с технологиями точного (прецизионного) земледелия.
Точное земледелие - это стратегия управления, которая использует информационные технологии, извлекая данные из множественных источников для принятия правильных решений по управлению сельскохозяйственным предприятием.
В точном земледелии используются компьютеризированная техника, геоинформационные системы и навигационные приборы, которые позволяют точно управлять развитием растений через спутники и локальные сенсоры.
Технологии точного земледелия позволяют снизить затраты и минимизировать воздействие на окружающую среду. Они базируются на картографических программах, позволяющих обрабатывать пространственные данные и осуществлять картографию границ полей, картирование урожайности, с помощью навигационных приемников глобальной системы позиционирования производить определение плодородия почв и дифференцированное внесение удобрений, а также наблюдение за посевами в процессе развития. Применение системы сберегающего земледелия позволяет осуществлять анализ и грамотный менеджмент деятельности предприятия, что дает возможность экономить материальные, трудовые, финансовые ресурсы и повышает рентабельность.
В целом внедрение системы энергосберегающего растениеводства дает очевидные преимущества: повышает эффективность работы всего предприятия, его конкурентоспособность, делает аграрное производство более эффективным и экологичным, что чрезвычайно актуально в настоящее время.
Еще большего эффекта можно достичь, если применять высокопроизводительные комбинированные почвообрабатывающее - посевные агрегаты, которые позволяют за один проход по полю выполнить все операции предпосевной обработки почвы и посева, что обеспечивает повышение производительности труда до 60% и снижение расхода топлива на 1,5-2 кг/га по сравнению с применением однооперационных агрегатов.
Кроме того, техника, применяемая в рамках минимальной и нулевой технологии возделывания сельскохозяйственных культур, отвечает требованиям энергоресурсосбережения, сокращает потребность в тракторах, горючих и смазочных материалах, позволяет на 7-10 дней раньше обычных агротехнических сроков проводить посевные работы, а сельскохозяйственным предприятиям в 2 раза снизить нагрузку на использование техники.
Замена вспашки полей, чистых от многолетних сорняком, на дискование, плоскорезную обработку и чизелевание позволяет значительно (до 5 кг/га) снизить затраты топлива на основную обработку. При безотвальной обработке не тратится энергия на подъем и оборот пласта.
Расход топлива на дискование на 28-36% меньше, чем на плужную обработку. Обработка почвы чизельными культиваторами или плугами, а также рыхлителями-щелевателями со стрельчатыми рыхлящими лапами позволяет в 1,3-1,5 раза уменьшить общие энергозатраты, а также улучшает агрофизические свойства почвы и повышает урожайность культур. В настоящее время разработаны безотвальные почвозащитные технологии, включающие в себя лущение стерни на глубину 8-10 см и рыхление на глубину 20-25 см в сочетании с предпосевной обработкой почвы в различных вариантах. В целом применение безотвальных технологий позволяет снизить расход топлива на 13,4-27,8 кг/га, металла - на 11,6-12,9 кг/га и затрат труда - на 0,9-1,33 чел.-ч/га.
Выполнение операций одним комбинированным агрегатом при подготовке почвы к посеву вместо применения набора однооперационных машин является перспективным направлением, позволяющим уменьшить затраты энергии, топлива, труда и сохранить плодородие почвы. По данным белорусских ученых, применение комбинированных агрегатов позволяет снизить расход дизельного топлива: при совмещении вспашки и прикатывания - на 12-16%; культивации, боронования и прикатывания - на 15-20%. При этом существенно повышается и производительность труда.
Важным аспектом энергосбережения при обработке почвы является снижение влияния пространственных факторов на энергетическую эффективность процессов Правильная организация работ, выбор способа движения, разбивка поля на загоны должны свести до минимума затраты топлива на поворотах и переездах почвообрабатывающих агрегатов, которые иногда превышают 20% от общего расхода.
Заключение
Проектирование технологий сейчас ограничивается в основном разработкой технологических карт. При этом типовые перспективные технологические карты, составляемые научными учреждениями, не учитывают своеобразия полей и хозяйств, а технологические карты, составляемые в хозяйствах, фиксируют сложившееся положение и не включают новейших научных достижений.
Наиболее реально на ближайшую перспективу внедрение в сельское хозяйство на 40…45% пахотных площадей минимальной обработки почвы с применением комбинированных агрегатов для совмещения 6-8 операций, особенно в зонах недостаточного увлажнения. Остальная часть - 55…60% пахотных площадей будет обрабатываться новыми типами комбинированных пахотных орудий высокого технического и технологического уровня и в том числе комбинированными плугами для гладкой вспашки с одновременной предпосевной обработкой почвы.
Желание получить наибольшую выгоду от ограниченного количества ресурсов, т.е. сократить затраты времени и средств, повышая эффективность хозяйствования, повлекло за собой научно-технический прогресс, результатом которого явились более совершенные технологии - инновации.
В современном мире именно применение инновационных технологий является приоритетным направлением развития любой экономической деятельности.
Снижение энергоемкости становится в настоящее время доминирующим критерием эффективности ведения сельскохозяйственного производства и рационального использования ресурсов, вовлеченных в него: почвенных, водных, энергетических, биологических, финансовых и трудовых.
Научно обоснованное растениеводство позволяет, с одной стороны, наращивать масштабы сельскохозяйственного производства, а с другой - обеспечивать экологическое равновесие окружающей среды, ее сохранение и воспроизводство.
В основе формирования любой технологии лежит понимание системы взаимосвязей между элементами технологии растениеводства и факторами внешней среды.
Список используемой литературы
1. Растениеводство. Учебное пособие. Под ред. В.А. Алабушева. - Ростов-на-Дону. Издательский центр «МарТ», 2008. - 384 с.
. Растениеводство, Г.В. Коренев, В.А. Федотов, А.Ф. Попов и др.; Под ред. Г.В. Коренева - М.: Колос, 2009. - 368 с.
. Растениеводство с основами селекции и семеноводства, Г.В. Коренев, П.И. Подгорный, С.Н. Щербак; Под ред. Г.В. Коренева. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 2007. - 575 с.
. Растениеводство /Учебное пособие. Под ред. В.А. Алабушева. - Ростов-на-Дону. Издательский центр «МарТ», 2010 - 384 с.
. Растениеводство с основами селекции и семеноводства // Г.В. Коренев, П.И. Подгорный, С.Н. Щербак; Под ред. Г.В. Коренева. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 2007. - 575 с.
. Растениеводство: передовые технологии выращивания сельскохозяйственных культур: рекомендательный список литературы / Псковская областная универсальная научная библиотека, Отдел производственной литературы; сост. В.Е. Седых. - Псков, 2011. - 31 с.