Методологические основы оценки эффективности системы технологий и машин для производства продукции растениеводства

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Методологические основы оценки эффективности системы технологий и машин для производства продукции растениеводства

Захарова Е.Б.

Аннотация

Формирование продукции растениеводства происходит под действием множества факторов. Помимо очевидных почвенно-климатических условий (состояние погодных условий в вегетационный период, агрофизические свойства почвы и т.д.), на формирование продукции растениеводства могут влиять и уровень механизации, система защиты растений и удобрений, система технологий и машин. В статье представлены формулы, показывающие взаимосвязь факторов системы технологий и машин и позволяющие оценить их эффективность производства продукции растениеводства.

Ключевые слова: СОЯ, ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ, СИСТЕМА ТЕХНОЛОГИЙ И МАШИН, ПРОДУКЦИЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА, ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ

Основным требованием процесса производства сельскохозяйственной продукции является чередование последовательно выполняемых операций согласно технологии выполнения работ. Основная задача заключается в получении продукции с наилучшими показателями за счет повышения агротехнической эффективности системы технологий и машин в конкретном регионе. Решение этой задачи позволяет выявить оптимальное сочетание средств механизации для данной технологии возделывания сельскохозяйственной культуры. Методологическую оценку вариантов оптимизации проводили по показателям агротехнической эффективности на основе методики, изложенной в работе [1].

В структуре посевных площадей Амурской области ведущее место занимают соя и зерновые. Высокий урожай может быть достигнут при строгом соблюдении научно обоснованных технологий возделывания и использовании приспособленных к условиям региона районированных сортов.

При обосновании оценки оптимизации системы технологий и машин для производства продукции растениеводства предлагается использовать следующую структурно-логическую схему (рис. 1).

Рис. 1. Структурно-логическая схема формирования системы

технологий и машин для производства продукции растениеводства

Входные показатели: Нр - твердость почвы, МПА; с - плотность почвы, г/см3; W - влажность почвы, %; Кс - коэффициент структурности; NPK - питательные вещества; ЭН - энергетическое средство; СХМ - сельскохозяйственная машина; q - нормальное давление ходовой системы на почву; ПРУ - природные условия (Т - температура, М - количество осадков), ПУ - производственные условия (ИТ - используемая технология, ПМ - посевной материал, ФС - фитосанитарное состояние); АГТ - агротехнические требования (ОАС - оптимальные агротехнические сроки, КР - качество выполненных работ); СУ - система удобрений; СЗР - система защиты растений (гербициды и пр.).

Выходные показатели (показатели агротехнической эффективности): УМ - уровень механизации; НРС - нормативные сроки выполнения запланированных работ; ТВХД - техногенное воздействие на объект исследования.

Как видно из рис. 1, на формирование показателей агротехнической эффективности большое влияние оказывают входные показатели, которые можно условно разбить на три группы.

Первая группа - природно-производственные условия: температура, количество осадков, период вегетации, агротехнические требования, используемая технология, посевной материал, оптимальные агротехнические сроки, качество выполненных работ.

Вторая группа - исходное состояние объекта исследования (почвы): твердость почвы; влажность почвы; плотность почвы; структурный состав почвы.

Третья группа - средства механизации: обеспеченность тракторами; обеспеченность с.-х. машинами; выдерживание допустимого воздействия ходовой системы на объект воздействия.

К выходным параметрам, характеризующим уровень технологии и средств механизации, можно отнести показатели агротехнической эффективности: урожайность с.-х. культуры, коэффициент уплотнения, коэффициент структурности, нормативные сроки выполнения запланированных работ, уровень механизации, техногенное воздействие на объект исследования.

Из вышесказанного следует, что на объект исследования оказывает влияние большое количество показателей, поэтому необходимо сделать анализ по оценке значимости каждого из них и определить наиболее весомый при оценке агротехнической эффективности.

Связь средств механизации с объектами технологического воздействия

В предыдущем разделе затронут вопрос взаимосвязи между объектом воздействия и воздействующим объектом. В представленной проблеме объектом воздействия является почва, воздействующим объектом - ходовая часть трактора и сельскохозяйственная машина. Выходными показателями являются измененные физико-механические характеристики почвы (плотность, твердость, структурный состав и т.д.), которые в итоге определяют конечный продукт - урожай возделываемой культуры.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что зависимость, объединяющую систему, можно представить схемой (рис. 2).

Рис. 2. Схема системы взаимодействия средств механизации

с объектами технологического воздействия

Для более детального и подробного рассмотрения процесса взаимосвязи систему, представленную на рис. 2, разобьём на составляющие подсистемы: ходовая часть - почва; почва - условия жизни растений - возделываемая культура; возделываемая культура - урожай. На основе анализа элементов составляющих подсистем в целом можно утверждать, что основная взаимосвязь: ходовая система - урожай.

В результате анализа литературных источников выявлено, что прямые функциональные зависимости в системе ходовая часть - почва - возделываемая культура - урожай и подсистемах не прослеживаются ввиду того, что процессы, происходящие внутри системы, в большинстве случаев носят случайный характер, и взаимодействия определяются множеством параметров. Некоторые взаимодействия между отдельными показателями описаны в трудах В.А. Русанова, А.И. Пупонина и др. [2, 3, 4, 5, 6, 7]. При решении вышеперечисленной системы особенность еще и в том, что необходимо учитывать биологическую сущность объектов технологического воздействия.

Основой первой составляющей подсистемы ходовая часть - почва являются следующие факторы: плотность, твердость, структурный состав почвы. При этом необходимо помнить, что в результате взаимодействия ходовой системы с почвой происходят не только изменение почвенных условий жизни растений, но и одновременный контакт с самими растениями, и, как следствие, возможно повреждение корневой системы и стеблей возделываемой культуры.

Возвращаясь к системе взаимодействия входящих и выходящих параметров, необходимо отметить, что в настоящей работе будет уделено внимание взаимодействию между ходовой системой - почвой - урожайностью.

Оценка системы взаимодействия ходовая часть - почва проводилась с помощью следующих основных показателей: плотность, твердость, структурный состав почвы, влажность почвы; количество проходов по полю; качество выполнения технологических операций; урожайность и др.

Показатели оптимизации системы технологий и машин для производства продукции растениеводства

В общем случае для оценки оптимизации системы технологий и машин для возделывания зерновых культур и сои главным критерием является себестоимость единицы продукции, для которой должно выполняться условие:

где: общие затраты на производство единицы с.-х. продукции, руб.; - объем полученной продукции, т; - себестоимость единицы полученной продукции, руб./т.

При анализе выражения 1 можно отметить, что для достижения условия необходимо снизить общую величину затрат на производство продукции или увеличить объем получаемой продукции. На основании ранее проведенных исследований установлено, что объём получаемой продукции во многом зависит от соблюдения агротехнических требований. Одним из способов повышения урожайности зерновых культур и сои является создание оптимальных условий для их произрастания, в частности, величины плотности. Установлено, что между урожайностью зерновых культур и плотностью существует следующая математическая зависимость [8]:

где: - урожайность зерновых культур, т/га; - плотность почвы, г/см3.

Для сои эта зависимость имеет вид уравнения [8]:

где: - урожайность сои, т/га; - плотность почвы, г/см3.

Как видно из выражений 2 и 3, урожайность зерновых культур и сои во многом зависит от плотности почвы, которая в общем случае определяется по формуле:

где: g1 - масса цилиндра с почвой, г; g2 - масса цилиндра без почвы, г; V - объем цилиндра, см3.

Для оценки уровня воздействия системы технологий и машин используем показатель коэффициент уплотнения почвы , который в общем случае можно определить следующим образом:

где: - плотность почвы после использования средств механизации в технологии возделывания культуры, г/см3; - плотность почвы оптимальная, г/см3.

Для нашего случая необходимо выполнение следующего условия:

При этом предпочтение должно отдаваться той системе технологий и машин, у которой данный показатель стремился бы к единице.

Ранее нами отмечалось, что себестоимость единицы продукции определяется величиной урожайности, которая описывается зависимостями 2 и 3. С учетом работы Б.И. Кашпура [1], в качестве другого показателя, оценивающего эффективность внедрения системы технологий и машин, предлагается использовать коэффициент прибавки урожайности:

где: Уп - урожайность сельскохозяйственных культур после внедрения системы технологий и машин, т/га; Ус - урожайность сельскохозяйственных культур до внедрения системы технологий и машин, т/га.

Решая совместно уравнения 2, 3 и 7, получим формулу для определения прибавки урожайности для зерновых культур:

- для зерновых культур

где: - плотность почвы после внедрения системы технологий и машин для возделывания зерновых культур, г/см3; - плотность почвы до внедрения системы технологий и машин для возделывания зерновых культур, г/см3; - урожайность зерновых после внедрения системы технологий и машин, т/га; - урожайность зерновых до внедрения системы технологий и машин, т/га;

- для сои

где: - плотность почвы после внедрения системы технологий и машин для возделывания сои, г/см3; - плотность почвы до внедрения системы технологий и машин для сои, г/см3; - урожайность сои после внедрения системы технологий и машин, т/га; - урожайность сои до внедрения системы технологий и машин, т/га.

Объем полученной продукции после внедрения системы технологий и машин, с учетом ранее полученных результатов, будет равен:

- для зерновых культур

где з - площадь возделывания зерновых культур, га;

- для сои

где - площадь возделывания сои, га.

Таким образом, оптимизация системы технологий и машин за счет снижения уплотнения почвы после прохода по полю ходовых систем техники позволяет получить дополнительный объем производимой продукции и, как следствие, снизить себестоимость единицы продукции.

Под воздействием ходовой системы тракторов и сельскохозяйственных машин происходит изменение не только плотности, но и твердости почвы. Вместе с тем известно, что величина твердости влияет на сопротивление обработке и, как результат, на производительность машинно-тракторных агрегатов. В работах В.А. Русанова [9, 10] приводится зависимость величины твердости ( от плотности :

Анализируя зависимость (12), можно отметить, что с увеличением плотности возрастает и твердость почвы. Поэтому для оценки эффективности функционирования системы технологий и машин используем коэффициент увеличения твердости:

где: - твердость почвы после прохода тракторов в предлагаемой системе технологий и машин, Па; - твердость почвы после прохода тракторов в существующей системе технологий и машин, Па.

Предлагаемая технология будет функционировать эффективно, если будет соблюдаться условие:

Таким образом, оптимизация системы технологий и машин за счет снижения уплотнения почвы после прохода по полю ходовых систем техники позволяет получить дополнительный объем производимой продукции, следовательно, снизить себестоимость единицы продукции (формула 15):

растениеводство оптимизация почва уплотнение

где: - себестоимость единицы продукции, полученной в существующей системе технологий и машин, руб./т; - себестоимость единицы продукции полученной после внедрения системы технологий и машин, руб./т.

Представленные закономерности - основа оптимизации системы технологий и машин. Анализ компонентов системы технологий и машин позволит использовать агротехническую оценку для оптимизации производства продукции растениеводства.

Методологические основы оценки эффективности системы технологий и машин для производства продукции растениеводства должны исходить из обоснования структурно-логических связей при формировании системы технологий и машин на основе определения показателей, характеризующих эффективность системы технологий и машин.

Список использованных источников

1. Кашпура Б.И. Комплексная механизация растениеводства на Дальнем Востоке. - Благовещенск: Хабаровское кн. изд-во. - 1978. - 318 с.

2. Бондарев А.Г. Теоретические основы и практика оптимизации физических условий плодородия почв // Почвоведение. - 1994, №11. - С. 10-15.

3. Бондарев А.Г. Проблема регулирования физических свойств почв в интенсивном земледелии // Почвоведение. - 1988, № 9. - С. 64-70.

4. Ксеневич И.П., Скотников В.А., Ляско М.И. Ходовая система-почва-урожай. - М.: Агропромиздат. - 1985. - 304 с.

5. Пупонин A.И. Влияние уплотнения машинно-тракторными агрегатами на свойства, режимы почвы и урожай сельскохозяйственных культур // Переуплотнение пахотных почв. - М.: Наука. - 1987. - С. 27-35.

6. Рекомендации по снижению уплотняющего воздействия ходовых систем мобильной сельскохозяйственной техники на почву. - Киев: Урожай. - 1988. - 40 с.

7. Щитов С.В. Исследование вредного воздействия на почву ходовых систем энергонасыщенных тракторов // Механизация возделывания сои на Дальнем Востоке: сб. науч. тр. БСХИ. - Благовещенск. - 1982. - С. 63-66.

8. Захарова Е.Б. Влияние уплотнения почвы тракторами на урожайность сельскохозяйственных культур / Биологические ресурсы российского Дальнего Востока: Матер. междунар. науч-практ. конф. 23-24 сентября 2004 г. - Благовещенск: ДальГАУ. - 2004. - С. 52-56.

9. Русанов В.А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути ее решения. - М: ВИМ. - 1998. - 368 с.

10. Захарова Е.Б. Оптимизация системы технологий и машин для производства продукции растениеводства по агротехническим показателям: Автореферат дис. канд. с.-х. наук. - Благовещенск. - 2018. - 37 с.

Размещено на Allbest.ru