ТЕМА: Мостове землеробство – шлях до вирішення енергетичних
Та екологічних проблем
МЕТА РОБОТИ: Ознайомитися з особливостями та концепцією мостового землеробства.
.
ЗМІСТ|вміст| РОБОТИ: Вивчення особливостей та концепції мостового землеробства.
|запалювання|
ЗМІСТ ЗВІТУ:
1. Описати загальні теоретичні відомості
2. Привести рисунки 5.1-5.5
ЗАГАЛЬНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Відомо, що ідея мостового землеробства запатентована за часів всезагальної індустріалізації СРСР як засіб наближення сільськогосподарського виробництва до виробництва промислового. У 1931 році винахідником М.А. Правоторовим запропонований агроміст завдовжки 100 м з фронтальним рухом на двох гусеничних тракторах, а інженером С.Я. Руттерсом - агроміст з шириною захвату 18 м і електроприводом. Ґрунтувалися ці пропозиції необхідністю захисту грунту від ущільнення тракторами, можливістю усунення браку робочих рук на селі, актуальністю індустріалізації рослинництва шляхом електрифікації і автоматизації польових робіт. Пропозиції знайшли підтримку передових учених того часу. Набагато пізніше, в 1961 році, вже згаданим інженером М.А. Правоторовим, вперше сформульована суть мостового землеробства, що полягає в розділенні поля на дві функціональні зони, - плодоносну і допоміжну (агротехнічну і інженерну). Крім того, передбачалося здійснювати автоматичне управління мостовою машиною і виконання робіт по координатній сітці, аналогічно сучасному «точному землеробству». До необхідності застосування мостового землеробства ми приходимо, з одного боку, - аналізуючи проблеми, що створюються тракторно-комбайновою технікою, з іншого - відшукуючи шляхи вирішення проблем, що виникають при впровадженні прогресивних технологій на основі існуючої техніки.
Ґрунтозахисні технології
Проблема збереження родючості грунту далеко не нова. Провідні фахівці час від часу піднімають питання «Орати або не орати?» . Ще в 1899 році російський агроном І.Е. Овсинський видав в Києві роботу «Нова система землеробства», в якій на основі власного досвіду пропонував замість оранки проводити лише мілку механічну обробку грунту без обороту пласта. Ще грунтовніша наукова робота (Е.Фолкнер, «Безумство пахаря») з'явилася в США в 1943 році, де на польових дослідах була показана недоцільність і шкідливість оранки.
Рис. 5.1. Мостові засоби механізації
а – агромост (Словенія); б – мостовий трактор Еоле (Франція).
Як встановив автор, зменшення енерговитрат, поліпшення боротьби з бур'янами і приріст урожаю виходить при заміні трудомісткої оранки дискуванням на глибину 7...7,5 см.
Мінімізація може в деяких випадках давати зниження енерговитрат в 1,6...2,5 рази в порівнянні з традиційними інтенсивними технологіями. Зниження енерговитрат отримують в основному за рахунок зменшення інтенсивності механічної обробки грунту і внесення добрив тільки в зоні висіву насіння (стрічкове внесення), що можливо тільки при поєднанні передпосівної обробки і посіву. Створення потужних енергетичних засобів для одночасного виконання збирання, підготовки грунту і посіву, привело до появи технологій, в яких машини виходять на поле всього двічі на рік: перший раз - для посіву, другий - для збирання, об'єднуючи при цьому всі необхідні операції по обробці грунту. При цьому менше руйнується грунт, особливо в регіонах підвищеної вітрової або водної ерозії, а для боротьби з бур'янами і шкідниками використовуються хімічні препарати, які забруднюють як грунт, так і кінцеві продукти рослинництва. Широке застосування отрутохімікатів для боротьби з шкідниками і бур'янами забруднює сільськогосподарські продукти і робить їх небезпечними для здоров'я людини. Тому хімічні методи мають обмежені можливості і, не вирішуючи повністю проблем збереження родючості грунту, створюють нову проблему - проблему екологічності продуктів землеробства.
Крайнім технологічним заходом в боротьбі за збереження грунту є повна відмова від оранки і виникнення технологій «нульової обробки грунту» (No-till - не орати!). Проте, в цьому випадку грунт стає украй чутливим до ущільнення і допускає застосування тільки дуже легких машин, що, природно, знижує продуктивність роботи і приводить до подорожчання екологічно чистої кінцевої продукції. Для технології нульового обробітку грунту підбирається комплекс агротехнічних заходів, відмінних від загальноприйнятих і створюється спеціалізований комплекс машин для їх реалізації.
В даний час вважається також за доцільне застосування постійної колії для руху МТА або самохідних машин, за наявності якої під вплив рушіїв підпадає менша частина площі поля. Продуктивна частина землі при цьому обробляється ретельніше і ефективно, за рахунок чого врожайність підвищується на 10...15%.
Рис. 5.2. Застосування трактора Доулера в технології
З постійними коліями
Для реалізації технології вирощування сільськогосподарських культур з постійною технологічною колією (ПТК) розроблені модульні енергетичні засоби, які забезпечують роботові з шириною захвату від 8,4 до 16,8 м. Результати багаторічних випробувань технологій з ПТК дають позитивний ефект, як у вигляді поліпшення стану грунту і зростання врожайності рослин, так і у вигляді зниження енерговитрат на виконання технологічних процесів. Зниження енерговитрат відбувається за рахунок двох складових: зменшення опору грунтообробним знаряддям і зменшення витрат на самопереміщення енергетичного засобу, рушії якого взаємодіють з ущільненою колією. Створення спеціальних широкозахватних машин для руху по полю з ПТК, необхідне для досягнення максимального грунтозбереження, приводить до мостового землеробства.
Точне землеробство
Основна ідея «точного» (адресного) землеробства як новітньої інформаційної технології - оптимізувати умови зростання рослин в кожній точці поля шляхом раціонального зрошування, дозованого внесення добрив, отрутохімікатів і інших хімічних препаратів, регулювання густини посівів згідно конкретним умовам. У ідеальному випадку для досягнення максимально можливої врожайності необхідна персоніфікація вирощування кожної рослини відповідно конкретним умовам і їх змінам в процесі вегетації.
Для реалізації точного землеробства необхідні:
- по можливості повна інформація про строкатість родючості поля;
- засоби оперативного контролю і спостереження за вегетацією рослин;
- науково обгрунтовані алгоритми функціонування - ухвалення рішень про доцільність застосування тих або інших агротехнічних прийомів по догляду за рослинами: дозування хімічних препаратів і добрив, регулювання інтенсивності механічної дії на грунт, застосування найбільш ефективних засобів для знищення шкідників і бур'янів і т.д.;
- засоби визначення координат знарядь і управління робочими органами машин відповідно алгоритму функціонування.
Розрізняють два основних взаємно доповнюючих способи реалізації точного землеробства: - карт-технологія і сенсор-технологія.
У першому випадку складаються спеціальні агротехнічні карти, які містять інформацію про стан окремих ділянок поля: склад грунту, наявність вологи, живильних речовин, вегетацію і врожайність попередників.
Рис. 5.3. Застосування сенсорних технологій в рослинництві.
Система «Robocrop»
У другому випадку робота знарядь при виконанні технологічних операцій коректується за результатами експрес-аналізу залежно від умов зростання і стану культурних рослин, що дозволяє частково або повністю виключити необхідність в засобах позиціонування.
Останні 15 років характеризуються інтенсифікацією застосування точного землеробства на основі позиціонування машинно-тракторних агрегатів за допомогою супутникових навігаційних систем. При цьому точне місцеположення машини на полі визначається радіонавігаційним устаткуванням, наприклад, системи NAWSTAR GPS, Soil Tag, Ag Nav-11 - США, ГЛОНАСС - Росія.
Ця технологія набуває поширення в Німеччині, Франції, США, Канаді. Останнім часом ведуться роботи по впровадженню точного землеробства і в Україні.
Альтернативою системам глобального супутникового позиціонування для реалізації точного землеробства на базі МТА є локальні системи визначення координат. Відомі численні розробки для визначення координат об'єкту в межах контрольованої території. Загальний принцип побудови таких систем - наявність мінімум двох передавачів (приймачів) сигналів, встановлених в точках з відомими координатами, і приймача (передавача, відбивача) на мобільному об'єкті.
При цьому через відсутність багатьох збурюючих факторів і перешкод, властивих глобальним супутниковим системам навігації, погіршуючих точність вимірювань, локальні системи забезпечують вищу точність визначення координат при істотно меншій вартості апаратури. Так, при встановленні радіомаяків на полі (система РТС-1), реально досягнута погрішність позиціонування складає ± 0,1 м; при використанні лазерних систем типу «Паралель-1» (АС 10775590, АС 1135439, СРСР) або лазерних систем з лазером (американо-ізраїльська система управління рухом кабельно-тягового засобу), що позиціонується, - ± 0,15 м.
Рис. 5.4. Точне землеробство з застосуванням супутникових
Систем навігації
Застосування локальних систем позиціонування повинне скласти конкуренцію ринку апаратури і послуг точного землеробства, що сформувався, на основі глобальних навігаційних систем.