CC BY
0Процессы и машины агроинженерных систем
УДК 631.171 Код ВАК 4.3.1
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО ПАРКА ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО
РЕГИОНА КАЗАХСТАНА С.И. Бобков1*
1 Костнанайский инженерно-экономический университет им. М. Дулатова, г. Костанай, Казахстан. 2ФГБОУ ВО Уральский ГАУ, Екатеринбург, Россия *E-mail: sergbobkov@mail.ru
Аннотация: В статье говорится о необходимости обоснования оптимальных комплексов машин и оборудования для возделывания сельскохозяйственных культур при реализации различных технологий северного региона Казахстана. Эффективность использования машин и оборудования в значительной мере зависит от производственных условий их эксплуатации. К важнейшим из этих условий относятся: почвенно-климатические, размеры сельскохозяйственных предприятий и их количество, набор возделываемых ими культур, структура посевных площадей, наличие и состав сельскохозяйственной техники.
Применение обоснованного комплекса машин позволит повысить производительность труда и качество проведения сельскохозяйственных работ. В рамках системного подхода разработанные оптимальные комплексы машин и оборудования для производства сельскохозяйственных культур будут учитывать применение современных средств механизации, прогрессивные технологии и цифровые системы и оборудования для точного земледелия, а также размер хозяйств и уровень технической оснащенности региона.
Современные тракторы и комбайны могут применяться с цифровым оборудованием (элементами системы точного земледелия), что позволит дать прибавку к производительности, снизить затраты труда на производство сельскохозяйственных культур, сократить сроки проведения работ, соответственно, снизить потери продукции от превышения агротехнических сроков, снизить уплотняющее воздействие на почву и, как следствие повысить урожайность сельскохозяйственных культур.
При этом составы агрегатов необходимо сформировать для выполнения всех необходимых технологических операций при реализации почвозащитной, минимальной и нулевой технологий для зерновых культур, для минимальной и нулевой технологий для сои и для почвозащитной и нулевой технологий для кукурузы на силос. Предварительные расчеты показывают, что обоснованные комплексы машин позволят повысить производительность труда не менее, чем в 1,5 раза при обеспечении необходимого качества выполнения всех технологических процессов.
Ключевые слова: трактор, тракторный парк, комбайн, пропускная способность, производительность, комплексы машин.
ANALYSIS OF THE STATE OF THE MACHINE-TRACTOR FLEET TO JUSTIFY THE OPTIMUM COMPLEXES OF MACHINES AND EQUIPMENT IN THE CONDITIONS OF THE
NORTHERN REGION OF KAZAKHSTAN S.I. Bobkov1*
1Kostanay Engineering and Economic University nam. M. Dulatov, Kostanai, Kazakhstan. *E-mail: sergbobkov@mail.ru
Abstract. The article talks about the need to justify the optimal complexes of machines and equipment for the cultivation of crops in the implementation of various technologies in the northern region of Kazakhstan. The efficiency of the use of machines and equipment largely depends on the production conditions of their operation. The most important of these conditions include: soil and climate, the size of agricultural enterprises and their number, the set of crops they cultivate, the structure of sown areas, the availability and composition of agricultural machinery.
The use of a reasonable set of machines will increase labor productivity and the quality of agricultural work. As part of a systematic approach, the developed optimal complexes of machines and equipment for the production of crops will take into account the use of modern mechanization, advanced technologies and digital systems and equipment for precision farming, as well as the size of farms and the level of technical equipment of the region.
Modern tractors and combines can be used with digital equipment (elements of the precision farming system), which will increase productivity, reduce labor costs for the production of crops, reduce the time of work, respectively, reduce product losses from exceeding agrotechnical deadlines, reduce the compaction effect on soil and, as a result, increase crop yields.
At the same time, the composition of the aggregates must be formed to perform all the necessary technological operations when implementing soil protection, minimum and zero technologies for grain crops, for minimum and zero technologies for soybeans, and for soil protection and zero technologies for corn for silage. Preliminary calculations show that well-founded complexes of machines will increase labor productivity by at least 1.5 times while ensuring the required quality of all technological processes.
Keywords: tractor, tractor park, harvester, throughput, productivity, machine complexes.
Введение (Introduktion)
В настоящее время для обеспечения производственного процесса в сельскохозяйственном производстве существует необходимость в максимальной прибыльности и отдачи при возделывании сельскохозяйственных культур, как в растениеводстве, так и в животноводстве (при возделывании кормовых культур). Это возможно за счет рационального использования современного машинно-тракторного парка, применения различных прогрессивных агротехнологий, в частности, технологий с использованием элементов системы точного земледелия, органического земледелия и т.д.
Однако, большое разнообразие почвенно-климатических условий, выращиваемых культур, условий хозяйствования, парка сельскохозяйственной техники в северных и южных областях Казахстана 5
усложняют шаблонное применение элементов различных технологий и средств механизации путем простого переноса опыта их использования из различных стран Европы, Австралии и Северной Америки. При этом сельхозтоваропроизводителям в мире предлагается широкий набор технологий и технических средств для реализации различных технологий. Новые технологии и устройства вытесняют старые. Эффективность применения каждого элемента технологии различна [1-5].
Эффективность использования машин и оборудования в значительной мере зависит от производственных условий их эксплуатации. К важнейшим из этих условий относятся: почвенно-климатические, размеры сельскохозяйственных предприятий и их количество, набор возделываемых ими культур, структура посевных площадей, наличие и состав сельскохозяйственной техники.
Методология и методы исследования (Methods)
Решить проблему повышения производительности труда можно за счет рационального применения современных тракторов, комбайнов и сельскохозяйственных машин в различных технологиях на основании научно-технической информации об их возможностях для конкретных природно-производственных условий.
В этой связи цель работы - обоснование оптимальных комплексов машин и оборудования для комплексной механизации возделывания культур в разных технологиях, в том числе и в системе точного земледелия, обеспечивающих повышение производительности труда на основных технологических операциях.
Для этого необходимо провести анализ состояния машинно-тракторного парка и условий их применения.
Результаты исследований (The results of the research)
Анализ состояния машинно-тракторного парка на примере Акмолинской области, как одной из основных зерносеющих областей северного региона Казахстана. Установлено, что на возделывании и уборке различных сельскохозяйственных культур при выполнении необходимых технологических операций реально используются около 14300 тракторов различных тяговых классов. При этом преобладают тракторы тягового класса 1,4 и 2 (44,2%), применяющиеся в основном при возделывании пропашных, кормовых культур и овощей, доля площадей которых намного меньше по сравнению с зерновыми культурами. Доля тракторов общего назначения тягового класса 4, которые необходимы для средних хозяйств, составляет всего 9,9%, а доля тракторов общего назначения тягового класса 5, которые применятся в средних и крупных хозяйствах, составляет 28,3%, а тракторы тягового класса 6 и 8, необходимые для крупных хозяйств - всего 6,9% (таблица 1). Кроме того, тракторы тягового класса 3 и 4 представлены в основном устаревшими моделями ДТ-75М и Т-4А, а тракторы класса 5 - представлены тракторами К-700А и К-701, которые подлежат списанию. На основе анализа возрастного состава тракторного парка по данным МСХ РК установлено, что тракторы тягового класса 1,4-2 старше 10 лет составляют 81,4%, класса 3 - 98,7%, класса 4 - около 100,0% (представлены в основном устаревшими моделями Т-4А), класса 5 - 96,2%, мощные тракторы тягового класса 6-8 - 57,4% [6] .
Таблица 1 - Структура тракторного парка по области
Тяговый класс Номинальное тяговое усилие, кН Фактическое количество Срок службы свыше 10 лет, % Количество с учетом их износа
шт. % шт. %
1,4-2 12,6-27,0 6319 44,2 81,4 4038 46,3
3 27,0-36,0 1534 10,7 98,7 852 9,8
4 36,0-45,0 1423 9,9 100,0 783 9,0
5 45,0-54,0 4047 28,3 96,2 2307 26,4
6-8 54,0-108,0 989 6,9 57,4 746 8,5
Всего - 14312 100,0 - 8726 100,0
При этом тракторы различных тяговых классов составляют основу машинно-тракторного парка и определяют весь шлейф сельскохозяйственных машин к ним для выполнения всех необходимых технологических операций для реализации прогрессивных технологий.
При общей посевной площади 5064,4 га, техническая оснащенность тракторами составляет 2,83 шт./1000 га, а с учетом износа (с учетом того, что часть тракторов выработало свой ресурс и не используется, их количество меньше фактического) техническая оснащенность тракторами составляет 1,72 шт./1000 га. При этом с учетом их износа обеспеченность хозяйств тракторами составляет 60,5%. Неполная обеспеченность тракторами ведет к растягиванию агротехнических сроков проведения полевых работ. С учетом того, что каждый день при проведении посева за пределами агротехнических сроков приводит к снижению урожая на 0,82%, потери урожая при таком парке составят 6,5% и более.
Анализ парка уборочной техники показал, около 58% от общего количества имеющихся комбайнов составляют комбайны 3 класса с пропускной способностью 5 -6 кг/с, 4 класса с пропускной способностью 7-8 кг/с - около 24%, а доля высокопроизводительных комбайнов класса 5 и выше с пропускной способностью 8-12 кг/с - 17,2% (таблица 2). Кроме того, комбайны 3 класса представлены в основном устаревшими моделями Енисей-1200 и СК-5 Нива (на основе анализа возрастного состава парка комбайнов по данным МСХ РК установлено, что класса 3 старше 10 лет составляют 94,7%).
Таблица 2 - Структура комбайнового парка по области
Класс комбайна Пропускная способность, кг/с Фактическое количество Срок службы свыше 10 лет, % Количество с учетом их износа
шт. % шт. %
3 5-6 4921 58,3 94,7 2643 48,4
4 7-8 2065 24,5 38,3 1636 30,0
5 9-10 1446 17,2 36,4 1178 21,6
6 11-12
Итого - 8432 100,0 - 5457 100,0
При этом техническая оснащенность зерноуборочными комбайнами составляет 1,66 шт./1000 га, а
с учетом износа (с учетом того, что часть комбайнов выработало свой ресурс и не используется, их
количество также меньше фактического) техническая оснащенность тракторами составляет 1,08 шт./1000 7
га. С учетом их износа обеспеченность хозяйств комбайнами составляет 78,8%. Неполная обеспеченность комбайнами также ведет к растягиванию агротехнических сроков проведения уборочных работ. С учетом того, что каждый день при проведении уборки за пределами агротехнических сроков приводит к снижению урожая на 1,5%, потери урожая при таком парке составят 6,0% и более.
Регион также оснащен различной сельскохозяйственной техникой для агрегатирования с имеющимися тракторами и комбайнами (сеялки, посевные комплексы, орудия для основной и поверхностной обработки почвы, кормоуборочная техника, зерноочистительная техника и т.д.), в среднем износ составляет 80%. При этом, обеспеченность региона основными сельскохозяйственными машинами составляет в основном 60% и менее (таблица 3).
С учетом обеспеченности тракторами и комбайнами суммарные потери при посеве и уборке могут достигать 12,5% и более, а с учетом нехватки основных видов сельскохозяйственной техники общие потери могут возрасти в 2 раза и достичь 25% и более.
Кроме того, одним из главных показателей в механизации сельского хозяйства является обеспеченность растениеводства механизаторами. Он характеризуется числом механизаторов, приходящихся на 1000 га посевной площади.
Таблица 3 - Наличие и обеспеченность в сельскохозяйственной технике
Наименование техники Количество, шт. Обеспеченность, %
Кормоуборочные комбайны 204 100
Посевные комплексы 1222 83
Сеялки 16122 60
Культиваторы 2409 54
Бороны 9106 16
Глубокорыхлители 900 29
Опрыскиватели 946 35
По данным статистики в сельскохозяйственных формированиях Акмолинской области насчитывается не более 23 000 механизаторов. При общей посевной площади 5064,4 тыс. га на 1000 га приходится в среднем 4,5 механизатора. На первый взгляд это соответствует требуемому уровню технической оснащенности (нагрузка на каждого механизатора составляет около 220 га посевной площади). Однако в крестьянских хозяйствах и мелких ТОО обеспеченность механизаторами примерно вдвое выше, чем в средних и крупных сельхозпредприятиях. С учетом этого в средних и крупных сельхозпредприятиях обеспеченность механизаторами составляет около 3 человек на 1000 га посева или 67% от потребности.
Анализ структуры посевных площадей по Акмолинской области показал, что общая посевная площадь составляет 5064,4 тыс. га. При этом 87,83% занимают зерновые, в том числе 71,5%. В соответствии со структурой посевных площадей в качестве классификационных признаков при проведении расчетов выбраны следующие показатели, выраженные в процентах пашни: зерновые (пшеница, ячмень), кукуруза насилос, соя. 8
Анализ статистических данных по данным МСХ РК показал, что количество фермерских (крестьянских) хозяйств, занятых в растениеводстве, составляет 3463 шт. при их посевной площади 1052, 9 тыс. га. Количество мелких, средних и крупных ТОО составляет 1485 хозяйств с общей посевной площадью 4011,5 тыс. га. На основе анализа статистических данных установлено, что площадь возделывания кукурузы от общей посевной площади составляет всего 0,24% (12,0 тыс. га), а сои - 3,3% (167,1 тыс. га), прочие культуры (травы, крупяные, масличные) составляют до 8,63%. При этом кукурузу на силос и сою в мелких КХ и ТОО, как правило, не возделывают. Эти культуры в основном выращивают в средних и крупных сельхозформированиях, где развито животноводство, а доли их площадей от посевной площади занимают не более 20%. При этом в КХ и мелких ТОО применяют зернопаровой севооборот с содержанием паров в КХ - 33%, в ТОО - 25%. В средних и крупных ТОО применяют, как правило, пароплодосменный севооборот, при котором паров содержится до 20%.
С учетом этого и на основе анализа статистических данных сформированы 4 категории хозяйств с условными площадями возделывания культур, для которых необходимо обосновать состав комплексов и машин. Характеристика хозяйств представлена в таблице 4.
Таблица 4 - Характеристика хозяйств
Показатели Категории хозяйств
Крестьянские хозяйства Мелкие ТОО Средние ТОО Крупные ТОО
Средняя посевная площадь, га 304 1000 4500 15000
в том числе:
- пары 100,3 250,0 900,0 3000,0
- зерновые 203,7 683,5 2623,7 9258,2
- кукуруза на силос, соя - - 655,9 2314,6
- прочие - 66,5 320,4 427,2
Кроме того, был проведен анализ агроклиматического зонирования Акмолинской области. С учетом влагообеспеченности территории и коэффициента увлажнения (К) за вегетативно-активный период (май-август) в результате анализа выявлены 4 агроклиматические зоны, для которых определены наиболее рациональные технологии возделывания сельскохозяйственных культур [7]. Агроклиматические зоны возделывания сельскохозяйственных культур представлены в таблице 5.
Таблица 5 - Агроклиматические зоны Акмолинской области
№ Название зоны К Рекомендуемая технология
зоны
I Умеренно влажная умеренно теплая 1,0-1,2 почвозащитная,
II Слабовлажная умеренно теплая 0,8-1,0 минимальная
III Слабо засушливая умеренно теплая 0,6-0,8 минимальная, нулевая
IV Умеренно засушливая теплая 0,5-0,6 нулевая
Выводы и рекомендации (Conclusions and recommendations)
Таким образом, своевременность выполнения полевых работ при недостатке механизаторских кадров можно обеспечить за счет повышения производительности труда при применении тракторов более высокой мощности и зерноуборочных комбайнов более высокой пропускной способности. В свою очередь, современные тракторы и комбайны могут применяться с цифровым оборудованием (элементами 9
системы точного земледелия), что позволит дать прибавку к производительности и снизить затраты труда на производство сельскохозяйственных культур.
В этой связи с учетом исходной информации и фактической технической оснащенности необходимо определить рациональные составы агрегатов для возделывания пшеницы, ячменя, кукурузы и сои с учетом применения более современной техники и с указанием необходимых технико-эксплуатационных характеристик. При этом составы агрегатов необходимо сформировать для выполнения всех необходимых технологических операций при реализации почвозащитной, минимальной и нулевой технологий для зерновых культур, для минимальной и нулевой технологий для сои и для почвозащитной и нулевой технологий для кукурузы на силос. Предварительные расчеты показывают, что обоснованные комплексы машин позволят повысить производительность труда не менее, чем в 1,5 раза при обеспечении необходимого качества выполнения всех технологических процессов.
Библиографический список:
1 Жалнин Э.В. Оптимизация машиноиспользования - мощный резерв повышения эффективности сельскохозяйственного производства // Наука в центральной России. - 2013. - № 1. - С. 4-15.
2 Личман Г.И. и др. Фундаментальные и прикладные исследования по точному земледелию: основные направления / Г.И. Личман, И.Г. Смирнов, А.А. Личман, А.И. Беленков // Нивы России. 2016. № 9. С. 74-76.
3 Bruce Erickson and David A. Widmar // Precision agricultural services dealership survey results / Purdue university. 2015 - 37 p.
4 Бобков С.И. Сельскохозяйственные машины в ресурсосберегающих технологиях: учебно-методическое пособие / Костанай: КИнЭУ имени М. Дулатова, 2022. - 138 с.
5 Воротников И.Л., Петров К.А., Котельникова Е.А. Ресурсосберегающие технологии в АПК: учебное пособие. - Саратов, 2013. - 115 с.
6 Астафьев В.Л., Бобков С.И. и др. Применение комплексов машин и оборудования при возделывании сельскохозяйственных культур в системе точного земледелия в условиях Акмолинской области (рекомендации). - Костанай, 2020. - 64 с.
7 Агроклиматические ресурсы Акмолинской области (научно-прикладной справочник). - Астана, 2017. - 133 с.
Referenœs:
1 Zhalnin E.V. Optimization of machine use - a powerful reserve for improving the efficiency of agricultural production // Science in Central Russia. - 2013. - No. 1. - P. 4-15.
2 Lichman, G.I. and other. Basic and applied research in precision farming: main directions / G.I. Lichman, I.G. Smirnov, A. A. Lichman, A.I. Belenkov // Niva of Russia, 2016, № 9, P. 74-76.
3 Bruce Erickson and David A. Widmar // Precision agricultural services dealership survey results / Purdue university. 2015 - 37 p.
4 Bobkov S.I. Agricultural machines in resource-saving technologies: a teaching aid / Kostanay: KInEU named after M. Dulatov, 2022. - 138 p.
5 Vorotnikov I.L., Petrov K.A., Kotelnikova E.A. Resource-saving technologies in the agro-industrial complex: a study guide. - Saratov, 2013. - 115 p.
6 Astafiev V.L., Bobkov S.I. The use of complexes of machines and equipment in the cultivation of crops in the system of precision farming in the conditions of the Akmola region (recommendations). - Kostanay, 2020. - 64 p.
7 Agro-climatic resources of the Akmola region (scientific and applied reference). - Astana, 2017. - 133
p.
