CC BY
3УДК. 631.352:634
БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ КАМЕРНОГО ВИНОГРАДНОГО ОПРЫСКИВАТЕЛЯ
Лебедев А.Т., доктор технических наук, профессор;
ФГАОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет». Догода А.П., кандидат технических наук, ассистент;
Агротехнологическая академия ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского».
В статье приведена биоэнергетическая оценка затрат на выполнение технологического процесса химической защиты виноградников по сравниваемым вариантам вентиляторного и тунельного опрыскивателей.
Ключевые слова: камера, распылитель, опрыскиватель, виноград, энергоемкость.
BIOENERGETIC ASSESSMENT OF THE EFFECTIVENESS OF THE INTRODUCTION OF A CHAMBER GRAPE SPRAYER
Lebedev A.T., Doctor of Technical Sciences, Professor;
FSAEI HE «Stavropol State Agrarian University».
Dogoda A.P., Candidate of Technical Sciences, Assistant;
FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University».
The article presents a bioenergetic assessment of the costs of performing the technological process of chemical protection of vineyards according to the compared variants of fan and tunnel sprayers.
Keywords: chamber, sprayer, sprayer, grapes, energy intensity.
Введение. Во многих странах увеличение площади виноградников одно из приоритетных направлений, так в России виноградные насаждения занимают площадь 95,9 тыс. га (по данным 2019 года). Ежегодно в России закладываются около 18 тыс. га виноградных насаждений, что составляет 20 % от общей площади [1].
Виноградарство характеризуется многооперационностью в отличие от остальных отраслей сельского хозяйства. Борьба с вредителями и болезнями одна из важнейших операции, как с экономической, так и с экологической точек зрения.
Качество внесения пестицидов является критерием эффективности их использования. Норма внесения рабочей раствора, густота покрытия каплей на культурных растениях, дисперсность и равномерность распыла оказывают влияние на качество опрыскивания. Исследование многих ученых подтверждают, что сокращение нормы внесения пестицидов на 50% способствует увеличению качества опрыскивания. Конструкция машины, его тип, параметры и режимы работы рабочих органов оказывают влияние на показатели качества опрыски-
88
вания, т.е. для эффективного развития виноградарства требуется совершенствованная техника и технологий.
Перед производственниками стоят вопросы создания и модернизации новой техники. Внесения химических препаратов с одновременным учетом экологических факторов главный критерий для разработки и внедрения современных опрыскивателей при производстве винограда.
Работа опрыскивателя вентиляторного типа (рис. 1 а), сопровождается потерями в почву, переносе "облака" из агрохимикатов к населенным пунктам и водоемам. Данный фактор не допустим для насаждений южных регионов России с развитым курортным туризмом, так как по санитарным нормам, допускается проводить опрыскивание, если жилая зона расположена на расстоянии 500 и более метров [2].
Расход рабочей жидкости зависит от степени облиственности виноградных кустов, например, при первом опрыскивании, когда суммарная площадь листвы составляет 0,65 га, 500-600 л/га, при втором 700-600, при третьем 1000-1200, при четвертой и последующих опрыскиваниях - 1500 л/га.
Огромным спросом пользуется виноград в свежем виде, что приводит к высокой интенсивности возделывания его, что неизбежно оказывает влияние на качество и урожайность продукции.
Поэтому создания новых способ и машин для виноградарства является приоритетным. Внедрение камерных опрыскивателей (рис. 1 б), где рабочий процесс производится в закрытой камере, потери минимальны, так как камера задерживает не осевшие капли и возвращает их в бак для повторного использования [2].
Материал и методы исследований. Опытный образец камерного опрыскивателя прошел испытания на насаждениях винограда ГП "Таврида", а полученные результаты соответствовали агротехническим требованиям.
Рисунок 1. Опрыскиватели: а) вентиляторный опрыскиватель; б) камерный опрыскиватель
Особенность обработки технологический процесс камерного опрыскивателя представлен на рисунке 2. За счет обработки в камере, не осевшие на растениях капли, улавливаются стенками камеры 16, стекают по ним в поддон
89
15 и насосом 2 через систему фильтров 14 возвращается в емкость 1 для повторного использования, тем самым потери пестицида сведены к минимуму. Данная особенность позволит уменьшить санитарную зону до 20 м. Сохранить существующие и увеличить молодые виноградные насаждения. Влияние ветра не сказывается на качестве технологического процесса, тем самым увеличивается время использования опрыскивателя. Потери пестицидов в атмосферу и на почву при испытаниях опрыскивателя не превысили 3 % [3].
Рисунок 2. Технологическая схема туннельного опрыскивателя: 1 - емкость; 2 - насос; 3 - пульт управления, 4 - манометр; 5 - фильтр;
6 - компенсатор; 7 - коллектор; 8 - кран; 9 - форсунка;
10 - сливная магистраль; 11 - уровнеметр; 12 - улавливатель; 13 - эжектор;
14 - фильтр; 15 - поддон; 16 - стенки камеры.
Результаты обсуждение. Традиционно оценку эффективности агротехно-логий проводят в денежных единицах, но инфляция необъективно сказывается на результатах [2]. Денежный эквивалент упускает критерии негативного влияния экологических и энергетических факторов.
Для этих целей нужен комплексный показатель, который более достоверно оценивал затраты на производство и стоимость продукции.
Несмотря на многоплановость определение энергоемкости процесса позволит оценить затраты на производство, не исключая стоимость работ, он не зависит от конъектуры рынка характеризуя развитие технического уровня технологии являясь более объективным [1].
Энергетический анализ опрыскивания виноградных насаждений для вентиляторного опрыскивателя ОПВ-2000 и камерного опрыскивателя ОКПВ-1000 проводили при схеме посадки 3^1, 5 на площади 55 га. Основные показатели энергоемкости и зависимости приведены в таблице 1.
90
Таблица 1. Показатели расчета энергоемкости
№ п/п Показатель Формула Примечание
1 Полная энергоемкость ^еход~2) ^еход.} ] - номер технологической операции
2 Энергоемкость опрыскивания 'Эеход.]0!,р ~ ^ Эопр ■Эщ ~~ Э , Э , Э , Э , Э Л - тр опр т п люд энергоемкость работы трактора, опрыскивателя, расходуемого топлива, пестицидов, труд механизатора, МДж/га.
3 Энергоемкость расходуемого дизельного топлива адт - энергетический эквивалент дизельного топлива, адт =52,8 МДж/га; Одт - расход топлива, кг/га; Ж - часовая выработка час 1 агрегата, га/ч.
4 Расход энергии механизатором а - энергетический эк- мех 1 вивалент основных работников (амех = 43,4 МДж/(чел-ч); п - численность меха- мех низаторов, п =1 чел.
5 Энергоемкость пестицидов с учетом их расхода на гектар — Нп - расход пестицидов, кг/га; ап - энергетический эквивалент действующего вещества, МДж/га.
6 Годовая экономия энергозатрат от внедрения камерного опрыскивателя — Эвход Эвход2 - приведенные затраты энергии на единицу работы, МДж/га; Ж' - объём внедрения, га.
7 Экономия не возобновляемой энергии Л.,,--,™
8 Уровень экологично-сти технологического процесса П - экологически допустимая граница энергонасыщенности технологического процесса
91
Расход рабочего раствора вентиляторным опрыскивателем составил 4401 л/га, пестицидов 5,31 кг/га, соответственно камерного опрыскивателя 1401,58 л, пестицидов 2,68 кг/га.
Энергетический эквивалент тракторов МТЗ-80 атр1 = 0,0161 МДж/(кг/ч), ЮМЗ-6АКЛ атр2 = 0,0131 МДж/(кг/ч), опрыскивателей аопр= 0,247 МДж/(кг/ч). Масса тракторов МТЗ-80 ттр1 = 3161 кг, ЮМЗ-6АКЛ ттр2 = 3096 кг, масса сухая конструктивная опрыскивателей 0ПВ-2000 то„р1 = 990 кг, 0КПВ-1000 топр2 = 690 кг [3, 4].
Для биоэнергетической оценки были определены затраты совокупной энергии при использовании вентиляторного и туннельного опрыскивателя (таблица 2).
Использование камерного опрыскивателя привело к снижению затрат совокупной энергии и составило: основных средств - 794,7 МДж/га; ГСМ - 136 МДж/га; трудовых ресурсов 77,24 МДж/га; снижение расхода пестицидов - 2475,95 МДж/га; суммарные энергозатраты - 3489,879 МДж.
Сравнительная процентная характеристика затрат совокупной энергии на опрыскивание виноградных насаждений приведены на рисунке 3.
- ОПВ-2000 -окпв-юоо
Еем
Едг
Ечел
Епес
Ев.чол
Рисунок 3. Анализ структурных затрат совокупной энергии на выполнение технологического процесса химической защиты растений
Годовая экономия энергозатрат от внедрения разработанного нами камерного опрыскивателя (табл. 1, п.6):
Э = (5536,3 - 2052,4)^55 = 191613,24 МДж
Экономия не возобновляемой энергии (таблица 1, п. 7): К=( 1 - 100 = 62,92%.
V, 5536,3/
При выращивании винограда, в силу разных факторов, технологические операции выполняются без научного обоснования, особенно это касается опрыскивания, что ведет к увеличению энергетических затрат и нарушению экологической безопасности. Следовательно, с энергозатратами необходим
92
Таблица 2. Затраты совокупной энергии, МДж/га
№ опрыскивания Производство основных средств, Э см гсм,э ' ДТ Трудовые ресурсы, Э чел Оборотные ср-ва (пестициды), Эпес Суммарные энергозатраты, Э 1 17 вход
ОПВ - 2000 ОКПВ ОПВ - 2000 ОКПВ ОПВ - 2000 ОКПВ ОПВ - 2000 ОКПВ ОПВ - 2000 ОКПВ
1 119,52 85,047 31,32 31,32 17,78 17,786 727,400 200,48 896,036 334,640
2 119,5 85,047 31,32 31,32 17,78 17,786 109,110 24,40 277,721 158,562
3 119,5 85,047 31,32 31,32 17,78 17,786 727,400 180,11 896,011 314,274
4 119,5 85,047 31,32 31,32 17,78 17,786 836,510 220,49 1005,121 354,649
5 249,26 85,047 65,32 31,32 37,09 17,786 727,400 233,36 1079,086 367,525
6 249,26 85,047 65,32 31,32 37,09 17,786 109,110 35,35 460,791 169,515
7 249,26 85,047 65,32 31,32 37,09 17,786 145,480 54,28 497,161 188,438
8 249,26 85,047 65,32 31,32 37,09 17,786 72,740 30,70 424,421 164,867
Итого 1475,07 680,37 386,60 250,60 219,52 142,28 3455,15 979,2 5536,349 2052,47
анализ уровня экологичности процесса. Затраты энергии (рис. 3) показали, что антропогенная нагрузка составила 98,8 % для вентиляторного и 36,6 % для камерного опрыскивателя.
Энергозатраты на возделывание и уборку винограда указывают, что граница затрат не возобновляемой энергии составляет свыше 20000.. .40000 МДж/га за календарный год. В современных условиях эти границы завышены, поэтому суммарная энергонагрузка должна находиться в пределах 30000 МДж/га в т.ч. на химическую защиту виноградных насаждений 5600 МДж/га [1, 2, 3].
Выводы. Применение камерного виноградникового опрыскивателя в сравнении с традиционными вентиляторными приводит к снижению антропогенной нагрузки на 69,2%. Биоэнергетическая оценка, дополняя денежную оценку, вносит определенный вклад в разработку энергосберегающих технологий виноградарства и рационального использования биоресурсов.
Внедрение камерного опрыскивателя позволило снизить совокупные энергозатраты на выполнение технологического процесса химической защиты виноградных насаждений. Уровень экологичности выполнения технологического процесса химической защиты виноградных насаждений характеризующийся пределом допустимости антропогенной загрузки составил для ОПВ-2000 - 0,98, а для 0КПВ-1000 - 0,37.
Список использованных источников:
1. Догода А.П. Технико-экологическая и экономическая оценка эффективности внедрения опрыскивателя камерного (туннельного типа) виноградного / А.П. Догода // Научные труды Южного филиала Национального университета биоресурсов и природопользования Украины "Крымский агротехнологический университет". Серия: Технические науки. - 2012. -№ 150. - С. 78-89.
2. Догода П.А. Определение удельных совокупных затрат антропогенной энергии на производство винограда / П.А. Догода // Труды Крымской академии наук. - Симферополь: Таврия, 1998. - С. 69-79.
3. Протокол государственных испытаний № 896 / 270-03-08 опрыскивателя камерного прицепного виноградникового 0КПВ-1000. Юж-
Reference:
1. Dogoda A.P. Technical, ecological and economic assessment of the effectiveness of the introduction of a chamber sprayer (tunnel type) grape / A.P. Dogoda // Scientific works of the Southern Branch ofthe National University of Bioresources and Nature Management of Ukraine "Crimean Agrotechnological University". Series: Engineering Sciences. - 2012. - No. 150. - P. 78-89.
2. Dogoda P.A. Determination of specific total costs of anthropogenic energy for the production of grapes / P.A. Dogoda / / Proceedings of the Crimean Academy of Sciences. -Simferopol: Tavria, 1998. - P. 69-79.
3. State test report №. 896 / 27003-08 of the chamber trailer vineyard sprayer OKPV-1000. South Ukrainian branch of UkrNDIPVT named after L. Pogorelyi.
94
ноукраинский филиал УкрНДИПВТ им. Л. Погорелого.
4. Пастухов В.И. Энергетическая оценка механизированных технологий растениеводства / Валерий Иванович Пастухов. - Харьков: Ранок-НТ, 2003. - 100 с.
4. Pastukhov V.I. Energeticheskaya otsenka mechanizirovannykh tekhnologii rastenevodstva [Energy assessment of mechanized technologies of crop production]. - Kharkiv: Ranok-NT, 2003. - 100 p.
Сведения об авторах:
Лебедев Анатолий Тимофеевич -доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технического сервиса, стандартизации и метрологии ФГАОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет», e-mail: Lebedev.1962@mail.ru, 355017, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12, ФГАОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет».
Догода Александр Петрович - кандидат технических наук, ассистент кафедра технических систем в агробизнесе Агротехнологической академий ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского», e-mail: vitaliy-krasovskiy@mail. ru, 295492, Россия, Республика Крым, г. Симферополь, п. Аграрное, Агро-технологическая академия ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского».
Information about the authors:
Lebedev Anatoly Timofeyevich -Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Technical Service, Standardization and Metrology, Stavropol State Agrarian University, e-mail: Lebedev.1962@mail.ru, «Stavropol State Agrarian University», 12, per. Zootechnical, Stavropol, 355017, Russia.
Alexander Petrovich Dogoda -Candidate of Technical Sciences, Assistant of the Department of Technical Systems in Agribusiness of the Agrotechnological Academy of the FSAEI HE «VI. Vernadsky Crimean Federal University», e-mail: vitaliy-krasovskiy@ mail.ru, Agrotechnological Academy FSAEI HE «V.I. Vernadsky Crimean Federal University», Agrarnoye v., Simferopol, Republic of Crimea, 295492, Russia.
95
