Эколого-экономические показатели новых машин в комплексе перспективных агротехнологий производства сельскохозяйственных культур Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.12

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ НОВЫХ МАШИН В КОМПЛЕКСЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ АГРОТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

И.И. ГУРЕЕВ, доктор технических наук, зав. лабораторией

ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, Россия, г. Курск, улица Карла Маркса, 70-Б

E-mail: [email protected]

Резюме. В связи с интенсификацией земледелия увеличивается количество проходов тяжёлой сельскохозяйственной техники по полю, что вызывает переуплотнение почвы. Особенно сильно подвергаются такому воздействию глинистые и суглинистые почвы при повышении влажности. Поэтому необходимо оценивать эффективность технического обеспечения перспективных агротехнологий не только по экономическим, но и по экологическим критериям, в том числе по уровню воздействия на почву. Экономический показатель использования техники - приведенные затраты на комплексную механизацию агротехнологий. В части экологической оценки согласно имеющимся методикам нагрузку на почву определяют локально: на обработанных участках полей, по следам ходовых систем маши-нотракторных агрегатов (МТА) и др. Методологии оценки интегральной нагрузки на почву после проведения цикла приёмов по производству культур не существует, что затрудняет получение объективных данных об экологической состоятельности используемых комплексов машин. В работе предложена оценка интегральной нагрузки на почву с использованием критерия, определяемого отношением суммы работы МТА на выполнение производственных приёмов к площади обработанного поля. Расчёты эколого-экономических показателей отечественной и импортной техники для комплексной механизации перспективных агротехнологий производства культур, адаптированных к ландшафту Центрально-Чернозёмного региона свидетельствуют о том, что при использовании иностранных машин нагрузка на почву при выполнении работ снижается в 1,3-1,6 раза. В то же время приведенные затраты на эксплуатацию отечественной техники меньше на 21...55 %. Полученные результаты позволяют ориентировать производителей растениеводческой продукции на приобретение машин и орудий, исходя из свойств почв полей и собственной финансовой состоятельности. Ключевые слова: сельскохозяйственная техника, импортные машины, экология, экономическая эффективность, агротех-нология, плотность почвы, приведенные затраты.

Интенсификации земледелия сопутствует прогрессирующая тенденция увеличения нагрузки на почву вследствие роста количества проходов тяжёлых машинно-тракторных агрегатов (МТА) по полю. При этом почва переуплотняется, в ней снижается количество вла-го- и воздухопроводящих пор, без которых невозможно

Таблица 1. технологий*

Переуплотнение почвы - важная предпосылка к развитию водной эрозии, так как скорость впитывания влаги обратно пропорциональна плотности почвы. Не впитываемая вода осадков устремляется вниз по склонам, увлекает за собой частицы плодородного верхнего слоя и питательные вещества, загрязняя ими водоёмы. В ЦЧР величина талого стока, то есть безвозвратных потерь потенциально продуктивной влаги, с 1 га пашни достигает 300...650 м3. Немаловажно и то, что сопряжённые с уплотнением почвы потери мощности энергосредств снижают производительность работ по выполнению агроприёмов и повышают себестоимость производства сельскохозяйственной продукции.

В этой связи эффективность комплексов машин для механизации перспективных агротехнологий должна определяться не только экономическими, но и экологическими критериями, в том числе характером воздействия машин на почву. Актуальность этого положения обусловлена ещё и тем, что закупка хозяйствами импортной техники не всегда имеет должное эколого-экономическое обоснование.

Цель наших исследований - эколого-экономическая оценка комплексов машин отечественного и импортного производства, используемых в перспективных агротехно-логиях производства сельскохозяйственных культур.

Условия, материалы и методы. Экономический показатель эффективности применения техники - приведенные затраты на комплексную механизацию агротехнологий [2]. Уровень экологического воздействия на почву при выполнении агротехнических приёмов измеряют пропорциональными затратами энергии, расходуемой на деформацию почвы движителями и рабочими органами МТА. По мере их минимизации деградация почвы снижается [3, 4]. Однако согласно имеющимся методикам интенсивность воздействий на почву определяют локально: на обработанных участках полей, по следам ходовых систем МТА и др. [1]. Методологии интегральной оценки механической нагрузки на почву после проведения цикла приёмов по производству сельскохозяйственных культур не существует, что затрудняет получение объективных данных о экологической состоятельности используемой техники.

Факторы исходного состояния почвы для адаптивных агро-

реализовать имеющийся потенциал плодородия. Уже при плотности 1,35 г/см3 (верхний предел оптимума для вегетации растений) их количество уменьшается почти вдвое. По следам же тяжёлой техники величина этого показателя зачастую достигает 1,5.1,6 г/см3, при которой поры отсутствуют вообще. По мере повышения влажности склонность глинистых и суглинистых

почвы к уплотнению возрас- *Условные обозначения: Зс - порог вредоносности сорняков; Мп - соответствие пита-тает [1]. тельных веществ в почве программируемой урожайности культуры.

Культура Вариант агротехнологий Исходное состояние почвы

засорённость плотность сложения, г/см3 обеспеченность питательными веществами

Озимые 1.1 <1,3 =Мп

зерновые Независимо от ис-

1.2 <Зс ходного состояния <Мп

1.3 =Мп

1.4 >Зс >1,3 <Мп

Яровые 2.1 <Мп

зерновые 2.2 Независимо от =Мп

Сахарная 3 исходного со- Независимо от ис- Независимо от ис-

свекла стояния ходного состояния ходного состояния

Таблица 2. Алгоритм агротехнологий производства культур

Культура

Вариант

Агротехнические приёмы, марки сельскохозяйственных машин

обработка почвы

основная

предпосевная

посев

уход за посевами

уборка урожая

Ози- 1.1 мые

зерно- 1.2 вые

1.3

1.4

Яровые зерновые

2.1

2.2

Сахар- 3

ная

свёкла

Ози- 1.1 мые

зерно- 1.2 вые

1.3

1.4

Яровые зерновые

2.1

2.2

Сахар- 3

ная

свёкла

лущение стерни, БДТ-7 щелевание посевов, ЩР-1

лущение стерни, БДТ-7 послойная обработка почвы, АПК-6 щелевание посевов, ЩР-1

лущение стерни, БДТ-7 безотвальная зяблевая обработка почвы, БДМ-6х4ПШК

глубокое рыхление зяби, ПЧН-3,7

лущение стерни, БДТ-7 внесение основного удобрения, РУ-06 вспашка зяби, ППО-5-55внесение азот-

на базе отечественной техники

нет прямой посев,

СЗПП-3,6 совмещение с посевом предпосевной культивации и локального внесения удобрения, КО-3,6 совмещение с посевом предпосевной культивации, Обь-4-3Т совмещение с посевом предпосевной культивации и локального внесения удобрения, КО-3,6 ранневесеннее совмещение с посе-боронование вом предпосевной зяби, ЗБР-24-02 культивации и локального внесения удобрения, КО-3,6 совмещение с посевом предпосевной культивации, Обь-4-3Т

точный посев, ССТ-12В

корневые подкормки, РУ-06 некорневые под кормки, применение химических средств защиты растений, ОП-2000М

скашивание и обмолот зерновых, ■Асгов 540 автономное измельчение соломы, ИМС-2,8М

ранневесеннее боронование зяби, ЗБР-24-02

глубокое рыхление зяби, ПЧН-3,7

ного удобрения, РУ-06

предпосевная

культивация,

АКШ-7,2

междурядные обработки, КСУ-5,4

некорневые подкормки, применение химических средств защиты растений, ОП-2000М

лущение стерни, Catros 6001-2

шелевание посевов, ЩР-1

лущение стерни, Catros 6001-2

послойная обработка почвы, John Deere 726 щелевание посевов, ЩР-1

лущение стерни, Catros 6001-2

безотвальная зяблевая обработка почвы, Rau DxG

глубокое рыхление зяби, Delta PL

лущение стерни, Catros 6001-2

внесение основного удобрения, RS-M вспашка зяби, LS-95 глубокое рыхление зяби, Delta PL

на базе импортной техники

нет прямой посев, Air- корневые под-

seeder кормки, RS-M

посев предпосевная культивация и некорневые локальное внесение удобрения, Johnподкормки, при-Deere 1895 менение хими-

посев и предпосевная культивации, ческих средств Airseeder защиты расте-

посев предпосевная культивация и ний, John Deere локальное внесение удобрения, John740 Deere 1895

предуборочное окучивание, КСУ-5,4

удаление ботвы, РБМ-6

уборка корнеплодов, Ритм КПС-6 погрузка корнеплодов, СПС-4,2А-0,2

скашивание и обмолот зерновых, Dominator R88 VX автономное измельчение соломы, TST-280

ранневесеннее боронование зяби, Bourgault 6000-90

посев, предпосевная культивация и локальное внесение удобрения, John Deere 1895 посев и предпосевная культивация, Airseeder

ранневесеннее боронование, ВоигдаиК 6000-90 внесение азотного удобрения, RS-M

предпосевная культивация, ИМТ 616.16

точный посев, Monopill S6

междурядные обработки, KR-12 некорневые подкормки, применение химических средств защиты растений, John Deere 740

предуборочное окучивание посевов, ^-12 удаление ботвы с корнеплодов, Wic уборка корнеплодов, Wic погрузка корнеплодов, Rh 200 SF

Мы предлагаем использовать для оценки интегральной нагрузки на почву за цикл приёмов по возделыванию и уборке культуры критерий интенсивности механического воздействия на почву. Определяют его отношением суммы работы А энергетических средств агрегатов (тракторов), затраченной на выполнение п приёмов, к площади обработанного поля F (га):

Л 1 п

А-'

/=1 Г /=1

^УАМДж /за;

(1)

Величина А прямо пропорциональна используемой мощности и времени воздействия МТА на почву:

A =

3,6(e.Nm- Nm- AN)ti, МДж,

гдеЫт, е-номинальная мощность (кВт) и нормативный коэффициент загрузки двигателя энергосредства; Ыт1 - мощность, расходуемая на привод вспомогательных механизмов, кВт; ДМ - потери мощности в механических передачах, кВт; ? - время воздействия агрегата на почву, ч.

Время ? определяют по выражению:

4= А*

' w,

(1.1)

Вар. 1.1 Вар. 1.2 Вар. 1.3 Вар. 1.4 Вар. 2.1 Вар. 2.2 Вар. 3 Варианты агротехнологий

Рис. 1. Приведенные затраты на реализацию агротехнологий И - импортная техника.

где Wi - основная производительность выполнения /-го приёма, га/ч.

Выражение (1) с учётом баланса мощности /-го МТА [5], принимает вид:

- отечественная техника;

N„ + 0,278Ш

Щ

МДж/га (2)

где f, - коэффициенты сопротивления качению и буксования движителей энергосредства; V - рабочая скорость МТА, км/ч; Gi - вес энергосредства, кН; N -крюковая мощность, кВт; - мощность на привод активных почвообрабатывающих рабочих органов, кВт; Пй - КПД трансмиссии энергосредства.

Формализованная модель (2) положена в основу компьютерной программы [6], позволяющей в зависимости от факторов состояния почвы определять приведенные затраты на техническое обеспечение агротехнологий, а также экологические последствия применения техники, обусловленные интенсивностью механического воздействия на почву.

Расчёты эколого-экономических показателей выполнены для агротехнологий производства основных культур адаптированных к ландшафту ЦЧР по факторам засорённости, плотности сложения почвы и обеспеченности её питательными веществами [7] (табл. 1).

В базу модели для сравнения заложены зональные агротехнологии обеспеченные сельскохозяйственными

1200

Вар. 1.1 Вар. 1.2 Вар. 1.3 Вар. 1.4 Вар. 2.1 Вар. 2.2

Варианты агротехнологий

Рис. 2. Интенсивность механического воздействия на почву, сопутствующая производству культур: ■ - отечественная техника; И - импортная техника.

машинами отечественного и импортного производства (табл. 2). В агротехнологиях с импортной техникой исключение составил отечественный щелеватель роторный ЩР-1. У него нет зарубежных аналогов, но в условиях ЦЧР он одинаково необходим для предотвращения эрозии и накопления продуктивной влаги в посевах озимых зерновых культур.

Результаты и обсуждение. Исходя из полученных данных по приведенным затратам, комплексная механизация агротехнологий для производства озимых (варианты 1.1 - 1.4) с использованием отечественной техники обходится в 4470.6263 руб./га, для яровых зерновых культур (варианты 2.1, 2.2) - 6316.7106 руб./га и для сахарной свёклы (вариант 3) - 7963 руб./га. Применение в аналогичных условиях импортных технических средств, вследствие более высокой их стоимости и затрат на эксплуатацию, увеличило приведенные затраты на 21.55% (рис. 1).

По экологической эффективности отечественная техника уступает импортным аналогам. Так, при производстве сахарной свёклы она трансформирует на почву 1093 МДж/га механических воздействий, а в агротехнологиях выращивания зерновых культур - от 303 до 613 МДж/га, что в 1,3-1,6 раза выше, чем в случае применения комплекса импортных машин (рис. 2). Это обусловлено меньшей металлоёмкостью импортной техники вследствие использования в её конструкции более прочных материалов, а также низкой удельной массой энергетических средств, определяемой отношением эксплуатационной массы к номинальной мощности двигателя.

Для всех оцениваемых технических средств приведенные затраты и интегральная нагрузка на почву возрастают по мере ухудшения условий производства культур, что наглядно прослеживается по вариантам адаптивных агротехнологий возделывания озимых зерновых. Здесь наиболее привлекательным, как по экономическим, так и по экологическим критериям, оказался прямой посев (вариант 1.1), что вполне ожидаемо, так как условия возделывания культуры в этом варианте наиболее щадящие (см. табл. 1).

Выводы. В результате сравнительного анализа мы установили,что импортная техника характеризуется экологическими преимуществами в виде меньшей в 1,3-1,6 раза интегральной нагрузки на почву при выполнении работ по производству сельскохозй-ственных культур, что наиболее актуально в условиях глинистых и суглинистых почв. При этом принимать

1093

698

Вар. 3

решение о приобретении импортных машин следует с учётом как более высокой их начальной стоимости, так и повышенных на 21...55 % приведенных затрат на

эксплуатацию. Особенно это актуально в хозяйствах, где большая часть угодий, расположена на супесчаных почвах.

Литература.

1. ГОСТ 26955-86, ГОСТ 26953-86, ГОСТ 26954-86. Техника сельскохозяйственная мобильная. Нормы воздействия движителей на почву. Методы определения воздействия движителей на почву. Метод определения максимального нормального напряжения в почве. М.: Изд-во стандартов, 1986. 23 с.

2. ГОСТ23728-88-ГОСТ23730-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. М.: Изд-во стандартов, 1988. 26 с.

3. Спирин А.П. Мульчирующая обработка почвы. М.: ВИМ, 2001. 135 с.

4. Спирин А.П. Основы построения почвозащитных технологий и комплексов машин для южных степных районов // Теория и расчёт почвообрабатывающих машин: Сборник трудов ВИМ. 1989. Том 120. М. С.113-134.

5. Гуреев И.И., Дьяков В.П., Гребенщиков Г.К. и др. Методика формирования системы машин для комплексной механизации агротехнологий. Курск: ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2008. 23 с.

6. Панов И.М., Юзбашев В.А. Энергобаланс машинотракторного агрегата «МТА» с ротационной почвообрабатывающей машиной // Исследование рабочих органов машин для обработки почвы и ухода за пропашными культурами: Труды ВИСХОМа. 1975. Вып. 85. С.3-12.

7. Свид. № 2011611304 о государственной регистрации программы для ЭВМ. Программа автоматизированного проектирования системы машин в адаптивно-ландшафтном земледелии/ Гуреев И.И., Руднев Н.И.; заявитель и патентообладатель Государственное научное учреждение «Всероссийский науч.-исслед. ин-т земледелия и защиты почв от эрозии». - № 2010617841; заявл. 13.12.2010; зарегистр. 09.02.2011.

ECOLOGICAL ECONOMIC INDICATORS OF NEW MACHINES IN THE COMPLEX PERSPECTIVE OF AGRICULTURAL TECHNOLOGIES OF PRODUCTION OF CROPS

I.I. Gureev

All-Russian Research Institute on Soil Management and Erosion Protection, 305021, Russia, Kursk, Karl Marx Street 70-B Summary. In connection with the intensification of agriculture increases the number of passes of heavy agricultural machinery on the field and compacted soil. Especially pliable sealing clay and loam soils with high humidity. Therefore, the efficiency of agricultural machinery should be evaluated not only economic criteria, but also environmental criteria - the level of impact of cars on the ground. Cost-effectiveness of using the technique to determine the reduced costs. Evaluation load on the ground must be integrated. It must take into account all the mechanical load on the ground after the work cycle of production of culture. Methodology of such an assessment is not. The load on the ground in a known manner determined locally. That's a load in the treated areas of fields, in the wake of undercarriage units, etc. This makes it difficult objective assessment of environmental soundness machine complexes. Recommended integral criterion of mechanical load on the ground. Determine the relation of the sum of its units to perform techniques to the area of the treated field. Calculations of ecological and economic indicators of domestic and imported equipment. The calculations are performed for the comprehensive mechanization of agricultural technologies of crop production Central Black Earth region. Comparative assessment of the environmental benefits identified imported equipment - decrease of1,3.. .1,6 times the integral load on the ground while performing work. Economic efficiency more attractive domestic appliances. These costs for its operation of 21.55 % lower. The results obtained allow to orient crop producers for the purchase of domestic or imported machinery. In this case should come from the fields of soil properties and their own financial solvency. Keywords: agricultural machinery, import cars, ecology, economic efficiency, agrotechnology, soil density, reduced expenditures.

МОЯ ЗЕМЛЯ - РОССИЯ

9 октября в рамках агропромышленной выставки «Золотая осень-2014» состоялась торжественная церемония награждения победителей и призеров Всероссийского конкурса информационно-просветительских проектов по сельской тематике «Моя земля-Россия».

В церемонии награждения приняли участие представители федеральных и региональных органов, общественных организаций, экспертного и научного сообщества, а также средства массовой информации.

Статс-секретарь - заместитель главы Минсельхоза России Александр Петриков, открывая церемонию, отметил масштабность и значимость конкурса, который был организован и проведен впервые и Министерством сельского хозяйства Российской Федерации и ФГБУ «Пресс-служба Минсельхоза России».

Во Всероссийском конкурсе приняли участие аграрные журналисты из 68 регионов Российской Федерации, которые отправили на конкурс 891 работу.

Были работы, которые было сложно отнести к какой либо из номинаций - но они настолько понравились жюри, что они не смогли их не отметить и решили учредить дополнительную номинацию «За творческий подход к освещению проблем развития российского села» следующим участникам.

Как отметили организаторы, наибольшую активность проявили журналисты из регионов Приволжского и Центрального федеральных округов.

На церемонию награждения приехали победители и призеры со всех федеральных округов Российской Федерации.

Кроме того, по инициативе Департамента мелиорации Минсельхоза России принято решение отметить специальной наградой «За информационное освещение темы развития мелиорации земель сельскохозяйственного назначения Российской Федерации» и ряд других участников конкурса. Награды конкурсантам вручил директор профильного департамента Даниил Путятин.

Подробная информация о победителях и материалы конкурсантов размещены на официальном сайте Всероссийского конкурса информационно-просветительских проектов по сельской тематике konkurs.agromedia.ru.

Пресс-служба Минсельхоза России

Достижения науки и техники АПК. 2014. Т. 28. № 10