CC BY
44
УДК 631.33
А.П. Комаров, Ю.В. Полищук, Н.В. Лаптев
ВЛИЯНИЕ СИСТЕМ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ВЫПОЛНЕНИЯ ПОСЕВНЫХ РАБОТ
КОСТАНАЙСКИЙ ФИЛИАЛ ТОВАРИЩЕСТВА С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР АГРОИНЖЕНЕРИИ»,
КОСТАНАЙ, РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
A.P. Komarov, U.V. Polischuk, N.V. Laptev THE INFLUENCE OF THE PRECISION FARMING ON SOWING PERFORMANCE EFFICIENCY KOSTANAI BRANCH LIMITED LIABILITY PARTNERSHIP «SCIENTIFIC PRODUCTION CENTER OF AGRICULTURAL ENGINEEREING», KOSTANAI, REPUBLIC OF KAZAKHSTAN
Артём Павлович Комаров Юрий Владимирович Полищук Николай Владимирович Лаптев
Artem Pavlovich Komarov Yurij Vladimirovich Polishchuk Nikolaj Vladimirovich Laptev
komarov.artem.pavlovich@mail.ru кандидат технических наук nic_nv@mail.ru
y.polishchuk.62@mail.ru
Аннотация. На сегодняшний день широкое применение в практике сельскохозяйственных товаропроизводителей получают системы точного земледелия. Происходит повсеместное внедрение цифровизации в сельское хозяйство, которое позволяет существенно снизить эксплуатационные затраты при производстве сельскохозяйственной продукции. В современных реалиях это становится объективной необходимостью, т.к. получение экономического эффекта должно основываться на изыскании внутренних резервов его увеличения. В научной статье представлены результаты сравнительных испытаний посевного комплекса на посеве зерновых культур с применением систем автоматического вождения, контроля высева семян и без применения систем точного земледелия в условиях Северо-Казахстанской области. Цель проведенных исследований заключалась в определении эффективности применения систем точного земледелия при выполнении посевных работ. Условия проведения испытаний на посеве сельскохозяйственных культур типичные для зоны Северо-Казахстанской области. По результатам проведенных испытаний было установлено, что применение систем точного земледелия (автоматическое вождение, контроль высева семян), в сравнении с работой без использования таковых систем, позволяет увеличить производительность посевного агрегата и снизить затраты труда, расход топлива и семян. Такое снижение затрат происходит за счет уменьшения и исключения перекрытия смежных проходов. При этом данная система позволяет также исключить затраты времени на контроль за уровнем семян в емкости и за функционированием системы высева. По результатам испытаний определено, что применение систем точного земледелия (автоматическое управление и контроль высева семян) не оказывает влияния на энергетические показатели посевного агрегата.
Введение. Увеличение производства продукции растениеводства и животноводства является одной из основных задач в сельском хозяйстве. В связи с этим большую актуальность приобретают вопросы организации и интенсификации их производства. Обеспечить рентабельность при возделывании сельскохозяйственных
Ключевые слова: автоматическое вождение, контроль высева семян, посевной комплекс, ширина захвата.
Abstract. Today, the precision farming systems are widely used in the practice of agricultural producers. There is a widespread introduction of digitalization in agriculture, which allows significantly reducing operating costs in the production of agricultural products. In modern realities, this becomes an objective necessity, since obtaining an economic effect should be based on finding internal reserves for its increase. The scientific article presents the results of comparative tests of the sowing complex on the sowing of grain crops using automatic driving systems, seed sowing control and without the use of precision farming systems in the North Kazakhstan region. The purpose of the studies was to determine the effectiveness of precision farming systems in planting. The conditions for conducting tests on crop crops are typical for the zone of the North Kazakhstan region. According to the results of the tests, it was found that the use of precision farming systems (automatic driving, seed sowing control) in comparison with work without using such systems allows increasing the productivity of the sowing unit and reducing labor costs, fuel consumption and seeds. Such cost reduction is due to reduction and elimination of overlap of adjacent passages. At the same time, this system also makes it possible to eliminate the time spent on monitoring the level of seeds in the reservoir and the functioning of the seeding system. Based on the test results, it is determined that the use of precision farming systems (automatic control and control of seed sowing) does not affect the energy indicators of the sowing unit.
Keywords: automatic driving, seed sowing control, air seeder, working width.
культур и отрасли в целом возможно только при переходе от затратных агротехнологий к ресур-со- и энергосберегающим.
Одним из базовых элементов ресурсосберегающих технологий в сельском хозяйстве является «точное земледелие» («прецизионное земледелие» - precision agriculture). Точное зем-
леделие - это оптимальное управление для каждого квадратного метра поля. Целью является получение максимальной прибыли при условии оптимизации сельскохозяйственного производства, экономии хозяйственных и природных ресурсов. В результате открываются реальные возможности производства качественной продукции и сохранения окружающей среды [1, 2, 3]. Как показывает международный опыт, такой подход обеспечивает гораздо больший экономический эффект и позволяет повысить воспроизводство почвенного плодородия и уровень экологической чистоты сельскохозяйственной продукции. Точное земледелие позволяет сократить затраты на внесение удобрений, семена, ГСМ. Помимо сокращения затрат и увеличения урожайности
точное земледелие позволяет выровнять физические и агрохимические свойства почвы, поле приобретает правильную форму, удобную для проведения агротехнических операций [4, 5].
Методика. С целью определения эффективности применения систем точного земледелия на посеве зерновых культур Костанайским филиалом ТОО «НПЦ агроинженерии» проведены сравнительные испытания в условиях Северо-Казахстанской области посевного комплекса «John Deere 1890»в агрегате с трактором «John Deere 9410R», представленного на рисунке, с использованием систем GPS-навигации «GreenStar-З», AutoTrac (автоматическое управление) и контроля высева семян и без использования систем.
Рисунок - Посевной комплекс «John Deere 1890» в агрегатес трактором «John Deere 9410R» в работе (вид спереди сбоку)
При проведении испытаний определялись функциональные, энергетические и эксплуатационно-технологические показатели применения агрегата в системе точного земледелия. Оценка условий проведения испытаний и функциональных показателей проводится в соответствии с ГОСТ 20915 [6] и ГОСТ 31345 [7]. Энергетическая оценка агрегата проводится в соответствии с ГОСТ Р 52777 [8]. Эксплуатационно-технологическая оценка работы агрегата проводится по ГОСТ 24055-88 [9].
Результаты. Посев проводился перекрестным способом. Фон поля - пар. Сравнительные испытания проводились в период с 16 по 22 мая 2019 г.
Условия испытаний агрегата, состоящего из посевного комплекса «John Deere 1890» и трактора «John Deere 9410 R» при лабора-торно-полевых, эксплуатационно-технологиче-
ских испытаниях, следующие: влажность почвы 22,3%, твердость почвы 1,1 МПа, объемная масса почвы 1,08 г/см3, влажность семян 14,2%.
Сравнительные испытания с применением систем точного земледелия и без систем проводились на скорости движения агрегата 11,6 км/ч, при посеве глубина хода сошников составляла 74 и 71 мм, глубина заделки семян равнялась 55,4 и 55,3 мм соответственно. Процентное содержание семян, заделанных в слое, соответствующем средней глубине, и в двух смежных с ним односантиметровых слоях составило 93,2 и 92,2%, что соответствует требованиям нормативной документации (не менее 70,0%).
Семян, не заделанных в почву, после прохода посевного агрегата не обнаружено. Одно-дисковый сошник посевного комплекса обеспечивает равномерную, строчную заделку семян пшеницы. После прохода почвоуплотнителей
посевного комплекса средняя высота гребней (глубина борозд) составила 4,3 и 3,9 см соответственно, что не превышает допустимого значения по НД - не более 5,0 см. До и после прохода посевного комплекса содержание эро-зионно-опасных частиц в верхнем слое почвы (0-5 см) находилось в пределах 24-37%.
В процессе проведения сравнительных испытаний было установлено, что рабочая ширина захвата посевного комплекса John Deere 1890 с использованием системы GPS-навигации и автоматического управления «GreenStar-3» составляет 12,8 м, а без использования GPS-навигации и автоматического управления «GreenStar-3» - 12,4 м.
По результатам энергетической оценки с использованием системы GPS-навигации, автоматического управления «GreenStar-3» и без использования систем на скорости движения 11,6 км/ч тяговое сопротивление посевного комплекса составило 35,8 кН, а удельный расход топлива - 64,7 кг/ч.
Использование системы GPS-навигации и автоматического управления «GreenStar-3» увеличивает рабочую ширину захвата посевного комплекса на 0,4 м, при этом удельные энергозатраты на единицу наработки за 1 час основного времени снижаются на 1,0 МДж/га.
В процессе проведения энергетической оценки установлено, что система GPS-навигации «GreenStar-3», AutoTrac (автоматическое управление) и контроля высева семян не оказывает существенного влияния на энергетические показатели агрегата.
При проведении эксплуатационно-технологической оценки определялось влияние систем точного земледелия на рабочую ширину захвата посевного комплекса, величину перекрытия, фактическую норму высева, рабочую скорость движения и эксплуатационно-технологические показатели посевного комплекса «John Deere 1890».
Наработка машинотракторного агрегата на посеве пшеницы с использованием систем GPS-навигации, автоматического управления «GreenStar-3» и контроля высева семян от компании «John Deere» составило 381 га или 35 часов эксплуатационного времени. Производи-
тельность агрегата составляла 11,0 га за один час эксплуатационного времени, при этом коэффициенты использования сменного и эксплуатационного времени составили 0,75, а удельный расход топлива - 5,1 кг/га. Наработка машинно-тракторного агрегата на посеве пшеницы без использования систем составило 365,6 га или 35 часов эксплуатационного времени.
На основании анализа данных, полученных при испытании агрегата без использования систем точного земледелия, установлено, что средняя рабочая скорость испытываемого агрегата составила 11,3 км/ч, что соответствует диапазону рабочих скоростей, указанному в НД - от 8,0 до 12,0 км/ч. При данной скорости движения производительность агрегата за один час основного времени составила 14,1 га/ч, что соответствует требованиям НД. Коэффициенты использования сменного и эксплуатационного времени по испытываемому агрегату составили 0,74. Равенство коэффициентов объясняется отсутствием в период наблюдения затрат времени на устранение технических отказов по испытываемому посевному комплексу. Удельный расход топлива за период проведения эксплуатационно-технологической оценки составил 5,3 кг/га.
Установлено, что использование систем GPS-навигации «GreenStar-3», AutoTrac (автоматическое управление) и контроля высева семян позволяет повысить производительность агрегата, состоящего из трактора «John Deere 9410R» и посевного комплекса «John Deere 1890» на посеве пшеницы на 0,6 га за один час сменного времени, снизить удельный расход топлива на 0,2 кг/га, а семян - на 1,5 кг/га.
Выводы. По результатам сравнительных испытаний установлено, что применение системы GPS-навигации и автоматического управления «GreenStar-3» позволяет увеличить рабочую ширину захвата посевного комплекса на 0,4 м за счет уменьшения и исключения перекрытия смежных проходов. Результаты энергетической оценки показали, что тяговое сопротивление посевного комплекса с системой и без системы на скорости движения 11,6 км/ч составляет 35,8 кН, удельный расход топлива - 64,7 кг/ч, удельные энергозатраты на единицу наработки за 1 час основного времени
с применением системы точного земледелия снижаются на 1 МДж/га. По результатам эксплуатационно-технологической оценки установлено, что применение системы GPS-навигации «GreenStar-3», AutoTrac и контроля высева семян позволяет повысить производительность агрегата, состоящего из трактора «John Deere 9410R» и посевного комплекса «John Deere 1890» на посеве пшеницы на 0,6 га за один час сменного времени, снизить удельный расход топлива на 0,2 кг/га, а семян - на 1,5 кг/га.
Список литературы
1 Якушев В.П., Якушев В.В. Информационное обеспечение точного земледелия. СПб: Изд-во ПИЯФ РАН, 2007. 384 с.
2 Рунов Б.А., Пильникова Н.В. Примене-ниеи перспективы технологий точного земледелия // Техника и оборудование для села. 2009. № 7. С. 44-46.
3 Воропаева Е.В., Воропаев В.В., Леком-цев П.В. Использование технологии точного земледелия в растениеводстве // I Лужские научные чтения. Современное научное знание: теория и практика: сб. материалов научно-практ. конф. Спб: ЛГУ им. А.С.Пушкина, 2013. С. 69-72.
4 Литвин Д.Б., Бондарев В.Г., Сербин Е.М. Навигация сельскохозяйственных машин системы точного земледелия // Вестник АПК Ставрополья. 2015. № 1(17). С. 40-44.
5 Федоренко В.Ф., Воронков И.В. Экспериментальные исследования элементов систем точного земледелия в Краснодарском крае // Техника и оборудование для села. 2015. № 12. С. 12-16.
6 ГОСТ 20915-2011. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы определения условий испытаний. М.: ФГУП «Стандартинформ», 2013. 23 с.
7 ГОСТ 31345-2007. Сеялки тракторные. Методы испытаний. М.: ФГУП «Стандартин-форм», 2008. 53 с.
8 ГОСТ Р 52777-2007. Техника сельскохозяйственная. Методы энергетической оценки. М.: Стандартинформ, 2007. 7 с.
9 ГОСТ 24055-88. Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки. М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1989. 15 с.
List of references
1 Yakushev V.P., Yakushev V.V. Information support for precision farming. St. Petersburg: Publishing House of PIYaF RAN, 2007. 384 p.
2 Runov B.A., Pil'nikova N. Application and prospects of precision farming technologies // Machinery and Equipment for Rural Area. 2009. №. 7. Pp. 44-46.
3 Voropaeva E.V., Voropaev V.V., Lekomt-sev P.V. The use of precision farming technology in crop production // I Luga scientific readings. Modern scientific knowledge: theory and practice: Collected materials of scientific and practical. conf. St. Petersburg: Leningrad State University named after A.S. Pushkin. 2013 . Pp. 69-72.
4 Litvin D.B., Bondarev V.G., Serbin E.M. Navigation of agricultural machines of the precision farming system // Agricultural Bulletin of Stavropol Region. 2015. №. 1 (17). Pp. 40-44.
5 Fedorenko V.F., Voronkov I.V. Experimental studies of elements of precision farming systems in the Krasnodar Krai // Machinery and Equipment for Rural Area. 2015. №. 12. Pp. 12-16.
6 GOST 20915-2011. Testing agricultural tractors and machines. Procedure for determines test conditions. Moscow: FGUP "Standartinform", 2013. 23 p.
7 GOST 31345-2007. Tractor seeders. Test methods. Moscow: FGUP "Standardinform", 2008. 53 p.
8 GOST R 52777-2007. Agricultural machinery. Methods of power estimation. Moscow: FGUP Standartinform, 2007. 7 p.
9 GOST 24055-88. Agricultural machinery. Methods of operational and technological assessment. Moscow: USSR State Committee for Standards, 1989. 15 p.
