Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Обоснование методов инженерного проектирования прогрессивных технологий в растениеводстве

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Нанаенко, Анатолий Клавдиевич, Рамонь

// :0О- е

ВСЕРОССИЙСКИЙНАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ И САХАРА ИМЕНИ АЛ. МАЗЛУМОВА (ВНИИСС)

ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ИНЖЕНЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОГРЕССИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

Специальности: 06.01.09 - растениеводство

05.20.01. - механизация сельскохозяйственного производства

иа соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук в форме научного доклада

На правах рукописи

НАНАЕНКО Анатолий Клавдиевич

УДК 631.171

ДИССЕРТАЦИОННАЯ РАБОТА

Рамонь-1998

7f: ое- б/ f/s

Диссертационная работа выполнена во Всероссийском научно-

исследовательском институте сахарной свеклы и сахара имени А.Л.

Мазлумова (ВНИИСС) РОССИЙСКАЯ ■

, ГОСУДАРСТВЕ

БИБЛИОТЕКА

43 5 Г-00

Официальные оппоненты: С, доктор сельскохозяйственных наук ^ доктор сельскохозяйственных наук, профессор доктор технических наук, профессор

В. И. Кураков Н.А. Минаков И.М. Бартенев

ТЗедущая организация - Воронежский государственный аграрный университет имени К. Д. Глинки (В ГА У)

Защита состоится 1999 г. в 10

на заседании диссертационного совета Д. 120.75.0! научно-исследовательском институте сахарной А.Л. Мазлумова по адресу: 396030. Воронеж пос. ВНИИСС

С научным докладом можно института.

Доклад разослан '"foi " О 1

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат с.-х. на\ к

В.А. Бычкова.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Российская Федерация имеет большую территорию, богатые природные ресурсы для производства растениеводческой продукции. В то же время до 40% продовольствия, а в крупные города - до 60% завозится из-за рубежа. С целью обеспечения продовольственной безопасности страны необходимо производить на местах не менее 80...85$ продуктов питания, что требует существенного роста производства важнейших сельскохозяйственных культур - зерновых, зернофуражных, овощных культур, .сахарной свеклы и других. Добиться1-превышения производства можно даже при дефиците необходимых ресурсов, применяя прогрессивные технологии: ресурсосберегающие, безгербицидные с минимальными затратами или без затрат ручного труда и другие. Не потеряли актуальности и интенсивные, индустриальные технологии, которые могут использоваться крепкими в экономическом отношении хозяйствами.

Эффективность применения прогрессивных технологий^ растениеводстве зависит от того, насколько каждая из них соответствует местным условиям, которые на территории России отличаются большим разнообразием. Вследствие этого для освоения новой технологии хозяйствам приходится приглашать специалистов, как правило - разработчиков технологии, а это не всегда возможно. Очень часто новая технология применяется по ее обобщенному описанию, шаблонно, что снижает ее •V ^активность, а иногда, особенно в период освоения, делает убыточ-

3 связи с этим разработка расчетных методов привязки технологии честным условиям - методов инженернбго проектирования является /иной научной проблемой, имеющей как научное, так и большое прак-.чаокое значение.

Основные научные результаты по данной работе были подучены автором в 1973-1996 гг. при проведении исследований в рамках общегосу дарственных я ведомственных программ 16.01 (1973-1975 гг.), 04.10 1974-1976 гг.), 0.51.12 (1976-1980 гг.). 10.10 (1976-1980 гг.), 0.Ц.032 (1981-1985 гг.), 0.51.18 (1981-1985 гг.), 0.СХ.32.01 (19861990 гг.), ГНТП "Сахар России" (1993-1995 гг.), "Сахароносные расте ния и сахар" (1993-1995 и 1996-2000 гг.), а их обобщение в форме на учного доклада - в 1994-1997 гг. во ЗНИИСС.

Цель работы. Повышение эффективности применения прогрессивных технологий возделывания озимой пшеницы, кукурузы на зерно, томатов, репчатого лука и сахарной свеклы на основе расчетных методов привяз ки технологии к местным условиям и особенностям каждого поля.

Объекты исследований. Интенсивная технология возделывания озимой пшениаы, индустриальная технология возделывания кукурузы на зер но, ресурсосберегающая технология возделывания сахарной свеклы, индустриальные . технологии возделывания томатов и репчатого лука, технологические комплексы машин для реализации этих технологий, экспериментальные образцы машин и рабочих органов. .

Методы исследований. При разработке расчетных моделей прогрессивных технологий, их агротехнологических и технических показателей технология рассматривалась как сложная техническая система по_произ зодству растениеводческой продукции, управляемая изменением парамет роз, определяемых с учетом особенностей каждого поля. Для расчета элементов технологического комплекса машин применены методы теории массового обслуживания, а также методы расчета сельскохозяйственных механизированных процессов а растениеводстве. Анализ и разработка методоэ проектирования ресурсосберегающих технологий выполнены с ис

ользованием основных положений функционально-стоимостного анализа.

Лабораторные и полевые исследования технологий и машин выполняясь с применением стандартизованных методик, которые корректировав,

ись в соответствии с целью каждого конкретного исследования. Оценка ехнологии в целом проводилась в соответствии с методикой полевого пыта. Опытные данные обработаны методами математической статистики, татистического моделирования и планирования экспериментов.

Научная новизна. Разработаны общая модель технологии эозделыва-ия сельскохозяйственной культуры как сложной системы, расчетные магматические модели ее подсистем в виде взаимосвязанных комплексов, также расчетные математические модели технических элементов - по-динонно работавших машин и агрегатов, их однородных и комплексных рупп. В основу расчета агротехнологических показателей, исходящего з особенностей каждого поля, положена реально достижимая урожай-ость культуры, общее уравнение которой получено на основе формулы бщей схемы процессов акад. В.П. Горячкина. Математически определены хема размещения растений на поле, норма высева семян, норма внесе-ия удобрений, оросительная норма вегетационных поливов, а также оп-имальные сроки начала и продолжительности уборки урожая. ■

Исходя из научного определения интенсивной, индустриальной и есурсосберегаюшей технологий возделывания сельскохозяйственных куль-ур, установлены показатели эффективности каждой из них, что лозво-ило математически определить системы критериев их оптимальности, редложен метод последовательной оптимизации технологии по этим кри-ериям. Поскольку наибольшая часть механизированных работ и энергозатрат приходится на почвообрабатывающие агрегаты и комплексные группы машин, особое внимание уделено их оптимизации. Для почвообрабатывающих агрегатов разработан метод оптимизации по максимуму удель-

ной производительности, а для комплексной группы машин - по минимуму продолжительности их суммарного простоя в ожидании обслуживания.

Предложена методика комплексной оценки.технологии возделывания сельскохозяйственной культуры по затратам расходуемых ресурсов и разработки на этой основе ресурсосберегающей технологии. При разработке методики использован метод функционально-стоимостного анализа,

применен энергетический эквивалент стоимости расходуемых ресурсов, что позволяет суммировать их затраты как по элементам технологии,

так и по технологии в целом.

Новизна исследований подтверждается также авторскими свидетельствами на изобретения Л 628840, 942618 и 1794378.

Практическая ценность. В результате проведения работы созданы зональные варианты интенсивной технологии возделывания озимой пшениц индустриальных технологий возделывания кукурузы на зерно, томатов и репчатого лука. По данным производственной проверки, применение интенсивной технологии возделывания озимой пшеницы повышает ее урожайность на 8,8...13,82. При использовании индустриальной технологии возделывания кукурузы на зерно урожайность возрастает на 7,2...II,8% приведенные затраты сокращаются на 1,5...2,6%. Индустриальная технология возделывания томатов повысила их урожайность на 30,7$, причем приведенные затраты сократились в 2,4 раза, общая трудоемкость - в 4,4 раза, а затраты ручного труда - в 18,3 раза. На репчатом луке урожайность увеличилась на 34,4$, приведенные затраты снизились в 1,6 раза, обшая трудоемкость - в 2 раза, затраты ручного труда - в 2,4 раза.

Расчеты показывают, что применение методики разработки ресурсосберегающих технологий позволяет сформировать технологию, применение которой сокращает общие затраты ресурсов в целом по технологии на 18,82, причем расход ГСМ уменьшается на 2,3%, семян - на 21,3?, удоб

рений - на 13,3$, гербицидов - на 26,3%, воды для смешивания с препаратами - на 33,3$, электроэнергии - на 19,5$.

Реализация- научных результатов. По разработанным в результате исследований технологиям были изданы: "Рекомендации по интенсивной технологии возделывания озимой пшеницы в Киргизской ССР (1985)" ; "Индустриальная технология возделывания и уборки кукурузы в Киргизии: Рекомендации (1985)"; "Рекомендации по индустриальной технологии производства томатов в Киргизской ССР (1982)" ; "Рекомендации по механизированной технологии возделывания и уборки репчатого лука в Киргизской ССР (1981)"; "Составление и расчет основных элементов индустриальных технологий возделывания сельскохозяйственна культур' (1983)" ; "Методическое руководство по внедрению индустриальных технологий с программированием урожая на орошаемых землях Киргизии (198*0".

Более полно научные результаты работы были отражены в научно-методических пособиях: "Типовой организационно-технологический проект возделывания озимой пшеницы по интенсивной технологии (1991)" ; "Типовой организационно-технологический проект возделывания кукурузы на зерно по индустриальной технологии (1991)" ; "Типовой организационно-

технологический проект возделывания томатов по индустриальной технологии (1991)".

В масштабе республики применение результатов исследований было предусмотрено постановлением ЦК КП Киргизии и Совета Министров Киргизской ССР от 28 февраля 1980 г. № 119 "О внедрении прогрессивной технологии возделывания и уборки овощных культур и картофеля в колхозах и совхозах Киргизской ССР", Этим же постановлением было предусмотрено изготовление приспособлений к овощным сеялкам и четырехстрочных сошников по авторским свидетельствам № 628840 и 942618.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на научных конференциях Киргизского НИИ земледелия в 1972, 1974 и 1977 гг., конференциях профессорско-преподавательского состава Киргизского СХИ в 1977, 1938 и 1981 гг., на республиканских научных и научно-практических конференциях в 1975, 1979 и 1981 гг., на Всесоюзном совещании по Системе машин (1986 г., г. Фрунзе), на заседаниях Межведоственного экспертного совета по федеральной программе машиностроения для АПК РФ (1994, 1995 гг.), на международной научно-практической конференции "Проблемы и перспективы создания новой свеклоуборочной техники" (1996г., г. Винница, Украина), на всероссийской научно-практической конференции памяти акад. АЛ. Мазлумова (1996 г., п. Рамонь), а также на республиканских, областных и районных семинарах и совещаниях. Материалы исследования включены в издание "Перспективные технологии, система машин и нормативно-справочные материалы для комплексной механизации растениеводства (1992)".

Публикации. Научный доклад составлен на основе 65 опубликованных научных работ, в числе которых 8 книг, б рекомендаций, 3 методических руководства, 3 организационно-технологических проекта и 3 изобретения.

На защиту выносятся:

- научные определения интенсивной, индустриальной и ресурсосберегающей технологий в растениеводстве ;

- системные расчетные модели этих технологий и их оптимизации ;

- методика разработки ресурсосберегающих технологий.

РОССИЙСКАЯ 9 ГОСУДАРСТВЕН*

БИБЛИОТЕКА

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ I. Прогрессивные технологии в растениеводстве

Понятие технологии включает в себя знание способа получения продукции и инструментов, с помощью которых возникает эта продукция. Описание технологии содержит информацию, как и чем работать, чтобы получить желаемый результат. Технология возделывания сельскохозяйственной культуры - это взаимосвязанная последовательность работ по подготовке поля, выращиванию на нем культуры, уборке и послеуборочной обработке урожая, выполненных с помощью комплекса машин^ орудий и инструментов и позволяющих получить в результате сельскохозяйствен ную продукцию - зерно, семена, корнеплоды, клубни, луковицы, кочаны, корм для скота и другую, качество которой регламентируется стандартами.

Основное содержание технологии составляет способ возделывания культуры, который включает: способ обработки почвы ; способ закладки насаждений ; схему расположения растений на поле ; способ применения удобрений ; наличие и способ полива ; систему защиты растений, возделы ваемой культуры от сорняков, болезней и вредителей ; способ, уборки урожая. Способ возделывания культуры отличает одну технологию от дру гой во всех почвенно-климатических зонах.

Прогрессивная технология возделывания сельскохозяйственной куль туры - это технология, которая за счет применения новых элементов (способов, операций, машин и др.) или их комплексов позволяет получить положительный эффект - повышение урожайности культуры, улучшение качества урожая, сокращение затрат труда, денежных средств, снижение расхода энергоресурсов и технологических материалов, сохране-

ние иди повышение плодородия почвы, накопление почвенной влаги, защиту почвы от эрозии и т.д. К числу прогрессивных технологий, кот&рые могут быть применены во всех зонах, относятся интенсивная, индустриальная и ресурсосберегающая. Возможны также комбинированные технологии, сочетающие элементы перечисленных. При возделывании различных культур по прогрессивной технологии в ней появляются технологические операции, определяемые видовыми и сортовыми особенностями культуры, но основное содержание технологии сохраняется.

---Интенсивная технология выделяется из числа прогрессивных тем,

что дает возможность достичь наибольшей для местных условий урожайности культуры на каждом поле. Зто совокупность чередующихся механизированных операций, основанная на взаимосвязанном применении в оптимальном сочетании наиболее эффективных достижений в селекции сельскохозяйственных культур и агротехнике их выращивания с целью получе ния наибольшей возможной урожайности при затратах на производство единицы продукции не выше заданного уровня. Агротехнические приемы, включаемые в интенсивную технологию, направлены на одновременное улучшение всех основных факторов жизни растений, чем и достигается наибольшая возможная урожайность. Главным, "направляющим" элементом интенсивной технологии является сорт или гибрид интенсивного типа, на реализацию потенциальной продуктивности которого направлена .технология. Технологический комплекс машин (ТКМ) применяется тот же, что имеется в зоне, с некоторой реконструкцией, изменением регулировок и режимов работы отдельных машин.

Индустриальная технология - это разновидность интенсивной техн логии, основанная на органичном единстве наиболее эффективных разра> боток по селекции сельскохозяйственных растений и комплексной механ зацин, а также взаимосвязанных с ними достижений в агротехнике, эко

номике и организации производства. Индустриальная технология отличается от интенсивной тем, что, одновременно с новой агротехнологией, направленной на достижение наибольшей урожайности, применяется новый ТКМ, наиболее приспособленный к возделыванию именно этой культуры и позволяющий сократить затраты труда и средств на единицу площади поля. Главной, "направляющей" операцией индустриальной технологии является уборка, выполняемая уборочно-транспортно- обрабатывающим комплексом машин и оборудования. Подбор сортов (гибридов) интенсивного типа, технологических операций нацелен на создание наиболее благопри ятных условий работы уборочной техники с высокой производительностью и наименьшими потерями.

За последние 10 лет в нашей стране значительно уменьшились поставки сельскому хозяйству расходуемых материалов и ресурсов, необходимых для производства основных культур. Поэтому назрела необходимость в технологиях, которые позволили бы производить требуемое коли чество продукции растениеводства с меньшими затратами ресурсов. Ресурсосберегающая технология представляет собой взаимосвязанную последовательность операций (работ) по выращиванию культуры и получению продукции, подобранных так, чтобы затраты всех расходуемых ресур сов, потребных для реализации технологии, были минимально необходимы ми, а продуктивность культуры не снизилась или возросла.

Чтобы сохранить материально-техническую базу возделывания культуры, за аналог при разработке ресурсосберегающей технологии следует приня�