„Inovativní
rozvoj odbornosti v zemědělství a potravinářství“
Seminář
Problematika a inovace konvenčního a minimalizačního
zpracování půdy
Lektor:
Prof. Ing. František Bauer, CSc.
Termín
11.12 2013 v době od 8:30 do 15:30 hod.
Místo konání:
AGROMORAVIA, a.s., Anenská 1006, Moravská Nová Ves 691 55
Uplatnění různých způsobů zpracování půdy v zemědělské praxi.
Prof. Ing. František Bauer,CSc. Mendelova univerzita v Brně
Současná ekonomická situace v našem zemědělství nutí zemědělce hledat stále nové
zdroje úspor a omezení na pěstování rostlin. Na těchto nákladech se významnou měrou podílí
i energetické náročné způsoby zpracování půdy, a to zejména u půd se zhoršenou
zpracovatelností. S omezením počtu pracovníků v zemědělství je kladen stále větší důraz na
větší výkonnost strojů a spojování jednotlivých agrotechnických zásahů. Proto je v posledních
letech v řadě zemědělských podniků nahrazováno konvenční zpracování půdy, založené na
orbě a následné předseťové přípravě půdy, novými postupy se sníženou hloubkou a intenzitou
zpracování půdy. Používání minimalizačních a bezorebných systémů umožňuje současný
sortiment a technická úroveň strojů na zpracování půdy a setí, které jsou schopné kvalitně
založit porosty zemědělských plodin na různých půdách.
Technologie minimálního zpracování půdy jsou nejvíce rozšířeny v Severní Americe,
kde drahá pracovní síla, silná konkurence na trhu a značné problémy s větrnou erozí přinutily
americké farmáře ke zvýšení jejich produktivity a změně v systému zpracování půdy.
Klasická podmítka a orba má na některých půdách stále svou nezastupitelnou úlohu a
zejména při zapravení statkových hnojiv, posklizňových zbytků a vápenatých hmot ji lze jen
obtížně nahradit. Obracení půdy má značný význam v boji proti plevelům, chorobám a
škůdcům. Zpracování půdy ovlivňuje vodní, vzdušný a tepelný režim půdy, její biologickou
aktivitu a v neposlední řadě i uvolňování živin a jejich využití rostlinami. Při intenzivním
kypření půdy vytváříme aerobní poměry ve zpracované vrstvě půdy, dochází k větší
mineralizaci živin, rozkladu humusu a vzniká výkonné půdní prostředí pro růst a vývoj
rostlin. Proto je důležité, aby byl tento potenciál využit následně rostlinou a uvolněná energie
byla transformována do biomasy a její část se pak vracela posklizňovými zbytky, kořeny a
kořenovými exsudáty do půdy. Jestliže chceme dlouhodobě udržet vysokou půdní úrodnost
při používání konvenčních technologií, musíme počítat s vyššími vstupy zejména organické
hmoty, než u technologií s minimálním zpracování půdy. V podmínkách současné zemědělské
praxe při stále rostoucím deficitu bilance organických látek v půdě, při absenci vápnění a
nedostatečném hnojení N, P, K i Mg tak dochází v intenzivně obdělávaných půdách
k zabezpečení výživy rostlin na úkor rozkladu humusu, což se projevuje mimo jiné i
zhoršením struktury půdy.
Na rozdíl od konvenčního zpracování půdy s orbou, které se vyznačuje větší
univerzálností a jistotou hospodaření na půdě na úkor vyšších vstupů energie a spotřeby lidské
práce, je pěstování bez orby více závislé na řadě specifických podmínek a vyžaduje od
zemědělce víc znalostí a praxe v hospodaření. Zejména ve výživě a v ochraně rostlin je
úspěch bezorebných technologií podmíněn určením správné dávky a doby aplikace hnojiv a
pesticidů, s využitím diagnostických metod na základě skutečného stavu půdy, porostu a
vývoje povětrnosti. Při paušálním hnojení a ochraně rostlin jsou zpravidla dosahovány nižší
výnosy než u orebných systémů nebo jsou peníze ušetřené za zpracování půdy následně
použity na úhradu zvýšených nákladů na dusíkatá hnojiva a pesticidy.
Základním předpokladem pro úspěch nekonvenčního zpracování půdy je správné
zhodnocení podmínek stanoviště. Největší efekt za zavedení této technologie je dosahován
v nižších nadmořských výškách s nižšími srážkami a vyššími teplotami vzduchu na
nezaplevelených, úrodných a vápněných půdách s dobrou strukturou, s dobrým obsahem
přístupných živin a humusu a vyváženým osevním postupem. Po víceletém hospodaření na
půdě bez orby dochází ke zlepšení struktury půdy s větší stabilitou agregátů a vyšší odolností
proti utužení.
Půdně- klimatické podmínky stanoviště a průběh povětrnosti daného ročníku mají
významný vliv na ekonomiku pěstování zemědělských plodin. Nepříznivá ekonomická
situace většiny našich zemědělců je hlavním důvodem hledání nových technologických
postupů, které by umožnily v daných agroekologických podmínkách snížit náklady na jednotu
produkce. Z celého souboru agrotechnických opatření při pěstování rostli je ekonomicky
nejvíce náročné zpracování půdy, které představuje v závislosti na půdě a ročníku 35 – 50 %
všech energetických nákladů. Rozvoj techniky v posledních letech a nová generace
výkonných strojů na zpracování půdy umožnily širší uplatnění výsevů do nezpracované půdy
nebo pouze povrchově zpracované půdy, přinášející značné úspory pohonných hmot (30 – 75
%) a zvýšení produktivity práce až o 40 %. Velkým přínosem je, že pří používání technologií
bez orby můžeme významně zkrátit období mezi sklizní předplodiny a založením porostu
následné plodiny, jak je tomu při zpracování půdy k ozimům.
Kromě ekonomických a technických faktorů budou v příštích letech hrát stále větší
úlohu při posuzování způsobů zpracování půdy ekologická hlediska. Velký důraz bude kladen
na lepší hospodaření s vodou v obhospodařovaných půdách, a to jak z hlediska limitujícího
faktoru vysokých výnosů zemědělských plodin, tak i z hlediska ochrany spodních i
povrchových zdrojů pitné vody. Často diskutované globální oteplování se podle předpokladů
projeví nejen mírným nárůstem teplot, ale v e větší míře se budou v zemědělství projevovat i
delší a častější období sucha, přívalové srážky, výraznější výkyvy počasí apod.
Stále větší pozornost ve světě je v posledních letech věnována emisím skleníkových
plynů ze zemědělství. Půdoochranné bezorebné systémy zpracování půdy snižují emise oxidu
uhličitého a většinou i oxidu dusného jak omezením emisí v důsledku nižší spotřeby
pohonných hmot, tak i nižší oxidaci uhlíku a dusíku z půdní organické hmoty. K dalšímu
snížení emisí může přispět podpovrchová aplikace hnojiv, což umožňuje např. systém PPF.
Při správném zohlednění podmínek stanoviště a precisním hospodaření jsou
minimalizační technologie a úpory pracovních sil, je jejich dalším přínosem větší ochrana
půdy před vodní a větrnou erozí, lepší hospodaření s půdní vláhou, menší ztráty živin z půdy,
lepší ochrana vodních zdrojů, nižší emise CO2, lepší podmínky pro činnost půdního
makroedafonu atd.
Existují názory, že na radličném pluhu již není co zdokonalovat. V poslední době se objevily
na trhu v České republice nové generace polonesených pluhů s účelně dobře vyřešeným
hydraulickým posilovačem trakce. Systém Traction-Control není složitý, je perfektně
integrovaný do závěsu pluhu a jednoduše ovladatelný. Většina návěsných pluhů prodaných
v Čechách a na Slovensku, je jím vybavena. Potenciální zájemci o nové pluhy požadovali
nezávislé otestování systému Traction-Control, prováděné v našich podmínkách.
Ústav techniky a automobilové dopravy, Mendelovy univerzity v Brně provedl v měsíci září
2013 měření parametrů orební soupravy traktoru John Deere 8295 R s návěsným pluhem
Pöttinger SERVO 6.5. Předmětem zkoušek bylo:
Vážením zjistit rozložení hmotností hnacích kol traktoru s návěsným pluhem, při
různém tlaku v hydraulickém válci na pluhu.
Změření výkonnostních a energetických parametrů orební soupravy, při různých tlacích
v hydraulickém válci pluhu.
Provést analýzu naměřených a vypočtených hodnot.
Traktor:
John Deere 8295R, počet motohodin 2120, výkon motoru 190 kW, hydromechanická
převodovka, přední pneumatiky Trelleborg 600/70 R 30 voda v pneumatikách- tlak 1,7
bar., zadní pneumatiky Trelleborg 650/85 R 38 tlak huštění 1,5 bar. Celková hmotnost
traktoru včetně řidiče a plné nádrže paliva 14 680 kg. Rozložení hmotnosti: zadní
náprava 6 760 kg, přední náprava 7 920 kg.
Pluh:
Pöttinger SERVO 6.5, model S 6.50 N7 – scharig/41W, typ 9851, rok výroby 2013.
Hmotnost pluhu 3 855 kg.
Jedná se o návěsný sedmiradličný otočný pluh s automatickým hydropneumatickým
jištěním orebních těles. Závěs pluhu je na stojánku opatřen hydraulickým válcem,
který umožňuje přenesení části hmotnosti pluhu při orbě, na podvozek traktoru.
Měření se prováděla v zemědělském podniku Zemspol a.s. Sloup obec Vysočany okr.
Blansko, lokalita Lipiny. Půda na které se provádělo měření byla hlinitá, jednalo se o
orbu strniště, předplodina pšenice ozimá. Průměrné vlhkosti půdy hmotnostní hloubka odběru 5 cm – 18 %, 10 cm 17,9 %, 20 cm 17,2 %. Penetormetrem byly
naměřeny průměrné hodnoty penetrometrického odporu v hloubce 10 cm – 0,5 MPa,
20 cm – 1,2 MPa a v hloubce 30 cm - 2,8 MPa. Na pozemku byl vybrán rovinatý
terén, kde byly vytyčeny 80 m dlouhé měřící úseky.
Při měření pracoval traktor s plnou dávkou paliva, režim hydromechanické
převodovky udržoval motor v rozsahu otáček motoru 1600 až 1800 min-1. Všechna
měření byla prováděna na polohovou regulaci tříbodového závěsu traktoru. Při
zkouškách byla měřena síla v horním táhle tříbodového závěsu traktoru. Síla byla
měřena tenzometrickým snímačem Hottinger U2B-100, viz obr. 2. Prokluz pravého a
levého zadního kola byl měřen pomocí inkrementálních snímačů otáček kol. Okamžitá
hodinová spotřeba paliva byla snímána ze sítě CAN Bus traktoru, naměřené hodnoty
byly ověřeny v laboratořích Ústavu techniky a automobilové dopravy.
Obr. 1 Hydraulický válec se vzdušníky a manometrem pro nastavení tlaku ve válci na závěsu
pluhu.
Vážením (viz obr. 5) bylo zjištěno, že při zvýšení tlaku ve válci z 0 na 150 barů, u pluhu
v pracovní poloze pro orbu vlevo, dojde k dotížení zadní nápravy traktoru o 980 kg. Pokud
jde o rozložení hmotnosti na jednotlivá kola, záhonové kolo traktoru bylo dotíženo o hodnotu
840 kg, zatímco brázdové kolo pouze o 140 kg. Přírůstek tíhy připadající na zadní kola
traktoru je zřejmý z obr.5. Při jízdě traktoru v brázdě je hmotnost traktoru připadající na
záhonové kolo vyšší než na kolo brázdové. Z vážením soupravy je zřejmé, že tlak
v hydraulickém válci na závěsu pluhu vyrovnává zatížení na brázdové a záhonové kolo.
Uvedená skutečnost se pozitivně projevila v orbě.
+ 8,4 kN
p = 150 bar
+ 1,4 kN
Obr. 2 Dotížení zadních kol traktoru při tlaku 150 bar v hydraulickém válci závěsu pluhu
Z obr. 3 a 4 můžeme vidět změnu prokluzu záhonového zadního kola a brázdového
zadního kola traktoru v závislosti na změně tlaku v hydraulickém válci pluhu. Při plovoucí
poloze rozváděče vnějšího okruhu hydrauliky je v hydraulickém válci prakticky nulový tlak.
Hydraulický válec nepřenáší zatížení z pluhu na traktor. Z měřených hodnot je patrné, že
došlo k rozdílným prokluzům zadních kol. U záhonového kola byl naměřen průměrný prokluz
21,8 % a brázdového kola 6,5 % viz obr.3. Při dalších zkouškách byl tlak ve válci postupně
navyšován. Při zvýšení tlaku ve válci závěsu na 90 bar došlo k poklesu prokluzu záhonového
kola na 17,9 % u brázdového kola byl průměrný prokluz 6 %. Další navýšení tlaku na
hodnotu 110 bar se projevilo snížením prokluzu záhonového kola na hodnotu 5,3 % a
brázdového kola na hodnotu 4,7 % viz obr. 4 . Další navyšování tlaku ve válci nevedlo ke
snížení prokluzu zadních kol. Uvedená skutečnost je logická, protože bylo zjištěno, že
navýšení tlaku na 150 bar bylo maximálně dotíženo brázdové kolo o 140 kg, zatím co
záhonové o 840 kg. Měřením bylo zjištěno, rozdílné zatížení záhonového a brázdového kola
v důsledku změny tlaku v hydraulickém válci se projevilo v energetických a výkonnostních
parametrech měřené orební soupravy.
0 bar
21,8
%
6,5
%
Obr. 3 Rozdílný prokluz záhonového a
brázdového kola. Rozváděč vnějšího okruhu hydrauliky v plovoucí poloze, tlak ve válci 0 bar.
110 bar
5,3 %
4,7
%
Obr. 4 Vyrovnání prokluzu brázdového a záhonového kola. Talk ve válci 110 bar.
+140
kg
+800
+840kg
kg
Obr. 5 Vážení orební soupravy. Tlak ve válci pluhu 150 bar.
Rozdílné rozložení zatížení zadních kol traktoru ovlivňovalo prokluz záhonového a
brázdového kola traktoru při orbě. Při všech zkouškách byla současně měřena i síla v horním
táhle tříbodového závěsu pluhu.
S rostoucím tlakem roste síla v horním táhle a tím také zatížení zadní nápravy traktoru.
Dotížení zadní nápravy je rozdílné, což je možné dokumentovat kvazistatickým vážením
zatížení na záhonové a brázdové zadní kolo na rovné betonové ploše viz obr. 5. Měřením
prokluzů zadních kol traktoru při orbě byl zjištěn prokazatelný rozdíl prokluzů mezi
záhonovým a brázdovým kolem. Proto je reálné vyslovit myšlenku, že tlak v hydraulickém
válci na pluhu při orbě dotěžuje více kolo pohybující se po záhoně než kolo v brázdě.
Uvedené zjištění je pozitivní, poněvadž oproti návěsným pluhům, které nejsou vybaveny
hydraulickým válcem, je kolo orajícího traktoru pohybující se v brázdě výrazně více zatíženo,
než kolo pohybující se po záhoně (zpráva Ostroj Opava). Výrazný rozdíl v zatížení zadních
kol, způsobuje nežádoucí zhutňování podorničí a výkon motoru je nerovnoměrně přenášen
zadní transmisí. Na obr. 6 můžeme vidět závislost hektarové spotřeby paliva Qe. na tlaku
v hydraulickém válci pluhu.
26
24
Q = -0,0375p + 22,775
2
R = 0,6215
Spotřeba Q (l/ha)
22
20
18
16
14
12
10
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Tlak p (bar)
Obr. 6 Závislost hektarové spotřeby paliva na tlaku v hydraulickém válci pluhu.
Série tří měření, kdy byl hydraulický válec napojen na vnější okruh hydrauliky, a
rozváděč byl nastaven na plovoucí polohu, což znamená, že není v průběhu orby přenášeno
dodatečné zatížení z pluhu na traktor. Z toho vyplývá, že průměrná úspora pro uvedené tlaky
činí 17 % paliva oproti průměrné spotřebě, kdy není zadní náprava traktoru dotěžována.
2,8
2,6
Výkonnost We (ha/h)
2,4
W e = 0,0021p + 2,3249
2,2
R2 = 0,7192
2
1,8
1,6
1,4
1,2
1
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Tlak (bar)
Obr. 7 Závislost efektivní výkonnosti na tlaku v hydraulickém válci pluhu.
Dalším hodnoceným parametrem orební soupravy byla efektivní výkonnost, což je výkonnost
dosahovaná v čase práce bez uvažování časů ztrátových. V grafu na obr.7 je znázorněna
závislost efektivní měrné objemové a plošné výkonnosti na tlaku v hydraulickém válci pluhu.
Dotížení zadní nápravy vede ke snížení prokluzu, tím se snižuje ztráta rychlosti orební
soupravy a logicky roste výkonnost. Vezmeme-li za základ výkonnost při tlaku ve válci
rovnající se nule, potom můžeme konstatovat, že pro tlaky 90 až 150 bar dojde k navýšení
výkonnosti o 12,5 %..
Literatura:
Bauer, F.,Sedlák P.,Čupera,J.: Vyhodnocení testování návěsného pluhu PÖTTINGER SERVO
6.50. MU BRNO, 2O13.
Růžek,P.: Uplatnění různých způsobů zpracování půdy v zemědělské praxi.
Sborník přednášek z odborného semináře
VÚRV Praha Ruzyně,
Download

Problematika zpracování půdy