zvláštní vydání časopisu Komunální technika
400
ISSN 1802-2391
400
400
M [kPa·mm-1]
-1
-1
M [kPa·mm ]
M [kPa·mm ]
300
300
300
200
200
200
100
100
100
H [mm]
H [mm]
H [mm]
0
0
0
1
2
3
0
0
4
Termin A, 5-10 cm
1
2
3
4
0
Termin A, 15-20 cm
M [kPa·mm-1]
300
300
200
200
200
100
100
100
H [mm]
H [mm]
H [mm]
0
1
2
3
4
0
0
Termin B, 5-10 cm
1
2
3
4
0
Termin B, 15-20 cm
300
300
200
200
200
100
100
100
H [mm]
0
2
3
Termin C, 5-10 cm
4
4
H [mm]
H [mm]
0
3
M [kPa·mm-1]
M [kPa·mm-1]
300
1
2
400
M [kPa·mm-1]
0
1
Termin B, 25-30 cm
400
400
4
M [kPa·mm-1]
300
0
3
400
M [kPa·mm-1]
0
2
Termin A, 25-30 cm
400
400
1
0
0
1
2
3
Termin C, 15-20 cm
4
0
1
3
Termin C, 25-30 cm
Rys. 4 – Zależność modułu jednostkowego (MJ) od deformacji (H)
145
2
4
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
1,90
ISSN 1802-2391
1,90
1,90
G [g·cm-3]
G [g·cm-3]
G [g·cm-3]
1,80
1,80
1,70
1,70
1,80
1,70
1,60
1,60
1,60
NJ [kPa]
1,50
NJ [kPa]
1,50
0
100
200
300
400
0
100
200
300
400
NJ [kPa]
1,50
0
Termin A, 5-10 cm
Termin A, 15-20 cm
G [g·cm-3]
1,80
1,80
1,70
1,70
1,70
1,60
1,60
1,60
NJ [kPa]
NJ [kPa]
1,50
100
200
300
400
NJ [kPa]
1,50
0
Termin B, 5-10 cm
100
200
300
400
0
Termin B, 15-20 cm
1,90
G [g·cm-3]
1,80
1,80
1,70
1,70
1,70
1,60
1,60
1,60
NJ [kPa]
NJ [kPa]
1,50
200
300
Termin C, 5-10 cm
400
300
400
G [g·cm-3]
1,80
100
200
1,90
G [g·cm-3]
0
100
Termin B, 25-30 cm
1,90
1,50
400
G [g·cm-3]
1,80
0
300
1,90
G [g·cm-3]
1,50
200
Termin A, 25-30 cm
1,90
1,90
100
NJ [kPa]
1,50
0
100
200
300
Termin C, 15-20 cm
400
0
100
200
Termin C, 25-30 cm
Rys. 5 – Zależność gęstości objętościowej gleby (G) od nacisku jednostkowego (NJ)
146
300
400
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
WNIOSKI
Na podstawie przeprowadzonych badań sformułowano następujące wnioski:
1.
Przed przystąpieniem do prac polowych związanych z przygotowaniem gleby do siewu,
wilgotność w całym badanym profilu glebowym była nie mniejsza niż 17,6%. Po
przeprowadzonych zabiegach uprawowych i nawożeniu stwierdzono znaczną wilgotność
gleby jedynie w warstwie przypowierzchniowej. Wraz ze wzrostem głębokości wilgotność
gleby ulegała zmniejszeniu.
2.
Przed rozpoczęciem prac polowych gęstość objętościowa gleby w warstwie ornej wynosiła
1,5 g·cm-3 a w podornej - 1,65 g·cm-3. Przejazdy maszyn spowodowały zwiększenie
wartości gęstości objętościowej w warstwie ornej do 1,63-1,73 g·cm-3, w podornej do 1,76
g·cm-3.
3.
Moduł jednostkowy wytrzymałości gleby z warstwy przypowierzchniowej oraz
bezpośrednio po uprawie zwiększał się wraz z przyrostem deformacji jednoosiowej. W
pozostałych przypadkach, podczas procesu deformacji zaobserwowano lokalne maksimum,
po którym wartości modułu jednostkowego ulegały wyraźnemu zmniejszeniu.
4.
Przebieg zależności nacisku jednostkowego od odkształcenia gleby był uzależniony od
początkowego stanu zagęszczenia gleby. Bezpośrednio po uprawie zaobserwowano
znacznie większą deformacje jednoosiową niż w przypadku gleby odleżałej.
5.
Dynamika przyrostu wartości gęstości objętościowej gleby w badanym profilu glebowym
była największa w początkowej fazie obciążenia. Przy obciążeniu większym od około 100
kPa przebieg zależności gęstości objętościowej od nacisku jednostkowego był zbliżony do
liniowego.
Bibliografia:
Błaszkiewicz Z. 1996. Jak ograniczyć szkodliwe ugniatanie gleby. Poradnik Gospodarki, 2.
Erl R. 1997. Assessment of the behaviour of field soil Turing compression. J. Agric. Eng Res. 68,
147-157.
Pabin J. 1998. Kiedy jest potrzebny głębosz? Top Agrar Polska, 6.
Śnieg M., 1999. Metoda wyznaczania podatności gleby na ugniatanie. Rozprawa doktorska,
Szczecin, AR, (maszynopis).
Ślusarczyk E. 1992. Wpływ przejazdu ciągników kołowych na właściwości fizyczne gleb. Instytut
Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa, Puławy.
Walczykowa M. 1995. Wybrane techniczne i technologiczne aspekty ugniatania gleb rolniczych
agregatami ciągnikowymi, Zeszyty Naukowe AR w Krakowie, Rozprawy, 108.
Dzienia S., Wereszczaka J. 2003. Direct drilling effect on physical properties of soil. International
Workshop on Soil Physical Quality. Institute of Soil Science and Plant Cultivation.
Puławy.
Adres autora:
dr hab. inż. Jan Jurga
[email protected]
Katedra Budowy i Użytkowania Urządzeń technicznych
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
ul. Papieża Pawła VI nr 3, 71–459 Szczecin
Poland
147
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MULTICRITERIAL EVALUATION OF COMMERCIAL VEHICLES
MUTLIKRITERIÁLNÍ HODNOCENÍ UŽITKOVÝCH AUTOMOBILŮ
MIROSLAV KAVKA, FRANTIŠEK KUMHÁLA
Česká Zemědělská Univerzita v Praze, Katedra využití strojů, Česká republika
Souhrn
Vyspělý trh s automobily v České republice klade na potenciální uživatele vysoké nároky jak při
výběru a nákupu, tak při provozu. Na trhu přibývá nových automobilů a je čím dál složitější si mezi
nimi dobře vybrat ten nejvhodnější vůz. Existuje celá řada způsobů a metod jak usnadnit a nebo
zdokonalit výběr. Prezentovaný článek řeší problematiku multikriteríálního výběru. Hlavní
metodou multikriteriálního výběru byla PATTERN (Planning Assistance Trough Technical
Evaluation of Relevant Numbers) vhodná ke vzájemnému porovnání nehomogenních kritérií
s cílem sestavit pořadí významnosti jednotlivých variant.
Klíčová slova: multikriteriální hodnocení, kritérium, váha významnosti, index změny, tendence
změny
ÚVOD
Vyspělý trh s automobily v České republice klade na potenciální uživatele vysoké nároky
jak při výběru a nákupu, tak při provozu. Na trhu přibývá nových automobilů a je čím dál složitější
si mezi nimi dobře vybrat ten nejvhodnější vůz. Existuje celá řada způsobů a metod jak usnadnit a
nebo zdokonalit výběr. Prezentovaný článek řeší problematiku multikriteríálního výběru
užitkových automobilů.
METODIKA
Užitkovými vozidly jsou míněny automobily označované jako dodávky. Mezi metody které
zohledňují při výběru více kritérií (neboli faktorů), patří metoda multikriteriálního
(vícefaktorového) porovnání nazývaná PATTERN (Planning Assistance Trough Technical
Evaluation of Relevant Numbers), vhodná ke vzájemnému porovnání nehomogenních kritérií
s cílem sestavit pořadí významnosti jednotlivých variant.
Algoritmus metody PATTERN je následující:
1.
Výběr kritérií pro porovnání vozidel.
2.
Definování požadované tendence změny vybraných kritérií (rostoucí, klesající).
3.
Stanovení váhy významnosti jednotlivých kritérií.
4.
Výpočet indexů změn vybraných kritérií pro porovnávané automobily.
5.
Stanovení pořadí porovnávaných automobilů.
Počet hodnotících kritérií nesmí být příliš malý (1-2), kdy vzniká nedostatek prostoru pro
popsání rozdílu mezi jednotlivými hodnocenými prvky (vozidly) a zároveň počet hodnotících
kritérií nesmí být příliš velký, protože dochází ke snížení rozlišovací schopnosti výběru.
Postup řešení metodou PATTERN umožňuje rozlišit tendenci změny každého kritéria.
V praxi to znamená, že pro každé vybrané kritérium je možné definovat, za jakých podmínek bude
výsledek pro uživatele výhodnější.
Použitá kritéria a tendence jsou uvedeny v tab. 1.
Metoda porovnání v trojúhelníku párů
Byly porovnávány kritéria 1 až 8 uspořádané v párech do schématu trojúhelníku, čímž pro
porovnání vznikl potřebný počet kombinací PK.
PK =
kde:
m
m(m + 1) 9(9 − 1)
=
= 36
2
2
je počet porovnávaných kritérií
148
[1]
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tab. 1 – Použitá kritéria a tendence
Poř. č.
Užitkové automobily
Kritérium
1
Cena
2
Výkon motoru
3
Spotřeba paliva
4
Provozní náklady
5
Objem zavazadlového prostoru
6
Užitečná hmotnost
7
Zkušenost se značkou vozidla
8
Výbava
9
Počet míst k sezení
Poznámka: K – tendence klesající;
R – tendence rostoucí
Tendence
K
R
K
K
R
R
R
R
R
Metoda porovnání v trojúhelníku párů
Byly porovnávány kritéria 1 až 8 uspořádané v párech do schématu trojúhelníku, čímž pro
porovnání vznikl potřebný počet kombinací PK.
PK =
m(m + 1) 9(9 − 1)
=
= 36
2
2
[1]
Názory jednotlivých hodnotitelů byly následně zpracovány a stanoveny bodové hodnoty
významnosti a váhy významnosti jednotlivých kritérií. Bodová hodnota významnosti byla
stanovena jako:
p
∑ PHij
BHV j =
i =1
[2]
p
kde:
BHVj
PHij
P
bodová hodnota významnosti j-tého kritéria
počet hlasů přidělených i-tým hodnotitelem, j-tému kritériu
počet hodnotitelů
Váhu významnosti je možné stanovit jako:
qj =
BHV j
[3]
m
∑ BHV
j =1
j
kde:
qj
váha významnosti j-tého kritéria
Objektivizovat stanovení váhy významnosti zvolených kritérií použitím názorů více
hodnotitelů je použitelné, ale k využití získaných výsledků je nutné zjistit i úroveň shody názorů
jednotlivých hodnotitelů. K jejímu zjištění je možné využít následující vztah:
2
m  p
p(m + 1  
 
12 ∑  ∑ nij −
2  
 j =1  i = j

W =
2
3
p ( m − m)
kde:
•
•
p
nij
počet hodnotitelů
pořadí j-tého kritéria přiděleného i-tým hodnotitelem
W=1
W=0
úplná shoda názorů (výsledky jsou jednoznačně použitelné)
naprostý rozdíl v názorech (použití výsledků je vážně diskutabilní)
149
[4]
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
V případě výrazné neshody názorů oslovených hodnotitelů, je nutné korigovat zjišťování
váhy hodnotících kritérií, a to:
1.
Změnou počtu hodnotitelů (nejčastěji rozšířením jejich počtu. Rozšíření počtu oslovených
hodnotitelů však nemusí vést ke zvýšení shody názorů!),
2.
Úpravou výběru hodnotících kritérií.
•
Výpočet indexů změn bylo nutné realizovat následovně:
Pokud byla TENDENCE požadovaných změn ROSTOUCÍ
I jx =
H jx
H jMIN
[5]
kde:
Hjx
HjMIN
•
hodnota j-tého parametru, x-tého prvku,
nejmenší hodnota j-tého parametru sledovaných prvků
Pokud byla TENDENCE požadovaných změn KLESAJÍCÍ
I jx =
H jMAX
H jx
[6]
kde:
Hjx
HjMAX
hodnota j-tého parametru, x-tého prvku,
nevětší hodnota j-tého parametru sledovaných prvků
Následně je nutné stanovit pro každý prvek vážený index změn jako:
I jx v = I jx .q j
[7]
kde:
qj
váha významnosti j-tého parametru
Stanovení pořadí porovnávaných prvků (prvek s největší hodnotou Sx je nejvýhodnější) je
možné zajistit seřazením součtů vážených indexů (vztah 8) změn každého prvku.
k
S x = ∑ I jx .v
[8]
j =1
VÝSLEDKY
S použitím vybraných kritérií pro užitkové vozy byl sestaven dotazník pomocí kterého
bylo osloveno několik desítek manažerů, či osob na jiných řídících pozicích. Dotazník byl sestaven
na principu metody stanovení váhy významnosti kritérií uspořádaných v párech do schématu
trojúhelníku.
Vzhledem k tomu, že dotazníkem byly zjišťovány priority kritérií vždy shodné pro
užitkové automobily a pro osobní automobily, proto i zpracování první části dat je shodné vždy pro
první a pro druhou skupinu automobilů.
Pro užitková vozidla bylo stanoveno 9 kritérií, které byly za pomoci již zmiňovaného
dotazníku porovnány 44 hodnotiteli a jejich hodnocení (tj. počty přidělených hlasů jednotlivým
kritériím a pořadí, které na základě přiděleného počtu hlasů kritéria obsadila) byly uspořádány do
tabulky.
Za pomoci této tabulky byla dle vzorce 2 vypočtena „bodová hodnota významnosti
zvolených kritérií - BHV“ a podle vzorce 3 „váha významnosti zvolených kritérií - q“.
150
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tab. 2 – Posouzení váhy významnosti hodnotících kritérií od 44 hodnotitelů
Hodno Kritérium 1 Kritérium 2
Kritérium 3 Kritérium 4 Kritérium 5 Kritérium 6 Kritérium 7 Kritérium 8 Kritérium 9
(i)
j=1
j=2
j=3
j=4
j=5
j=6
j=7
j=8
j=9
PH
n
PH
n
PH
n
PH
n
PH
n
PH
n
PH
n
PH
n
PH
n
Σ
148 237 112 287 233 167 320
78 250 138 198 196
87 308 116 288 120 281
3,364
2,545
5,295
7,273
5,682
4,500
1,977
2,636
2,727
BHV
0,202
0,158
0,125
0,093
0,071
0,147
0,055
0,073
0,076
q
Z takto získaných hodnot byla za pomoci vzorce 4 zjištěna „úroveň shody názorů
jednotlivých hodnotitelů – W“.
Počet kritérií:
m=9
Počet hodnotitelů:
p = 44
Hodnota W pro užitková vozidla je v tomto případě:
W = 0,44
To znamená, že ke shodě názorů hodnotitelů došlo ve 44%. Výsledné pořadí jednotlivých
kritérií je zobrazeno na obr. 1.
Důležitost kritérií při výběru užitkových automobilů
váha významnosti kritérií
0,250
0,202
0,200
0,158
0,147
0,125
0,150
0,093
0,100
0,076
0,073
0,071
0,055
0,050
en
í
u
se
z
vo
z
et
m
ís
tk
Po
č
Zk
uš
e
O
bj
em
za
va
av
a
zn
a
e
ts
no
s
lov
é
za
d
Pr
o
Vý
b
čk
o
u
os
t
os
n
ho
vo
z
N
ní
n
pr
o
st
or
u
ák
la
d
y
pa
liv
a
ba
tř e
Sp
o
m
ot
Vý
ko
n
C
en
a
vo
zu
or
u
0,000
Obr. 1 – Grafické zobrazení váhy významnosti kritérií od 44 hodnotitelů
Užitkové vozy:
V tabulce 3 jsou uvedeny vstupní hodnoty porovnávaných kritérií užitkových automobilů
typu malá dodávka. Jedná se o variantu automobilu se vznětovým motorem do výkonu 55kW,
s dvěma místy k sezení a nosnost od 600 – do 730 kg.
Tab. 3 – Hodnoty porovnávaných kritérií užitkových automobilů typu malá dodávka
Parametr
Jednotka
Značka
Typ
Označení
Název výbavy
Porovnávané lehké užitkové automobily - malé dodávky
Citröen
Berlingo
Furgon 1,9D
600
VW
Caddy
skříň 2,0 SDI
2KAA32
Renault
Kangoo
Express 1,5 dCI
Generique
Ford
Connect
1,8 TDCI
SWB 200
359900
51
5,5
2,73
3
600
4
2
2
378687
51
5,3
2,73
3,2
730
5
4
2
338100
48
5,5
2,29
2,75
689
3
2
2
359900
55
6,3
2,46
2,8
638
3
4
2
Součet Sx
1,063
1,195
1,090
1,121
Sx, %
100,0
112,4
102,5
105,5
Sx
0,89
1,00
0,91
0,94
4
1
3
2
Cena vozu
Výkon motoru
Spotřeba paliva
Provozní náklady
Objem zavazadlového prostoru
Nosnost
Zkušenost se značkou
Výbava vozu
Počet míst k sezení
Pořadí porovnávaných prvků
Kč
kW
l / 100 km
Kč / km
m3
kg
body 1-5
body 1-5
ks
Indexy změn byly vypočteny v závislosti tendencí změn podle vzorce 5 v případě, že
tendence kritéria je rostoucí a podle vzorce 6 v případě klesající tendence.
Podle vzorce 7 byl zjištěn vážený index tendence změny a dle vzorce 8 bylo provedeno
seřazení vážených indexů a tedy i pořadí výhodnosti automobilů.
Z výsledků porovnání vyplývá, že:
151
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
•
•
ISSN 1802-2391
pořadí automobilů podle výhodnosti je: Volkswagen Caddy, Ford Connect, Renault
Kangoo a Citroën Berlingo,
rozsah mezi porovnávanými vozy je maximálně 12,37 %.
DISKUSE A ZÁVĚRY
V tab. 4 jsou souhrnně zpracovány výsledky hodnocení sledovaných automobilů.
Z výsledků vyplývají následující závěry:
Tab. 4 – Výsledky hodnocení užitkových vozů (LUV)
LUV - menší
VW Caddy
Ford Connect
Renault Kangoo
Citröen Berlingo
LUV - větší
Peugeot Boxer
Ford Transit
VW Transporter
Mercedes Benz Sprinter
Pořadí Klady
1
spotřeba
nosnost
objem zavazadlového prostoru
2
výkon motoru
výbava vozu
3
cena
spotřeba
4
spotřeba
objem zavazadlového prostoru
Zápory
cena
provozní náklady
Pořadí Klady
1
provozní náklady
výbava vozu
levný servis
objem zavazadlového prostoru
2
cena
provozní náklady
nosnost
zkušenost se značkou
3
výkon motoru
spotřeba
Zápory
cena
spotřeba
4
cena
výkon motoru
spotřeba
výbava vozu
objem zavazadlového prostoru
nosnost
výbava vozu
výkon motoru
výbava vozu
výbava vozu
cena
objem zavazadlového prostoru
nosnost
výkon motoru
zkušenost se značkou
drahý servis
provozní náklady
ZÁVĚR
Na uvedených skupinách užitkových vozidel je vidět, že použitá metoda multikriteriálního
porovnání PATTERN je lehce použitelná a přehledná pro porovnání automobilů při výběru a
nákupu nových vozů.
Nejobtížnější a časově nejnáročnější částí metody PATTERN je příprava dotazníku, sběr
dat a jejich vyhodnocení. V případě, že shoda názorů je velmi nízká pak je nutné zvýšit počet
hodnotitelů, nebo úpravu hodnotících kritérií.
V případě použití jiných parametrů lze metodu použít i při porovnání jiných strojů, než jen
osobních nebo užitkových automobilů. Pro ještě větší přehlednost a jednoznačnost výsledků je
výhodnější použít menší množství porovnávaných parametrů. Pro jemnější porovnání
bezrozměrných parametrů jakými jsou zkušenosti se značkou, nebo prestiž značky je výhodnější
určit větší škálu hodnotící stupnice. Např. 0 – 20, či 0 – 100.
Literatura:
ABRHAM, Z. a kol. (2002): Obnova zemědělské techniky – současnost a perspektiva – 1. a 2. část,
Agromagazin Praha, 3(4 a 5): 76 – 77.
HAIR, J.F. at al. (2005): Multivariate data analysis. New Parsley: Prentice Hall, Inc., 768.
SKOUPÝ, A. (2006): Multikriteriální posouzení volby technologií. In Sborník prací
institucionálního výzkumu. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 6570.
TOMEK, G. – VÁVROVÁ, V. (1999): Řízení výroby. Praha: Grada Publishing, 439.
ZEMÁNEK, P. – ABRHÁM, Z. – BURG, P. (2004): Ekonomická efektivita nasazení mulčovačů.
Horticultural Science, volume 31, Praha, 31(2): 76-80
Kontaktní adresa:
Prof.Ing. Miroslav Kavka, DrSc.
Česká zemědělská univerzita v Praze
Kamýcká 129
16521 Praha - Suchdol
152
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
SIMULTANEOUS DMA/DETA THERMAL ANALYSIS OF BEAN SPROUTS
SIMULTÁLNÍ VYUŽITÍ DMA/DETA TERMICKÉ ANALÝZY FAZOLOVÝCH
VÝHONKŮ
MARTIN KINDL, JIŘÍ BLAHOVEC
Czech University of Life Sciences in Prague, Faculty of Technology
Abstract
The bean sprouts were tested using simultaneous dynamic mechanical analysis (DMA) and
dielectric thermal analysis (DETA), in air with 90% humidity between 35 and 90ºC in the test
chamber. For DMA temperature plots of storage (SM i.e. elastic), loss (LM i.e. inelastic) moduli
and for DETA direct measurement of tree voltages in the circuit that contains the tested specimen
were obtained. The SM and LM values were the basis for the calculation of the loss tangent (LT),
the parameter expressing the ratio of inelastic to elastic parenchyma toughness. The tree voltages
determine the real and the imaginary components of the complex permittivity. As expected, the
tissue toughness decreased with increasing temperature and the electric resistance and capacity
decreased. These changes were interpreted as a consequence of pore protein denaturation followed
by changes of the internal structural changes in bean sprout tissue.
Keywords:
bean sprout, deformation, DMA, DETA, dielectric
INTRODUCTION
The role of temperature as an important external parameter for living organisms is
generally known. Even if the knowledge of the partial processes caused by temperature variation is
relatively good (Garret and Grisham, 2010), there is still a lack of information on the details of the
parallel processes taking part in living cells and tissues during their heating. Internal structure of
agro products substantially changes with deformation of the sample. One of the main changes is the
amount of water content displaced through cell wall. Dynamical mechanical analysis is widely used
in food industry and has wide application. Very often is used for investigating starch gelatinization
(Biliaderis et al., 1985; Lelievre, 1974; Lelievre, 1976). Water content can be also detected by
measuring electric conductivity (Nelson and Trabelsi 2005). Precise measurements of electrical
conductivity can help to indicate processes, which affect displacing water from cells. Dielectrics
are materials with low conductivity (in comparison to metals). Most of the agro products and live
organisms conduct at some point electricity and are considered as dielectrics (Nelson, 2010). Many
papers are focused on measuring dielectric properties, but they don’t take in account temperature
changes or drying of sample during heating (Blahovec, 2008; Blahovec and Sobotka, 2007;
Sobotka et al., 2006; Sobotka et al., 2007).
In this paper, bean sprouts samples are simultaneously measured by both DMA and DETA
analysis. Results of two different methods are compared and evaluated.
MATERIAL AND METHODOLOGY
Bean seeds (Phaseolus coccineus L.) were bought in local supermarket under marketing
name Large Purple Black Speckled Kidney Beans, distributed by PODRAVKA – LAGRIS a.s.
company. Beans were soaked in warm water for 3 hours and then placed in a warm dark place to
stimulate germination for 3 days. After 3 days, germinated beans were selected, cleaned with fresh
water and stored in a warm dark place for another 7 days. Exposing the sprouts to sunlight would
cause them to start photosynthesizing, which will make them pale green. Samples in diameter 34 mm and length 30 mm were prepared from the fresh sprouts by cutting 10 mm from bean seed.
The density of individual specimens was determined by weighing them in air and in water. Each
specimen was mechanically fixed in two points so that the longitudinal axis was perpendicular to
the fixing jaws. The free length of the specimen between the jaws was 20 mm. One of the jaws was
fixed, while the other moved up and down with a constant amplitude = 1 mm at a
frequency = 1 Hz. The force connected with the oscillation was recorded, being the basis for the
153
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
complex modulus determination (storage-SM and loss-LM). Every experiment started at a
temperature of 35°C and 90% air humidity in the test chamber. The humidity was kept constant
during the whole experiment, while the temperature increased up to 90°C. Every test was replicated
twenty times using fresh specimen. Three different heating rates of 1°C/min, 2°C/min and 3°C/min
were chosen. Voltage measurement consisted of sample measurement ( ), total voltage
measurement ( ) and voltage phase shift ( ). The experimental results were analyzed using the
standard laboratory software Origin, OriginPro Ver. 8 (Origin Lab, Northampton, MA, USA) and
Excel scripts.
DMA
The analysis was focused on temperature plots of SM (storage modulus) and LM (loss
modulus) as basic for calculation of: (i) loss tangent LT = LM/SM and (ii) temperature slopes
(derivatives) components
and
. Measured data were smoothed by Savitzky–
Golay (Savitzky and Golay, 1964) filter with window width of 5 points followed by differentiating
the smoothed data. Analysis data were classified and unified into classes of 1°C wide. The outliers
were identified by Tukey outlier filter (Hoaglin et al., 1983) and filtered from data
sets. Y < (Q1 − 1.5 IQR) and Y > (Q3 − 1.5 IQR) , where Q1, Q3 are the first and third quartiles, Y
represents outlier. The interquartile range is calculated as follows IQR = (Q3 − Q1) .
DETA
DETA analysis had similar procedure, with some preliminary calculations – for more
details see appendix.
Measured data were smoothed by Savitzky–Golay (Savitzky and Golay, 1964) filter with
window width of 10 points. Temperature plots of complex relative permittivity (real part) and
and (ii) temperature
(imaginary part) were basic for calculation of: (i) loss tangent LT =
and
. Analysis data were classified and
slopes (derivatives) components
unified into classes of 1°C wide. The outliers were identified by Tukey outlier filter (Hoaglin et al.,
1983) and filtered from data sets. Y < (Q1 − 1.5 IQR) and Y > (Q3 − 1.5 IQR) , where Q1, Q3 are
the first and third quartiles, Y represents outlier. The interquartile range is calculated as
follows IQR = (Q3 − Q1) .
RESULTS AND DISCUSSION
Mean density and diameter of samples were 980.9±40.7 kg·m-3 and 3.47±0.27 mm. No
significant differences were proved for samples used for different temperature rates. Typical DMA
temperature plots for tree different heating temperature rates are shown on Figure 2. With
increasing speed of heating rate, decrease of modules in area bellow 65°C was smaller. In area
above 65°C we can see rapid decrease of module changes. Temperature rate 1°C/min has
significantly simpler process than other rates. Changes are in temperature range, where higher
permeability of cell walls takes place and are probably connected to this process.
Figure 2 – Typical DMA temperature plots of tree different heating temperature rates
154
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Typical DETA temperature plots for tree different heating temperature rates are shown on
Figure 3. In a first part, real complex permittivity increases with increasing temperature. 2°C/min
and 4°C/min rates have similar and compare to 1°C/min lover plots. In area above 65°C is rapid
decrease in real complex permittivity, simpler for higher rates, more complex for lowest heating
rate. Imaginary part of complex permittivity increase with increasing heating rate, which
correspond with expected decrease of sample resistivity. In first area part below 60°C, increase for
2 and 4°C/min rates is similar, more significant change is for lowest heating rate. For faster heating
rates is change of imaginary part of complex permittivity in range 60–70°C less visible compare to
lowest heating rate. It is visible, those samples changes are not only function of temperature, but
also depends on heating rate.
Figure 3 – Typical DETA temperature plots of tree different heating temperature rates
Slower heated tissue was less elastic at the end compare to higher rates. In contrast, the
process of conductivity and capacity change was similar for all samples during increasing
temperature and increasing heating rate, though the slowest heated sample had highest conductivity
in final stage.
Further details are expressed by the first derivatives of the temperature plots. Peaks in
derivatives plots are the areas where local minima exist. In those areas, increasing/decreasing plot
changes to decreasing/increasing plot. Except heating rate of 1°C/min, all slopes have one local
peak, slowest heating rate consist of two local minima.
Figure 4 – Temperature slopes of tree different heating temperature rates for DMA and DETA real parts
Temperature values of local peaks are in Table 1. For DMA is visible linear shift to higher
temperatures for higher heating rates. For DETA the shift was not linear and there is visible
difference between corresponding DMA/DETA peak temperature values.
155
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Table 1 – Temperature values of local peaks for all heating rates, DMA and DETA complex parts, loss
tangents.
Heating rate
Real complex
permittivity
1°C/min
2°C/min
4°C/min
65.7°C
70.1°C
67.1°C
Imaginary
Permittivity
complex
loss tangents
permittivity
65.8°C
66.3°C
70.9°C
73.5°C
68.5°C
71.5°C
Storage
modulus
Loss modulus
DMA loss
tangents
65.6°C
71.2°C
79.7°C
65.8°C
71.5°C
80.0°C
65.5°C
70.8°C
79.6°C
CONCLUSION
Temperature softening of bean sprouts tissue during their heating is not a uniform process.
Its development depends on temperature and differs for different temperature rates. For the lowest
rate of 1°C/min, temperature positions of the peaks for all six plots are very similar. Real part of
complex relative permittivity 65.7°C, imaginary part of complex relative permittivity 65.8°C, loss
tangent of complex relative permittivity 66.3°C and storage modulus 65.6°C, loss modulus 65.8°C
and loss tangent 65.5°C. With increasing temperature rate, the temperature positions of the peaks
was not so uniform and peaks were shifted to higher temperatures compare to temperature rate of
1°C/min. Peaks were observed in the higher temperature region (65°C), i.e. region, where some
proteins (actin with temperature 60–80°C (Mikhailova et al., 2006)) folds (Maule, 2008) and cell
walls open due increasing internal pressure. DMA as well as DETA can be suitable for the study of
the temperature induced changes in cell wall pore proteins.
References:
BILIADERIS, C. G., PAGE, C. M., SLADE, L., & SIRETT, R. R. 1985. Thermal behavior of
amyloselipid complexes. Carbohydrate Polymers, 5: 367–389.
BLAHOVEC J. 2008. Dielectric properties of deformed early potatoes. Research in Agricultural
Engineering, 54: 113–122
BLAHOVEC J., SOBOTKA J. 2007. Potato tuber permittivity during deformation in compression.
Research in Agricultural Engineering, 53: 79–84.
GARRET, R. H., GRISHAM, C. M., 2010. Biochemistry. fourth ed. Brooks/Cole, Boston.
GUAN-HONG, L., YONG-HUI, S., HUAN, L., GUO-WEI, L. 2006. Antihypertensive effect of
alcalase generated mung bean protein hydrolysates in spontaneously hypertensive rats.
European Food Research and Technology, 01/2006,733-736.
HOAGLIN, D., MOSTELLER, F., TUKEY, J. 1983. Understanding Robust and Exploratory Data
Analysis. New York.
KREJČÍ J. 2007. Measurement of impedance. Jemná mechanika a optika: 326–328.
LELIEVRE, J. 1974. Starch gelatinization. Journal of Polymer Science, 18: 293–296.
LELIEVRE, J. 1976. Theory of gelatinization in a starch water solute system. Polymer,17: 854858.
MAULE A. J. 2008. Plasmodesmata structure function and biogenesis. Plant Biology, 11: 680–686
MIKHAILOVA V. V., KURGANOV B. I., PIVOVAROVA A. V., LEVITSKY D. I. 2006.
Dissociative Mechanism of F Actin Thermal Denaturation. Biochemistry (Moscow), 71,
11: 1261-1269
NELSON S.O. 2010. Fundamentals of Dielectric Properties. Journal of Microwave Power and
Electromagnetic Energy, 44 (2): 98-113
NELSON S.O., TRABELSI S. 2005. Permittivity measurements and agricultural applications. In:
Kupfer K. (ed.): Electro-magnetic Aquametry. Springer Verlag, Berlin: 419–442.
SAVITZKY, A., GOLAY, M. J. E. 1964. Smoothing and Diferentiation of Data by Simplified
Least Squeres Procedures. Analytical Chemistry vol. 36: 1627-1639
SOBOTKA J., KREJČÍ J., BLAHOVEC J. 2006. Electric permittivity of potato during
compression test. In.: The Hidden and the Masked in Agricultural and Biological
Engineering. Czech University of Agriculture: 89–94.
156
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
SOBOTKA J., KREJČÍ J., BLAHOVEC J. 2007. Equipment for the determination of dielectric
properties of vegetable tissue during its mechanical loading. In.: Agricultural Engineering,
53: 143–148.
Contact address:
Mgr., Martin Kindl
Czech University of Life Sciences in Prague, Technical Faculty, Prague, Czech Republic
APPENDIX
Voltage maxima were transferred to effective values by:
(1)
and values of phase shift were converted from milliseconds to radians.
(2)
where represents used voltage frequency of generator. Third voltage (
was then calculated
utilizing phase shift
) on normal resistor
Based on Figure 1, law of cosines was used:
U N =U 2 +U S −2U NU S cosβ
2
2
(3)
Sample impedance can be calculated as:
(4)
Impedance of whole measurement circuit for voltage
(5)
Combination of equations (4) and (5) gives real and imaginary part of sample complex impedance
(Sobotka et al., 2006)
(6)
(7)
For following calculations, model of real capacitor with parallel connection of resistor and
capacitor was selected (Krejčí, 2007).
(8)
(9)
Impedance values were used as basis for calculating dielectric property, especially complex relative
permittivity (Blahovec and Sobotka, 2007).
157
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
(10)
(11)
(12)
where:
– real and imaginary part of complex relative permittivity
– voltage frequency
– vacuum permittivity
– sample length
– area of samples base
Figure 1 – scheme of the electric circuit, vector diagrams of real capacitor
158
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
VISUALIZATION OF WATER MOVEMENT IN THE SOIL PROFILE USING COLORED
WATER
VIZUALIZACE POHYBU VODY V PŮDNÍM PROFILU S VYUŽITÍM OBARVENÉ
VODY
MILAN KROULÍK, JAN CHYBA
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
Souhrn
V rámci experimentů byl hodnocen a popsán charakter průsaku vody do půdy v rozdílných půdních
podmínkách, technologiích zpracování půdy a organizaci přejezdů po pozemcích. K vizualizaci
průsaku vody bylo využito vody obarvené potravinářským barvivem E 133. Z výsledků měření je
patrný vliv agrotechnických zásahů na distribuci vody v půdním profilu.
Klíčová slova: zpracování půdy; infiltrace; brilantní modř
ÚVOD
Vizualizace proudění vody v půdě a znalost preferenčních toků v půdním profilu je
v současné době považována za důležitý faktor pro popis průběhu infiltrace vody do půdy.
Preferenční tok vody může přispívat k vyplavování a zrychlenému pohybu živin a pesticidů
v půdním prostředí (Kramers a kol., 2008). Pro účely vizualizace infiltrace vody bylo zavedeno
použití značkovacího barviva (Flury a Wai, 2003). Jedná se o levný a rychlý způsob, jak získat
informace o procesech infiltrace v terénních podmínkách. V literárních zdrojích se nejčastěji
setkáváme s barvivem, které je označováno jako brilantní modř. Výhodou tohoto barviva je dobrá
viditelnost v půdě i při koncentraci 1-4 g/l a relativně nízká toxicita. Použití fotografií půdních
horizontů a vhodného programu pro analýzu obrazu, za účelem rozpoznání obarvené a neobarvené
půdy, lze zaznamenat preferenční průtok vody půdou. Je také možné sledovat a charakterizovat
vztah mezi morfologickými a fyzikálními vlastnostmi půdy a charakterizovat heterogenitu proudění
vody v půdě (Morris a kol., 2004; Schlather a kol., 2005; Wang a kol., 2006 a Wang a kol., 2009).
V rámci experimentů byl hodnocen a popsán charakter průsaku vody do půdy v rozdílných
půdních podmínkách, technologiích zpracování půdy a organizaci přejezdů po pozemcích.
K vizualizaci průsaku vody bylo využito vody obarvené potravinářským barvivem E 133.
Z výsledků měření je patrný vliv agrotechnických zásahů na distribuci vody v půdním profilu.
MATERIÁL A METODY
Pro měření a vizualizaci toku vody byl použit 0,3% roztok barviva E133 brilantní modř
CFC s vodou. Obarvená voda byla vždy rovnoměrně a šetrně aplikována na povrch půdy v dávce
10 l/m2. Po uplynutí 24 hodin po aplikaci byl odkryt svislý profil půdy do hloubky 0,4 m. Následně
byly pořízeny snímky profilu o rozměru 0,4 x 0,6 m. Za účelem zajištění opakování bylo
připraveno více profilů s odstupem cca 0,05 m. Pořízené snímky byly následně zpracovány pomocí
analýzy obrazu pomocí BMPTools (Anken a kol., 2004). Výsledkem analýzy bylo rozdělení
obrázků na plochy obarvené a neobarvené. Hodnoceno bylo procentuální zastoupení modré barvy
v jednotlivých vrstvách půdy s krokem 0,05 m.
VÝSLEDKY A DISKUSE
Vliv zpracování půdy na charakter toku vody v půdě
Výsledky reprezentují dopady rozdílné intenzity a hloubky zpracování půdy. Jednalo se o
pozemek s dlouhodobými pokusy s monokulturou kukuřice. Na pozemku převládala jílovitohlinitá
půda s podílem jílovitých částic 45,7 %. Pokusy byly založeny v lokalitě Višňové na jižní Moravě.
Pokus byl založen v roce 2002 s následujícími variantami:
- konvenční zpracování půdy s orbou do hloubky 0,20 m, jarní přípravou půdy kultivací
a následným setí
159
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
mělké kypření diskovým podmítačem a následnou přípravou kypřičem do hloubky
0,10 až 0,12 m
- přímé setí, bez předchozího zpracování půdy
Jednotlivá měření byla prováděna v podzimním termínu po sklizni kukuřice. Vizualizace
proudění vody v půdě je zachycena na obrázcích 1.
-
a)
b)
c)
Obrázek 1 – Vertikální profily půdy, kde byl sledován charakter průsaku vody. Bílá barva reprezentuje
obarvenou plochu, černá barva představuje půdu: (a) orba; (b) mělké kypření; (c) přímé setí
Nejvyšší hodnoty koncentrace modré barvy byly zaznamenány u orby, kde intenzivně
zpracovávaný profil půdy pojmul vyšší množství vody v porovnání s ostatními způsoby zpracování
půdy. Zastoupení modré barvy se s hloubkou měření snižovalo. Z obrázku 1a je možné
vypozorovat vliv utužené vrstvy podorničí, které bránilo dalšímu intenzivnějšímu zasakování. U
variant s menší intenzitou a hloubkou zpracování půdy bylo zastoupení modré barvy výrazně
ovlivněno hloubkou zpracování půdy. Z obrázku 1b si můžeme povšimnout stálého vlivu
zhutnělého podorničí na průběh vsakování a navíc přibyla kompaktnější vrstva půdy pod úrovní
hloubky mělkého kypření. Pro variantu přímého setí byly typické trhliny a makropóry, které
vytvářely souvislé preferenční cesty (Obrázek 1c).
Infiltrace modré barvy představovala pouze část aktivit na pokusném pozemku. Celkové
hodnocení ukázalo, jaký vliv na infiltraci má také stav povrchové vrstvy půdy a pokryv rostlinnými
zbytky. Přestože orebná technologie vykazovala nejvyšší infiltrační kapacitu zpracovávaného
půdního profilu, došlo k tomu, že při simulované srážce zabránil intenzivně rozrušený povrch půdy
s rozplavenými půdními agregáty průsaku vody do půdy a vyvolal časný odtok vody spojený
s odnosem půdy v porovnání s ostatními variantami.
Obrázek 2 přináší rovněž výsledky z měření infiltrace na rozdílně zpracovaných plochách.
V tomto případě se jedná o výsledky měření z pozemků, které obhospodařuje ZD Klapý (okres
Litoměřice). Jedná se o těžkou jílovitou půdu, půdního typu černozem karbonátová. Půda byla
ponechána v hrubé brázdě, resp. nakypřená po podzimním zpracování půdy, před předseťovou
přípravou a setím kukuřice. Pořízené snímky demonstrují průběh infiltrace v termínu na počátku
jara, kdy povrch půdy byl již rozmrzlý, ale od hloubky 0,05 m až 0,1 m byla půda stále promrzlá.
Je zde nepřímo patrný vliv intenzity zpracování půdy na prohřívání půdy. Alvi a Chen (2003)
upozorňují na problém zvýšeného rizika povrchového odtoku vody a eroze během uvedeného
160
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
období. I když může být infiltrační schopnost půdy větší než intenzita srážek, během zimy se
vytvoří promrzlá vrstva, která infiltraci vody brání. Přítomnost promrzlé vrstvy je patrná z obou
obrázků. Přesto se zoraná půda rychleji prohřívala a dokázala zadržet více vody. Docházelo i k
průsaku do větších hloubek (Obrázek 2a). Mělké kypření radličkovým kypřičem do hloubky
0,14 m dovolilo nasycení pouze vrchní vrstvy půdy (Obrázek 2b). Z obrázku je patrný pokles v
zastoupení modré barvy na nulové hodnoty.
a)
b)
Obrázek 2 – Vertikální profily půdy, kde byl sledován charakter průsaku vody. (a) orba ; (b) mělké kypření
Vliv rozdílné technologie zpracování půdy a intenzity přejezdů na charakter průsaku vody
V roce 2009 byl založen poloprovozní pokus na pozemku situovaném v lokalitě Červený
Újezd ve středních Čechách pro hodnocení vlivu rozdílného způsobu organizace přejezdů
zemědělské techniky po pozemku na stav půdního prostředí, porost a výnos. Do hodnocení byly
zařazeny varianty orby a mělkého kypření se soustředěným pohybem pracovních strojů ve
vymezených jízdních stopách. Každá varianta byla doplněna o plochu s jednorázovým hlubokým
kypřením. Na pozemku rovněž převládala jílovitohlinitá půda.
Graf na obrázku 3 ukazuje průměrné hodnoty pokrytí modrou barvou s intervaly
spolehlivosti pro jednotlivé hloubky a varianty experimentu. Na základě vizuálního porovnání lze
rozdělit výsledky do tří skupin. Je patrné, že varianty orby a kypření na nepřejeté ploše pozemku
mají nejvyšší procentuální zastoupení modré barvy a vykazují tedy i nejvyšší infiltrační kapacitu.
Následují hodnoty mimo stopy mechanizace s variantou hlubokého kypření. K výraznému poklesu
zastoupení modré barvy došlo ve stopách mechanizačních prostředků. Vzhledem k vysoké četnosti
přejezdů po zemědělské půdě, které jsou považovány za hlavní příčinu nežádoucího zhutnění půdy,
je zapotřebí tyto poznatky promítnout do organizace jízdních stop a celkově minimalizovat příčiny
vzniku nežádoucího zhutnění půdy.
Na druhou stranu nelze přihlížet pouze k závěrům z jednoho výstupu. To potvrdily hodnoty
infiltrace na plochách s předchozím hlubokým kypřením. Zde se naopak projevila absence
opětovného utužení půdy po zasetí. Tato varianta vykázala pokles zastoupení modré barvy v profilu
z důvodu výrazné preference toku vody. Kontinuální měření vodního potenciálu v půdě
zaznamenalo, že po srážkové události voda rychleji pronikla do hlubších vrstev půdy. To s sebou
přináší již výše popsaná rizika vyplavování živin, navíc tato skutečnost pravděpodobně vyvolala
menší dostupnost vody pro rostliny, což v konečném důsledku vedlo k poklesu výnosu oproti jiným
variantám.
Distribuce srážek v porostech a podpora infiltrace vody do půdy za účelem jejího efektivního
využívání
Znalost pohybu vody v půdě má také význam, kromě omezování erozních událostí
a transportu chemických látek nebo hnojiv, například pro zajištění cíleného kypření půdy za účelem
specifikace míst pro cílené ukládání hnojiv a zajištění dostatku vody pro následné vzcházení a růst
rostlin. Množství srážky, modifikace propadu srážek a soustředění vody, která dopadá na povrch
půdy, je rovněž výrazně ovlivněna vegetačním krytem půdy. Z hlediska vývoje nových způsobů
zpracování půdy, technologie diferencovaného zpracování půdy, hnojení a efektivních systémů
hnojení, je potřebné se zaměřit na kvantifikaci porostní srážky v jednotlivých zónách meziřádků.
161
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 3 – Indikace toku vody pomocí brilantní modři. CTF – soustředěný pohyb strojů; +HK – hluboké
kypření; M – mimo stopu; S – ve stopě
Na obrázku 4 jsou patrné rozdíly v distribuci vody v půdě na pokusech s rozdílným
zpracováním půdy k setí ozimé řepky. Pokusy byly založeny v lokalitě Budihostice ve středních
Čechách, s cílem hodnotit prostorovou variabilitu půdního profilu při diferencovaném zpracování
půdy. Diferencované zpracování půdy představuje vhodnější alternativu zpracování půdy oproti
celoplošnému uniformnímu zpracování půdy. Zejména ve vztahu k zajištění podmínek pro růst a
vývoj kořenového systému, hospodaření s vodou, ale vede také ke snížení energetické náročnosti
zpracování půdy.
a)
b)
Obrázek 4 – Vertikální profily půdy, kde byl sledován charakter průsaku vody. (a) orba ; (b) diferencované
kypření. Šipky označují řádky porostu řepky
162
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Infiltrace vody byla hodnocena zhruba 3 týdny po zasetí řepky. Z jednotlivých variant jsou
pro ukázku vybrány dvě varianty, klasická technologie, založená na orbě a cílené zpracování půdy
zejména v místě budoucího výsevu, které vychází z technologie pásového zpracování půdy.
Obrázek 4a představuje profil půdy na oraném pozemku. Na uvedeném příkladu je patrný
vliv orby, kdy infiltrovaná voda preferovala především prostory mezi jednotlivými přiklopenými
brázdami. Obrázek 4b ukazuje soustředěný tok do míst hlubšího kypření při diferencovaném
zpracování půdy. Je zde dobře patrný přechod mezi vrstvou zpracovanou a nezpracovanou.
ZÁVĚR
Metoda infiltrace obarvené vody přináší možnost poměrně jednoduchým způsobem
demonstrovat tok vody v půdě. Studie odtoku a infiltrace vody do půdy jsou významně limitovány
závislostí na přírodních srážkách. V podmínkách České republiky je výskyt přívalových, erozně
nebezpečných dešťů, nepravidelný a těžko předvídatelný. Zkoumání příčin eroze půdy je tedy v
důsledku existence řady faktorů obtížné. Ve snaze přiblížit se reálné situaci srážky v polních
podmínkách byl upraven a doplněn simulátor deště o příslušenství pro přimíchávání modré barvy
do vody, aplikované během srážky. Simulace srážek umožňuje rychlý a reprodukovatelný sběr dat
v laboratoři i v terénu. Pro cílenou eliminaci erozních událostí je navíc důležitá znalost distribuce
srážek v porostech. Využití simulátoru deště umožní rovněž kvantifikaci propadu porostní srážky
na jednotlivé části půdy v meziřádku a vody stékající po stéblech nebo stoncích. Bez zjednodušení
experimentálních podmínek je sledování chování půdy, při posuzování řady faktorů, obtížné a ve
většině případů nemožné.
Literatura:
ALVI, M. K., CHEN, S. The effect of frozen soil depth on winter infiltration hydrology in the
Pataha Creek Watershed. ASAE Meeting Presentation, 2003, Paper No. 032160.
ANKEN, T., WEISSKOPF, P., ZIHLMANN, U., FORRER, H., JANSA, J., PERHACOVA, K.
Long-term tillage system effects under moist cool conditions in Switzerland. Soil and
Tillage Research, 2004, 2, 78, s. 171-183. ISSN 0167-1987.
FLURY, M., WAI, N. Dyes as tracers for vadose zone hydrology. Reviews of Geophysics 41,
2003, doi: 10.1029/2001RG000109. ISSN 8755-1209.
KRAMERS, G., RICHARDS, K. G., HOLDEN, N. M. Assessing the potential for the occurrence
and character of preferentialflow in three Irish grassland soils using image analysis.
Geoderma, 2009, 3-4, 153, s. 362–371. ISSN 0016-7061.
MORRIS, C., MOONEY, S. J. A high-resolution system for the quantification of preferential flow
in undisturbed soil using observations of tracers. Geoderma, 2004, 1-2, 118, s. 133-143.
ISSN 0016-7061.
SCHLATHER, M., HUWE, B. A stochastic model for 3-dimensional flow patterns in infiltration
experiments. Journal of Hydrology, 2005, 1-4, 310, s. 17–27. ISSN 0022-1694.
WANG, K., ZHANG, R., HIROSHI, Y. Characterizing heterogeneous soil water flow and solute
transport using information measures. Journal of Hydrology, 2009, 1-4, 370, s. 109–121.
ISSN 0022-1694.
WANG, K., ZHANG, R., YASUDA H. Characterizing heterogeneity of soil water flow by dye
infiltration experiments. Journal of Hydrology, 2006, 3-4, 328. S. 559–571. ISSN 00221694.
Práce vznikla v rámci projektu TA02010669.
Kontaktní adresa:
doc. Ing. Milan Kroulík, Ph.D.
Katedra zemědělských strojů, Technická fakulta, ČZU v Praze, Kamýcká 129, 165 21, Praha 6 – Suchdol.
[email protected]
163
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MEASUREMENT OF ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF THE MOP—60K
FERTILIZER
MĚŘENÍ ELEKTRICKÉ VODIVOSTI HNOJIVA MOP—60K
JOSEF KRUPIČKA1, TOMÁŠ ŠIMA2, LADISLAV NOZDROVICKÝ2
1
Katedra zemědělský strojů CZU Praha,
2
Katedra strojov a výrobných systémov, SPU v Nitre
Souhrn
Článek pojednává o měření elektrické vodivosti významných velikostních skupin minerálního
hnojiva MOP—60K rozdělených ve vzduchovém proudu. Vzorky z těchto skupin byly rozpouštěny
v destilované vodě a zjištěné hodnoty elektrické vodivosti zaznamenány. Měření bude použito pro
sledování elektrické vodivosti dalších minerálních hnojiv a vytvoření etalonu pro kvalitativní
posouzení roztoků hnojiv.
Klíčová slova: elektrická vodivost, vzduchový proud, roztok hnojiva, koncentrace
ÚVOD
Koncentrace hnojiv lze určit na základě elektrické vodivosti (vzrůstá s elektrickou
vodivostí). Tato hodnota elektrické vodivosti muže sloužit pro precizní aplikaci hnojiv v kapalné
formě.
Podle elektrické vodivosti lze velmi přesně posoudit kvalitu měřené tekutiny a snadno z ní
lze odvodit i jiné údaje, jako stupeň znečištění, koncentraci různých složek roztoku apod. (Kabeš
1999) Elektrická vodivost je převrácená hodnota elektrického odporu. Značí se písmenem S a její
základní jednotka je Siemens (S).
MATERIÁL A METODY
Přístroje pro měření elektrolytické vodivosti patří mezi základní prostředky pro
analyzování provozních kapalin, roztoků a finálních produktů v různých oblastech průmyslu. Podle
elektrické vodivosti lze velmi přesně posoudit kvalitu měřené tekutiny a snadno z ní lze odvodit i
jiné údaje, jako stupeň znečištění, koncentraci různých složek roztoku apod. (Kadlec 1999).
Elektrická vodivost se měřila přístrojem Konduktometr WTW Inolab model Cond 720.
Přístroje pro měření elektrolytické vodivosti, přesněji řečeno měrné elektrické vodivosti
kapalin, se skládají z měřicí sondy, neboli snímače vodivosti, a z měřicího převodníku s
vyhodnocovací jednotkou. Většina přístrojů je přizpůsobena i pro měření měrného odporu a váhové
koncentrace některých složek roztoku, kterou lze z elektrické vodivosti odvodit. Jsou velmi citlivé
a umožňují měřit obsah rozmanitých látek od velmi malých až po vysoké koncentrace a často se
používají i pro řízení celé řady průmyslových procesů. (Kabeš 1999)
Měření ve vzduchovém proudu probíhalo za teploty 22 °C a vlhkosti prostředí 22 %.
Měření bylo provedeno pro minerální hnojivo MOP—60K,
Rozdělení ve vzduchovém proudu bylo prováděno v laboratoři Katedry zemědělských
strojů na laboratorní vzduchové třídičce K – 293 (viz. obrázek1).
164
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 1 – Laboratorní vzduchová třídička K – 293
Popisky: 1 – stavitelné hradítko násypky, 2 – vertikální (aspirační) kanál, 3,4 – zásobníky, 5 – ovládací panel
s tlačítky, 6 – malý a velký odměrný válec, 7 – regulační šrouby válců, 8 - ventilátor
Postup měření
Nejdříve se na laboratorní třídičce K-293 určí rozsahy potřebného množství vzduchu, tj.
minimální množství vzduchu, při kterém jsou unášeny částice hnojiva a naopak maximální
množství vzduchu, při kterém je vzorek kompletně roztříděn. Za pomoci odměrných válců se zvolí
interval postupného zvyšování rychlosti proudu vzduchu tak, aby počet tříd byl 7 až 10. Je nutno
zajistit správnou plochu pro váhy tak, aby byla zajištěna přesnost měření. Váhy budou kalibrovány
a nastaveny na nulu. Hnojivo se z důvodu přesnosti měření promísí a odebere se vzorek hnojiva o
hmotnosti 500 g. Na laboratorním přístroji se za použití odměrných válců a regulačních šroubů
nastaví odpovídající, předem stanovená, rychlost vzduchu. Vzorek hnojiva se nasype do zásobníku
(1) s předem seřízeným hradítkem. Za pomocí vibrátoru se hnojivo dostává do vzduchového
proudu ve vertikálním kanálu (viz. obrázek 2). Zde nastává separace. Granule s větší kritickou
rychlostí než je nastavena, propadávají kanálem do zásobníku (3). Granule s menší kritickou
rychlostí jsou vertikálně unášeny vzduchovým proudem a v rozšířené části kanálu padají do
zásobníku (4). Množství hnojiva uneseného vzduchovým proudem do zásobníku (4) je následně
umístěno do předem připravené a označené misky pro pozdější použití. Vyprázdněný zásobník (4)
je umístěn zpět do přístroje a je zkontrolována rychlost proudu. Poté je hnojivo ze zásobníku (3)
nasypáno do zásobníku (1) a na odměrném válci je nastavena další hodnota rychlosti vzduchového
proudu. Tímto způsobem se pokračuje do té doby, než se postupně dostane do zásobníku (4) celý
vzorek hnojiva.
Celý postup se opakuje s osmi různými vzorky hnojiva pro zachování přesnosti a pro
statistickou věrohodnost údajů měření.
165
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 2 – Vertikální kanál (detailní pohled)
Popisky: 1 – zásobník, 2 – vertikální kanál, 3 – zásobník, 4 – zásobník (hnojiva s menší kritickou rychlostí
jsou vertikálně vynášena do tohoto zásobníku)
VÝSLEDKY A DISKUZE
Ze vzorku naměřených ve vzduchovém proudu se odebraly vzorky o hmotnosti 5g z měření
významného podílu, který byl 105, 115, 125 V [m3.h-1].
Proto byly z těchto vzorků vybrány vzorky o hmotnosti 5g v šesti opakováních. Následně
byly promíchány a odebrány 5g vzorky, které byly rozpuštěny v destilované vodě o objemu 50 ml.
Naměřené hodnoty viz tabulka 1. Měření vodivosti bylo prováděno po jedné hodině. Elektrické
vodivosti G jsou uvedeny v jednotkách elektrické vodivosti G1, G2, G3 odpovídají granulím ze tříd
105, 115, 125.
Tabulka 1 – Naměřené hodnoty elektrické vodivosti S hnojiva MOP—60K
Čas rozpouštění
teplota [°C]
1
25,90
2
25,8
3
25,7
4
25,9
5
26
6
25,9
7
25,8
8
25,7
9
25,8
10
25,9
11
26
12
26
13
26
S1
7,7
45,8
85,8
134,6
162,6
182,6
196,7
200
206
207
209,1
209,6
209,8
Elektrická vodivost [S]
S2
S3
6,6
10,70
52,4
54,9
95,8
93,5
148,1
145,6
169,2
171,2
191,1
194,3
204,6
211,1
210,1
219,2
211,1
226,4
213,2
229,5
215,5
230,4
216,4
231,1
217
231,6
S4
12,90
62,4
99,5
152,7
179,9
200
217
224
229,9
233
234
235,1
235,7
Průměr
Sx
9,48
53,875
93,65
145,25
170,725
192
207,35
213,325
218,35
215,675
222,25
223,05
223,525
Nerozpuštěné zbytky byly zjištěny pomocí filtračního papíru – roztok byl filtrován a pevné
částice byli zváženy a vysoušeny v sušičce při stále teplotě 105°C do stále hmotnosti. Tyto
hmotnosti zde neuvádíme, protože zde nemůžeme určit množství nerozpuštěného hnojiva.
Toto měření bylo prováděno jako orientační a na jeho základě byla provedena další měření,
kdy vzorek byl rozpouštěn do té doby než se přestala měnit jeho elektrická vodivost tzn. bylo
ukončeno jeho rozpouštění. Zbytky nerozpuštěného hnojiva byli zváženy.Zde by se dalo zjistit
rozborem živin zda nerozpuštěný vzorek obsahuje živiny, a nebo se jedná o nosnou balastní látku.
166
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 3 – Graf Závislost elektrické vodivosti roztoku na čase
ZÁVĚR
Na základě elektrické vodivosti lze určit koncentraci rozpuštěného minerálního hnojiva.
Tyto hodnoty jsou určující pro výrobu roztoků koncentrovaných minerálních hnojiv, která lze
aplikovat pomocí postřikovačů. Provedené měření je orientační pro ověření metodiky, která bude
dále použita při měření dalších vzorků obdobných hnojiv. Tyto výsledky budou využity pro
precizní aplikaci hnojiv a mohou být použity jako etalon pro kvalitativní posouzení roztoků hnojiv.
Literatura:
BERNÁŠEK, K., BŘEČKA, J., Neubauer, K. 1974. Návody k laboratornímu měření,VŠZ, Praha,
1974, 98.
KABEŠ, K. 1999. Přehled trhu – přístroje pro měření elektrolytické vodivosti. Automatizace, 1999,
42, č. 11, s. 826–832.
KADLEC, K.1999 Snímače elektrolytické vodivosti kapalin. Automatizace, 1999, 42, č. 11, s.
823–825.
Kontaktní adresa:
Ing. Josef Krupička, CSc.
Czech University of Life Sciences in Prague, Technical Faculty, 165 21 Praque 6, Czech
Republik, Phone +420-2-24383127, E-mail: [email protected]
167
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
NEW TRENDS IN THE HARVEST AND SEPARATION OF HOPS
NOVÉ TRENDY PŘI SKLIZNI A SEPARACI CHMELE
MARTIN KRUPIČKA, ADOLF RYBKA
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
Souhrn
Tento příspěvek se zabývá sklizní chmele a následnou separací. Novým trendem je jednoznačně
pěstování chmele na nízkých konstrukcích. V příspěvku je proveden rozbor této pěstební
technologie a její výhody. Dále je proveden rozbor procesu sklizně chmele z nízké konstrukce a
následné separace chmelové hmoty na strojní separační lince. Na strojní separační linku jsou
kladeny vysoké nároky, které jsou v příspěvku rovněž uvedeny.
Klíčová slova: chmel, nízká konstrukce, separační linka
ÚVOD
V současné době je možno jednoznačně uvést využití chmele jako základní suroviny pro
výrobu piva. Jeho využití k jiným účelům není ve světových statistikách uváděno. Je však znám
jeho význam ve farmacii a v kosmetice. [1]
Česká republika patří mezi největší producenty chmele na světě. Výměra chmele v roce
2013 v České republice tvořila 9,4 % světové plochy. ČR tak zaujímá třetí místo mezi světovými
pěstiteli chmele po Německu (37,1 % světové plochy) a USA (24,8 % světové plochy). Chmel v
České republice se pěstuje ve třech oblastech a to v oblasti Žatecké, Úštěcké a Tršické. Mimořádné
klimatické a půdní podmínky přispívají k výjimečnému aromatickému charakteru českých chmelů.
Žatecký chmel je stále světově nejuznávanějším aromatickým chmelem. [2,3]
Chmel náleží mezi naše nejintenzivněji pěstované plodiny a velmi významné exportní
zemědělské komodity. Pěstování chmele je však náročné z několika hledisek. Především je to
finanční náročnost, dále materiálová náročnost a náročnost z hlediska dodržení agrotechnických
lhůt. U vysokých chmelnic je navíc potřeba velké množství značně kvalifikované a svědomité ruční
práce. [4]
Jedním z klíčových problémů našeho chmelařství je problematické zajišťování pracovních
sil na nejnáročnější operace, kterými jsou zavěšování a zapichování chmelovodičů a zavádění rév.
Zavádění chmelových rév je v současné době nejen pracovně nejnáročnější, striktně sezónní
operací, kterou nelze uskutečnit bez složitého zajišťování brigádnické výpomoci, ale navíc
vyžaduje od provádějících pracovníků značnou zručnost, výkonnost a svědomitost, neboť
významně ovlivňuje výnos hlávek, a tím i celkovou ekonomiku produkce chmele. [4]
Ruční lidská práce je potřeba i při realizaci dalších pěstebních zásahů, z nichž lze jmenovat
např. zavádění odkloněných vegetačních vrcholů chmelových rév, úpravy a znovuzavedení
chmelových rév po živelných poškozeních (krupobití, vichřice apod.), zavěšování spadlých keřů
apod., které rovněž významně ovlivňují výnos hlávek. Mimoto situace se zajišťováním sezónních
pracovníků pro jarní práce na chmelnicích se zhoršuje. [4]
Z těchto důvodů někteří pěstitelé spontánně přecházejí na pěstování chmele na nízké
konstrukci, kde se tyto operace již neprovádějí. V novém pěstebním systému se chmelová réva
samovolně pne (ovíjí) po speciální plastové síti, která je podstatnou součástí nízké chmelnicové
konstrukce. Budoucí rentabilita pěstitelů chmele nebude totiž založená na zvyšujících se cenách
chmele, ale naopak na jejich schopnostech snižovat náklady na pěstování chmele. V úspoře
nákladů tkví výrazná výhoda nízkých konstrukcí. Výnosy chmele z nízkých konstrukcí jsou sice v
porovnání se stávajícími nižší, ale otevírá se zde obrovský prostor pro jejich zvyšování. Nesmíme
také opomenout, že tento způsob pěstování je také výrazně ekologičtější (nižší spotřeba chemikálií
na ošetření, snížení potřeby zavlažování atd.). [5]
Vzhledem k nedostatku informací, hlubších poznatků a absenci specifických (zakrslých)
tuzemských odrůd chmele, nejsou pěstitelské výsledky v tomto systému v současné době
dostatečně uspokojivé. [4]
168
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tradiční odrůdy chmele (vyšlechtěné pro vysoké konstrukce) při pěstování na nízkých
konstrukcích však dosahují cca 63 % výnosu, který je dosahován na klasických konstrukcích. Nové
„trpasličí“ odrůdy vyšlechtěné pro nízké konstrukce by podle vyjádření šlechtitelů a ekonomů měly
dosahovat alespoň 80 % výnosu odrůd pěstovaných v klasických konstrukcích. [6,7]
Pěstování chmele na nízkých konstrukcích je v České republice v experimentálním stádiu.
Výměra nízkých chmelnic v České republice je v současné době necelých 50 ha. Z textu výše je
patrné, že mezi hlavní výhody této pěstební technologie patří nižší pořizovací cena chmelnice a
odstranění téměř veškeré lidské práce a tím snížení nákladů. [3]
SKLIZEŇ CHMELE Z NÍZKÝCH KONSTRUKCÍ
U klasické pěstební technologie probíhá sklizeň způsobem, kdy je rostlina odstřižena i
s chmelovodičem asi 1,4 m nad zemí a následně stržena z nosné konstrukce na dopravní
prostředek, kterým je dopravena k dalšímu zpracování na stacionární česací linku. [8]
Chmel z nízké konstrukce se sklízí mobilním sklízečem, taženým traktorem. V ČR je v
současné době sklizeň zajišťována mobilním sklízečem HUN 30 (obr. 1), vyrobeným v závodu
Mechanizace, Chmelařství, družstvo Žatec. Konstrukce uvedeného stroje vychází z poměrně
jednoduše, avšak velmi racionálně navrženého řešení sklízeče, který je předmětem patentu č.
4,913,680, podaného dne 3. 4. 1990 v USA. [9]
Obr. 1 – Mobilní sklízeč HUN 30 v agregaci s traktorem Zetor
Při tomto způsobu sklizně mobilní sklízeč v agregaci s traktorem odpovídající výkonové
třídy projíždí nad řadem chmelových rostlin a zčesává chmelovou hmotu, tedy směs hlávek, listí a
části pazochů. Podstatná nadzemní část chmelových rostlin však zůstává na chmelnicové
konstrukci, bez odříznutí od podzemních orgánů. Následkem toho dochází k transportu asimilátů a
živin do podzemních orgánů, a tím k jejich intenzivnějšímu rozvoji a současně i k menší potřebě
minerálních živin v dalším vegetačním období. [5]
ODVOZ CHMELE
Chmelová hmota je od mobilního sklízeče odvážena na strojní separační linku. Odvoz
chmele zajišťují traktorové soupravy složené z návěsu a traktoru odpovídající výkonové třídy.
Mobilní sklízeč není vybaven zásobníkem na očesanou chmelovou hmotu a veškerá
očesaná chmelová hmota je po dopravníku dopravována do dopravního prostředku. Proto je nutné,
aby traktorová souprava jela vedle mobilního sklízeče v sousedním meziřadí a bylo umožněno
plnění návěsu chmelovou hmotou.
Ideálním dopravním prostředkem pro odvoz chmelové hmoty je traktorový návěs vybavený
podlahovým dopravníkem nebo výtlačným štítem (obr. 2), aby bylo zajištěno plynulé
vyprazdňování chmelové hmoty na vstupní pásový dopravník stacionární separační linky.
169
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 2 – Traktorový návěs s podlahovým dopravníkem
SEPARACE CHMELOVÉ HMOTY
Chmelová hmota přivezená od mobilního sklízeče je podrobena separaci na strojní lince
(obr. 3). Separace má zajistit oddělení chmelových hlávek od pazochů a listí. K separaci chmelové
hmoty z nízké konstrukce se využívá strojní separační linka, která je oproti klasické strojní česací
lince zjednodušena. Místo zavěšovacích drah a česacích stěn je pouze vstupní pásový dopravník
(obr. 4) dopravující chmelovou hmotu na sítový dopravník (první separace hlávek), navazuje
dočesávač a čistící mechanismy. [10]
Obr. 3 – Strojní linka na separaci chmele pěstovaném na nízké konstrukci
Na separační linku jsou kladeny vysoké nároky. Výsledkem separace musejí být čisté
chmelové hlávky při minimálních ztrátách. Výsledný produkt by měl být v ideálním případě bez
příměsí a chmelové hlávky by neměly být poškozeny. Proto jsou při separaci chmelové hmoty
sledovány tři důležité parametry. Jde o ztráty, kdy chmelové hlávky odcházejí jako odpad spolu
s pazochy a listím. Tyto ztráty vznikají nedokonalou separací chmelové hmoty. Dalším parametrem
je čistota výsledného produktu a poškození chmelových hlávek, které může vzniknout při průchodu
separační linkou.
170
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 4 – Vstupní pásový dopravník strojní separační linky
ZÁVĚR
Při pěstování chmele na nízké konstrukci zcela odpadají veškeré práce související s
přípravou, zavěšováním a zapichováním chmelovodičů, jakož 1. a 2. zavádění rév i zavádění jejich
odkloněných vegetačních vrcholů. Proto předpokládáme celkovou úsporu (vč. úspory nákladů
spojených s ubytováním, stravováním a dopravou brigádníků aj.) ve výši 45.000 - 50.000 Kč.ha -1.
[4]
Po sklizni se zbytky očesané chmelové révy nestrhávají a zůstávají na plastové síti. Na
podzim dochází k přirozenému přesunu látek z nadzemní do podzemní části chmelové rostliny,
čímž se snižuje potřeba hnojení, zejména dusíkem a potřeba závlahy. Snížením množství hnojiv
(cca o 50 %, vzhledem k výrazně nižší spotřebě N hnojiv), vč. jejich aplikace, předpokládáme
úsporu 5.000 - 7.000 Kč.ha -1. [4]
Důležitou roli hraje volba odrůdy při pěstování chmele na nízké konstrukci. Současným
problémem této pěstební technologie v České republice je absence specifických (zakrslých)
tuzemských odrůd chmele. Proto většina pěstitelů momentálně vsází na odrůdu Sládek, která se ze
čtyřletého pozorování a poznatků z dřívějších let jeví jako nejlepší pro rentabilní pěstování chmele
na nízkých konstrukcích. [3]
Tato pěstební technologie přináší mnoho výhod, ale i dosud nevyřešených problémů.
V blízké budoucnosti by se měl výzkum věnovat šlechtění nových zakrslých odrůd chmele a
optimalizaci technických zařízení pro sklizeň chmele a separaci chmelové hmoty. A dále zajistit,
aby nedocházelo při sklizni a separaci ke ztrátám a výsledný produkt (chmelové hlávky) byl čistý
bez příměsí a nepoškozený.
Literatura:
[1]
VRZALOVÁ, J. – FRIC, V.: Rostlinná výroba – IV. Praha: ČZU v Praze, FAPPZ, 1994,
str. 37, ISBN 80-213-0155-4
[2]
SVAZ PĚSTITELŮ CHMELE ČESKÉ REPUBLIKY, Pěstování chmele [online]. [cit.
25.2.2014]. Dostupné z: < http://www.czhops.cz/index.php/cs/pestovani-chmele>
[3]
EAGRI: Situační a výhledová zpráva Chmel 2013 [online]. Poslední revize prosinec 2013
[cit.24.2.2014]. Dostupné z:
http://eagri.cz/public/web/file/283356/SVZ_Chmel_a_pivo_12_2013.pdf>
[4]
ŠTRANC, P. - ŠTRANC, J. - HOLÝ, K. - ŠTRANC, D. – SKLENIČKA, P.: Pěstování
vzrůstných odrůd chmele v nízké konstrukci, Praha: FAPPZ, ČZU v Praze a Zemědělská
společnost při ČZU v Praze, 2012, ISBN 978-80-87111-33-8
[5]
ŠTRANC, P. – ŠTRANC, J. – ŠTRANC, D. – HOLOPÍREK, F. – PODSEDNÍK, J. –
ZÍDEK, J. – ALT, A. – VENT, L.: Přínos technologie nízkých konstrukcí [online]. Poslední
171
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
ISSN 1802-2391
revize 19.3.2010 [cit. 25.2.2014]. Dostupné z: <http://www.rostlinolekar.cz/Prinostechnologie-nizkych-konstrukci__s560x45720.html>
LEWIS, G. K.: Low Trellis Hop Production Systém. Brewers Digest 65(9), 1990, str. 22–
29
DARBY, P.: Economic yield potential of dwarf hop varieties. In: New Procedures in Hop
Growing, Proceedings of International Symposium, Hull, Bavaria, Federal Ministry of
Food, Agriculture and Forestry, Germany , 1999, str. 36-38
KUMHÁLA, F., HEŘMÁNEK, P., MAŠEK, J., KVÍZ, Z., HONZÍK, I.: Zemědělská
technika: stroje a technologie pro rostlinnou výrobu, Praha, ČZU v Praze, 2007, 426 s.,
ISBN 978-80-213-1701-7
DESMARAIS, D. A.: Low-Trellis mobile hop picker. US Patent, Patent umer: 4,913,680,
Date 3.4.1990
JECH, J., ARTIM, J., ANGELOVIČOVÁ, M., ANGELOVIČ, M., BERNÁŠEK, K.,
HONZÍK, I., KVÍZ, Z., MAREČEK, J., KRNÁČOVÁ, E., POLÁK, P., PONIČAN, J.,
RYBKA, A., RUŽBARSKÝ, J., SLOBODA, A., SOSNOWSKI, S., SYPULA, M.,
ŽITŇÁK, M.: Stroje pre rastlinnú výrobu 3 : stroje a zariadenia na pozberovú úpravu
rastlinných material, Praha, Profi Press s.r.o., 2011, 368 s., ISBN 978-80-86726-41-0
Tento příspěvek vznikl jako součást řešení výzkumného projektu NAZV č. QI101B071 a projektu TA
ČR č. TA03021046.
Kontaktní adresa:
Ing. Martin Krupička
Česká zemědělská univerzita v Praze
Technická fakulta
Katedra zemědělských strojů
+420 22438 3160
[email protected]
172
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ANALYSIS OF WALKING DISTANCE AT SELECTED LOCATIONS
ANALÝZA DOCHÁZKOVÉ VZDÁLENOSTI VE VYBRANÝCH LOKALITÁCH
MARIE KŘÍŽOVÁ, VLASTIMIL ALTMANN
ČESKÁ ZEMĚDĚLSKÁ UNIVERZITA V PRAZE, TECHNICKÁ FAKULTA, KATEDRA
VYUŽITÍ STROJŮ
Souhrn
Článek obsahuje výsledky analýzy docházkové vzdálenosti ke sběrným hnízdům ve vybraných
lokalitách. Pro analýzu byly zvoleny 4 oblasti v různých krajích České republiky, s různým typem
zástavby. Výsledky analýzy ve vybraných lokalitách poukazují na to, že někde nejsou vhodně
navrženy svozy a objemy, či počty jednotlivých sběrných nádob na tříděný odpad. Data o počtu
nádob, jednotlivých svozech a o objemech nádob jsou z roku 2013.
Klíčová slova: odpadové hospodářství, donáškový sběr, docházková vzdálenost
ÚVOD
Hierarchie odpadů, kterou tvoří prevence, využívání a následné šetrné a bezpečné
odstraňování odpadů, v České republice zcela nefunguje. Převažuje odstraňování odpadů
skládkováním či spalováním, což představuje zdroj znečištění ovzduší, vody a půdy. Nejlepším
nakládáním a odstraněním odpadů se jeví třídění a recyklace odpadů, bohužel tyto způsoby stále
nefungují, jak by měly, jak v podnikatelské sféře, tak zejména v občanské sféře.
Autoři [4], [5] a [6] se ve svých publikacích shodují na hlavních cílech odpadového
hospodářství, kterými jsou následující.
- Předcházet nebo omezovat vznik odpadů.
- Pokud odpady již vzniknou, je nutné nakládat s nimi tak, aby byly maximálně využity
jako druhotné suroviny, buď v původní, nebo upravené formě a aby minimálně
narušovaly životní prostředí.
Autoři [3] a [6] shodně uvádějí, že donáškový sběr je způsob odděleného sběru, který je
možno využít ve všech typech zástavby. Nádoby jsou umístěny buď v tzv. hnízdech (více nádob
pro jednotlivé druhy odpadu na sběrném místě), nebo bývají vícekomorové (do jedné nádoby je
odděleně sbíráno více druhů odpadů). Donášková vzdálenost by neměla být větší než (100 ÷ 150)
m.
Je prakticky ověřeno, že pokud vzdálenost, kterou musí občan ujít k nejbližšímu
kontejneru, přesáhne 400 metrů, pak bude odpad třídit nejvýše 5% populace. Pro stabilní zapojení
nejméně 65% spotřebitelů do třídění odpadu musí být sběrné kontejnery rozmístěny tak, aby běžná
donášková vzdálenost nepřesahovala 150 metrů. Současná průměrná vzdálenost k nejbližšímu
sběrnému místu je okolo 105 m [2].
MATERIÁL A METODY
Analýza se prováděla ve čtyřech vybraných lokalitách. První lokalita se nachází v hlavním
městě Praha, centrální zástavba – Praha 3 – Žižkov. Druhou oblastí je město Kladno nacházející se
ve středočeském kraji, příměstská zástavba. Třetí oblast je vesnice Oříkov nacházející se ve
středočeském kraji, příměstská zástavba. Poslední oblastí je město Pelhřimov v kraji Vysočina s
centrální zástavbou. Byla zjišťována docházková vzdálenost ke sběrným hnízdům na tříděný odpad
(papír, plast, sklo), dle [1] by měla být průměrná hodnota do 105 m. V docházkové vzdálenosti byl
zjištěn počet nádob, druh nádob, jejich objem a četnost svozů. Ze zjištěných hodnot následně
vypočítána maximální možná kapacita jednotlivých druhů nádob, která byla převedena dle hodnot
v tabulce 1 z m3 na kg. Dle hodnot v tabulce 1 bylo zjištěno procentní zastoupení jednotlivých
tříděných složek (papír, plast, sklo). Z tabulky 2 potom bylo zjištěno množství odpadu
připadajícího na osobu. Výsledkem potom bylo zjištění počtu osob pro danou komoditu a
porovnání se skutečným počtem obyvatel v dané oblasti. V oblastech taktéž byly provedeny
173
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
pozorování týkající se zaplněnosti před svozy jednotlivých složek. Pozorování probíhalo 3 měsíce a
pozorovala se zaplněnost jednotlivých nádob na tříděný odpad před svozem tříděného odpadu.
Tabulka 1 – Průměrné hodnoty pro centrální a příměstskou oblast [1]
Druh odpadu
Objemová hmotnost složek [kg.m-3]
Centrální zástavba Příměstská zástavba
25
55
300
Plast
Papír
Sklo
25
55
300
Zastoupení složek v odpadu [%]
Centrální zástavba
Příměstská
zástavba
16,8
9
22,7
7,6
7,7
8,9
Tabulka 2 – Průměrné týdenní měrné množství KO [1]
Průměrné týdenní měrné množství KO – g (kg.obyvatel-1.týden-1)
Typ zástavby/ topné a netopné období
TO
NO
Centrální zástavba
2,5
2,5
Příměstská zástavba
3,8
2,3
VÝSLEDKY A DISKUSE
Praha 3 – Žižkov, docházková vzdálenost do 105 m
Tabulka 3 – Výchozí hodnoty pro sběrné místo Praha
Odpad
Plast
Papír
Sklo čiré
Celkový počet
nádob [ks] a
objem [l]
1 (3 000 l)
1 (3 000 l)
1 (3 000 l)
Celkový objem
nádob [l]
Četnost svozu
3 000
3 000
3 000
2x týdně
2x týdně
1x za 21 dní
Maximální
roční kapacita
[m3]
312
312
54
Maximální
roční kapacita
[kg]
7 800
17 160
16 200
Tabulka 4 – Zjištěný počet osob
Druh odpadu
Plast
Papír
Sklo čiré
Množství odpadu na
osobu za týden [kg]
0,42
0,57
0,19
Množství odpadu na
osobu za rok [kg]
22
29
10
Počet osob pro danou
komoditu
357
582
1618
Na jedno sběrné místo v této oblasti připadá zhruba 1 500 obyvatel. Z tabulky 4 je patrné,
že vypočtený počet osob pro komodity plast a papír je nižší, než skutečný počet osob žijících v této
oblasti. Sběrné místo je nově vybudované, tvořené podzemními kontejnery (ke dni 1. 11. 2013).
Z pozorování v této oblasti bylo zjištěno, že je systém navržen nevhodně, protože kontejnery na
plast i papír jsou vždy přeplněné.
Kladno, docházková vzdálenost 300 m
Tabulka 5 – Výchozí hodnoty pro sběrné místo Kladno
Odpad
Plast
Papír
Sklo
smíšené
Celkový počet
nádob [ks] a
objem [l]
2 (1 100 l)
2 (1 100 l)
1 (2 500 l)
Celkový objem
nádob [l]
Četnost svozu
2 200
2 200
2 500
3x týdně
2x týdně
1x za 21 dní
174
Maximální
roční kapacita
[m3]
343
228
43
Maximální
roční kapacita
[kg]
8 580
12 584
12 990
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 6 – Zjištěný počet osob
Druh odpadu
Množství odpadu na
osobu za týden [kg]
TO
NO
0,29
0,17
0,34
0,21
0,34
0,20
Plast
Papír
Sklo smíšené
Množství odpadu na
osobu za rok [kg]
TO
NO
9
3
11
4
11
4
Počet osob pro danou
komoditu
668
827
863
V této oblasti žije zhruba 600 obyvatel. Z tabulky 6 je patrné, že navržený systém odpovídá
skutečnému stavu. Z pozorování v dané oblasti bylo následně zjištěno, že pouze u plastu bývají
kontejnery přeplněné, tudíž by bylo vhodná úprava například četnosti svozu.
Oříkov, docházková vzdálenost 900 m
Tabulka 7 – Výchozí hodnoty pro sběrné místo Oříkov
Odpad
Plast
Papír
Sklo
barevné
Celkový počet
nádob [ks] a
objem [l]
1 (2 100 l)
1 (2 100 l)
1 (1 300 l)
Celkový objem
nádob [l]
Četnost svozu
2 200
2 200
2 500
1x týdně
1x týdně
1x týdně
Maximální
roční kapacita
[m3]
109
109
68
Maximální
roční kapacita
[kg]
2 730
6 006
20 280
Tabulka 8 – Zjištěný počet osob
Druh odpadu
Množství odpadu na
osobu za týden [kg]
TO
NO
0,29
0,17
0,34
0,21
0,34
0,20
Plast
Papír
Sklo smíšené
Množství odpadu na
osobu za rok [kg]
TO
NO
9
3
11
4
11
4
Počet osob pro danou
komoditu
179
467
1 348
Pro vesnici Oříkov je zřízeno pouze jedno sběrné místo. Ve vesnici žije zhruba 100
obyvatel. Z tabulky 8 je patrné předimenzování zejména u skla, kdy vypočtený počet vyšel 1 348 a
skutečný počet obyvatel je 100. Z pozorování bylo zjištěno, že v obci nejsou dodržovány
pravidelné jednotýdenní svozy. Svozy probíhají dle zaplněnosti jednotlivých nádob.
Pelhřimov, docházková vzdálenost 105 m
Ulice Osvobození
Tabulka 9 – Sběrná místa v lokalitě Pelhřimov
Sběrné místo
čp. 1694
U Nonstopu 1691
U Vrbiček
Nad Nonstopem
lékárna
Plast
1 (1 100 l)
1 (1 100 l)
1 (1 100 l)
2 (1 100 l)
Počet nádob a objem nádob [l]
Papír
Sklo čiré
Sklo barevné
1 (6 500 l)
1 (1 300 l)
1 (1 300 l)
1 (1 300 l)
1 (1 300 l)
1 (3 250 l)
1 (1 300 l)
1 (1 300 l)
Maximální
roční kapacita
[m3]
286
507
66
66
Maximální
roční kapacita
[kg]
7 150
27 885
19 890
19 890
Tabulka 10 – Výchozí hodnoty pro sběrné místo Pelhřimov
Odpad
Celkový počet
nádob [ks]
Celkový objem
nádob [l]
Četnost svozu
Plast
Papír
Sklo čiré
Sklo bar.
5
2
3
3
5 500
9 750
3 900
3 900
1x týdně
1x týdně
1x za 21 dní
1x za 21 dní
175
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 11 – Zjištěný počet osob
Druh odpadu
Plast
Papír
Sklo čiré
Sklo bar.
Množství odpadu na
osobu za týden [kg]
0,42
0,57
0,19
0,19
Množství odpadu na
osobu za rok [kg]
22
29
10
10
Počet osob pro
danou komoditu
327
945
1987
1987
Pro sběrnou oblast na sídlišti Osvobození ve městě Pelhřimov připadá zhruba 400 obyvatel.
V tabulce 11 je vypočtený počet osob pro plast nižší, než skutečný počet osob žijících v této
oblasti. S přihlédnutím k faktu, že v dnešní době třídí zhruba 2/3 obyvatel [2], je tato komodita
vhodně navržená. Papír i sklo jsou předimenzované, což bylo zjištěno i při pozorování, kdy nádoby
jsou před svozem vždy poloprázdné. Kontejnery bývají velmi často zaplněné jen z poloviny, proto
by bylo vhodné upravit svozy, objem kontejnerů, nebo jejich počet.
ZÁVĚR
Z výsledků výpočtů a pozorování ve všech zkoumaných lokalitách plyne, že systém třídění
odpadů není navržen zcela správně. Docházková vzdálenost do 150 m je dodržena pouze ve městě
Pelhřimov a v Praze. Ve městě Kladno a ve vesnici Oříkov vzdálenost přesahuje 150 m. Nevhodně
navržené systémy sběru tříděných složek vedou k neefektivnosti využívání finančních prostředků a
to vede ke ztrátám obcí. V Kladně a Oříkově by bylo vhodné zajistit docházkovou vzdálenost do
150 m, protože by došlo ke zvýšení množství vytříděného odpadu, zvýšilo by se i měrné množství
vytříděného odpadu na osobu a to by mohlo vést ke zvýšení bonusů a odměn pro obce od
společnosti EKO-KOM.
Literatura:
[1]
ALTMANN, V., VACULÍK, P., MIMRA, M., Technika pro zpracování komunálního
odpadu. 1. Vydání. Praha: Česká zemědělská univerzita v Praze, 2010. ISBN 978-80-2132022-2.
[2]
EKO-KOM, a.s. [online]. 2011 [cit. 2014-02-26]. Dostupné z www: http://www.ekokom.cz.
[3]
FILIP, J., BROŽEK, F., KOTOVICOVÁ, J. Komunální odpad a skládkování. 1. vydání.
Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2003. ISBN 80-7157-712-X.
[4]
KOLÁŘ, L., KUŽEL, S.. Odpadové hospodářství. 1. vydání. České Budějovice: Jihočeská
univerzita, 2000. ISBN 80-7040-449-3.
[5]
VÁŇA, J., BALÍK J., TLUSTOŠ, P. Pevné odpady. 2. vydání. Praha: Česká zemědělská
univerzita v Praze, 2005. ISBN 80-213-1097-9.
[6]
VOŠTOVÁ, V., ALTMANN, V., FRIES, J., JEŘÁBEK, K. 2009: Logistika odpadového
hospodářství 1. vydání. Praha: Vydavatelství ČVUT. ISBN 978-80-01-04426-1.
Tento příspěvek vznikl za podpory projektu „Analýza fyzikálních vlastností separovaných složek
komunálního odpadu“ financovaného IGA TF vedeného pod číslem 31180/1312/3132.
Kontaktní adresa:
Ing. Marie Křížová, +420 22438 3160, [email protected]
doc. Ing. Vlastimil Altmann, Ph.D.
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra využití strojů
165 21 Praha 6 Suchdol.
176
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MEASUREMENT DYNAMICS OF MOVEMENT OF POTATO TUBERS DURING
HARVESTING
MĚŘENÍ DYNAMIKY POHYBU HLÍZ BRAMBOR BĚHEM SKLIZNĚ
MARTIN KUBÍN
MENDELU v Brně, AF, Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Abstract
The paper deals with the measurement of dynamic load of potato tubers at harvest the harvesting
machine. During harvest potatoes occurs due to the action of the working mechanisms of
harvesting machinery for mechanical damage. Improving the quality of the harvest can be achieved
by suitable modifications of harvesting machinery. One of the possibilities how properly identify
problem areas inside the harvesting machine is measured by special sensors. The measurement is
realized by using a six-axis acceleration sensor and angular velocity. Measurement data can be
used for the preparation of modification of the harvesting machine. Furthermore, the sensor can be
used to verify the adjustments made.
Keywords:
measurement dynamics, acceleration sensor, quality, special sensor
ÚVOD
Při sklizni brambor dochází k mechanickému namáhání hlíz vlivem práce pracovních
mechanismů sklízecích strojů. Mechanické poškození hlíz je jedním z hlavních motivačních
důvodů ke zlepšování technologie sklizně. Zvýšení kvality sklizně je možné dosáhnou vhodnými
úpravami sklízecích strojů. Úpravy však nelze provádět bez předchozí analýzy celého
technologického procesu. Jednou z možností jak správně identifikovat problémová místa a
pracovní uzly uvnitř sklízecího stroje je měření pomocí speciálního snímače. Speciální snímač je
založen na technologii MEMS a je uložen uvnitř speciální krabičky, která svojí velikostí a tvarem
věrně kopíruje tvar hlíz brambor. Celý snímač bude při měření vložen do připraveného místa
v řádku brambor a následně potom „sklizen“ sklízecím strojem. Zaznamenaná data ze snímače
budou následně stažena ze snímače a vyhodnocena. Hlavní kontrolovanou veličinou budou
zrychlení působící na snímač během průchodu strojem ve vazbě na místo, kde k nebezpečným
zrychlením došlo. Na základě těchto zjištění je možné navrhnout úpravu stroje tak, aby bylo
dosaženo zlepšení kvality sklizených brambor a tím např. prodloužena doba možného skladování.
Měření pomocí snímače zatím nebylo realizováno a jsou k dispozici pouze data použitá ke
kalibraci snímače. Dále jsou k dispozici metody a přípravy na vyhodnocení dat z měření.
SNÍMAČ PŘÍČNÉHO ZRYCHLENÍ A ÚHLOVÉ RYCHLOSTI 6D MEMS
Měření je realizováno pomocí šestiosého snímače zrychlení a úhlové rychlosti od firmy
ORFANIC Telemetry System s.r.o. Snímače jsou firmou vyvíjeny speciálně pro podobné aplikace.
V současné době se pracuje především na verifikaci snímaných dat, což řeší také tento příspěvek.
Byl použit šestiosý kapacitní snímač s označením MPU-6000 s velikostí čipu 4x4x0,9 mm
(Obrázek 2) od firmy InvenSense. Jedná se o tříosý MEMS akcelerometr a tříosý MEMS gyroskop
se zabudovaným čidlem pro měření teploty. Gyroskop je plně programovatelný s úplnou škálou
stupňů ±250, ±500, ±1000, ±2000 °/s s 16 bitovým A/D převodníkem. Akcelerometr je také plně
programovatelný ve škále ±2 g, ±4 g, ±8 g, ±16 g také s 16 bitovým A/D převodníkem. Snímač je
osazen na desce, která je součástí snímacího modulu (Obrázek 1). Data jsou do počítače přenášena
pomocí ethernetového kabelu nebo je možné data zaznamenat na mikro SD kartu. Data by u
dalšího prototypu snímače mělo být možné posílat po bezdrátové síti. [3]
177
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 1 – snímač Orfanic – 6os s baterií
Obrázek 2 – 3D MEMS Gyroskop a akcelerometr [2]
Obrázek 3 – model krabičky snímače
178
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
SNÍMANÁ DATA
Přímým výstupem z měření je bajtový (byte) soubor, který bylo následně potřeba zpracovat
do vypovídající podoby. Vzhledem k tomu, že snímač byl vyvíjen přímo pro podobné aplikace,
bylo možné si výsledný soubor upravit podle konkrétních potřeb. Na vyhodnocení dat byl použit
program Matlab. Jednotlivé bajty jsou od sebe odděleny středníkem a v záznamu tak tvoří sloupce.
Každý řádek reprezentuje jedno měření v konkrétní čas. Snímána jsou v tento okamžik data ze
všech subsnímačů 1. Význam sloupců je přehledně uveden na obrázku níže (Obrázek 4). První
sloupec (nabývající hodnot 0 – False a 1 –True) informuje o výsledku kontrolního součtu. Poslední
dva sloupce záznamu se týkají kontrolních údajů o přenosu dat představující kontrolní součet
(SUM1 a SUM2). Sloupce SYNC1 a SYNC2 slouží ke konfiguraci snímače. Další čtyři sloupce
(32 bitů) znamenají adresu zařízení, která je pro každé zařízení jedinečná a je nastavena již
z výroby čipu. Osmý a devátý sloupec určují délku zaznamenávaných dat (PAYLOAD Length = 21
Bytes). [4]
Obrázek 4 – ukázka bajtového záznamu z měření
Význam sloupců samotných dat z měření je vysvětlen v tabulce 1 (Payload Structure).
První dva sloupce (MSG_TYPE a MSG_SUBT) slouží ke konfiguraci snímače a určují typ dat
(nastavení formátu měřených dat a času), které jsou ze snímače posílány zpět. Následující čtyři
sloupce slouží k zaznamenání času (vzorkovací frekvence fv = 10 ms), který se načítá od spuštění
snímače. Dále je po dvou sloupcích (2 bajty) uvedeno přímočaré zrychlení v osách X, Y a Z.
Následují data úhlové rychlosti ve všech osách X, Y a Z a teplota snímače. Teplota slouží ke
kontrole správnosti funkce snímače, který je kalibrován na určitý rozsah teplot. Poslední sloupec
bloku Payload je využíván pro tzv. Flag word. Poslední dva sloupce v řádku jsou vysvětleny výše a
slouží ke kontrole zapsaných dat z hlediska kompletnosti. [1]
Obrázek 5 – význam řádku snímaných dat
Subsnímačem rozumíme měření jednotlivých os, které potom tvoří celek čipu snímače 6DMEMS – čip
snímače tedy obsahuje 6 subsnímačů (+ snímač teploty).
1
179
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 1 – Význam snímaných dat Payload Structure
Message
Description
Total Msg Length
Payload Length
Confirmation
Period
Payload Content:
Byte
Var Type
Offset
0
u8
1
u8
2
u32
6
u16
8
u16
10
u16
12
u16
14
u16
16
u16
18
u16
20
bitfield
NAV – INERTIALSENSRAW - 0x05 0x02
Time and Date – UTC
26 Bytes
16 Bytes
No
Name
Unit
Description
NAV
TIMEDATE
TIMESTAMP
ACCEL1XRAW
ACCEL1YRAW
ACCEL1ZRAW
GYRO1XRAW
GYRO1YRAW
GYRO1ZRAW
TEMP1S
FL
ms
-
Msg_type
Msg_subtype
Timestamp (miliseconds from device boot up)
Acceleration X, RAW data, sensor 1
Acceleration Y, RAW data, sensor 1
Acceleration Z, RAW data, sensor 1
Angular rate X, RAW data, sensor 1
Angular rate Y, RAW data, sensor 1
Angular rate Z, RAW data, sensor 1
Temperature, RAW data, sensor 1
Flags
KALIBRACE SNÍMAČE
Výsledný signál ze snímače je posunut v ose hodnot snímaných dat (osa Y), obrázek 6.
Kalibrace byla provedena posunutím střední hodnoty signálu na nulovou osu (+ offset). Střední
hodnota byla vypočítána aritmetickým průměrem ze všech hodnot. Hodnoty pro kalibraci byly
získány kalibračním měřením, které využívá jednoduché vlastnosti snímače. Snímač je schopen
měřit tíhové zrychlení Země. Postupným otáčením snímače tedy dostaneme kalibrační (nulová)
data pro všechny snímané osy včetně rotace kolem těchto os.
Obrázek 6 – filtrovaná snímaná data před kalibrací [1]
FILTRACE SIGNÁLU
Vzhledem k tomu, že snímaný signál obsahuje šum a jiné pro toto měření nepodstatné
vyšší frekvence, bylo potřeba použít filtr signálu. Signál je filtrován jednoduchým digitálním
filtrem, který využívá plovoucího průměru. Plovoucí průměr je aritmetický průměr z několika
posledních nebo předchozích hodnot. Posledních hodnot je využíváno při vyhodnocování signálu
v reálném čase, kdy předchozí hodnoty nemáme k dispozici. Při vyhodnocení dat v post180
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
processingu je možné využít hodnoty předcházející nebo případně kombinaci. Počet hodnot
(velikost časového okna) ovlivňuje kvalitu získaného signálu, a proto byly zvoleny u jednotlivých
měření různé velikosti oken. Vzhledem k poměrně velké vzorkovací frekvenci vůči frekvenci
snímaného signálu je možné využít okno o velikosti n = 30 až 50 hodnot. Jak dokazuje výřez
měřené oblasti s filtrovaným signálem (obrázek 7), kde je použito okno velikosti n = 50, je možné
konstatovat, že filtrovaný signál je zkreslen s minimální chybou ve svislé ose (amplituda signálu).
Nevýhodou použití tohoto filtru je posun signálu v časové ose. Tato nepřesnost je odstraněna
použitím stejné velikosti okna pro všechna snímaná data z jednoho měření. Podle použití časového
okna před nebo za filtrovanou hodnotou je signál posunut dozadu nebo dopředu v časové ose. [1]
Obrázek 7 – ukázka filtrované oblasti
ZÁVĚR
Cílem práce bylo ověřit možnosti snímače zrychlení, který bude dále využit k identifikaci
dynamických zatížení při sklizni brambor. Bude se jednat o měření zrychlení a úhlové rychlosti
působících na hlízy během procesu sklizně. Na základě vyhodnocených dat bude možné doporučit
vhodné úpravy stroje tak, aby bylo možné dosáhnout vyšší kvality sklizených brambor.
Literatura:
[1]
KUBÍN, M.: Vývoj nové koncepce autonomních jeřábů. VUT v Brně, Brno 2013,
dizertační práce, 116 s.
[2]
MPU-6000/MPU-6050 Product Specification, Document Number: PS-MPU-6000A-00,
Revision:
2.0,
Release
Date:
05/19/2011,
InvenSense
2011,
dostupný
z http://invensense.com/mems/gyro/documents/PS-MPU-6000A-00-02-0.pdf
[3]
KUBÍN, M. Měření dynamiky rovinného kyvadla. In Sborník XXXIX. mezinárodní
konference kateder dopravních, manipulačních, stavebních a zemědělských strojů. 1. vyd.
2013, s. 1-8. ISBN 978-80-248-3124-4.
[4]
KUBÍN, M. Určení polohy koncového bodu kyvadla pomocí snímačů typu MEMS. In XI.
mezinárodní konference Dynamika tuhých a deformovatelných těles. 1. vyd. Ústí nad
Labem: FVTM UJEP, 2013, s. 1-8. ISBN 978-80-7414-607-7.
Kontaktní adresa:
Ing. Martin Kubín, Ph.D.
MENDELU v Brně, AF, Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky, Zemědělská 1, 613 00
Brno, CZ, [email protected]
181
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
WORK QUALITY COMPARISON OF DIFFERENT COMBINE HARVESTER TYPES IN
CONNECTION TO CONSERVATION TILLAGE TECHNOLOGIES
POROVNÁNÍ KVALITY PRÁCE SKLÍZECÍCH MLÁTIČEK V NÁVAZNOSTI NA
UPLATŇOVÁNÍ PŮDOOCHRANNÝCH TECHNOLOGIÍ
ZDENĚK KVÍZ, FRANTIŠEK KUMHÁLA, MILAN KROULÍK
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
Souhrn
Půdoochranné technologie, kde je orba nahrazována mělkým kypřením, se stále častěji začínají
uplatňovat při zpracování půdy a zakládání porostů. Pro tyto technologie je zásadní podmínkou
úspěšného uplatňování kvalitní posečení porostu a kvalitní management rostlinných zbytků.
Z hlediska sklizně předplodiny se ukazuje, že velmi důležitou roli hraje nízko sečené strniště,
příčná rovnoměrnost rozmetání slámy i plev a množství ztrát – tedy parametry určující kvalitu
práce sklízecí mlátičky. Obsahem tohoto příspěvku je zhodnocení kvality práce různých typů
sklízecích mlátiček z hlediska seče strniště, příčné rovnoměrnosti rozmetání slámy a plev a
množství ztrát při provozních podmínkách.
Klíčová slova: sklízecí mlátička, kvalita práce, posklizňové zbytky, ztráty
ÚVOD
Kvalitu práce sklízecích mlátiček lze posuzovat z mnoha pohledů a podle různých kritérií.
Pro půdoochranné technologie, kde je orba nahrazována mělkým kypřením, a které se stále častěji
začínají uplatňovat při zpracování půdy a zakládání porostů, je zásadní podmínkou úspěšného
uplatňování kvalitní posečení porostu a kvalitní management rostlinných zbytků (Procházková, B.,
Dovrtěl, J., 2000). Případné negativní vlivy špatně provedené sklizně předplodiny a špatné
rozložení posklizňových zbytků (kumulace biomasy na určitých místech, vliv na klíčivost následné
plodiny, vzcházení výdrolu, rozšíření hlodavců...) lze odstranit nebo minimalizovat právě při
sklizni předplodiny a následnou volbou vhodných postupů a strojů pro podmítku, předseťovou
přípravu půdy a setí (Bahrani et al., 2007, Raoufat and Mahmoodieh, 2005).
Z hlediska sklizně předplodiny se ukazuje, že prvotní velmi důležitou roli hraje nízko
sečené strniště, dále pak příčná rovnoměrnost rozmetání slámy i plev a množství ztrát. Z hlediska
půdoochranných technologií zpracování půdy je tedy kladen požadavek na udržování co možná
nejnižšího strniště při sklizni. Tato podmínka je nutná pro kvalitní provedení následných operací,
kterou může být podmítka, při níž se zapravuje strniště do půdy. Strniště nesmí způsobovat
ucpávání stroje, hrnutí a shlukování ostatních rostlinných zbytků. Shluky by ztěžovaly následné
setí, kvalitu a rovnoměrnost vzcházení plodiny. Ještě markantněji může vysoké strniště ovlivnit
kvalitu setí a růst plodiny při setí přímo do nezpracované půdy.
Pro mělké zpracování půdy je typické ponechání rostlinných zbytků na povrchu půdy,
případně jejich ponechání ve zpracovávané vrstvě (Daughtry et al., 2006). Podle množství
ponechané organické hmoty na povrchu pozemku a intenzity zpracování půdy lze bezorebné
postupy dále dělit, blíže specifikovat a pojmenovávat. Jako půdoochranné jsou pak označovány
postupy, které ponechávají po zasetí na povrchu půdy takové množství nezapravených
posklizňových a ostatních rostlinných zbytků, že je těmito zbytky pokryto více než 30 % povrchu
pozemku (Baker et al.,1996). Funkce organické hmoty v půdním profilu a především na povrchu je
zde chápána jako půdní povrchový kryt, jehož hlavní úkol je chránit půdní profil před větrnou i
vodní erozí a před neproduktivním výparem vláhy. Dlouhodobé pokusy v některých oblastech
ukázaly i zlepšení půdní struktury a snížení jejího zhutnění při půdoochranném sytému
hospodaření.
Půdoochranné postupy zpracování půdy umožňují zkrácení pracovních časů potřebných
pro přípravu půdy, a tím lze snáze dodržet agrotechnické lhůty pro setí plodin. Dále tyto postupy
částečně šetří náklady, potřebu strojů i pracovních sil. Všechny zmiňované klady jsou uváděny ve
srovnání se systémem zpracování půdy s orbou.
182
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Poznatky z rozboru literatury lze jednoznačně shrnout do tvrzení, že předpokladem pro
úspěšné uplatňování půdoochranných technologií je kvalitní vyrovnaný výkon a práce sklízecí
mlátičky, již před založením nového porostu, tedy při sklizni předplodiny.
MATERIÁL A METODY
Pro zhodnocení kvality práce různých typů sklízecích mlátiček bylo zvoleno 6 typů
mlátiček od různých výrobců.
Case IH 2188 - sklízecí mlátička s drtičem slámy standardně dodávaným výrobcem; společné
dvoukotoučové rozmetadlo pro slámu i plevy. Axiální mláticí buben. Záběr žacího adaptéru 7,32 m
John Deere 2266 - sklízecí mlátička John Deere 2266 s drtičem slámy a samostatným kotoučovým
rozmetadlem plev standardně dodávaným výrobcem. Tangenciální mláticí buben. Záběr žacího
adaptéru 6,1 m.
Masery Ferguson MF 40 - sklízecí mlátička Masery Ferguson MF 40 s drtičem slámy
a samostatným kotoučovým rozmetadlem plev standardně dodávaným výrobcem. Tangenciální
mláticí buben. Záběr žacího adaptéru 6,1 m.
New Holland TX 66 SL - sklízecí mlátička New Holland TX 66 SL s drtičem slámy standardně
dodávaným výrobcem a bez rozmetadla plev. Výmlat tangenciálním bubnem. Záběr žacího
adaptéru 7,32 m.
New Holland TF 78 Elektra - sklízecí mlátička New Holland TF 78 Elektra se dvěma drtiči
umístěnými na stranách sklízecí mlátičky a s kotoučovým rozmetadlem plev standardně
dodávaným výrobcem. Výmlat - axiální princip. Záběr žacího adaptéru 6,1 m.
Deutz Fahr Topliner 4075 HTS - sklízecí mlátička Deutz Fahr s drtičem slámy a samostatným
kotoučovým rozmetadlem plev standardně dodávaným výrobcem. Výmlat tangenciálním bubnem.
Záběr žacího adaptéru 5,4 m.
U výše jmenovaných sklízecích mlátiček byly sledovány následující ukazatele kvality
práce – kvalita rozptylu slámy a plev, ztráty, intenzita zaplevelení výdrolem a ztrátami, závislost
rovnoměrnosti rozmetání posklizňových zbytků na množství zpracovávané hmoty.
Kvalita rozptylu slámy a plev byla zjišťována vhodnou metodikou po celé šířce záběru
sklízecí mlátičky v intervalu 0,5 m. Z odběrné plachty umístěné za sklízecí mlátičkou byly
vyhodnocovány odebrané vzorky rozdrcených a rozmetaných posklizňových zbytků po celé šířce
záběru sklízecí mlátičky. Zároveň bylo hodnoceno také rozložení ztrát odběrem ztrátového zrna
z povrchu pozemku s definované plochy.
Pro hodnocení kvality rozptylu rostlinných zbytků byl použit Christiansenův koeficient,
který procenticky hodnotí odchylku každého měření (každého odebraného vzorku – množství
posklizňových zbytků) z jejich celkového počtu od aritmetického průměru za všechna tato měření.
Pokud jsou tyto odchylky malé, blíží se hodnotě 1 (100 %) a naopak.
Po sklizni hlavní plodiny byl pozemek podmítnut radličkovým kypřičem. Intenzita
zaplevelení vzešlým výdrolem byla stanovena pomocí obrazové analýzy.
Závislost rovnoměrnosti rozmetání posklizňových zbytků na množství zpracovávané hmoty
byla vyhodnocena u dvou mlátiček s odlišných mláticím mechanizmem (axiální versus
tangenciální) z více měření a odběrů posklizňových zbytků za sklízecími mlátičkami na různých
pozemcích s odlišným výnosem zrna a slámy na 1 m2.
VÝSLEDKY A DISKUZE
Rovnoměrnost rozmetání posklizňových zbytků za sklízecí mlátičkou - pro každé
z uskutečněných měření byl vypočten Christiansenův koeficient zvlášť pro slámu a zvlášť pro
plevy.
Vyhodnocením kvality rozmetání posklizňových zbytků za sklízecí mlátičkou pro více typů
sklízecích mlátiček prokázalo, že nejlepší rovnoměrnosti distribuce posklizňových zbytků za
sklízecí mlátičkou dosahuje aktivní rozmetadlo slámy a plev u sklízecí mlátičky Case IH 2188
(obr. 1).
183
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Hmotnost vzorku [g]
120
100
80
sláma
60
plevy
ztráty
40
20
0
-6
5
5,
,5
-5
5
-5
5
4,
,5
-4
4
-4
5
3,
,5
-3
3
-3
5
2,
,5
-2
2
-2
5
1,
,5
-1
1
-1
5
0,
,5
-0
0
Úsek záběru skl. m látičky [m ]
Obrázek 1 – Rovnoměrnost rozmetání posklizňových zbytků po celém záběru sklízecí
mlátičky Case IH 2188 (množství poskl. zbytků 650 g.m-2)
Sláma a plevy jsou u této mlátičky rozmetávány rotujícími kotouči s pryžovými lopatkami,
tedy jde o rozmetání aktivní na principu odstředivé síly. Kvalita rozmetání u této mlátičky
vyhovuje požadavkům na rovnoměrnost rozložení posklizňových zbytků na povrchu pozemku za
sklízecí mlátičkou pro používání půdoochranných technologií. Ostatní sklízecí mlátičky, které
používají pro distribuci rozdrcené slámy po pozemku pasivní rozptylovací desky se směrovacími
plechy dosahovaly vždy horší rovnoměrnosti rozmetání. Obzvláště při větších záběrech sklízecích
adaptérů nad 6 m nebo při větším množství sklízené hmoty nebyla kinetická energie částic slámy
u pasivních rozmetadel dostatečná k jejich doletu až do krajních míst záběru stroje a příčná
rovnoměrnost rozmetání rostlinných zbytků nebyla dostačující pro následné zakládání porostů
půdoochrannými technologiemi. Z tohoto důvodu se výrobci sklízecích mlátiček s velkými záběry
žacích adaptérů nad 6 m zaměřují na vývoj aktivních rozmetadel posklizňových zbytků a
v posledních letech se již u těchto strojů objevují i v praxi.
U dvou mlátiček se zcela odlišným principem výmlatu byl ověřován předpoklad, že kvalita
rozmetání rostlinných zbytků může také záviset na jejich okamžitém množství, bylo rozhodnuto
sledovat hodnotu variačního koeficientu také v závislosti na hmotnosti zkoumaného vzorku.
Uvedené závislosti byly vyneseny do grafů. Hodnoty byly zpracovány zvlášť pro slámu a plevy
(obr. 2).
John Deere (plevy)
John Deere (sláma)
Case (plevy)
Case (sláma)
0,90
Variační koeficient [ - ]
0,80
Variační koeficient [ - ]
0,80
0,70
0,70
0,60
0,60
0,50
0,50
0,40
0,40
0,30
0,30
0,20
0,20
0,10
0,10
0,00
0
200
400
600
800
1000
Množství posklizňových zbytků [g.m-2]
0,00
0
200
400
600
800
1000
Množství posklizňových zbytků [g.m-2]
Obrázek 2 – Závislost kvality rozmetání posklizňových zbytků na jejich množství pro sklízecí mlátičky John
Deere 2266 a Case IH 2188 (vyjádření variačním koeficientem)
Z grafů na obrázku 2 je vidět, že pro sklízecí mlátičku John Deere rovnoměrnost rozmetání
posklizňových zbytků, u sledovaných složek - sláma a plevy, s jejich vzrůstajícím množstvím klesá
184
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
(variační koeficient stoupá). Pro sklízecí mlátičku Case IH 2188 je trend opačný, tedy
rovnoměrnost rozmetání posklizňových zbytků se mírně zlepšuje s jejich narůstajícím množstvím.
Toto platí do určité kritické hodnoty množství rostlinného materiálu pohybující se mezi 600 až
700 g.m-2, kdy se rovnoměrnost rozmetání začíná zhoršovat. Tento rozdíl je možné vysvětlit
odlišnými principy rozmetání slámy a plev u sledovaných sklízecích mlátiček. Aktivní rozmetadlo
s kotouči u mlátičky Case pracuje v určitém optimálním rozmezí množství zpracovávaného
materiálu s téměř konstantní velmi dobrou kvalitou práce, avšak malé množství materiálu pod
250 g.m-2 a naopak velmi vysoké množství materiálu nad 600 g.m-2 již rovnoměrnost rozmetání
zhoršuje. Pasivní směrovací deska rozmetadla mlátičky John Deere vykazuje nepřímou závislost
mezi zpracovávaným množstvím a rovnoměrností rozmetání.
Ztráty - z hlediska půdoochranných technologií je také velice důležité rozložení ztrát za
sklízecí mlátičkou a to především při sklizni řepky. Kvalita distribuce ztrát byla hodnocena
použitím sloupcových diagramů spolu s hodnocení rozložení rozdrcené slámy a plev.
400
Hmotnost vzorku [g]
350
300
250
sláma
200
plevy
ztráty
150
100
50
0
-8
5
7, 5
,
-7
7 7
5
6, 5
,
-6
6 6
5
5, 5
,
-5
5 5
5
4, 5
,
-4
4 4
5
3, 5
,
-3
3 3
5
2, 5
,
-2
2 2
5
1, 5
,
-1
1 1
5
0, 5
,
-0
0
Úsek záběru skl. mlátičky [m]
Obrázek 3 – Rovnoměrnost rozmetání posklizňových zbytků po celém záběru sklízecí
mlátičky New Holland TX 66 SL (množství poskl. zbytků 800 g.m-2)
Při sklizni řepky se u ztrát projevila nevýhoda jejich horší distribuce především u sklízecí
mlátičky New Holland TX 66 SL (obr. 3). Zde zůstává nejvíce ztrát ve středním pásu za sklízecí
mlátičkou. Naopak stroje s rozmetáním plev rozmetají ztráty spíše ke kraji (protože jsou těžší), což
bylo zvlášť patrné u sklízecí mlátičky John Deere.
Při sklizni pšenice vycházely z hlediska množství ztrát hůře axiální sklízecí mlátičky. U
obou byl zjištěn podstatně větší podíl ztrát ve srovnání se sklízecími mlátičkami tangenciálními.
Intenzita zaplevelení výdrolem a ztrátami - naměřené výsledky intenzity zaplevelení
výdrolem a ztrátami korespondovaly s výsledky měření rovnoměrnosti rozptylu slámy a plev
sklízecích mlátiček. Pokus ukázal, že kvalitu rozmetání plev lze posuzovat z výsledků obrazové
analýzy. Pro přesnější hodnocení je vhodné vycházet z počtu jedinců vzešlého výdrolu
předplodiny, protože obrazovou analýzou tento počet nejde přesně určit. Rovnoměrnost rozložení
vzcházejícího výdrolu je důležitá zejména pro dobrou účinnost následného chemického ošetření.
ZÁVĚR
Porovnáním a zhodnocením kvality práce různých typů sklízecích mlátiček byly zjištěny
výrazně odlišné výsledky kvality práce rozmetadel rostlinných zbytků. Aktivní rozmetadla
pracující na principu odstředivé síly rozmetají slámu a plevy mnohem spolehlivěji až do krajů
posečeného záběru sklízecím adaptérem. Dalším zjištěným faktem je skutečnost, že příčná
185
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
rovnoměrnost rozmetání slámy i plev závisí na okamžité průchodnosti stroje a se zvyšující se
průchodností se obvykle zhoršuje. Pro praxi lze doporučit, aby nastavení rozhozu rostlinných
zbytků při drcení slámy a rozhazování plev byla věnována náležitá pozornost zvláště při sklizni
plodin o vysokých výnosech, kde lze počítat s větším množstvím rostlinných zbytků.
Všechny drtiče plev u tangenciálních sklízecích mlátiček mají možnost seřízení
směrovacích plechů a také postavení rozmetadel plev se dá zpravidla měnit. Při sklizni je proto
třeba věnovat maximální pozornost nejen všem mechanismům sklízecí mlátičky, jak bylo běžné i
dříve, ale zabývat se také nastavením rozptylu rostlinných zbytků.
Axiální sklízecí mlátičky díky svému technologickému procesu práce narušují slámu více,
než sklízecí mlátičky tangenciální. Na drtiče tangenciálních sklízecích mlátiček jsou proto kladeny
vyšší požadavky. Naopak, u axiálních sklízecích mlátiček může většina materiálu opouštět
mlátičku po čistidle. To se může projevit především při sklizni řepky. Zde u tangenciální sklízecí
mlátičky představuje větší problém rovnoměrnost rozhozu slámy.
Z hlediska rozdělení ztrát lze na základě získaných výsledků konstatovat, že stroje
využívající rozmetání plev mají tendenci těžší částice (v tomto případě zrno) odhodit spíš ke
krajům pracovního záběru. Při sklizni řepky však z hlediska rozložení ztrát pracovaly všechny
stroje poměrně uspokojivě s tím, že nejlepších výsledků bylo dosaženo u tangenciální sklízecí
mlátičky s rozmetadlem plev.
Při sklizni pšenice se projevila nevýhoda vyššího podílu sklizňových ztrát u axiálních
sklízecích mlátiček.
Literatura:
BAHRANI, M. J., RAUFAT, M. H., GHADIRI, H..: Influence of wheat residue management on
irrigated corn grain production in a reduced tillage system. Soil and Tillage Research.
2007. Vol. 94, Issue 2, 305-309.
BAKER, C. J., SAXTON, K. E., RITCHIE, W. R., 1996: No-tillage seeding. Science and practice,
Wallingford, CAb International, 258 s.
DAUGHTRY, C.S.T., DORAISWAMY, P.C., HUNT, E.R., STERN, JR., A.J., MCMURTREY
III, J.E., PRUEGER, J.H., 2006: Remote sensing of crop residue cover and soil tillage
intensity. Soil and Tillage Research, Vol. 91, Issue 1-2, s. 101-108.
PROCHÁZKOVÁ, B., DOVRTĚL, J..: The effect of different soil tillage on the yields of winter
wheat. Rostlinna vyroba. 2000. Vol. 46, Issue 10, 437-442.
RAOUFAT, M. H., MAHMOODIEH, R. A.. Stand Establishment Responses of Maize to Seedbed
Residue, Seed Drill Coulters and Primary Tillage Systems. Soil and Tillage Research.
2005. Vol. 90, Issue 3, 261-269.
Kontaktní adresa:
Ing. Zdeněk Kvíz, Ph.D.
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů, Kamýcká 129,
165 21 Praha 6 – Suchdol, Česká republika
186
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
NUMERICAL ANALYSIS AND CREATION OF CAPACITIVE THROUGHPUT
SENSORS SENSITIVITY MAPS
NUMERICKÁ ANALÝZA A TVORBA CITLIVOSTNÍCH MAP KAPACITNÍCH
SENZORŮ PRO MĚŘENÍ PRŮCHODNOSTI
JAKUB LEV, FRANTIŠEK KUMHÁLA, JAN CHYBA, PETR NOVÁK
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
Souhrn
Úkolem tohoto příspěvku je nastínit, jakým způsobem je možno analyzovat a vytvářet citlivostní
mapy kapacitních čidel pro měření průchodnosti. V uvedeném případě byla řešena situace měření
průchodnosti na kapsovém dopravníku s ocelovými kapsami. V práci je ukázána souvislost mezi
rozložením citlivosti a intenzitou elektrického pole. Pro analýzu elektrického pole byla použita
metoda konečných prvků a program Agros2D. V práci je popsáno, jakým způsobem kapsy
vyrobené z ocelových plechů ovlivňují elektrické pole, a je doporučeno v uvedených případech
vyžívat dvě kalibrační křivky.
Klíčová slova: kapacitní čidlo průchodnosti, metoda konečných prvků, citlivostní mapa.
ÚVOD
Informace o okamžité průchodnosti materiálu může být v zemědělství využívána pro online
optimalizaci technologického procesu, nebo pro určení okamžitého výnosu plodin. V této oblasti
byla vyvinuta a otestována řada senzorů, které pracují na nejrůznějších principech (Reyns et al.
2002; Schmittmann et al. 2001; Hofstee a Molena 2003). Ač pro plodiny sklízené sklízecími
mlátičkami existuje řada komerčně dostupných řešení, pro jiné plodiny tomu tak vždy nebývá. Tato
problematika je stále předmětem výzkumu (Zaman et al. 2010; Kumhála et al., 2013a; Jadhav et al.
2014).
Jednou z perspektivních možností může být kapacitní metoda měření průchodnosti. První
experimenty týkající se této metody byly publikovány autory Stafford et al. (1996). Práce se
zaměřovala na monitorování výnosu zrna. Další práce se týkaly měření průchodnosti pícnin (Martel
a Savoie, 2000; Savoie et al. 2002; Kumhála et al., 2007). Kapacitní metoda pak byla také úspěšně
testována pro měření průchodnosti brambor, cukrové řepy, kukuřičné řezanky a chmele (Kumhála
et al. 2009; Kumhála et al., 2010; Kumhála et al., 2013a).
Kapacitní čidlo pro měření průchodnosti lze definovat jako deskový kondenzátor, kde
dielektrikum je tvořeno směsí vzduchu a materiálu. Pokud roste množství materiálu mezi deskami,
roste i ekvivalentní dielektrická konstanta směsi, tedy roste elektrická kapacita měřicího
kondenzátoru. Pokud je možno měřit změnu elektrické kapacity, lze i samozřejmě odhadovat
množství materiálu ve snímané oblasti.
Při návrhu kapacitních čidel lze vycházet z modelů, které předpokládají homogenní
elektrické pole uvnitř čidla (Kumhála et al., 2009), tedy že citlivost čidla je ve všech místech
snímané oblasti přibližně konstantní. To ovšem v řadě případů neplatí. Příslušný příklad uvádí
Kumhála et al. (2013b). Autoři popisují situaci, kdy bylo kapacitní čidlo umístěno na kapsovém
dopravníku. Tento dopravník byl částečně vyroben z ocelových plechů, což samozřejmě významně
ovlivňovalo tvarování elektrického pole. Je zřejmé, že pro účely optimalizace návrhu kapacitního
snímače je velmi vhodné znát rozložení citlivosti. Z tohoto důvodu se tento příspěvek zabývá právě
určením citlivostních map kapacitních čidel pomocí numerických výpočtů.
MATERIÁL A METODY
Pojem citlivostní mapa je dobře znám v souvislosti s kapacitní tomografií. Tyto mapy
definují citlivost senzoru na umístění dielektrika v určitém místě snímané oblasti při konkrétním
nastavení elektrod (Xie et al., 1992). Citlivostní mapu je například možné zjistit posunováním
drobného testovacího vzorku uvnitř snímané oblasti a průběžně zaznamenávat reakci senzoru. Řada
autorů ovšem využívá přímé souvislosti citlivosti čidla a intenzity elektrického pole (Yang a Liu,
187
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
1999; Dong a Guo, 2009; Rezvanpour et al., 2012). Jelikož v případě jednoduchých kapacitních
čidel není třeba řešit interakci více elektrod, je možno konstatovat, že rozložení intenzity
elektrického pole přímo odpovídá citlivosti čidla v daném bodě.
Elektrické pole kapacitních čidel, stejně jako kapacitních tomografů je vyvoláváno
střídavým zdrojem s frekvencí obvykle od 1 MHz do 12 MHz, nicméně přesto se toto pole běžně
zjednodušuje na pole elektrostatické (Yang a Peng, 2003; Guo et al., 2009; Watzenig a Fox, 2009).
Zmíněné elektrické pole lze tedy popsat následující rovnicí:
(1)
kde ε0 je permitivita vakua [F.m-1], εr je relativní permitivita [-] a φ je elektrický potenciál
[V]. Rovnici (1) je vhodné řešit numerickými metodami. Nejčastěji je využívána právě metoda
konečných prvků (MKP).
V této práci je řešen problém, který již je částečně nastíněn ve zmíněné publikaci autorů
Kumhála et al. (2013b). Jedná se o situaci kdy průchodnost materiálu je měřena na kapsovém
dopravníku. Schéma situace je zobrazeno na obrázku 1. Vzdálenost desek kondenzátoru byla
200 mm, šířka desek byla 400 mm a výška dopravníkového pásu včetně kapes byla 85 mm.
Vzdálenost jednotlivých kapes byla 100 mm a mezi dopravníkovým pásem a spodní deskou
měřicího kondenzátoru byla mezera 30 mm.
Obr. 1 – Schéma analyzované situace měření průchodnosti kapacitní metodou na kapsovém dopravníku; 1 –
spodní deska měřicího kondenzátoru, 2 – dopravníkový pás, 3 – ocelové části kapsového dopravníku, 4 –
horní deska měřicího kondenzátoru
Rozložení intenzity elektrického pole lze zjistit z řešení rovnice (1), protože platí, že
intenzita elektrického pole odpovídá záporné hodnotě gradientu elektrického potenciálu. Pro řešení
rovnice (1) byl použit program Agros2D, který pro řešení parciálních diferenciálních rovnic
využívá metodu konečných prvků s využitím algoritmů vyšších řádů přesnosti (Karban et al.,
2013).
Okrajové podmínky pro elektrody byly definovány jako Dirichletovy s hodnotami
φΓ =1 V pro horní desku a φΓ = 0 V pro spodní uzemněnou desku. Na hranicích celé oblasti pak
byla definována nulová Neumannova okrajová podmínka. Materiálové konstanty lze definovat
pouze pomocí hodnoty relativní permitivity. V uvedeném případě se jedná o tři materiály. Vzduch
εr = 1, nekovové části dopravníkového pásu εr = 8 a kovové části εr = 106 (Konrad a Graovac,
1996).
VÝSLEDKY A DISKUZE
Výsledky simulace jsou na obrázku 2. Modré úsečky znázorňují přechody jednotlivých
oblastí s různým materiálem. Samozřejmě reálné rozložení intenzity elektrického pole je odlišné
v oblastech mimo snímanou oblast čidla, protože nulová Neumannova okrajová podmínka je platná
jen v omezené míře. Ovšem to nijak významně neovlivňuje chování elektrického pole uvnitř
měřicího kondenzátoru.
Hodnoty intenzity elektrického pole jsou na obrázku 2 znázorněny v odstínech šedi.
Velikosti intenzity ve snímané oblasti se na většině míst pohybují od 2 V.m-1 do 8 V.m-1. Velmi
velké hodnoty intenzity jsou pak samozřejmě v blízkosti hran, kde se objevují singularity.
188
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Nejvýznamnější je ovšem vliv ocelových kapes dopravníku. Lze zjednodušeně říci, že snímaná
oblast čidla je rozdělena na tři části, s významně odlišnou intenzitou elektrického pole. Jedná se o
oblast pod dopravníkovým pásem, oblast přímého vlivu ocelových kapes a oblast nad
dopravníkovým pásem. Ocelové kapsy v tomto ohledu působí jako most, který způsobuje zvýšenou
intenzitu elektrického pole pod dopravníkovým pásem a nad ním. Naopak v okolí přímého vlivu
kapes se intenzita elektrického pole výrazně snižuje.
V oblasti pod dopravníkovým pásem se samozřejmě materiál nepřepravuje, nicméně díky
pohybu pásu a z toho vyplývající proměnné velikosti této oblasti lze očekávat zvýšené kolísání
měřené impedance čidla. Pro praktické účely má pak velký význam rozdílnost intenzity
elektrického pole v oblasti přímého vlivu ocelových kapes a v oblasti nad dopravníkovým pásem.
Je zřejmé, že dokud bude materiál vyplňovat pouze oblast vlivu ocelových kapes, citlivost čidla
bude snížena, nicméně jakmile materiál vyplní celý zmíněný prostor, dojde k téměř ke skokové
změně citlivosti. Z tohoto důvodu může být velmi vhodné pro kalibraci využít dvě kalibrační
křivky. Skokový nárůst citlivosti pak rovněž může sloužit jako indikátor přeplnění dopravníku.
Obr. 2 – Rozložení intenzity elektrického pole ve snímané oblasti kapacitního čidla
ZÁVĚR
Úkolem tohoto příspěvku bylo zhodnotit, jakým způsobem je možno analyzovat a vytvářet
citlivostní mapy kapacitních čidel pro měření průchodnosti. V uvedeném případě byla řešena
situace měření průchodnosti na kapsovém dopravníku s ocelovými kapsami. Po zhodnocení
výsledků numerické analýzy lze konstatovat, že ocelové kapsy mají významný vliv na rozložení
citlivosti měřicího kondenzátoru. Lze doporučit, aby při měření průchodnosti kapacitní metodou na
kapsovém dopravníku byly používány dvě kalibrační křivky. Jedna pro oblast vlivu ocelových
kapes a druhá pro oblast nad dopravníkovým pásem. Lze také konstatovat, že ocelové kapsy ve
svém okolí snižují citlivost čidla na přítomnost materiálu.
Literatura:
DONG, X. Y., GUO, S. Q. 2009. Modelling Planar Array Sensor for Electrical Capacitance
Tomography. In: Proceedings of Second International Conference on Modelling and
Simulation, 21-22 May 2009, Manchester, UK, 5 p.
GUO, Z., SHAO, F., LV, D. 2009. Sensitivity matrix construction for electrical capacitance
tomography based on the difference model. Flow Measurement and Instrumentation, vol.
20, pp 95–102.
HOFSTEE, J. W., MOLEMA, G. J. 2003. Volume estimation of potatoes partly covered with dirt
tare. ASAE Paper no. 03-1001, 12 p.
JADHAV, U., KHOT, L. R., EHSANI, R., JAGDALE, V., SCHUELLER, J. K. 2014. Volumetric
mass flow sensor for citrus mechanical harvesting machines. Computers and Electronics in
Agriculture vol. 101, pp 93–101.
189
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
KARBAN, P., MACH, F., KŮS, P., PÁNEK, D., DOLEŽEL, I. 2013. Numerical solution of
coupled problems using code Agros2D. Computing, vol. 95, no. 1 Supplement, pp 381-408.
KONRAD, A., GRAOVAC, M. 1996. The Finite Modeling of Conductors and Floating Potentials.
IEEE Transactions on magnetics, vol. 32, no. 5., pp 4329-4331.
KUMHÁLA, F., KAVKA, M., LEV, J., PROŠEK, V. 2013b. Measurement of hop material
throughput by capative sensor. In: Trends in Agricultural Engineering 2013. Prague, Czech
Republic, 3–6 September, 2013.
KUMHÁLA, F., KAVKA, M., PROŠEK, V. 2013a. Capacitive throughput unit applied to
stationary hop picking machine. Computers and Electronics in Agriculture, vol. 95, pp. 92–
97.
KUMHÁLA, F., KVÍZ, Z., KMOCH, J., PROŠEK, V. 2007. Dynamic laboratory measurement
with dielectric sensor for forage mass flow determination. Res. Agr. Eng., vol. 53, no. 4,
pp. 149–154.
KUMHALA, F., PROSEK, V., KROULIK, M. 2010. Capacitive sensor for chopped maize
throughput measurement. Computers and Electronics in Agriculture, vol. 70, pp. 234–238.
KUMHÁLA, F., PROŠEK, V., BLAHOVEC, J. 2009. Capacitive throughput sensor for sugar
beets and potatoes. Biosystems Engineering, vol. 102, pp. 36–43.
MARTEL, H., SAVOIE, P. 2000. Sensors to measure forage mass flow and moisture continuously.
Canadian agricultural engineering, vol. 42, no. 3.
REYNS, P., MISSOTTEN, B., RAMON, H., DE BAERDEMAEKER, J. 2002. A review of
combine sensors for precision farming. Precision Agriculture, no 3, pp. 169–182.
REZVANPOUR, A., WANG, C., LIANG, Y. C., YANG, W. 2012. Investigation of droplet
distribution in electrohydrodynamic atomization (EHDA) using an ac-based electrical
capacitance tomography (ECT) system with an internal–external electrode sensor. Meas.
Sci. Technol., vol. 23, 10 p.
SAVOIE, P., LEMIRE, P., THÉRIAULT, R. 2002. Evaluation of five sensors to estimate massflow rate and moisture of grass in a forage harvester. Applied Engineering in Agriculture,
vol. 18, no. 3, pp. 389–397.
SCHMITTMANN, O., SCHMITZ, S., KROMER, K. H. 2001. Heterogenity and Site-Specific
Yield-Monitoring of Sugar Beets. In: I.I.R.B.-Meeting Plant and Soil & Agricultural. 30.
Juni 2001, Lüttewitz, Germany.
STAFFORD, J. V., AMBLER, B., LARK, R. M., CATT, J. 1996. Mapping and interpreting the
yield variation in cereal crops. Computers and Electronics in Agriculture, vol. 14, pp. 101–
119.
WATZENIG, D., FOX, C. 2009. A review of statistical modelling and inference for electrical
capacitance tomography. Meas. Sci. Technol., vol. 20, no. 5, 22 p.
XIE, C. G., HUANG, S. M., HOYLE, B. S., THORN, R., LENN, C., SNOWDEN, D., BECK, M.
S. 1992. Electrical capacitance tomography for flow imaging systemmodel for
development of image reconstruction algorithms and design of primary sensors. In: IEE
Proceedings-g, vol. 139, no 1, february 1992.
YANG W. Q., PENG L. 2003. Image reconstruction algorithms for electrical capacitance
tomography, Meas. Sci. Technol., vol. 14, no. 1, pp R1–R13.
YANG, W. Q., LIU, S. 1999. Electrical Capacitance Tomography with a Square Sensor. In: 1st
World Congress on Industrial Process Tomography, Buxton, Greater Manchester, April
14-17, 1999.
ZAMAN, Q. U., SWAIN, K. C., SCHUMANN, A. W., PERCIVAL, D. C. 2010. Automated, LowCost Yield Mapping of Wild Blueberry Fruit. Applied Engineering in Agriculture, vol. 26,
no. 2, pp. 225-232.
Tento příspěvek vznikl při řešení grantu IGA 2013 č.31160/1312/3114 grantové agentury TF ČZU
v Praze.
Kontaktní adresa:
Ing. Jakub Lev, Ph.D.
Katedra zemědělských strojů, TF ČZU v Praze, [email protected]
190
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
CHARACTERISTICS OF SIZES PARTICLES BIOMASS OF ENERGY PLANTS CUT BY
FLYWHEEL UNIT
CHARAKTERYSTYKA WYMIARÓW CZĄSTEK BIOMASY Z ROŚLIN
ENERGETYCZNYCH POCIĘTYCH W TOPOROWYM ZESPOLE TNĄCYM
ALEKSANDER LISOWSKI, PATRYK STASIAK
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych
Abstract
The aim of this study was to develop the characteristics of chopped biomass of energy plants
harvested in the two phases of growth for the production of biogas. The energy plant material was
harvested in late June (I term) was characterized by higher moisture (76.3%) than it harvested in
late July (andropogon gerardii, swithgrass) or in early October (other plants, 62.7%), but there was
not found relationship to the particles size, because for Jerusalem artichokes, polygonaceous,
Virginia mallow, andropogon gerardii and swithgrass the values decreased in the range of
10.40 mm–5.39 mm to 6.86 mm–4.71 mm, and for miscanthus and spartina increased from
6.24 mm and 5.08 mm to 6.36 mm and 5.54 mm respectively. Cumulative distributions
approximated by a RRSB model, which were verified by the statistical tests.
Keywords:
energy plants, particle size, biogas
Abstrakt
Celem pracy było opracowanie charakterystyk rozdrobnionej biomasy z roślin energetycznych
zbieranych w dwóch fazach rozwojowych z przeznaczeniem do produkcji biogazu. Materiał roślin
energetycznych zebranych pod koniec czerwca (I termin) charakteryzował się większą
wilgotnością (76,3%) niż zebranych pod koniec lipca (palczatka Gerarda, proso rózgowate) lub na
początku października (pozostałe rośliny, 62,7%), ale nie stwierdzono jednoznacznego związku z
wymiarami rozdrobnionego materiału, gdyż dla topinambura, rdestowca sachalińskiego, ślazowca
pensylwańskiego, palczatki Gerarda i prosa rózgowatego wartości zmniejszały się z zakresu
10,40 mm–5,39 mm do 6,86 mm–4,71 mm, a dla miskanta i spartiny zwiększały z odpowiednio
6,24 mm i 5,08 mm do 6,36 mm i 5,54 mm. Rozkłady skumulowane aproksymowano modelem
RRSB, które zweryfikowano testami statystycznymi.
Słowa kluczowe: rośliny energetyczne, wymiar cząstek, biogaz
WSTĘP
Jednym z surowców poddawanym procesom biologicznym może być materiał z roślin
energetycznych i dlatego ważnym zadaniem do rozstrzygnięcia jest zebranie materiału w
odpowiednim czasie, jego rozdrobnienie i zakiszenie. Zakiszenie materiału roślinnego pozwala na
zabezpieczenie surowca w dłuższym okresie, a jeśli proces jest przeprowadzony poprawnie, to
pozyskany surowiec charakteryzuje się dużą jednorodnością i dobrą jakością. Osiągnięcie przez
kiszonkę tych cech będzie możliwe przez spełnienie kilku ważnych warunków, do których zalicza
się: rodzaj materiału, fazę zbioru roślin, wilgotność, rozdrobnienie i zagęszczenie oraz
zabezpieczenie silosu. Niektóre z nich są ze sobą powiązane. Jednorodność rozdrobnienia
materiału zależy od jego rodzaju i wilgotności, a jednocześnie wpływa na zagęszczenie.
Wilgotność jest cechą silnie związaną z fazą rozwoju rośliny i jej rodzajem oraz zmienia się
wzdłuż wysokości roślin (Kasprzycka, 2010, Lisowski i in., 2012).
Wymagania rozkładu wymiarów cząstek rozdrobnionej biomasy z przeznaczeniem na
kiszonkę i do dalszej fermentacji metanogennej są znacznie bardziej zaostrzone niż dla paszy.
Substrat przeznaczony do produkcji biogazu powinien się cechować mniejszymi wymiarami
cząstek 4 mm–8 mm (Sałagan i in., 2012), a ich powierzchnia właściwa powinna być jak
największa. Dobre efekty rozdrabniania można osiągnąć przez poprawne dobranie parametrów
technicznych sieczkarni z toporowym lub bębnowym zespołem rozdrabniającym. O wymiarach
191
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
cząstek decyduje prędkość zasilania materiału przez walce wciągająco-zagęszczające oraz
prędkość obrotowa bębna lub tarczy i liczba noży zespołu rozdrabniającego. W sieczkarniach są
stosowane także dodatkowe elementy wspomagające rozdrabnianie materiału roślinnego. Są to
płytki denne, karbowane łopatki rzutnika, listwy promieniowe, kraty docinające i walce
zgniatająco-rozcierające (Niedziółka 2004, Lisowski i in., 2009a). Minimalna długość sieczki
możliwa do osiągnięcia w obecnie produkowanych maszynach może wynosić nawet 3,5 mm, ale
dla żwaczy zalecana jest dłuższa – do 15 mm–20 mm (Shaver, 2002) W optymalnych warunkach
pracy sieczkarni z toporowym zespołem rozdrabniającym uzyskano sieczkę z roślin kukurydzy o
wymiarze 7,8±0,4 mm (Lisowski i in., 2009a) oraz zrębki i sieczkę z roślin energetycznych o
średnim wymiarze 9 mm–11 mm (Lisowski i in., 2008).
Z analizy wymiarów cząstek sieczki z roślin kukurydzy przeznaczonej na biogaz wynika,
że parametr ten zawiera się w przedziale 10 mm–15 mm. Rośliny sorgo są najczęściej rozdrabniane
na dłuższe odcinki, do 20 mm, ale niektórzy badacze zalecają przedział 20 mm–40 mm. Inne
rośliny, w tym energetyczne są rozdrabniane na większe wymiary, do 40 mm. Największą
wydajność biogazu uzyskano z kiszonki, której cząstki sieczki miały wymiar 10 mm–15 mm, a
najmniejszą – w przedziale 0,5 mm–3 mm (Sałagan i in., 2012). Oznacza to, że doświadczenia
badaczy są zróżnicowane, ale wszyscy są zgodni, że konieczne jest dokładne rozdrobnienie
substratu do sporządzania kiszonek wykorzystywanych do produkcji biogazu.
Kolejne ważne zagadnienie związane z rozdrobnieniem materiału dotyczy metod
pozwalających na ocenę wymiarów cząstek, które najczęściej są charakteryzowane przez podanie
takich parametrów jak wartość średnia i odchylenie standardowe oraz przez typ rozkładu
wymiarów cząstek. Najbardziej przydatne do analizy rozdrobnionego materiału roślinnego mogą
być rozkłady: Gatesa–Gaudina–Schuhmanna, zmodyfikowany Gaudina–Meloya, Rosina–
Rammlera–Sperlinga–Bennetta, logarytmiczno–normalny i zmodyfikowany Beta (Ahmed i
Drzymała, 2005, Bitra i in., 2008, Lisowski i in., 2010).
Z analizy przedmiotowego zagadnienia wynika, że jest wystarczająco dużo wyników badań
o rozkładach wymiarów cząstek rozdrobnionego materiału roślinnego kukurydzy, lucerny, trawy
(Schwab, 2002, Zhang 2002) a także zrębków drzewnych (Bitra i in., 2008). W dostępnej
literaturze jest znacznie mniej informacji o rozdrobnionej biomasie pochodzącej z roślin
energetycznych przeznaczonej na produkcję biogazu, które dopiero w ostatnich latach są obiektem
szerszego zainteresowania naukowców i praktyków.
Celem badań jest opracowanie charakterystyk rozdrobnionej biomasy z wybranych siedmiu
roślin energetycznych zbieranych w dwóch fazach rozwojowych z przeznaczeniem do produkcji
kiszonki i następnie biogazu.
MATERIAŁ I METODY
Badania przeprowadzono dla pędów roślin miskanta olbrzymiego, ślazowca
pensylwańskiego, spartiny preriowej, rdestowca sachalińskiego, prosa rózgowatego, palczatki
Gerarda i topinamburu. Materiał zebrano z poletek Stacji Doświadczalnej w Skierniewicach
SGGW w Warszawie. Zbiór roślin odbył się w dwóch terminach, pod koniec czerwca (I termin)
oraz pod koniec lipca (tylko palczatka Gerarda, proso rózgowate) i na początku października 2011
roku (II termin). Rośliny ścięto na wysokości około 0,10 ±0,03 m od podłoża za pomocą
wykaszarki spalinowej.
Zasadnicze badania przeprowadzono na stanowisku zaprojektowanym na bazie
przyczepianej sieczkarni polowej Z 374 z toporowym zespołem rozdrabniającym współpracującej z
ciągnikiem Ursus 1234 z silnikiem o mocy 85 kW (Lisowski i in., 2009a). Zespół rozdrabniający
był wyposażony w gładką płytkę denną i proste łopatki rzutnika z ostrą krawędzią natarcia, a
szczelina robocza między tymi elementami wynosiła 8 mm. Przy prędkości kątowej tarczy 104,7 s–
1
i 10 nożach oraz prędkości zasilania walców wciągająco-zagęszczających 0,82 m·s–1 osiągnięto
częstotliwość cięcia 167 Hz i teoretyczną długość cząsteczek materiału 4,9 mm.
Próbki roślin o masie 15 kg odważono na wadze dziesiętnej z dokładnością 0,2 kg i
układano na odcinku 4 m przenośnika taśmowego poruszającego się z prędkością 1 m·s–1, który
służył do transportu całych pędów do adaptera sieczkarni w postaci podbieracza pokosu.
192
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
W celu utrzymania powtarzalności prób prędkość kątową wału odbioru mocy (WOM)
ciągnika monitorowano obrotomierzem (dokładność ±0,1 s–1) połączonym z wyświetlaczem
cyfrowym.
Wilgotność materiału wyznaczano metodą suszarkowo-wagową zgodnie z wymaganiami
normy S358.2 ASABE (ASABE Standards 2011b). W tym celu 3 uśrednione próbki materiału
każdej rośliny zważono na wadze RADWAG WPS 600/C z dokładnością 0,01 g, a następnie
suszono do stałej masy w temperaturze 103 ±2o C w suszarce laboratoryjnej SLW 115 przez 24 h.
Do oceny rozkładu wymiarów cząstek pociętego materiału roślinnego wykorzystano
separator sitowy (Lisowski i in., 2009a) i metodykę badań według wymagania normy ASABE
Standard S424.1 (ASABE Standards 2011a). Do pomiarów użyto 3–5 uśrednionych,
niezagęszczonych próbek o objętości 10 dm3 dla każdej rośliny. Czas przesiewania 120 s
kontrolowano stoperem, a poszczególne frakcje cząstek ważono na wadze elektronicznej
RADWAG WSP 600/C z dokładnością 0,01 g.
Dla parametrów pracy sieczkarni (prędkość kątowa tarczy nożowej 104,7 s–1, 10 noży,
zasilanie materiału 3,75 kg·s–1, czyli 13,5 t·h–1) sporządzono charakterystyki wymiarów cząstek.
Szczegółowe metodyki badań i zależności do wyznaczenia parametrów rozkładu oraz modelu
Rosina-Rammlera-Serlinga-Bennetta można znaleźć w pracach Lisowskiego i in. (Lisowski i in.,
2008, 2009a, 2009b,2009c).
Analizę statystyczną przeprowadzono z wykorzystaniem standardowego pakietu
statystycznego Statistica v.10.
WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA
Na podstawie przeprowadzonej analizy wariancji dwuczynnikowej (rodzaj rośliny, termin
zbioru) stwierdzono, że średnia prędkość kątowa WOM ciągnika na biegu jałowym nie różniła się
między terminami zbioru (Fv1=1, v2=51 =1,520, przy krytycznym poziomie istotności p = 0,2240), ale
była zróżnicowana między roślinami (Fv1=6, v2=51 =6,88, p < 0,0001). Interakcja gatunku rośliny i
terminu zbioru miała również statystycznie istotny wpływ na różnice w wartościach prędkości
kątowej WOM na biegu jałowym (Fv1=6, v2=51 =3,58, p = 0,0049). Średnia wartość prędkości
kątowej WOM podczas rozdrabniania roślin zebranych w pierwszym terminie wynosiła 106,8 s–1 a
w drugim – 107,3 s–1. Różnica wynosiła tylko 0,5 s–1, co stanowiło 0,5% rozrzutu. Maksymalna
różnica (4,6 s–1) wystąpiła między wartościami prędkości kątowej WOM dla prosa rózgowatego
(109,8 s–1) oraz dla rdestowca (105,2 s–1) zbieranych w drugim terminie. Wynika z tego, że
maksymalny błąd względny nie przekraczał wartości 4,4%, co można uznać, mimo wyników
analizy wariancji, że założenie jednakowej wartości prędkości kątowej WOM ciągnika na biegu
jałowym dla wszystkich rodzajów roślin zbieranych w obu terminach było zasadne i stanowi
dowód powtarzalności prób pomiarowych.
Mimo że rośliny były zebrane w tych samych fazach rozwojowych, to różniły się
wilgotnością, ze względu na ich rodzaj oraz odmienną strukturę tkankową, co wskazuje na
zasadność zbadania tego parametru. Były to różnice statystycznie istotne, czego dowodem są
wyniki analizy wariancji. Wilgotność materiału różniła się nie tylko między roślinami (Fv1=6,
v2=52 = 7,22, p < 0,0001), ale także między terminami zbioru (Fv1=1, v2=52 = 173,34, p < 0,0001). W
pierwszym terminie zbioru wilgotność materiału roślinnego wynosiła średnio 76,3%, a w drugim
wilgotność była znacznie mniejsza i wynosiła 62,7%. W pierwszym terminie zbioru największą
wilgotność miał topinambur 85,1%, a najmniejszą miała spartina 70,7% (tab. 1). W drugim
terminie zbioru największą wilgotność miał rdestowiec 71,3%, w którym, w stosunku do
pierwszego terminu zbioru, odnotowano najmniejsze zmniejszenie wilgotności (różnica wynosiła
3,6%). W tym samym czasie najmniejszą wilgotność osiągnęły rośliny ślazowca 51,1%, które w
największym stopniu zmniejszyły swoją wilgotność między terminami zbioru (różnica wynosiła
24,0%). Duży spadek wilgotności zanotowano również dla topinambura (23,2%).
Wartości średniej geometrycznej wymiarów cząstek xg, odchylenia standardowego
bezwymiarowego sg, jak i odchylenia standardowego wyrażonego w jednostce miary (w mm) sgw
statystycznie istotnie różnią się między roślinami i terminami ich zbioru (tab. 2). Stwierdzono
również bardzo silną interakcję między tymi cechami.
193
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabela 1 – Wilgotność rozdrobnionego materiału roślin energetycznych zebranych pod koniec czerwca (I
termin zbioru) i na początku października (II termin zbioru)
Termin
Miskant
Rdestowiec
zbioru
olbrzymi
sachaliński
I
77,8
74,9
II
57,4
71,3
Źródło: wyniki własne autorów.
Spartina
preriowa
70,7
60,7
Ślazowiec
pensylwański
75,1
51,1
Palczatka
Gerarda
76,4
66,9
Topinambur
85,1
61,9
Proso
rózgowate
74,0
66,1
Tabela 2 – Wyniki analizy wariancji średniej geometrycznej wymiarów cząstek xg, odchylenia
standardowego bezwymiarowego sg i odchylenia standardowego w mm wartości geometrycznej wymiaru
cząstek rozdrobnionych pędów spartiny, miskanta, ślazowca i rdestowca dla czynników: rodzaj rośliny,
termin zbioru
Źródło
Średnia geometryczna
wymiaru cząstek, xg
Test F
p-value
A: roślina
261,03
<0,0001
B: termin zbioru
162,54
<0,0001
Współdziałanie A × B
51,21
<0,0001
Źródło: wyniki własne autorów.
Odchylenie standardowe
bezwymiarowe sg
Test F
p-value
31,63
<0,0001
200,14
<0,0001
21,20
<0,0001
Odchylenie standardowe
sgw
Test F
p-value
182,65
<0,0001
8,13
0,0065
8,75
<0,0001
Spośród tych trzech parametrów najważniejszym jest wartość średniej geometrycznej
wymiarów cząstek xg materiału rozdrobnionego roślin, która były na ogół większa w pierwszym
terminie zbioru (7,00 mm) niż w drugim (6,16 mm). Przebiegi zmian wartości xg (rys. 1) wskazują,
że na ten ogólny wynik bardzo silny wpływ miały wyniki dla topinambura, dla którego wartości xg
w pierwszym i drugim terminie zbioru wynosiły odpowiednio 10,4 mm i 6,9 mm (skrócenie o
51,8%). Zbliżoną dynamikę spadku wartości średniej geometrycznej wymiarów cząstek uzyskano
dla roślin ślazowca, palczatki i prosa, która zawierała się w zakresie 13,8%–15,9%, a najmniejszą
dla rdestowca 6,4%. Odmiennie charakterystyki uzyskano dla materiału rozdrobnionego roślin
miskanta i spartiny, których wartości średniej geometrycznej wymiarów cząstek zwiększyły się,
odpowiednio z 6,24 mm do 6,36 mm (o 1,9%) oraz z 5,08 mm do 5,54 mm (o 9,0%).
11
Palczatka Gerarda
Spartina preriowa
Ślazowiec pelsylwański
Miskant olbrzymi
Topinambur
Proso rózgowate
Rdestowiec sachaliński
10,40
10
Xg, mm
9
8,18
7,83
8
7,69
6,88
7
6,85
6
6,36
6,24
5,91
5,39
5,54
5
5,08
5,10
4,71
4
I
II
termin zbioru
Rysunek 1 – Zmiana wartości średniej geometrycznej wymiarów cząstek xg rozdrobnionego materiału roślin
energetycznych zebranych w pod koniec czerwca (I termin zbioru) oraz pod
koniec lipca (palczatka, proso) i na początku października (II termin zbioru)
Źródło: wyniki własne autorów.
194
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Prawdopodobnie różnice wynikają w większym stopniu z cech biometrycznych pędów
roślin, ich średnicy łodyg, udziału liści oraz ze struktury tkanek, gdyż nie ma relacji matematycznej
między wartościami xg, a zmianą wilgotności materiału roślinnego. Spostrzeżenie to wskazuje na
potrzebę dalszych badań, które pozwoliłyby na wyjaśnienie zaobserwowanych zmian.
Parametry modelu Rosina-Rammlera-Sperlinga-Bennetta (RRSB) n i x50 dla każdego
rozkładu wymiarów cząstek zestawiono w tab. 3. Charakteryzują się one wysoce statystycznymi
ocenami istotności. Wartości testów Fishera-Snedecora oraz współczynników determinacji
świadczą o dobrym dopasowaniu modelu RRSB do rozkładów rzeczywistych wymiarów cząstek.
Model RRSB można wykorzystać do predykcji rozkładów skumulowanych wymiarów cząstek
materiału roślinnego rozdrobnionego w sieczkarni pracującej w warunkach określonych w
metodyce badań. Hipotetyczne wartości wymiaru przekątnej oczka sita, przy którym przesieje się
50% masy mieszaniny rozdrobnionego materiału roślinnego x50 dobrze korespondują z wartościami
średniej geometrycznej wymiarów cząstek xg, którym odpowiada przekątna oczka sita, przy której
przesieje się 63,2% masy mieszaniny.
Tabela 3 – Współczynniki modelu Rosina-Rammlera-Sperlinga-Bennetta dla rozkładu wymiarów cząstek
materiału rozdrobnionego roślin zebranych w dwóch terminach
I termin zbioru
II termin zbioru
Roślina
n
x50, mm
F
R2, % Roślina
n
x50, mm
F
R2, %
Proso
1,54
4,40
1060
97,4 Proso
1,40
3,78
1058 97,4
Spartina
1,46
4,12
1093
97,5 Palczatka
1,54
4,29
839 96,8
Palczatka
1,71
5,10
752
96,4 Spartina
1,47
4,74
578 97,3
Miskant
1,68
5,19
1077
97,5 Miskant
1,40
5,00
1834 99,1
Ślazowiec
1,88
7,04
963
97,2 Topinambur
1,46
5,44
1738 99,1
Rdestowiec
1,76
7,88
378
93,1 Ślazowiec
1,51
5,56
1600 99,0
Topinambur
2,44
10,04
230
90,9 Rdestowiec
1,60
6,33
1430 98,9
Źródło: wyniki własne autorów.
Oznaczenia:
n – stała charakteryzująca materiał, która jest miarą stromości krzywej rozkładu,
x50 – hipotetyczny wymiar przekątnej oczka sita, przy którym przesieje się 50% masy mieszaniny
rozdrobnionego materiału roślinnego, mm,
F – statystyka Fishera-Snedecora,
R2 – współczynnik determinacji, %.
Uwzględniając zatem zalecenia (Sałagan i in., 2012) wymiarów cząstek 4 mm–8 mm
rozdrobnionego materiału przeznaczonego na fermentację metanogenną do produkcji biogazu
można stwierdzić, że cięcie materiału badanych roślin energetycznych (oprócz topinamburu
zbieranego w i terminie) w sieczkarni z toporowym zespołem rozdrabniającym przy prędkości
kątowej tarczy 104,7 s–1 i 10 nożach oraz prędkości zasilania walców wciągająco-zagęszczających
0,82 m·s–1 pozwala na uzyskanie mieszaniny o średnich wymiarach 4,71 mm–8,18 mm, przy
teoretycznie możliwym wymiarze 4,9 mm.
WNIOSKI I STWIERDZENI
1.
Mimo że materiał roślin energetycznych zebranych pod koniec czerwca charakteryzował
się większą wilgotnością (76,3%) niż zebranych pod koniec lipca (palczatka Gerarda, proso
rózgowate) lub na początku października (pozostałe rośliny, 62,7%), to nie stwierdzono
jednoznacznego związku z wymiarami rozdrobnionego materiału, gdyż dla topinambura,
rdestowca sachalińskiego, ślazowca pensylwańskiego, palczatki Gerarda i prosa
rózgowatego wartości zmniejszały się, z odpowiednio 10,40 mm, 8,18 mm, 7,83 mm,
5,91 mm i 5,39 mm do 6,86 mm, 7,69 mm, 6,88 mm, 5,10 mm i 4,71 mm, a dla miskanta i
spartiny zwiększały, z odpowiednio 6,24 mm i 5,08 mm do 6,36 mm i 5,54 mm.
2.
Na podstawie wartości średniej geometrycznej wymiarów cząstek xg i hipotetycznego
wymiaru oczka sita x50 , przy którym przesieje się 50% masy mieszaniny uzyskano
podobny ranking o wartościach rosnących dla roślin zbieranych w czerwcu i w fazie
technicznej dojrzałości (lipiec lub październik): proso rózgowate, spartina preriowa,
195
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
3.
ISSN 1802-2391
palczatka Gerarda, miskant olbrzymi, ślazowiec pensylwański, rdestowiec sachaliński,
topinambur.
Zastosowanie sieczkarni z toporowym zespołem rozdrabniającym przy prędkości kątowej
tarczy 104,7 s–1 i 10 nożach oraz prędkości zasilania walców wciągająco-zagęszczających
0,82 m·s–1 pozwoliło na uzyskanie mieszaniny o średnich wymiarach 4,71 mm–8,18 mm
(oprócz topinambura zbieranego pod koniec czerwca – 10,40 mm), które spełniają
wymagania wymiarów cząstek materiału przeznaczonego do produkcji biogazu 4 mm–
8 mm, ale część długich cząstek może stwarzać problemy w pracy mieszadeł i wskazane
byłoby ich wydzielenie z mieszaniny.
Bibliografia:
AHMED, A.M., DRZYMAŁA, J. Two-dimensional fractal linearization of distribution curves.
Physicochemical Problems of Mineral Processing, 2005, 39, 129-139. ISSN 1643-1049.
ASABE Standards. Method of determining and expressing particle size of chopped forage
materials by screening ANSI/ASABE S424.1 (R2007). In: ASABE Standards 2011,
American Society of Agricultural and Biological Engineers, St. Joseph, MI, USA 2011a.
ASABE Standards. Moisture measurement – forages ASABE S358.2 (R2008). In: ASABE
Standards 2011, American Society of Agricultural and Biological Engineers, St. Joseph,
MI, USA 2011b.
BITRA, V.S., WOMAC, A.R., CHEVANAN, N., SOKHANSANJ, S. Comminution properties of
biomass in hammer mill and its particle size characterization. Published by the American
Society of Agricultural and Biological Engineers, St. Joseph, Michigan, www.asabe.org,
2008.
KASPRZYCKA, A. Przyczyny zakłóceń procesu fermentacji metanowej. Autobusy, Technika,
Eksploatacja, Systemy Transportowe, 2010, 10, 224-228. ISSN 1509-5878.
LISOWSKI, A. (RED.), CHLEBOWSKI, J., KLONOWSKI, J., NOWAKOWSKI, T., STRUŻYK,
A., SYPUŁA, M. Technologie zbioru roślin energetycznych. Wyd. SGGW, Warszawa
2010, 146. ISBN 978-83-7583-222-8.
LISOWSKI, A. (RED.), KOSTYRA, K., KLONOWSKI, J., CHLEBOWSKI, J., NOWAKOWSKI,
T., SYPUŁA, M., ŁOZICKI, A., BULIŃSKI, J., GACH, S., KOTECKI, L., ŚWIĄTEK, K.
Efekty działania elementów wspomagających rozdrobnienie roślin kukurydzy a jakość
kiszonki. Wyd. SGGW, Warszawa 2009a, 300. ISBN 978-83-7583-158-0.
LISOWSKI, A., STASIAK, P., POWAŁKA, M., WIŚNIEWSKI, G., KLONOWSKI, J., SYPUŁA,
M., SZCZESNY, W., CHLEBOWSKI, J., NOWAKOWSKI, T., KOSTYRA, K.,
STRUŻYK, A., KAMIŃSKI, J. Charakterystyki rozdrobnionej biomasy przeznaczonej na
biogaz. Autobusy, Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe, 2012, 10, 111-120.
ISSN 1509-5878.
LISOWSKI, A., DĄBROWSKA, M., STRUŻYK, A., KLONOWSKI, J., PODLASKI, S. Ocena
rozkładu długości cząstek roślin energetycznych rozdrobnionych w rozdrabniaczu
bijakowym. Problemy Inżynierii Rolniczej, 2008, 4, 77-84. ISSN 1231-0093.
LISOWSKI, A., KLONOWSKI, J., SYPUŁA, M. Zastosowanie modelu RRSB do predykcji
wydzielenia mieszaniny przeznaczonej do produkcji peletów i brykietów. Inżynieria
Rolnicza, 2009b, 6, 169-176. ISSN 1429-7264.
LISOWSKI, A., NOWAKOWSKI, T., SYPUŁA, M., CHOŁUJ, D., WIŚNIEWSKI, G.,
URBANOVIČOVÁ, O. Suppleness of energetic plants to chopping. Annals of Warsaw
University of Life Sciences – SGGW, Agriculture (Agricultural and Forest Engineering)
2009c, 53, 33-40. ISSN 1898-6730.
NIEDZIÓŁKA, I. Zbiór kukurydzy na ziarno i na kiszonkę. ATR Express. Aktualności Techniki
Rolniczej, 2004, 15, 8-12. ISSN 1505-2575.
SAŁAGAN, P., DOBEK, T.K., WIELICZKO, P. Zróżnicowanie stopnia rozdrobnienia substratów
wykorzystywanych do produkcji biogazu. XIX Konferencja Naukowa, Zakopane 610.02.2012.
SCHWAB, E.C., SHAVER, R.D., SHINNERS, K.J. LAUER, J.G., COORS, J.G. Processing and
chop length effects in brown-midrib corn silage on intake, digestion, and milk production
by dairy cows. Journal of Dairy Science, 2002, 85, 613-623. ISSN 0022-0302.
196
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
SHAVER, R.D. Practical application of fiber and starch digestibility in daily cattle nutrition. Proc.
of 64th Cornell Nutr. Conf. For Feed Manuf., East Syracuse, NY. Cornell Univ., Ithaca, NY
2002.
ZHANG, M. Design and evaluation of corn silage-making system with shredding. Praca doktorska.
The Pennsylvania State University College of Engineering. Pennsylvania 2002.
Adres do korespondencji:
Prof. dr hab. inż. Aleksander Lisowski
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, 02-787 Warszawa, Nowoursynowska 166, Polska,
Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych, Warszawa, Polska
Tel.: +4822-5934538, Fax: +4822-5934514, e-mail: [email protected]
197
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
EVALUATION SIEVE SEPARATOR IN THE SEPARATION OF SEEDS FROM
DIFFERENT VARIETIES OF GRAPE MARC
HODNOCENÍ SÍTOVÉHO SEPARÁTORU PŘI SEPARACI SEMEN U MATOLINY Z
RŮZNÝCH ODRŮD RÉVY VINNÉ
DAVID LUDÍN, PATRIK BURG
MENDELU v Brně, Zahradnická fakulta, Ústav zahradnické techniky
Abstract
The paper deals with the evaluation of the separation efficiency on planar vibrating separator and
the purity of the separated seeds from marc of selected grape varieties. Measurements were made in
2013 for those varieties Traminer, Sauvignon, Riesling, Grüner Veltliner, Riesling, André,
Lemberger, Cabernet sauvignon, Cabernet Moravia, Zweigeltrebe. Weight collected samples was
70 kg. From the results obtained it is evident that all of the observed separation efficiency varieties
is high and varies according to the variety between 63–83%. The lowest seed yield was found in
Sauvignon (13,9%) and Riesling (15,9%), the highest in the variety André (33,7%). Purity of the
separated seeds in most samples was relatively stable (76–90%).
Keywords:
winery, grape marc, grapevine seeds, separator, oil from the grapevine seeds
Souhrn
Příspěvek se zabývá hodnocením účinnosti separace na rovinném vibračním separátoru a čistoty
odseparovaných semen z matoliny u vybraných moštových odrůd révy vinné. Měření probíhala
v roce 2013 u odrůd Tramín červený, Sauvignon, Ryzlink vlašský, Veltlínské zelené, Ryzlink
rýnský, André, Frankovka, Cabernet sauvignon, Cabernet Moravia, Zweigeltrebe. Hmotnost
odebraných vzorků činila 70 kg. Ze získaných výsledků je patrné, že u všech sledovaných odrůd je
účinnost separace vysoká a pohybuje se v závislosti na odrůdě mezi 63–83 %. Nejmenší výtěžnost
semen byla zjištěna u odrůd Sauvignon (13,9%) a Ryzlink rýnský (15,9%), nejvyšší u odrůdy
André (33,7%). Čistota odseparovaných semen byla u většiny vzorků poměrně vyrovnaná (76–
90%).
Klíčová slova: vinařství, matolina, semena révy, separátor, olej ze semen révy
ÚVOD
V evropských vinařských provozech vzniká při zpracování hroznů každoročně 8 mil. tun
matolin. Ze statistických údajů je zřejmé, že v ČR se ročně ve velkých vinařských závodech
zpracovává cca 60 000 t vinných hroznů, což představuje produkci 18 000 t matolin.
Legislativní předpisy EU a stále se zpřísňující národní předpisy v oblasti odpadového
hospodářství, směřují prioritně k hledání nových bezodpadových technologií, které zabezpečí
účelné a efektivní využití odpadních produktů z výrobních procesů (BOULTON, BUTZKE, 1995).
Z pohledu odpadového hospodářství představuje matolina druhotný biotický odpad produkovaný
v sektoru Food–Drink–Milk, který není možné deponovat na skládky komunálních odpadů
(ENVIRONMENT PROTECTION AUTHORITY, 2001).
Matolina je tvořena semeny, zbytky a úlomky třapin, slupkami vylisovaných bobulí. Podíl
semen v matolině činí běžně 14–30 %, zbytky a úlomky třapin představují 8–10 % a zbytek tvoří
slupky vylisovaných bobulí (SCHIEBER et al., 2002).
Z hlediska dalšího využití představují zajímavou složkou právě semena. Řada autorů např.
SKELTON, 2000; DĚDINA, 2010; MARSHALL, et al., 2012 se proto v posledních letech zabývá
problematikou jejich separace z matoliny. Tyto snahy však dosud narážejí na omezené technické
možnosti pro sestavení výrobní linky k separaci a následnému sušení a lisování oleje ze semen.
Důvodem je i skutečnost, že problematika technických řešení separace semen a souvisejících
návrhů technologických linek na výrobu oleje ze semen révy vinné nebyla dosud v podmínkách ČR
řešena.
198
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Odseparovaná semena lze využít pro lisování oleje. Ten je v současnosti velmi ceněnou
surovinu především pro své příznivé dietetické hodnoty. Vyznačuje se vysokým obsahem
esenciálních mastných kyselin a tetrafenolů (ANASTASIADI, PRATSINIS et al., 2010).
Významné složky jsou třísloviny (3–6 %) a oleje (10–20 %). Další rozpustné součásti jsou cukry,
kyseliny, proteiny a poměrně vysoký obsah popelovin. Olej obsahuje také velké množství
antioxidantů a vitaminů (YAMAKOSHI et al., 2002).
Cílem experimentálních měření bylo stanovení účinnosti separace na rovinném vibračním
separátoru a čistoty odseparovaných semen z matoliny u vybraných moštových odrůd révy vinné.
MATERIÁL A METODY
Matolina hodnocených odrůd
Odběry matolin bezprostředně po vylisování na pneumatických lisech probíhaly průběžně
ve zpracovatelské sezóně 2013. Celkem bylo odebráno 10 vzorků matolin následujících odrůd révy
vinné – Tramín červený, Sauvignon, Ryzlink vlašský, Veltlínské zelené, Ryzlink rýnský, André,
Frankovka, Cabernet sauvignon, Cabernet Moravia, Zweigeltrebe. Hmotnost odebraných vzorků
činila 70 kg.
Zařízení pro separaci
Pro potřeby experimentálních měření byl využit prototyp vibračního separátoru vyvinutý
na Ústavu zahradnické techniky. Toto zařízení uplatňuje princip mechanických vibrací
přenášených na trojici rovinných sít s různým tvarem a velikostí otvorů a je konstruováno v
mobilním provedení. Základem je masivní ocelový rám s jednonápravovým kolovým podvozkem a
závěsem. Na nosný rám je pomocí silentbloků uchycena vyměnitelná nástavba s trojicí výměnných
rovinných sít. Na prvním separačním stupni dochází k oddělování matolin tvořených velkými
částicemi shluků slupek o velikosti větší než 10 mm. Na druhém separačním stupni dochází k
oddělování jader od zbytků slupek o velikosti větší než 5 mm. Třetí síto slouží pouze pro dočištění
vinných jader od drobných částic matolin. Průměrná výkonnost separátoru činí 100 kg semen za
hodinu.
Stanovení výtěžnosti a čistoty semen při separaci
Reprezentativní vzorky matoliny byly před separací váženy (hmotnost 70 kg). Po
provedení separace byla zvážena odseparovaná semena. Účinnost separace pak byla vyjádřena ve
vztahu ke 100 % účinnosti (kontrolní vzorek). Podíl semen a slupek v kontrolním vzorku matolin o
hmotnosti 2000 g byl u obou hodnocených odrůd stanoven rozborem na vibračních laboratorních
sítech s průměrem ok 6–2 mm.
Ze semen odseparovaných na vibračním separátoru byly za účelem stanovení jejich čistoty
odebírány směsné vzorky, které byly následně ručně roztříděny a zváženy na analytických vahách.
U semen byla stanovena hmotnost tisíce semen a po jejich vysušení také gravimetricky vlhkost
semen.
Metody statistického vyhodnocení
K vyhodnocení výsledných hodnot naměřených při separaci semen z matoliny byly využity
dostupné statistické ukazatele a metody, např. aritmetické průměry, směrodatné odchylky a metoda
konstrukce konfidenčních intervalů kolem aritmetického průměru. Tyto metody statistického
vyhodnocení byly aplikovány pomocí počítačového softwaru Microsoft Excel a Statistika 10 CZ.
VÝSLEDKY A DISKUZE
Principem separace je u sítového separátoru plynulý posuvný pohyb vrstvy matoliny po
rovinné ploše síta, při kterém dochází k propadu semen přes otvory v sítě o kalibrované velikosti.
Pro zajištění pohybu materiálu byla síta nakloněna o 5–100 a doplněna o vibrační pohon.
Separovaná směs semen a slupek se pohybuje ve vrstvě určité výšky. Při daném pohybu
jednotlivá semena, s menším rozměrem jako jsou rozměry otvorů síta, propadávají skrze otvory
pod síto, zatím co slupky a příměsi s většími rozměry odchází zadní částí síta ven. Po průchodu
199
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
skrze síto se směs semen na dalším sítě s menšími otvory rozdělí na dvě frakce: první – tvořena
semeny odchází po sítě a je shromážděna do sběrné nádoby, druhá – tvořena úlomky semen a
zbytky slupek s rozměry menšími než jsou otvory dolního síta, propadává přes síto.
Tabulka 1 uvádí výsledný přehled průměrných hodnot zjištěných při separaci semen
z matoliny u 10 hodnocených bílých a modrých moštových odrůd révy vinné.
Tabulka 1 – Přehled hodnot sledovaných znaků
Průměrná hodnota sledovaného znaku
Vzorek matoliny
Odrůda
Hmotnost
(kg)
Zweigeltrebe
Cabernet
Sauvignon
Cabernet
Moravia
Ryzlink rýnský
Ryzlink vlašský
Tramín červený
Sauvignon
Frankovka
André
Veltlínské
zelené
70,00
Hmotnost
semen při
100 %
účinnosti
separace
(kg)
35,99
70,00
20,57
13,95
65,53
39,00
67,82
70,00
24,68
17,76
61,08
48,00
71,98
70,00
70,00
70,00
70,00
70,00
70,00
14,58
19,55
15,81
11,95
22,07
28,44
11,17
15,41
12,61
9,73
18,14
23,63
72,27
65,83
66,28
69,68
64,24
60,06
37,00
33,00
36,00
42,00
34,00
34,00
76,57
78,83
79,76
81,48
82,21
83,08
70,00
15,03
12,59
67,21
46,00
83,75
Účinnost
separace
(%)
Hmotnost
odseparovaných
semen
(kg)
Vlhkost
semen
(%)
Hmotnost
tisíce semen
(g)
22,83
66,28
39,00
63,43
Ze získaných výsledků je patrné, že u všech sledovaných odrůd je účinnost separace
vysoká a pohybuje se v závislosti na odrůdě mezi 63–83 %. Průběh procesu prosévání ovlivňuje
zejména zatížení sít (výška vrstvy), složení směsi, mechanicko-fyzikální vlastnosti separovaných
materiálů a také kinetika pohybu sít.
Hmotnost odseparovaných semen [kg]
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
Veltlínské zelené
André
Frankovka
Sauvignon
Tramín červený
Ryzlink vlašský
Ryzlink rýnský
Cabernet Moravia
Cabernet Sauvignon
Zweigeltrebe
0
Odrůda
Obrázek 1 – Graf hmotnosti semen u hodnocených odrůd odseparovaných z matoliny
200
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Rozborem matoliny a separací jader se v podmínkách ČR zabývali např. PLÍVA (1999),
který prováděl laboratorní sítový rozbor matoliny. Využívali při něm sít s průměrem ok 2, 3,5 a 5
mm, ovšem pro separaci používali již vysušené matoliny s obsahem vysušených vinných jader.
Dosažená účinnost separace se pohybovala na úrovni 55–70%. V zahraničí se problematikou
separace semen z matolin v čerstvém stavu zabýval MARSHALL et al. (2012). Na prototypu
rotačního válcového separátoru dosáhli účinnosti separace až kolem 75%. V obrázku 1 jsou
uvedeny hmotnosti semen (výtěžnosti semen) odseparovaných z navážených vzorků matoliny u
různých odrůd.
Problematikou hodnocení výtěžnosti semen z matoliny se zabýval ZEMÁNEK, BURG
(2013). Podle jejich měření se výtěžnost pohybuje mezi 13–30%, což prakticky odpovídá
naměřeným hodnotám. Při hodnocení byla zjištěna nejmenší výtěžnost semen u odrůd Sauvignon
(13,9%) a Ryzlink rýnský (15,9%), nejvyšší u odrůdy André (33,7%). Také z výsledků
statistického vyhodnocení vyplývá, že mezi výtěžností semen u hodnocených vzorků matolin
existuje statisticky průkazný rozdíl. Vyšší výtěžnost semen u modrých odrůd je zřejmě způsoben
technologií zpracování hroznů. Při nakvášení rmutu dochází k částečnému rozkladu slupek, při
současném uvolnění semen.
Z hlediska efektivity separace jsou rovněž přijatelné ztráty semen, které během separace
nebyly odděleny z matoliny a odchází společně s ní jako nadsítná frakce. Podle MARSHALLA et
al. (2012) představují hlavní ztráty semena, která zůstávají po vylisování pevně uzavřena uvnitř
slupek, nebo jsou k jejich povrchu vázána adhezními silami. Za přijatelné lze podle jeho výsledků
považovat ztráty semen až na úrovni 20–30%.
V obrázku 2 jsou uvedeny procentické hodnoty vyjadřující čistotu odseparovaných semen,
která byla u převážné většiny vzorků poměrně vyrovnaná (76–90%). Zajištění vysokého stupně
čistoty semen je významné z pohledu dalšího využití semen pro lisování.
Obrázek 2 – Graf čistoty odseparovaných semen
DĚDINA a kol (2013) uvádí, že průchodnost semen při lisování oleje lze aktivně ovlivnit
jejich čistotou. Z tohoto důvodu je důležité semena před vstupem do lisovacího zařízení zbavit
zejména drobných nečistot, drobných zbytků slupek, nevyvinutých jader apod. Tyto drobné částice
mohou tvořit až 20% celkového objemu mechanicky odseparovaných semen a jsou příčinou
ucpávání lisovací hlavy.
ZÁVĚR
V ČR se stále silněji projevují snahy o využívání technologií, které výrazně snižují
produkci odpadů a tím i náklady na jejich likvidaci. V oblasti zpracování hroznů a výroby vína je to
201
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
patrné zejména u středních nebo velkých vinařských provozů, které hledají nové možnosti využití i
takových zbytkových produktů jako je matolina. Vedle kompostování matolin se i u nás projevují
snahy, které, po vzoru vyspělých vinařských zemí, usilují o zvládnutí technologie zpracování
matolin pro výrobu oleje ze semen révy vinné.
Tyto snahy však dosud narážejí na omezené technické možnosti pro sestavení výrobní
linky k separaci, sušení a lisování oleje ze semen. Důvodem je i skutečnost, že problematika
technických řešení separace semen a souvisejících návrhů technologických linek na výrobu oleje ze
semen révy vinné nebyla dosud v podmínkách ČR řešena.
V příspěvku jsou uvedeny výsledky separace semen révy vinné z 10 různých vzorků
matoliny, které byly prováděny na prototypu sítového separátoru vyvinutého ve spolupráci Ústavu
zahradnické techniky MENDELU v Brně a VÚZT Praha. Získané výsledky naznačují, že se
účinnost separace na tomto zařízení pohybuje mezi 63–83%, při současném zajištění vysoké čistoty
semen, což odpovídá vysokým požadavkům na jejich další zpracování.
Literatura:
ANASTASIADI, M., PRATSINIS, H., KLETSAS, D., SKALTSOUNIS, A-L., 2010: Bioactive
non-coloured polyphenols content of grapes, wines and vinification by-products:
Evaluation of the antioxiadant activities of their extracts. Food Research International, 43:
805–810
BAYDAR, N. G., ÖZKAN, G., ÇETIN, E. S., 2007: Characterization of grape seed and pomace
oil extracts. Grasasy aceites, 58: 29–33
BOULTON, B. R., BUTZKE, CH. E., 1995: Tartrate recycling: a combined approach to byproduct recovery and waste reduction’, Department of Viticulture and Enology, University
of California, December 1995
BURG, P., ZEMÁNEK, P., JELÍNEK, A., DĚDINA, M., SKALA, O., 2013: Separace semen révy
vinné z matolin. Uplatněná certifikovaná metodika. Brno: MENDELU v Brně, Ediční
středisko. 26 s. 1. vyd. ISBN 978-80-7375-925-4
DĚDINA, M., BURG, P., ČEJKA, Z., ZEMÁNEK, P., JELLÍNEK, A., 2012: Dvoustupňový
vibrační separátor, FV I - 111B107 – 2012
ENVIRONMENT PROTECTION AUTHORITY, 2001: Consultancy report: Opportunities for the
reuse of winery industry solid wastes, SA Waste Management Committee, PPK
Environment & Infrastructure Rty Ltd, 17 January 2001
MARSHALL, J. CH., RIPPER, CH. S., ROMBOLA, R. A., 2012: A separator for separating
grape seeds from grape marc waste. Australian patent AU2006252259
PLÍVA, P., JELÍNEK, A., 1999: Vinný olej- žádaná surovina na trhu. Agromagazín, 3/1: 21-23,
1999
SCHIEBER, A., MÜLLER, D., RÖHRIG, G., CARLE, R., 2002: Effects of grape cultivar and
processing on the quality of cold-pressed grape seed oils. Mitteilungen Klosterneuburg, 52
(2002), pp. 29–33
YAMAKOSHI, J., SAITO, M., KATAOKA, S., TOKUTAKE, S., 2002: Procyanidin-rich extract
from grape seeds prevents cataract formation in hereditary cataractous (ICR/f) rats,
Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50 (2002), pp. 4983–4988
Výsledky vychází z řešení výzkumného projektu NAZV č. QI111B107, s názvem Výzkum získávání a
využití biologicky aktivních látek (BAL) ze semen vinných hroznů pro zlepšení metabolismu
hospodářských zvířat jako podklad pro návrh nejlepší dostupné techniky (BAT).
Kontaktní adresa:
Ing. David Ludín,
MENDELU v Brně, ZF, Ústav zahradnické techniky, Valtická 337, 691 44 Lednice, ČR,
[email protected]
Doc. Ing. Patrik Burg, Ph.D,
MENDELU v Brně, ZF, Ústav zahradnické techniky, Valtická 337, 691 44 Lednice, ČR,
[email protected]
202
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ANALYSIS OF THE EFFECTS OF SOIL TILLAGE PRACTICES ON THE AMOUNT
OF CO2 EMISSIONS FROM THE SOIL TO THE ATMOSPHERE
ANALÝZA VPLYVOV TECHNOLÓGIE SPRACOVANIA PÔDY NA MNOŽSTVO
EMISIÍ CO2 UVOĽŇOVANÝCH Z PÔDY DO ATMOSFÉRY
MIROSLAV MACÁK, LADISLAV NOZDROVICKÝ
Slovak university of Agriculture in Nitra, Faculty of Engineering, Department of Machines and
Production Systems
Abstract
The paper is focused on the study of effects of two different tillage practices on the amount of CO2
emissions released from the soil to the atmosphere. Tillage practice, which is used for soil
cultivation, significantly effects the amount of the emission released from the soil to the
atmosphere. By using of the ACE (Automated Soil CO2 Exchange Station), allowing to measure
the amount of the emission released from the soil to the atmosphere was measured and it was
confirmed that soil cultivation disturbs balanced state of the soil surface layer and CO2 emissions
are released from the soil. The amount of emissions depends upon the intensity of soil
manipulation. Results obtained have confirmed that using of the plough has caused 1,2-times more
CO2 emissions when compared with the using of mulching combined cultivator.
Keywords:
soil tillage, ploughing, measurement, CO2 emissions
INTRODUCTION
Soil tillage was always considered as an unseparable and integral part of the traditional
agricultural production, Neubauer, et al. (1989). Manipulation with the soil during tillage
operations has to disturb a compact state of the soil and subsequently to modify the structure of the
soil layer. Under the term “soil tillage” we understand the set of operations which cause
mechanically significantly change the characteristics of the topsoil layer or rhizosphere. Soil tillage
belongs among the basic elements cropping systems, especially on the arable land. Soil tillage
practice have a close relation to the production area, to the soil and its fertility, and also to the
grown crops (Smatana et al., 2001).
Due to the global climatic changes there is running a worldwide discussion about the
effects of soil tillage practice. Reicosky and Saxton (2007) drew attention to a well-known fact that
while conventional tillage technology, based on the use of moldboard plough, contribute
significantly to the release of greenhouse gases into the atmosphere, on the other hand soil
conservation tillage practices significantly reduce the amount of the emissions released from the
soil to the atmosphere. According to Reicosky, 1997, the soil tillage technologies based on reduced
soil manipulation with the surface soil layer preserve soil organic matter and in the same time they
decrease the extent of the oxidation processes effecting the soil organic matter. As mentioned by
Robertson et al.,2000, the problems related to the effects of the soil tillage practices represent only
one part of the complex system, which covers all effects of the agricultural production on the
global environmental conditions, including the production of the greenhouse gases global, where
carbon dioxide CO2 plays an important role.
Based on the overview of the current state of the solved problems it is evident that
machines and practices used in the soil tillage system significantly affect the rate of release of CO2
from the soil into the atmosphere, Nozdrovický et al.,2010. The main aim our study was to
compare the effects of selected tillage practices on the amount of CO2 emissions released from the
soil to the atmosphere. There will be compared the effects of ploughing provided by mouldboard
plough with the effects of combined mulch tine cultivator, representing the soil conservation tillage
practice.
203
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MATERIAL AND METHODOLOGY
The experiments have been conducted on the fields at the farm AGRO Divizia, Ltd., Selice,
located in the maize growing area with the very warm and dry soil conditions, relatively long
vegetation period. Soil type: Mollic Fluvisols, var. carbonate.
Experimental measurements were realized on the field No. 261 withe the total acreage
14,27 ha. In order to determine the field borders and geographic location of the individual points
the GPS receiver Leica GS20 (Leica Geosystems) working with the location accuracy 0,30 m in
DGPS regime. For the allocation of the monitoring points the method of intelligent sampling was
used and the soil samples were taken from the points determined on the basis of the knowing the
soil properties variability within the field.
In order to know the soil properties the following soil properties have been determined:
- soil particle size distribution and soil chemical properties,
- soil moisture content and soil bulk density,
- soil penetrometric resistance.
For the measuring of soil penetrometric resistance the EIJKELKAMP Penetrologger Kit
was used. This device allows to measure the resistance to penetration of the soil and to save the
measuring results to digitally process them on a computer. It can be used to measure to a depth of
80 cm. The penetrologger comprises an accurate internal GPS system to determine the exact
measuring point. The coordinates saved in the penetrologger can be linked to a place or map using
software.
The main aim of our experiments was to study and compare the effects of soil tillage
practices on the CO2 emission flux from the soil to the atmosphere. The following tillage practices
have been compared:
- ploughing with the LEMKEN EuroDiamant 8 plough + wheel type tractor John Deere
8230,
- soil conservation tillage based on mulching combined tine cultivator KOMONDOR K600 + wheel type tractor John Deere 9420.
Basic characteristic of the KOMONDOR K-600 cultivator:
Figure 1 – KOMONDOR K-600 cultivator
The first tillage tool set (1) is two gangs of spring cushioned discs arranged in an adjustable
V-shape. Across both of the gangs serrated and plain discs are alternating, which ensures efficient
cutting of residue on the field surface. The working depth of the discs can be adjusted
independently from that of the spring loaded shanks, thereby allowing for incremental soil
loosening – leading to reduced power demand and fuel consumption.
The second tillage (2) too set is three rows of spring loaded shanks with 500 kg opening tip
force that can accommodate a variety of tillage tools such as sweeps, twisted shovels, chisel spikes
etc. to suit the specific application’s needs. The 32” ground clearance and the generous spacing of
the shanks provide plugging-free operation even under heavy residue conditions.
The first row of the third tillage tool set (3) are spring loaded rotary blades that effectively
chops residue and incorporates it into the top soil. The final units of the KOMONDOR K-600
cultivator are the packing rollers that compact the soil to enhance its moisture retention ability.
The KOMONDOR K-600 may be ordered with optional packing wheels or custom made roller
packers.
204
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
For measuring of the CO2 emission flux from the soil to the atmosphere there was used
device ACE-Automated Soil CO2 Exchange System (ADC Bio-Scientific Ltd., Great Amwell,
Great Britain). ACE-Automated Soil CO2 Exchange System is designed for long-term, unattended
monitoring of soil gas exchange. The automated design means that during analysis cycles, the soil
can be exposed to ambient conditions before the chamber closes to take measurements. This means
the ACE will continue to collect data without any human intervention for as long as permitted by
its battery life. This makes the ACE an ideal research instrument for continuous assessment of
below-ground respiration and carbon stores in on-going experiments into the quantitative nature of
the carbon cycle. The unique, single axis opening mechanism, which is mounted at a carefully
conceived angle off of vertical, ensures reliability, minimises component costs and reduces weight.
The ACE has a highly accurate CO2 infrared gas analyser housed directly inside the soil chamber,
with no long gas tubing connecting the soil chamber and a separate analyser. This ensures accurate
and robust measurements, and the fastest possible response times to fluxes in gas exchange.
Experimental set-up is much simpler and the system is much more field robust. ACE analyser can
function fully independently, or a number can be combined as a network, at one field site. Up to 30
ACE Stations can be connected via an ACE Master control unit. As each ACE has an integral CO2
IRGA, no long lengths of gas tubing run over the field site. The ACE Master control unit programs,
supplies power and monitors all Stations within the network and flags any problems encountered.
Data from all ACE Stations is stored at the Master control unit. The ACE network is an invaluable
research tool for assessing variations in carbon release across a research site. The rate of soil CO2
flux is influenced by a variety of environmental parameters, especially organic matter content,
moisture content, temperature, and can be used to assess microbial soil activity to characterise the
“health” of the soil.
ACE Station allows to indicate the following parameters of the CO2 emissions:
- • refCO2: Ambient CO2 concentration entering chamber, mmol.m-3;
- • Delta CO2: In the Open mode, this value is the measured CO2 concentration inside
the chamber for the first 9 measurements. It is then a running average of the last 6
differentials between refCO2 and CO2 concentration inside the chamber;
- • NCER - Net CO2 Exchange Rate, m-2.s-1.
Figure 2 – ACE- Automated Soil CO2 Exchange Station, 1 – soil chamber, 2 – pressure release valve, 3 –
chamber rails, 4 – clamp band with buckle, 5 – swinging arm, 6 – sensor PAR, 7 – swinging mechanism of
the arm with the waterproof coverage, 8 – basis, 9 – control valve, 10 – connectors for sensors, 11 – pulley
for locking of the lid, 12 – sealing lid of the control panel
205
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
RESULTS AND DISCUSSION
In the nest part there will presented results of the field experiments. Results in Table 1 give
the picture about the CO2 emission flux from the soil to the atmosphere measured one day after
ploughing.
Table 1 – CO2 emissions measured after ploughing by Lemken EuroDiamant 8 ; location Selice, autumn
2012
Measurement
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Time of
measuring
09:24:11
09:39:21
09:54:12
10:09:22
10:24:15
10:39:21
10:54:22
11:09:21
11:24:12
11:39:31
11:54:21
12:09:12
12:24:31
12:39:22
12:54:34
13:09:26
13:24:16
13:39:17
13:54:21
14:09:22
14:24:37
14:39:33
14:54:21
15:09:25
ref CO2
µmol.
m-2.s-1
16
15,9
15,9
15,8
15,6
15,6
15,6
15,6
15,6
15,6
15,6
15,5
15,6
15,5
15,6
15,5
15,6
15,5
15,6
15,5
15,6
15,5
15,6
15,5
Delta
CO2
mmol.
m-2.s-1
10
10
10,1
10
10,1
9,9
10,1
10
10
9,9
9
10
9,9
10
10
10,1
10
9,9
10,1
10,1
10
9,9
10,1
10
206
Ncer
µmol.
m-2.s-1
4,51
4,42
4,21
4,40
4,15
4,18
4,51
4,14
4,38
4,28
4,12
4,32
4,17
4,58
4,31
4,27
4,37
4,67
4,65
4,63
4,55
4,13
4,42
4,21
Soil
temperature
1,
°C
8,5
8,5
9,7
10,1
10,3
11,4
12
13,2
14
14,3
14,4
14,5
14,5
14,6
14,6
14,7
14.7
14,8
14,8
14,7
14,6
14,4
14,3
14,2
Soil
temperature 2,
°C
5,2
5,3
5,4
5,5
5,7
5,9
6,3
6,5
6,7
6,8
7,2
7,4
7,4
7,5
7,7
7,7
7,8
7,8
7,9
8,1
7,7
7,6
7,5
7,4
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Table 2 – CO2 emissions measured after cultivation by KOMONDOR K-700; location Selice, autumn 2012
Measurement
No.
Time of
measuring
ref CO2
µmol.
m-2.s-1
del CO2
mmol.
m-2.s-1
Ncer
µmol.
m-2.s-1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
09:13:31
09:28:21
09:43:22
09:58:13
10:13:22
10:28:43
10:43:21
10:58:43
11:13:32
11:28:31
11:43:13
11:58:23
12:13:54
12:28:22
12:43:16
12:58:18
13:13:32
13:28:22
13:43:21
13:58:43
14:13:31
14:28:26
14:43:18
14:58:19
15,7
15,7
15,6
15,6
15,6
15,7
15,5
15,7
15,7
15,7
15,7
15,6
15,6
15,6
15,6
15,5
15,5
15,6
15,6
15,6
15,5
15,6
15,6
15,5
10,1
10
10
10,1
10
9,9
10
10
10
9,9
9,9
9,8
9,9
9,8
10
10
10,1
9,9
10
10
10
9,9
10,1
10
3,75
3,79
3,90
3,85
3,91
3,85
3,51
3,38
4,11
3,56
3,47
3,66
3,26
3,75
3,64
3,39
3,51
3,50
3,83
4,12
3,89
3,77
3,76
3,95
Soil
temperature
1,
°C
8,6
8,6
9,9
10,2
10,4
11,6
12,2
13,7
14,2
14,3
14,5
14,8
14,9
14,9
14,7
14,6
14.7
14,8
14,8
14,8
14,5
14,3
14,2
14
Soil
temperature
2,
°C
5,2
5,2
5,5
5,5
5,7
5,9
6,2
6,5
6,6
6,8
7,1
7,3
7,4
7,5
7,6
7,6
7,7
7,8
7,9
8
7,7
7,6
7,5
7,4
The next Table 3 provides the basic statistic parameters of the CO2 emissions values related
to the soil tillage practice.
Table 3 – Statistic parameters characterizing the effect of the tillage practice on the amount of the CO2
emissions
Statistic parameter
Year
Mean value
Standard deviation
Sharpness
Angularity
Minimal value
Maximal value
Range
Number of measurements
Variation coefficient, %
Emissions CO2, µmol.m-2.s-1
After soil tillage
After ploughing by
operation provided by
LEMKEN EuroDiamant
KOMONDOR K-600 tine
8 plough
cultivator
2011
2012
2011
2012
3,698
3,712
4,429
4,357
0,219
0,227
0,300
0,177
-0,568
-0,583
-0,814
-1,143
-0,815
-0,302
1,462
0,629
3,23
3,26
4,07
4,12
4,09
4,12
4,98
4,67
0,86
0,86
0,91
0,55
24
24
24
24
5,922
6,122
6,779
4,079
CONCLUSION
Tillage practice, which is used for soil cultivation, significantly effects the amount of the
emission released from the soil to the atmosphere. By using of the ACE (Automated Soil CO2
Exchange Station), allowing to measure the amount of the emission released from the soil to the
atmosphere it was confirmed that soil cultivation disturbs balanced state of the soil surface layer
207
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
and CO2 emissions are released from the soil. The amount of emissions depends upon the intensity
of soil manipulation. Results obtained have confirmed that using of the plough has caused 1,2times more CO2 emissions when compared with the using of mulching combined cultivator.
References:
NEUBAUER, K. a kol. 1989. Stroje pro rostlinnou výrobu. Praha: Státní zemědělské
nakladatelství. 1989. 716 s. ISBN 80-209-0075-6.
NOZDROVICKÝ, L., MACÁK, M., ŽITŇÁK, M.. 2010. The effects of tillage practices on soil
respiration. In: The carbon exchange. ADC BioScientific Ltd., Issue 9, 2010, p. 4.
NOZDROVICKÝ, L., MACÁK, M., RATAJ, V., GALAMBOŠOVÁ, J., BUC, M. 2011. Výskum
účinkov technológií a techniky pre obrábanie pôdy s ohľadom na intenzitu uvoľňovania
emisií CO2 do atmosféry. Vedecká monografia. Nitra: Slovenská poľnohospodárska
univerzita. 111s. ISBN 978-80-552-0695-0
REICOSKY, D. C. 1997. Tillage-induced CO2 emission from soil. Nutrient Cycling in
Agroecosystems. 49, p. 273-285.
REICOSKY, D. C., SAXTON, K. E. Reduced Environmental Emissions and
Carbon
Sequestration. 2007. In: BAKER, C. J. et al. 2007. No-Tillage Seeding in Conservation
Agriculture. 2nd Edition, FAO, 2007. p. 257-267. ISBN 1-84593-116-5.
ROBERTSON, G.P., PAUL, E. and HARWOOD, R.R. 2000. Greenhouse gases in intensive
agriculture: contribution of individual guesses to the radiate of forcing of the atmosphere.
Science 289. P. 1922-1925
SMATANA, J., CIGĽAR, J., TÝR, Štefan. 2001. Obrábanie pôdy. Nitra: Slovenská
poľnohospodárska univerzita. 125s. ISBN 80-7137-825-9.
This paper was supported by the research project funded from the European Union under the title:
ITEPAg – Application of information technologies to increase the environmental and economical
efficiency of production agro-system. ITMS 26220220014.
Contact address:
Ing. Miroslav Macák, PhD.
Slovak university of Agriculture in Nitra, Faculty of Engineering, Department of Machines and Production
Systems, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovak Republic;
e-mail: [email protected]
208
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
INFLUENCE OF FORM OF SHAPED HEDGES FOR THE INTENSITY OF THEIR
MAINTENANCE
VLIV HABITU TVAROVANÝCH ŽIVÝCH PLOTŮ NA NÁROČNOST JEJICH ÚDRŽBY
VLADIMÍR MAŠÁN, PAVEL ZEMÁNEK
MENDELU v Brně, ZF, Ústav zahradnické techniky
Abstract
The paper deals with the evaluation of the effect of habitus shaped hedges time-consuming
maintenance in their use of small machinery. In the contribution are different size parameters
shaped hedges and their habitat evaluated in relation to the time required to perform maintenance
operations in the form of mechanized cutting the hedge when using a hedge trimmer. This paper
work also includes an evaluation of the results obtained for use in practice. In the conclusion it
provides recommendations for the maintenance of public and private green areas as well as the
recommendations for architects and implementers plantations.
Keywords:
hedge trimmer, shaped hedge, shaping, efficiency, maintenance
Souhrn
Příspěvek se zabývá hodnocením vlivu habitu tvarovaných živých plotů na časovou náročnost
jejich údržby při využití malé mechanizace. V příspěvku jsou velikostní parametry tvarovaných
živých plotů a jejich habity hodnoceny ve vztahu k času potřebnému pro vykonání údržbové
operace při užití plotostřihu. Hodnocení získaných výsledků je provedeno tak, aby mohli být
využity v praxi. V závěru jsou uvedeny doporučení pro údržbu veřejné i soukromé zeleně týkající
se tvarovaných živých plotů i doporučení pro architekty a realizátory výsadeb.
Klíčová slova: plotostřih, tvarovaný živý plot, tvarování, efektivita, údržba
ÚVOD
Nárůst ploch tvarovaných živých plotů je patrný v posledních letech jak v soukromé tak
i ve veřejné zeleni. Tento stav se nutně promítá do požadavku na jejich pravidelnou údržbu, která
se ve většině případů neobejde bez speciálního nářadí a mechanizace. Nejpoužívanějším typem
mechanizačního prostředku je plotostřih. Ekonomické požadavky trhu a nárůst rozsahu údržby
vyvíjejí velký tlak na efektivní postupy při údržbě živých plotů, přesnější stanovení nákladových
položek na operaci, znalost faktorů, které ovlivňují údržbové operace i časovou náročnost úkonů.
Zejména v době kdy snad jediným kritériem výběrových řízení je cena, vzrůstají požadavky firem
realizujících zakládání a údržbu zeleně na tyto informace.
ŠIMEK (2002) uvádí, že o výšce nákladů na údržbu nerozhoduje pouze výběr
mechanizačních prostředků, ale i správné navržení vegetačních prvků a nezanedbatelnými faktory
jsou i podmínky lokality a stav porostů. PLÍVA, KOLLÁROVÁ (2007) poukazují například na
snížení výkonnosti mechanizačních prostředků v závislosti na zhoršených podmínkách lokality a
svažitosti terénu. Také ZEMÁNEK, BURG (2008) hodnotí vhodnost použití různých technologií
údržby. Na základě podmínek dané lokality, především svahovitosti, členitosti, přístupnosti.
Problematikou stanovení provozních nákladů plotostřihů využívaných v oblasti okrasného
zahradnictví se v minulosti zabývali BURG, ZEMÁNEK, (2006), WIEDER, (2005).
Na základě těchto podnětů byl v uplynulém vegetačním období na ZF MENDELU
realizován výzkum věnující se problematice údržby tvarovaných živých plotů. Projekt byl zaměřen
na sledování strojů v provozních podmínkách s následným vyčíslením nákladů na údržbovou
operaci, i stanovení vlivu habitu tvarovaných živých plotů na ekonomiku jejich údržby. Cílem
projektu bylo získat podklady pro vytvoření kalkulačních vzorců a koeficientů pro určení nákladů a
normativů údržbových zásahů. Tento příspěvek prezentuje část vykonaných měření a získaných
výsledků a zpracovává přehled doporučení pro praxi.
209
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MATERIÁL A METODY
Měření probíhali na pracovištích ZF v Lednici, veřejné zeleni města Břeclav, soukromých
zahradách a v zahradách zámeckého parku v Lednici a to v průběhu roku 2013. Pro srovnání jsou
normohodiny pracovních úkonů brány z ceníku ÚRS Praha,(2013). Pro účely srovnávání vlivu
habitu na údržbový zásah byl použitým referenčním strojem plotostřih STIHL HS45. Stroj byl v
průběhu celého měření v dobrém technickém stavu odpovídajícím běžnému opotřebení a
dosavadnímu tříletému hobby užívání. Před měřením byl seřízen a zkontrolován, nože však nebyly
broušeny, aby se výsledky přiblížili běžným podmínkám užívání. Stroj v průběhu celé sezóny
nevykazoval žádné výrazné opotřebení, ani se nevyskytly technické poruchy. Při hodnocení
exploatačních ukazatelů byla použita Metodika měření časových snímků (ČSN 47 0120).
Z naměřených hodnot byla vypočtena dosahovaná výkonnost W07 (m2.s-1) plotostřihu pro
jednotlivé velikostní a tvarové skupiny živých plotů. Výsledná potřeba času zahrnuje pouze časy
potřebné pro střih živého plotu, ne časy na sběr a naložení odstřižené hmoty, nebo čištění živého
plotu od zbytků. Na základě této úvahy byla i potřeba času pro stříhání uváděná v ceníku ÚRS
korigována.
Při sledování byly provedeny tři soubory měření:
•
vliv výšky a šířky tvarovaných živých plotů na časovou náročnost údržby
•
vliv profilu plotů na časovou náročnost údržby
•
vliv hustoty tvarovaných živých plotů a četnosti střihu na časovou náročnost údržby
V prvním souboru měření byly tvarované živé ploty rozčleněny (na základě rozdělení
uvedeném v ceníku ÚRS Praha, Plochy a úprava území: 823-1) do tří kategorií:
•
Živé ploty výšky do 0,8 m a šířky do 0,8 m
•
Živé ploty výšky přes 0,8 do 1,5 m a šířky do 1,0 m
•
Živé ploty výšky přes 1,5 m do 3,0 m pro jakoukoliv šířku.
Poslední skupina byla zachována v původní výšce, její hodnocení a údržba však byli
prováděny pracovníky jen ze země, bez použití žebříku, nebo plošiny. Prakticky se tak stříhaly živé
ploty do výšky maximálně 2,8 m (pracovník vyzvedl plotostřih do výšky 2,0 až 2,4 m a lišta
plotostřihu tak dosáhla do maximální výšky 2,8 m).
Měření habitů tvarovaných živých plotů se vykonávalo běžnými metry, nebo pásmem.
V prvním souboru měření se pro každou kategorii vykonalo minimálně 24 měření s různými
výškami a šířkami, aby se postihla celá šíře pásma v dané kategorii. Podmínkou výběru měřeného
úseku byla minimální podrostní plocha měřených keřů v dané kategorii 100 m2. V druhém souboru
se vykonalo 45 měření a v třetím 10 měření. Extrémní naměřené hodnoty byly vyloučeny. Měření
probíhala v přibližně stejných a pro střih optimálních klimatických, stanovištních podmínkách.
VÝSLEDKY A DISKUZE
Použitý plotostřih Stihl HS45, dle předešlých měření a výsledků (MAŠÁN, LUDÍN, 2014)
dosahuje o 18,3 % nižší výkonnosti v porovnání s plotostřihem HUSQVARNA 325HD60X a o 10
% nižší výkonnosti v porovnání s plotostřihem HONDA HHH25D60. Srovnání těchto strojů
umožňuje aplikovat naměřené výsledky i na další stroje podobných kategorií.
Vliv výšky a šířky tvarovaných živých plotů na časovou náročnost údržby
Obrázky 1 až 3 vyobrazují průběh potřeby času pro jednotlivé habity tvarovaných živých
plotů rozdělených do tří kategorií dle ceníku ÚRS Praha. Obrázek 4 pro lepší představu vyobrazuje
průběh potřeby času všemi kategoriemi pro šířku živého plotu 0,8 m.
Na spotřebu času měla vliv zejména výška tvarovaného živého plotu. Obrázek 4 ukazuje,
že v rozmezí výšky živého plotu 0,9 – 1,5 m je potřeba času přibližně stejná, vyrovnaná. Zároveň je
zde poměr ostříhané plochy k potřebě času nejmenší. Důvodem je dostupnost všech ploch plotu
stojícímu pracovníku, které odpovídá běžné námaze obsluhy. Spotřeba času se naopak výrazně
zvyšovala u plotů výšky pod 0,5 m a nad 1,7 m.
210
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 1 – Graf průběhu času pro střih 1,0 m2 podrostné plochy tvarovaného živého plotu
Obrázek 2 – Graf průběhu času pro střih 1,0 m2 podrostné plochy tvarovaného živého plotu
Obrázek 3 – Graf průběhu času pro střih 1,0 m2 podrostné plochy tvarovaného živého plotu
211
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 4 – Graf průběhu potřeby času pro střih 1,0 m2 podrostné plochy tvarovaného živého plotu
Z následných porovnání, mimo uvedené tři kategorie, je tvarovaný živý plot výšky 0,3 m
dokonce výrazně náročnější a namáhavější na údržbu a na potřebu času, než plot výšky 0,8 m.
Výsledky naznačují, že potřeba času u takového plotu zhruba odpovídá potřebě času tvarovaného
živého plotu výšky 0,9 až 1,1 m.
Rozdíly v šířce tvarovaného živého plotu se projevovaly v potřebě času méně výrazně
v porovnání s výškou. Navýšením šířky při zachování podrostní plochy vznikne kompaktnější živý
plot, který je obsluha schopna jednodušeji ostříhat. Tento fakt potvrdili i vykonané regresní analýzy
pro jednotlivé skupiny tvarovaných živých plotů. V první skupině se změna výšky projevuje 43,5
% a šířka 12,2 % na navýšení potřeby času, při pravděpodobnosti 80,4 %. V druhé skupině, která
měla vyrovnaný průběh potřeby času, zřejmí i z Obrázku 2 se rozdíly neprojevily. Oba faktory
ovlivnili navýšení času 12 % při 33,3 % pravděpodobnosti. V třetí skupině ovlivňuje výška
navýšení času 141, % a šířka 64,2 % při pravděpodobnosti 88,8 %. Rozdíly byly způsobeny nároky
na kvalitu střihu, které vyžadovaly vícenásobný střih vrchní strany plotu. Z tohoto důvodu ani
délka lišty neovlivňovala počet střihů.
V Obrázcích 1 až 3 jsou zároveň zobrazeny i průměrné hodnoty potřeby času a v Tabulce 1
jsou tyto hodnoty porovnávány s hodnotami potřeby času dle ceníku ÚRS, pro střih tvarovaných
živých plotů.
Tabulka 1 – Hodnoty potřeby času pro střih tvarovaných živých plotů.
Kategorie dle výšky
tvarovaného živého
plotu [m]
0,5 – 0,8
0,8 – 1,5
1,5 – 3,0
Naměřená průměrná
potřeba času [s]
Naměřená nejvyšší
potřeba času [s]
Hodnota potřeby času
dle ÚRS [s]
65,60
95,60
181,10
84,00
105,10
290,30
178,90
326,20
578,90
Značný rozdíl hodnot průměrné potřeby času a uváděné hodnoty ÚRS je zřejmě způsoben
potřebou postihnou nejextrémnější hodnotu v ceníku i zastaralostí vstupních údajů, které kritizuje i
HAMATA, (2013). Vliv na nižší naměřené hodnoty může mít i modernější a výkonnější technika.
Vliv profilu plotů na časovou náročnost údržby
Dalším porovnávaným parametrem ovlivňujícím potřebu času údržby byl tvar profilu
živého plotu. Porovnávali se dva tvary obdélník a trojúhelník u různé výšky živého plotu.
Naměřené rozdíly ve spotřebě času na 1,0 m2 podrostné plochy jsou uvedeny v Tabulce 2.
Obrázek 5 vyobrazuje průběh průměrné potřeby času při daném průřezu tvarovaným živým
plotem. Rozdíly při tvarovaných živých plotech nižšího vzrůstu nebyly výrazné, jak se
předpokládalo. To bylo způsobeno zvýšenou náročností dodržení trojúhelníkového tvaru v celé
délce živého plotu. Při plotech vyššího vzrůstu se rozdíly projevily výrazněji, protože vrchní strana
212
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
je v těchhle výškách hůře dostupná a střih náročnější. Tvarovaný živý plot obdélníkového průřezu
při výšce 2,8 m dokonce nebylo možné ze země ostříhat.
Tabulka 2 – Potřeba času pro střih tvarovaného živého plotu v závislosti na jeho průřezu.
Výška [m]
0,6
1,0
1,5
2,0
2,5
2,8
Trojúhelník
potřeba času [s]
53
87
91
134
180
203
Obdélník
potřeba času [s]
59
94
99
153
212
ze zemně nelze ostříhat
Obrázek 5 – Graf průběhu průměrné potřeby času při daném profilu tvarovaného živého plotu.
Vliv hustoty tvarovaných živých plotů a četnosti střihu na časovou náročnost údržby
V dalším souboru měření se hodnotil vliv hustoty tvarovaného živého plotu a pravidelnost
údržby na potřebu času. Měření probíhala na plotech, které se teprve zapojovaly, dále na tříletých a
na osmiletých tvarovaných živých plotech. Samotná hustota výhonů a letorostů (do Ø 22 mm)
neměla průkazný vliv na potřebu času. Rozdíly se však výrazně projevily při střihu neudržovaných
živých plotů, které nebyly alespoň jednou ročně stříhány. Navýšení potřeby času zde bylo až 60 %.
Způsobovaly to zejména přerostlé větve většího průměru než 22 mm, které nebylo možné
plotostřihem ostříhat.
ZÁVĚR
Výsledky měření poskytují pohled na problematiku údržby a tvarování živých plotů.
Poukazují na časovou náročnost střihu v závislosti na profilu, velikostních a tvarových parametrech
živých plotů. Z výsledků vyplývají doporučení udržovat tvarované živé ploty v rozmezí výšky 0,9
až 1,5 m přičemž šíře tvarovaného plotu výrazně neovlivňuje potřebu času. Ukazuje se, že
z hlediska náročnosti údržby není vhodné pěstovat extrémně nízké tvarované živé ploty výšky pod
0,4 m. Při potřebě pěstovat vyšší tvarované živé ploty (např. oddělení soukromých zahrad od
silnice) je nutno je tvarovat do trojúhelníkového průřezu. Takový typ živého plotu lze dobře
tvarovat ze země i ve výšce 2,8 m. Z výsledků dále vyplývá, že je výhodné udržovat tvarované živé
ploty pravidelně, minimálně 1 x, ideálně 2 x ročně, protože pak jejich střih není tak náročný.
Pravidelně neudržované tvarované živé ploty zvyšují časovou náročnost střihu až o 60 %. Výsledky
práce jsou využitelné při stanovení nákladů a při tvorbě ceny udržovacích prací.
Literatura:
BURG, P., ZEMÁNEK, P., 2006.: Provozní náklady malé mechanizace využívané při údržbě
okrasné zeleně, Inspirace. č. 4, s. 16-17.
213
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
HAMATA, M., 2013.: Stanovení ceny zakázky zahradnických prací. Zahradnictví. zv. XII, č. 8, s.
64-67. ISSN 1213-7596.
MAŠÁN, V., LUDÍN, D., 2014.: Provozní náklady melé mechanizace pro údržbu tvarovaných
živých dřevin. Zahradnictví. zv. XIII, č. 2, s. 52-54. ISSN 1213-7596.
PLÍVA, P., KOLLÁROVÁ, M. a kol., 2007.: Komplexní metodické zabezpečení údržby trvalých
trávních porostů pro zlepšení ekologické stability v zemědělské krajině se zaměřením na
oblasti se specifickými podmínkami: periodická zpráva za rok 2007 o průběhu prací na
projektu NAZV 1G57004. Praha: VÚZT, Z – 2486, 73 s.
Plochy a úprava území: 823-1; Rekultivace: 823-2. Praha: ÚRS Praha, 2013, 225 s. ISBN 978-807369-469-2.
ŠIMEK, P., 2003.: Zeleň sídel a ekonomika udržovací péče. Zahrada - park - krajina, č. 6, s. 2-10,
ISSN: 1211-1678.
ZEMÁNEK, P., BURG, P., 2008.: Zásady pro zpracování technologických postupů při údržbě TTP
v ÚSES: metodika pro praxi. Vyd. 1. V Brně: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita
v Brně, 20 s. ISBN 978-80-7375-250-7.
ZEMÁNEK, P., BURG, P., 2006.: Modelování nákladů na mechanizační prostředky při údržbě
keřů a stromů. In Management of production systems with support of information
technologies and control engineering. Nitra: SPÚ Nitra, s. 343-347. ISBN 80-8069-743-4
WIEDER, P.: Využití mechanizačních prostředků pro zakládání a údržbu prvků krajinné zeleně.
(Diplomová práce). Mendelova univerzita v Brně, 2005.
Výsledky tohoto příspěvku vychází z řešení projektu Interní grantové agentury ZF MENDELU
v roce 2013.
Kontaktní adresa:
Ing. Vladimír Mašán, MENDELU v Brně, ZF, Ústav zahradnické techniky, Valtická 337, 691 44 Lednice,
CZ, [email protected]
doc. Ing. Pavel Zemánek, Ph.D., MENDELU v Brně, ZF, Ústav zahradnické techniky, Valtická 337, 691 44
Lednice, CZ, [email protected]
214
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
POSSIBILITY OF STRAW YIELD MAPPING BY HARVEST
MOŽNOSTI STANOVENÍ VÝNOSU SLÁMY PŘI SKLIZNI LISEM S VARIABILNÍ
LISOVACÍ KOMOROU
JIŘÍ MAŠEK1, MILAN KROULÍK1 VÁCLAV PROŠEK2, PETR NOVÁK1, STANISLAV
PETRÁSEK1
1
Katedra zemědělských strojů, TF ČZU v Praze, 2Katedra využití strojů, TF ČZU v Praze
Abstract
The main aim of this article is to present a technical solution for straw and forage yield mapping
when using round balers with variable chamber for harvest. Yield measurement is based on
monitoring of instantaneous position of a tension roller mechanism for press chamber circular belt.
During trial measurements wheat straw was harvested - baled. The acreage of a trial field was 12
ha. Calibration of the measuring system showed a strong dependence of the tension roller position
on the amount of pressed straw (R2 = 0.99). Geostatistical evaluation confirms a spatial relationship
of data set and there is a moderate spatial dependence. Finally, yield map of straw was created.
Keywords:
harvest, yield mapping, GPS
ÚVOD
Mapování výnosů plodin je jedním ze základních prvků precizního zemědělství. Pro
mapování výnosů pícnin se používají čidla a systémy, které jsou osazovány přímo na žací stroje
nebo řezačky. Metodou mapování výnosů vhodnou pro různé plodiny se ukazuje být také vážení
odvozních prostředků nebo sběracích lisů. Myšlenka, na které je princip práce těchto metod
založen, je poměrně jednoduchá. Její praktická aplikace však s sebou přináší problémy technického
i organizačního charakteru. Wheeler a kol (1997) popsali základní požadavky na systém mapování
výnosu polních plodin založený na kontinuálním vážení odvozového prostředku.
Goodwin (1999) pokračoval ve výzkumu na popsaném zařízení založeném na kontinuálním
vážení návěsu. Celkově lze konstatovat, že kontinuální vážení návěsů v kombinaci s přijímáním
GPS (Global Positioning System) signálu lze použít pro mapování výnosů.
Na podobném principu je založena i myšlenka mapování výnosu pícnin při jejich sklizni
pomocí lisu na válcové balíky. Systém měření vyvinuli Behme a kol. (1997) a Wild, Aurenhammer
(1997, 1999). Systém byl založen na snímání zatížení osy kol pomocí tenzometrických snímačů.
Celý systém lze doplnit o přijímač GPS pro tvorbu výnosových map. Vážení za klidu stroje je
velice přesné, ale za pohybu může měření dosáhnout chyby větší jak 20 %. Negativní vliv na
přesnost měření mají rázy vzniklé od přejezdu nerovností terénu.
Hlavní náplní článku je představení možnosti měření výnosu pícnin a slámy pomocí
svinovacího lisu s variabilní komorou, které je založené na měření polohy napínací klatky
oběžných pásů lisovací komory.
MATERIÁL A METODY
Technické řešení spočívá v uspořádání prvků pro sledování polohy napínacího mechanismu
variabilní lisovací komory lisu během lisování píce nebo slámy do balíku. Pro měření byl použit
svinovací lis VICON RV1601 OPTICUT. Byla lisována pšeničná sláma. Poloha napínacího
mechanismu byla sledována pomocí potenciometru. Umístění potenciometru je znázorněno na
obrázku 1. Detailní popis zapojení a řešení dokládá užitný vzor CZ 19754 U1. Výstupem
z potenciometru byly pulsy. Systém byl dále kalibrován.
215
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 1 – Umístění potenciometru na napínacím mechanismu oběžných pásů
(1 – napínací mechanismus, 2 – pákový mechanismus, 3 – potenciometr)
Před kalibrací byl vytvořen přerušovaný řádek s 10 m řádku slámy s 10 m přerušením bez
slámy. Desetimetrové řádky byly zváženy (obr. 2). Takto byl postupně vytvořen balík. Pro
jednotlivé řádky byly odečteny hodnoty pulsů, které odpovídaly poloze napínacího mechanismu při
postupném plnění lisovací komory.
Obr. 2 – Postup při kalibraci senzoru (vážení řádku slámy)
Na základě sledování těchto parametrů lze určit okamžitou průchodnost sklízeného
materiálu a posléze vytvářet výnosové mapy. Pro získání prostorově vztažených dat průchodnosti
materiálu byly do měřicí ústředny zaznamenávány pulsy z potenciometru současně se záznamem
polohy stroje z DGPS přijímače. Interval záznamu byl nastaven na 2s.
VÝSLEDKY A DISKUSE
Na základě výsledku kalibrace potenciometru byla získána kalibrační křivka. Průběhu
závislosti počtu pulsů z potenciometru a přírůstku hmotnosti balíku nejlépe odpovídala
exponenciální křivka s rovnicí y = 2745.1e-0,002x. Průběh kalibrační křivky přináší graf na
obrázku 3.
216
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
2900
R2 = 0.99
2700
počet pulsů
2500
2300
2100
1900
1700
1500
0
50
100
150
200
250
hmotnost balíku (kg)
Obr. 3 – Průběh závislosti počtu pulsů na přírůstku hmotnosti balíku
výstup z potenciometru (pulsy)
Při lisování píce lisem s variabilní komorou je dosaženo rovnoměrné slisovanosti a
přírůstek objemu balíku zaznamenaný potenciometrem je úměrný zvýšení jeho hmotnosti. Na
obrázku 4 je zobrazena část časové řady záznamu z měření přírůstku balíku. Pro následné
zpracování byl z jednotlivých přírůstků postupně stanoven výnos t.ha-1. Před zpracováním bylo ze
souboru dat zapotřebí vyloučit hodnoty, které byly zaznamenány při návratu napínacího
mechanismu po vytvoření balíku do výchozí polohy a hodnoty zaznamenané na souvratích. Také
hodnoty, kdy je balík vázán, byly ze souboru dat vyloučeny.
Po zpracování záznamu byly zjištěny hodnoty výnosu slámy v rozmezí od 1.5 do 7.3 t.ha-1
s průměrnou hodnotou 4.4 t.ha-1.
2900
2700
2500
2300
2100
1900
1700
1500
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
výběr z časové řady (s)
Obr. 4 – Část záznamu měření
Upravená data byla následně využita ke geostatistickému zpracování, jehož úkolem bylo
prokázání prostorových závislostí mezi měřenými daty. Konečným grafickým výstupem byla mapa
výnosu slámy vytvořená interpolační metodou Kriging (obr. 5).
217
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 5 – Výnosová mapa slámy (t.ha-1)
Vzhledem k množství lisovaného materiálu může být informace o výnosu pícnin rovněž
přínosem. I když byly v literárním přehledu představeny některé systémy, nedošlo zatím k rozšíření
žádného z uvedených principů tak, jako je tomu například u sklízecích mlátiček. Jedním z důvodů
mohou být nedostatky systémů, které rovněž vyplývají z literárního rozboru.
ZÁVĚR
Měření polohy napínací klatky oběžných pásů lisu s variabilní komorou se ukázalo jako
možná metoda hodnocení výnosu lisovaného materiálu. Kalibrace měřicího systému ukázala, že
princip měření polohy napínací klatky oběžného pásu není na otřesy citlivý. Výhoda systému
spočívá ve značné jednoduchosti konstrukce. Na druhou stranu je zde limitující faktor typ lisu, kdy
je nezbytná variabilní lisovací komora. Výsledek bude jistě ovlivňovat také druh lisovaného
materiálu a jeho slisovatelnost. Z tohoto pohledu bude nutná kalibrace měřidla před lisováním
konkrétního materiálu.
Literatura:
BEHME, J.A. et al. 1997. Site-Specific Yield for Forages. ASAE Paper No. 97-1054. St. Joseph,
Michigan, ASAE.
KROULÍK, M., MAŠEK, J., HEŘMÁNEK, P., KUMHÁLA, F. 2009. Zapojení snímačů pro
zjišťování průchodnosti píce ve svinovacím lisu s variabilní komorou. ÚPV No CZ 19754
U1, reg. 02.04.2009.
GOODWIN, R. J. et al. 1999. Cumulative mass determination for yield maps of non-grain crops.
Computers and Electronics in Agriculture 23/1999, Elsevier Sciences, s. 85-101
WHEELER, P., et al. 1997. Trailer Based Yield Mapping. Precision Agriculture 1997, BIOS
Scientific Publishers Ltd, s. 751-758
WILD, K., AUERNHAMMER, H. 1997. Dynamic Weighing in a Round Baler for Local Yield
Measurement. ASAE Paper No. 97-1055. St. Joseph, Michigan, ASAE.
WILD, K., AUERNHAMMER, H. 1999. A weighing system for local yield monitoring of forage
crops in round balers. Computers and Electronics in Agriculture 23, Elsevier Sciences, p.
119-132
Práce vznikla díky výzkumnému záměru MSM 604 6070905.
Kontaktní adresa:
Jiří Mašek, Katedra zemědělských strojů, TF ČZU v Praze, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6 Suchdol
Tel: +420 224 38 3137
E-mail: [email protected]
218
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ANALYSIS OF AVERAGE MILEAGE AND DECREASE OF PRICES ON USED CAR
MARKET
ROZBOR PRŮMĚRNÉHO POČTU NAJETÝCH KILOMETRŮ A POKLESU CENY NA
TRHU S POUŽITÝMI AUTOMOBILY
MIROSLAV MIMRA, VLASTIMIL ALTMANN, JAN HARÁK
Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů
Abstract
This paper present analyses of selected factors that are influencing the market price of Skoda
Octavia II cars, produced since 2004. The analysed factors are: proportion of cars on the market of
used cars according to their equipment, the share of vehicles by type gearbox, average mileage,
depending on the time of car use and decrease of the market value based on mileage.
Keywords:
factor analysis, Škoda Octavia II, care price, care equipment, year of produced
Souhrn
V článku jsou uváděny výsledky analýzy vybraných faktorů a jejich vliv na tržní cenu vozů Škoda
Octavia II, vyráběných od roku 2004. Analyzované faktory jsou: zastoupení vozů na trhu s ojetými
vozidly dle jejich výbavy, zastoupení vozů dle typu převodovky, průměrný počet najetých
kilometrů v závislosti na době používání automobilu a úbytek tržní hodnoty v závislosti na počtu
najetých kilometrů.
Klíčová slova: analýza faktorů, Škoda Octavia II, cena vozu, vybavení vozu, rok výroby
ÚVOD
V článku je proveden rozbor vlivu některých faktorů, které ovlivňují tržní cenu automobilu
Škoda Octavia II. Cena vozů může být stanovena smluvně, na základě vzájemné dohody strany
prodávající a strany kupující, tedy na základě ochoty prodávajícího za danou cenu vůz prodat
a kupujícího za danou cenu vůz koupit. Cena může být rovněž stanovena na základě znaleckého
ocenění motorových vozidel, které se provádí podle Znaleckého standartu č. I. vypracovaného
Ústavem soudního inženýrství Vysokého učení technického v Brně. Základem je prohlídka vozidla,
podle které se provede stanovení technické hodnoty. Dále se zjistí výchozí cena vozidla
(tj. odpovídající cena nového vozidla k datu ocenění) bez pneumatik prvomontáže a cena zvláštní
a mimořádné výbavy. Výsledkem je časová cena, odpovídající technickému opotřebení. Cena
obvyklá (obecná) se vypočte pomocí tzv. koeficientu prodejnosti. [1] Pro správné stanovení
koeficientu prodejnosti a tím i ceny vozu je nutné znát vliv a hlavní faktory, které ovlivňují
výslednou cenu. Mezi tyto faktory patří technický stav, používané pohonné hmoty, cena, historie
vozidla, stáří vozidla, dostupnost servisních služeb a další faktory.
Ocenění vozu by měl být transparentní, ačkoliv poměrně složitý proces, při kterém se musí
zohlednit velké množství parametrů. Výsledkem je cena, která je pro každý ojetý vůz zcela
individuální, na základě zohlednění hodnocených parametrů. Faktory, které mají vliv na tržní cenu,
jsou výbava automobilu (Classic, Ambiente, Elegance), druh paliva, rok výroby, počet najetých
kilometrů, počet majitelů, obsah a výkon motoru, barva a typ převodovky. Tyto údaje jsou
porovnávány z řady hledisek.
MATERIÁL A METODY
Zjišťování tržní ceny probíhalo v prvních třech měsících roku 2010 u vzorku 500 vozů
Škoda – provedení Octavia II a Octavia II Combi. Ceny byly zjišťovány z webových stránek
autobazarů (např. AAA Auto, Sbazar, Škoda Plus, Cars.cz), individuálních nabídek fyzických osob
uváděných v inzerátech a z nabídkových cen v autobazarech v Praze.
Faktory, které mají vliv na tržní cenu, jsou výbava automobilu (Classic, Ambiente,
Elegance), druh paliva, rok výroby, najeté kilometry, počet majitelů, obsah a výkon motoru, barva
219
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
a typ převodovky. Tyto údaje jsou porovnávány z řady hledisek. Základní rozdělení pro porovnání
vlivu roku výroby na cenu automobilu Octavia II a Octavia II Combi jsou rozděleny na automobily
s benzínovým motorem a s naftovým motorem, dále pak podle výbavy. U všech porovnání jsou
srovnány automobily s přibližně stejným počtem najetých kilometrů, stejným obsahem motoru, od
prvního majitele. Dále je hodnocen počet nabízených barev a jejich četnost. Z těchto dat jsou
generovány tabulky a grafy, ze kterých jsou formulovány závěry, pomocí třídění, porovnávání
a průměrování této databáze automobilů. Výsledkem analýz je vliv těchto faktorů na tržní cenu
vozidla. Analyzovanými hodnotami jsou např.: zkoumání průměrné ceny podle roku výroby
automobilu, její procentní účinek, poměry vozů s benzínovým a naftovým motorem, počet ujetých
kilometrů, výbava automobilu, podíl nabízených barev ojetých automobilů, motorizace a
převodovky, porovnání s odpisy a amortizační křivkou a další. V článku je provedena analýza
zastoupení vozů dle výbavy na trhu s ojetými vozidly, vybavení převodovkou a průměrného počtu
najetých kilometrů v závislosti na stáří vozu.
VÝSLEDKY A DISKUSE
Výbava Škody Octavie II
Škoda Octavia II je nejčastěji nabízena na trhu s ojetými vozy s výbavou Classic,
Ambiente, Elegance, ale i ve sportovní verzi RS a v luxusní verzi L&K. Na trhu s ojetými
automobily jsou zastoupeny automobily se všemi druhy výbavy, nejmenší podíl na trhu činí
sportovní verze RS a luxusní verze L&K. Na trhu s ojetými vozy se nejčastěji vyskytují automobily
s výbavou Ambiente, tato výbava má zastoupení 43 %. Na druhém místě je Octavie II s výbavou
Elegance (31 %) Tato výbava je ještě bohatší než verze Ambiente, což je patrné i ze značného
rozdílu ve výši pořizovací ceny Základní výbava (Classic) je v nabídce zastoupena 22 % podílem.
Procentní podíl automobilů na trhu ojetých vozů podle výbavy je zobrazen na obrázku 1.
Škoda Octavia II Combi je nejčastěji nabízena na trhu s ojetými vozy s výbavou Classic,
Ambiente, Elegance, RS a L&K. Nejvíce zastoupenou výbavou u nabízených ojetých vozů Octavie
II Combi je výbava Elegance, která má podíl 35 %, dále jak vyplývá z obrázku 2, jsou to
automobily s výbavou Ambiente a mnohem více je zde zastoupené sportovní provedení RS a
automobily s ostatní výbavou. Automobily Octavia II Combi, jsou dražší než základní verze
Octavia II a majitelé, kteří si je kupují, už investují do lepší výbavy. Nejmenší zastoupení má verze
Classic.
Obrázek 1 – Procentní zastoupení automobilů Škoda
Octavie II na trhu s ojetými vozy podle druhu
výbavy
Obrázek 2 – Procentní zastoupení automobilů Škoda
Octavie II Combi na trhu s ojetými vozy podle druhu
výbavy
Převodovka Škody Octavie II
Procentní vyjádření použití automatické převodovky u Octavie II a u Octavie II Combi je
na obrázku 3. Většina automobilů je na trhu s ojetými vozy nabízena s manuální převodovkou, jen
malé procento je nabízeno s automatickou převodovkou. V základní výbavě u nového vozu je
automatická převodovka ohodnocena oproti manuální, rozdílem v ceně 55 000,- Kč. Ze
sledovaného vzorku má automatickou převodovku 7 % u Octavie II a 3 % u Octavie II Combi.
Automatická převodovka zvyšuje spotřebu vozu okolo 1 až 2 litru na 100 kilometrů. Nabízené
220
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ojeté vozy s automatickou převodovkou mají svou hodnotu oproti stejným automobilům s manuální
převodovkou vyšší o 20 000 až 30 000,- Kč.
Obrázek 3 – Procentní zastoupení manuální a automatické převodovky u Škody Octavie II (vlevo) a Škody
Octavie II Combi (vpravo)
Počet najetých kilometrů u Octavie II
Z porovnaných vzorků automobilů je patrné, že počet najetých kilometrů u automobilů
vyrobených v roce 2005 a 2006, je téměř na stejné úrovni jako u automobilů vyrobených v roce
2004 (obrázek 4). Tento fakt může být ovlivněn řadou faktorů, např.: postupně se zvyšující cenou
benzínu, ale hlavně nafty, což má vliv na četnost používání automobilu.
Z uvedeného grafu viz obrázek 4, z kterého vyplývá, že celkový počet najetých kilometrů
u starších automobilů vyrobených v roce 2004, 2005 a 2006, je téměř na stejné úrovni a průměrně
majitelé vozů Octavia II, kteří je používají v prvních 3 letech, najedou každý rok až 40 000 km.
Z grafu (obrázek 5) vyplývá, že majitelé Octavie II Combi najezdí cca 60 000 km ročně. Majitelé
Octavia II Combi najedou za první 2 roky, přibližně stejný počet kilometrů jako majitelé Octavie II
za 3 roky.
Obrázek 4 – Průměrný počet najetých kilometrů
u vybraných vozů Škoda Octavia II podle roku výroby
Obrázek 5 – Průměrný počet najetých kilometrů
u vybraných vozů Škoda Octavia II Combi podle roku
výroby
Vliv ujetých kilometrů na cenu vozu
Při porovnávání podobných vozů (motorizace, výbava, rok výroby, technický stav, počet
majitelů) je patrné, že vliv počtu ujetých kilometrů na stanovení ceny ovlivňuje tržní cenu vozu. Při
40 000 ujetých kilometrech je pokles ceny o 10 000,- Kč. Při ujetí 80 000 km je pokles ceny 20
000,- Kč a při ujetých 120 000 km je pokles ceny 35 000,- Kč. Předpokládaný pokles ceny s
počtem ujetých kilometrů je znázorněn v obrázku 6.
221
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 6 – Předpokládaný pokles ceny v závislosti na počtu ujetých kilometrů
ZÁVĚR
Z provedených analýz vyplývá, že k nejmenšímu poklesu ceny dochází u vozu s výbavou
Classic, kde cena vozu, ve vztahu k roku výroby, klesá rovnoměrně. U vozů s výbavou Ambiente
a Elegance dochází k vyššímu poklesu ceny. Tento fakt je způsoben původní vysokou pořizovací
cenou těchto modelů.
Na zůstatkovou cenu vozidla má vliv především stáří automobilu. Nový automobil je
investicí, která velmi rychle ztrácí hodnotu, a to i při malém počtu najetých kilometrů. Z
provedených analýz vyplynulo, že po roce se hodnota automobilů sníží cca o 20 procent. K
největšímu poklesu ceny vozidla dochází během prvních 3-4 let, v závislosti na výbavě, poté se
cena mírně stabilizuje a v dalších letech již klesá pomaleji. Mezi další faktory ovlivňující cenu patří
např. automatická převodovka. V nabídce ojetých vozů je rozšířená minimálně, ale navyšuje cenu
až o 30 000,- Kč.
Při analýze vlivu počtu ujetých kilometrů na tržní cenu vozidla, je samozřejmé, že s počtem
ujetých kilometrů, cena vozidla klesá. Ze srovnání vyplynulo, že největší počet kilometrů ročně
najedou vozidla v prvních třech letech, zatímco u starších automobilů, se roční počet najetých
kilometrů snižuje. To znamená, že cena ojetého vozu z titulu najetých kilometrů je nejvíce
ovlivněna v prvních třech letech.
Literatura:
[1]
BRADÁČ, A. et all. Rádce majitele automobilu. Vyd. 1. Praha: LINDE, 1998. 549 s.
ISBN 0-7201-119-7.
[2]
HARÁK, J. Analýza faktorů ovlivňujících tržní cenu u vybrané skupiny strojů nebo
automobilů. Diplomová práce. Praha: TF, ČZU v Praze, 2010
Poznatky uvedené v tomto článku byly získány v rámci řešení výzkumného záměru MŠMT
č. MŠM 6046070905.
Kontaktní adresa:
Ing. Miroslav Mimra, Ph.D., Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů,
224 383 145, [email protected]
doc. Ing. Vlastimil Altamnn, Ph.D., Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů,
224 383 144, [email protected]
Ing. Jan Harák, Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů
222
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ANALYSIS OF WASTE MANAGEMENT IN THE CITY ČESKÝ BROD
ANALÝZA NAKLÁDÁNÍ S ODPADEM VE MĚSTĚ ČESKÝ BROD
MIROSLAV MIMRA, VLASTIMIL ALTMANN, JANA STAVINOHOVÁ
Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů
Abstract
This paper is focused on the analysis of waste management and on propose of possible changes
with waste management in the city Český Brod. In the paper is described current system of
collection and waste disposal and proposed change in this system, which is intended to optimize the
numbers of disposal or the numbers of containers.
Keywords:
municipal waste, collection system, waste management
Souhrn
V článku je provedena analýza nakládání s odpady a na navržení možných změn v nakládání
s odpady v obci Český Brod. V článku je popsán současný systému sběru a svozu odpadu
a navržena možná změna v tomto systému, která muže pomoci optimalizovat počet svozu či počet
nádob.
Klíčová slova: komunální odpad, systém sběru, nakládání s odpady
ÚVOD
Údaje týkající se produkce komunálních odpadu v ČR jsou značně odlišné. Podle Českého
statistického úřadu se pohybuje kolem 3,3 mil. tun a statistika MŽP uvádí 5,4 mil. tun. Pokud tedy
každý rok vznikne v ČR 5,4 mil. tun komunálního odpadu, na každého obyvatele připadá 510 kg.
Průměr EU je 503 kg. Např. Rakousko a Belgie ukládají na skládky a do spaloven méně než 180 kg
netříděných odpadů. MŽP předpovídá, že množství odpadů by mělo v rozmezí let 2010 a 2020
vzrůst o 30 %, tedy na 663 kg na osobu. [1].
Třídění komunálního odpadu v ČR se zlepšuje. Přibližně 13 % odpadu z domácností je
ukládáno do kontejnerů určených k separaci. V roce 2011 bylo na obyvatele vytříděno 15 kg
papíru, 11 kg skla, 10 kg plastu, 5 kg kovu a 5 kg ostatních odděleně sbíraných složek. [2].
Odpadová politika ČR v oblasti KO prošla většinou pozitivními změnami. Při vstupu do
EU se ČR zavázala výrazně snížit množství biologicky rozložitelných odpadů (papír, dřevo, odpad
z údržby zeleně, kuchyňský odpad, textil) ukládaného na skládky v roce 2020 na 35 % množství,
které bylo ukládáno v roce 1995. Tento cíl se však nedaří plnit. V současné době se skládkuje
přibližně 68 % odpadu z domácností a většinu jemu podobných odpadů ze živností. Situace pro ČR
je o to náročnější, že do bilance roku 1995 není zahrnut odpad ze zahrad a parku. Druhým
závazkem, který ČR musí do roku 2020 splnit, je zvýšení recyklace KO. Plán odpadového
hospodářství ČR požadoval do roku 2010 zvýšit materiálové využití KO (bez živností) na 50 %, ale
tento stanovený cíl stále není naplněn. Třetím závazkem je zpracovat plán prevence vzniku odpadu.
Množství vyprodukovaného odpadu nemusí růst, je však potřeba učinit kroky k naplnění tohoto cíle
[3].
MATERIÁL A METODY
Analýza produkce odpadu je provedena ve městě Český Brod, které se nachází ve
Středočeském kraji, okrese Kolín. Obec má 6 843 obyvatel, výměra katastrálního území je
1 971 ha. V obci se nachází 2 615 bytů a 1 483 domů. Na základě vstupních dat o počtu obyvatel,
typu zástaveb je vypočtena teoretická produkce komunálního odpadu připadající na jednoho
obyvatele. Tato teoretická produkce je dále porovnávána s daty skutečné produkce odpadu ve
městě. Zjištěné rozdíly v produkci jsou analyzovány a vyhodnocovány. Dále je provedena analýza
svozu komunálního odpadu dle jednotlivých komodit a zaplněnosti sběrových nádob. Na základě
výsledků rozboru jsou navrhovány možné změny v systému nakládání s komunálním odpadem.
223
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
VÝSLEDKY A DISKUSE
Vývoj produkce směsného a tříděného KO v Českém Brodě v průběhu let 2009 až 2011
(rok 2009 je brán jako základ). V Českém Brodě se v roce 2009 vyprodukovalo 2 541,53 t
směsného KO a 208,75 t tříděného KO. V roce 2010 2 496,51 t směsného KO a 221,58 t tříděného
KO. V roce 2011 2 446,65 t směsného KO a 210,01 t tříděného KO. V roce 2010 klesla produkce
směsného KO o 1,77 % a v roce 2011 klesla o 3,73 %. U tříděného KO došlo v roce 2010 k nárůstu
o 6,15 %, v roce 2011 došlo k nárůstu o 0,60 %.
Ve městě Český Brod a spádových obcích, je celkem 68 míst dostupných pro občany
k ukládání separovaného odpadu. Svoz zabezpečují Technické služby Český Brod, pomocí nádob
110 litrů, 120 litrů, 140 litrů, 240 litrů, 1 100 litrů a 660 litrů. Vývoz nádob je prováděn 1x za
14 dní v liché týdny pro směsný odpad a v sudé týdny pro bioodpad. V období červen až listopad se
bioodpad odváží každý týden a v prosinci, lednu a únoru se vyváží vždy poslední týden v měsíci.
Papír a lepenka se vyváží 1x týdne, barevné sklo se vyváží 1x za měsíc, sklo barevné/bílé z duo
zvonu se vyváží 1x za 2 až 3 měsíce dle potřeby, plasty se vyvážejí 1x týden v období říjen až
duben a 2x týdne v období květen až září, nápojové kartony se vyvážejí 1x měsíc.
V Českém Brodě je v současné době celkem 1 350 nádob na bioodpad a je zde rozmístěno
58 kontejnerových míst na tříděný odpad. Z celkového počtu 1 350 nádob na bioodpad je 800 kusů
nádob o obsahu 240 litrů, 250 kusů je o obsahu 120 litrů a 300 kusů je o obsahu 140 litrů.
Kontejnerů na tříděný odpad je v Českém Brodě 268. Tyto kontejnery mají objem 1 100 litrů.
Z toho je 75 kontejnerů na papír, 77 na plast, 26 na tetrapak, 49 na sklo a zvonů na tříděné sklo je
41. Domovním odpadem se rozumí odpad, který vzniká v domácnostech jako spotřební odpad
jejich obyvatel a je součástí komunálního odpadu. Celkové množství domovního odpadu je
stanoveno na základě průměrných hodnot týdenního množství komunálního odpadu. Pro výpočet je
také nutné znát počet obyvatel v zástavbě C, P a hodnoty délky topného a netopného období v ČR.
Počet obyvatel v zástavbě C je 4 700 a v zástavbě P je 2 143 obyvatel. Výsledné vypočtené
teoretické množství domovního odpadu je uvedeno v tabulce 1.
Tab. 1 – Výsledné množství domovního odpadu v Českém Brodě
GoDO
GoT
GoN
GoDO
Gc
Gp
Množství domovního odpadu [kg]
1 270 401,1
953 502,0
316 899,1
1 270 401,1
611 000,0
659 401,1
Při výpočtu teoretické hmotnosti jednotlivých komodit se vychází z odhadované skladby
domovního odpadu v různých zástavbách. Celkové množství směsného odpadu se stanoví pomocí
ukazatelů vyjadřujících podíl domovního odpadu a podíl domovnímu podobného odpadu na
celkovém množství tohoto směsného odpadu.
Tab. 2 – Vypočtené množství jednotlivých komodit odpadu v daných zástavbách
Sledované hodnoty hmotnostního zastoupení jednotlivých látek [kg]
Odpad
Zástavba C
Zástavba P
Celkem
Papír, lepenka
346 742,50
71 592,12
418 334,62
Plast
256 620,00
84 780,14
341 400,14
Sklo
117 617,50
83 838,14
201 455,64
Bioodpad
288 697,50
59 346,10
348 043,60
NO
4 582,50
4 710,01
9 292,51
Velkoobjemový odpad
160 387,50
107 388,18
267 775,68
Směsný KO
352 852,50
530 346,88
883 199,38
1 527 500,00
942 001,57
2 469 501,57
Celkem
224
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Podíl domovního odpadu v městské zástavbě činí 40 %, což je 611 000 kg a podíl
domovního odpadu ve venkovské zástavbě činí 70 %, což je 659 401,1 kg. Hmotnost 100 % v
městské zástavbě je 1 527 500 kg a hmotnost 100 % ve venkovské zástavbě je 942 001,57 kg. V
tabulce 2 je vypočtené množství jednotlivých komodit odpadu v daných zástavbách pomocí
procentuálního zastoupení. V tabulce 3 je vypočten objem vybraných složek odpadu.
Tab. 3 – Výsledný objem vybraných součástí odpadu v m3
Objem vybraných složek odpadu [m3]
Složka odpadu
Zástavba C
Zástavba P
Celkem
Papír
6 304,41
1 301,67
7 606,08
Plast
10 264,80
3 391,21
13 656,01
Sklo
392,06
279,46
671,52
Bioodpad
412,43
169,56
581,99
NO
5,73
5,89
11,62
VOO
891,04
488,13
1 379,17
Směsný KO
1 603,88
1 205,33
2 809,21
Dále je posuzováno zlepšení sběru a svozu BRO, plastu, papíru a skla pomocí optimalizace
frekvence svozu nebo změnou počtu sběrových nádob.
Sběr a svoz BRO
Objem biologicky rozložitelného odpadu v Českém Brodě činí 581,99 m3 z tabulky.
Biologicky rozložitelný odpad je v současné době v Českém Brodě svážen 1x měsíčně v měsících
prosinec, leden, únor, v období červen až listopad je svážen 1x týdně a v březnu, dubnu a v květnu
je svoz prováděn 1x za 14 dní. Za rok to činí 33 svozů. K dispozici je 250 ks nádob o objemu 120
litrů, 300 ks nádob o objemu 140 litrů a 800 ks o objemu 240 litrů. V následující tabulce 4 je
vypočtena zaplněnost nádob při daném objemu biologicky rozložitelného odpadu a při současném
stavu počtu svozů, počtu nádob a objemu nádob.
Tab. 4 – Vypočtená zaplněnost sběrných nádob na BRO
Objem BRO [m3]
Současný počet svozů za rok
Objem nádob [l]
Počet nádob [ks]
Objem nádob [m3]
Objem BRO v nádobách za rok [m3]
Zaplněnost nádob [%]
120
250
0,12
990
58,79
581,99
33
140
300
0,14
1 386
41,99
240
800
0,24
6 336
9,19
Výsledné hodnoty zaplněnosti nádob nejsou příliš optimální. Především u nádoby
s objemem 240 litrů je zaplněnost nádoby velmi malá. Otázkou je, zda se více vyplatí snížit počet
nádob nebo počet svozů. Pokud by se snížil počet svozů, je možné, že hlavně v letních měsících
bude z nádob vycházet nepříjemný zápach. Je však nutné ponechat vyšší kapacitu nádob, protože
do nádob může být ukládán objemný odpad (např. větve).
Tab. 5 – Zaplněnost nádob při novém počtu svozů BRO
Objem BRO [m3]
Objem nádoby [m3]
Počet nádob [ks]
Objem BRO v 1 nádobě [m3]
Nový počet svozů za rok
Objem BRO v nádobách za rok [m3]
Zaplněnost nádob [%]
581,99
0,24
800
0,73
6
1 152
50,52
Také produkce BRO během roku vykazuje výkyvy, na jaře a na podzim je produkce BRO
vyšší. V případě velké zaplněnosti nádob, budou lidé ukládat odpad do nádob na směsný KO nebo
225
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
na jiná místa. Proto je optimalizován počet nádob a počet svozů jen u nádob o objemu 240 l.
Následující tabulka 5 ukazuje, jaký vliv bude mít na zaplněnost nádob změna počtu svozů a tabulka
6 naopak ukazuje, jaký vliv na zaplněnost nádob způsobí změna počtu nádob.
Zaplněnost nádob v tomto případě vykazuje lepší hodnoty ve srovnání s výslednou
hodnotou zaplněnosti nádob v tabulce 3. Při výpočtu nového počtu svozů v tomto případě vyšlo, že
za rok stačí nádobu o objemu 240 l vyvézt 4x při zaplněnosti 75,78 %. Ale z hlediska bezpečnosti
je počet svozů upraven na 6 za rok při zaplněnosti 50,52 %. Zaplněnost nádob, viz tabula 6, je tedy
48,99 %. Nádoby mají dostatečnou rezervu, pro situace, kdy vyprodukované množství BRO je
vyšší.
Tab. 6 – Zaplněnost nádob při změněném počtu nádob na BRO
Objem BRO [m3]
Současný počet svozů za rok
Nový počet nádob [ks]
Objem nádob [m3]
Nový počet svozů za rok
Objem BRO v nádobách za rok [m3]
Zaplněnost nádob [%]
581,99
33
150
0,24
6
1 188
48,99
Sběr a svoz papíru
Objem papíru v Českém Brodě činí 7 606,08 m3. Papír je svážen od ledna do prosince 1x
týdně, což za rok dělá 52 svozů. K dispozici je 75 ks nádob o objemu 1 100 litru. V následující
tabulce 7 je vypočtena zaplněnost nádob při daném objemu papíru a při současném stavu počtu
svozů, počtu nádob a objemu nádob.
Tab. 7 – Zaplněnost sběrných nádob na papír
Objem papíru [m3]
Současný počet svozů za rok
Objem nádob [l]
Počet nádob [ks]
Objem nádob [m3]
Objem papíru v nádobách za rok [m3]
Zaplněnost nádob [%]
7 606,08
52
1 100
75
1,1
4 290
177,30
Tab. 8 – Navržený počet svozů papíru
Objem papíru [m3]
Objem nádob [m3]
Počet nádob [ks]
Objem papíru v 1 nádobě [m3]
Nový počet svozu za rok
Objem papíru v nádobách za rok [m3]
Zaplněnost nádob [%]
7 606,08
1,1
75
101,41
93
7 672,5
99,13
Tab. 9 – Nový počet nádob pro sběr papíru
Objem papíru [m3]
Současný počet svozu za rok
Nový počet nádob [ks]
Objem nádob [m3]
Objem papíru v nádobách za rok [m3]
Zaplněnost nádob [%]
7 606,08
52
135
1,1
7 722
98,50
Vypočtená hodnota zaplněnosti nádob je vysoká. Současný počet svozů a počet nádob je
nevyhovující. Nádoby nedokážou pojmout takové množství papíru a jsou přeplněné. Proto je nutné
přistoupit k úpravě počtu svozů nebo k úpravě počtu nádob. V tabulce 8 je navržen nový počet
226
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
svozů a v tabulce 9 je návrh na zvýšení poctu nádob. Výsledná zaplněnost nádob při novém počtu
svozů je více optimální než v případě počtu 52 svozů za rok.
Sběr a svoz plastů
Objem plastů v Českém Brodě činí 13 656,01 m3. Plasty jsou sváženy v období od října do
dubna 1x týdně a v období od května do září 2x týdně. Za rok se uskuteční 68 svozů. K dispozici je
77 ks nádob o objemu 1 100 litru. V tabulce 10 je vypočtena zaplněnost nádob při daném objemu
plastů a při současném stavu počtu svozů, počtu nádob a objemu nádob.
Tab. 10 – Zaplněnost sběrných nádob na plasty
Objem plastů [m3]
Současný počet svozů za rok
Objem nádob [l]
Počet nádob [ks]
Objem nádob [m3]
Objem plastů v nádobách za rok [m3]
Zaplněnost nádob [%]
13 656,01
68
1 100
77
1,1
5 759,6
237,1
Zaplněnost nádob dosahuje hodnoty 237,1 %. Díky tomu je vhodné přikročit k úpravě
počtu svozů za rok nebo ke zvýšení počtu sběrných nádob na plasty. V tabulce 11 je uveden nový
počet svozů a zaplněnost nádob na plasty při tomto novém počtu svozů. Pokud by se zvolil počet
svozů za rok 162, zaplněnost nádob by byla 99,5 %, ale je nutné stanovit rezervu, protože ne každý
stlačuje plastové láhve. V následující tabulce 12 je navržen nový počet nádob při zachování
68 svozů za rok a určena zaplněnost nového poctu nádob na plast.
Tab. 11 – Zaplněnost nádob při novém počtu svozů plastů
Objem plastů [m3]
Objem nádob [m3]
Počet nádob [ks]
Objem plastů v 1 nádobě [m3]
Nový počet svozu za rok
Objem plastů v nádobách za rok [m3]
Zaplněnost nádob [%]
13 656,01
1,1
77
177,35
200
16 940
80,61
Tab. 12 – Zaplněnost nádob při novém počtu sběrných nádob na plast
Objem plastů [m3]
Současný počet svozů za rok
Nový počet nádob [ks]
Objem nádob [m3]
Objem plastů v nádobách za rok [m3]
Zaplněnost nádob [%]
13 656,01
68
225
1,1
16 830
81,14
Sběr a svoz skla
Objem skla v Českém Brodě je 671,52 m3. Sklo je z nádob sváženo v období od ledna do
prosince 1x týdně a ze zvonů v měsících leden až prosinec je sváženo 1x za 3 měsíce. Za rok je
sklo odvezeno celkem 56krát.
Tab. 13 – Zaplněnost nádob a zvonů na sklo
Objem skla [m3]
Současný počet svozů za rok
Objem nádob [l]
Počet nádob [ks]
Objem nádob [m3]
Objem skla v nádobách za rok [m3]
Zaplněnost nádob [%]
227
671,52
56
1 100
90
1,1
5 544
12,11
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Nádoby i zvony na sklo mají objem 1 100 litrů. Počet nádob je 49 ks a počet zvonů je 41
ks. V následující tabulce 13 je vypočtena zaplněnost nádob při daném objemu skla a při současném
stavu počtu svozů, počtu nádob a objemu nádob.
Vypočtená zaplněnost nádob je velmi nízká. V tabulce 14 je navržen nový počet svozů za
rok při zachování počtu nádob a nová zaplněnost nádob na sklo. Vypočtená zaplněnost nádob při
sníženém počtu svozů v tabulce 14 je optimálnější než v případě počtu 56 svozů za rok. Jedná se
však o teoretickou hodnotu, neboť zaplněnost svozových nádob je limitována vzhledem k vyšší
objemové hmotnosti skla především nosností těchto nádob. Následující tabulka 15 ukazuje, jaká
zaplněnost nádob by se dala očekávat při novém počtu nádob na sklo. Tento počet svozů je však též
teoretický s ohledem na výše uvedenou nosnost sběrových nádob a donáškovou vzdálenost, na
kterou jsou obyvatelé ochotni sklo do nádob donášet.
Tab. 14 – Nový počet svozů a nová zaplněnost sběrných nádob na sklo
Objem skla [m3]
Objem nádob [m3]
Počet nádob [ks]
Objem skla v 1 nádobě [m3]
Nový počet svozů za rok
Objem skla v nádobách za rok [m3]
Zaplněnost nádob [%]
671,52
1,1
90
7,46
7
693
96,90
Tab. 15 – Zaplněnost sběrných nádob při novém počtu nádob na sklo
Objem skla [m3]
Současný počet svozů za rok
Nový počet nádob [ks]
Objem nádob [m3]
Objem skla v nádobách za rok [m3]
Zaplněnost nádob [%]
671,52
56
11
1,1
677,6
99,10
ZÁVĚR
Posouzení sběru a svozu biologicky rozložitelného odpadu, plastu, papíru a skla má za cíl
zlepšení nakládání s těmito komoditami. Vypočtena je zaplněnost nádob. Biologicky rozložitelný
odpad se v Českém Brodě sbírá do nádob o objemech 120 l (250 ks), 140 l (300 ks) a 240 l
(800 ks). Na papír, plasty a sklo slouží nádoby o objemu 1 100 l.
Nádoby na papír (75 ks) a na plast (77 ks) byly přeplněné, nádoby na sklo (90 ks) a nádoby
na biologicky rozložitelný odpadu o objemu 240 l byly málo zaplněné. Nádoby o objemu 120 l
a 140 l byly přiměřeně zaplněné, měly dostatečnou rezervu pro pokrytí výkyvu množství
biologicky rozložitelného odpadu během roku, proto u těchto nádob nebylo potřeba provést změnu
počtu nádob či počtu svozů. U ostatních nádob je navržen nový počet nádob a nový počet svozů
a posouzena zaplněnost při této změně.
Literatura:
[1]
Hnutí DUHA. Program prevence komunálních odpadů pro ČR 2014-2024. [online].
Vystaveno září 2012 [cit. 2013-12-15]. Dostupné z:
<http://hnutiduha.cz/sites/default/files/publikace/2012/11/odpady_plan_prevence.pdf>.
[2]
ČSÚ. Nakládání s odpady a produkce druhotných surovin. [online]. Vystaveno 2012-10-11
[cit. 2013-01-09]. Dostupné z: <http://www.czso.cz/csu/tz.nsf/i/nakladani_s_
odpady_a_produkce_druhotnych_surovin20121011>.
[3]
Arnika. Odpadová politika ČR. [online]. Vystaveno 2013-03-15 [cit. 2013-03-20].
Dostupné z: <http://arnika.org/odpadova-politika-cr>.
[4]
STAVINHOVÁ, J. Analýza nakládání s odpady ve vybrané obci. Diplomová práce. Praha:
TF, ČZU v Praze, 2013
228
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Poznatky uvedené v tomto článku byly získány v rámci řešení grantu č. 31180/1312/3132 „Analýza
fyzikálních vlastností separovaných složek komunálního odpadu“ financovaného z prostředků
poskytnutých IGA TF.
Kontaktní adresa:
Ing. Miroslav Mimra, Ph.D., Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů,
224 383 145, [email protected]
doc. Ing. Vlastimil Altamnn, Ph.D., Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů,
224 383 144, [email protected]
Ing. Jana Stavinohová, Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů
229
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
THE MEASUREMENT OF STUBBLE CULTIVATOR DRAUGHT FORCE UNDER
DIFFERENT SOIL CONDITIONS
MĚŘENÍ TAHOVÉHO ODPORU RADLIČKOVÉHO KYPŘIČE V ROZDÍLNÝCH
PŮDNÍCH PODMÍNKÁCH
PETR NOVÁK, FRANTIŠEK KUMHÁLA, JAN CHYBA, LUKÁŠ BENEŠ
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
Souhrn
Znalost energetické náročnosti strojů pro zpracování půdy je užitečným faktorem pro konstrukci
strojů a také řízení zemědělských podniků. Bylo provedeno měření tahové síly pro kypřič Ecoland
4000 od firmy BEDNAR FMT. Měřicí souprava byla složena z traktoru John Deere 8220, který
táhl kypřič. K němu byl přes měřící zařízení zapřažen další traktor John Deere 8345R . Měření byla
prováděna na dvou různých typech půd (písčité a jílovité půdy) při provozní rychlosti 6, 8 a 10
km.h- 1 a na dva různé upravená hloubky zpracování půdy (0,1 m a 0,15 m). Půdní fyzikální
vlastnosti byly charakterizovány měřením penetrometrického odporu, který se měří pomocí
penetrometru PN-10 s úhlem kužele 30° a plochou 100 mm2. Výsledky ukázaly 30% nárůst tahové
síly při práci v jílovité půdě ve srovnání s písčitou půdou. Byla také pozorována odlišná kvalita
zpracování půdy na různých typech půd.
Klíčová slova: tahová síla, půdní vlastnosti, zpracování půdy
ÚVOD
Mechanický odpor je jedním z ukazatelů fyzikálních vlastností půdy. Tato vlastnost může
být ovlivněna mnoha faktory, jako jsou: zhutnění půdy, struktura půdy, vlhkost půdy a mnoha
dalších parametrů ( Adamchuk a Christenson, 2005). Hodnota tahové síly je u tažených strojů pro
zpracování půdy rozhodujícím parametrem, pokud jde o náklady na pohonné hmoty. Samotný
tahový odpor stroje půdy je ovlivněn mnoha parametry jako jsou: typ nástroje, geometrie nástroje,
pracovní hloubka a pracovní rychlost. Nelze opomenout ani abrazivní opotřebení nástroje. Druhou
oblastí faktorů ovlivňujících tahový odpor jsou faktory závislé na místě, jako je typ půdy,
objemová hmotnost půdy, půdní vlhkost ( Arvidsson et al., 2004) a reliéfu pozemku ( Schutte a
Kutzbach , 2003). Dalšími faktory, které ovlivňují konečnou hodnotu tahové síly, jsou podmínkou
nástroj a seřízení nástroje. Paul (1992) provedl mapování návrhu na pokusném pozemku v
Braunschweigu. Data logger zaznamenal signál z tenzometrických čepů na traktoru a rychlosti
měřené radarem. Kromě výše uvedených autor zaznamenal také celkový prokluz. Výsledek
naměřených hodnot byl v souladu závislost tahové síly na různých půdních typech v pokusném
pozemku. Na základě výsledků Paul dospěl k závěru, že vlhkost půdy významně ovlivnila celkový
prokluz traktoru.
Van Bergeijk & Goense (1996) připojili na modifikovaný radličný pluh senzory, které
sledovaly pracovní šířku a hloubku. Okamžitá poloha byla zaznamenána GPS přijímačem. Tahový
odpor při orbě se pohyboval mezi 30-50 kN.m2. Van Bergeijk & Goense (2001) provedli i
opakované měření na stejném poli určit vliv jílu v půdě na tahovou sílu.
Komický (1999) odhaduje hlavní zdroje chyb při měření jako například: drsnost půdy,
oscilace nástroje, rozdílné rychlosti, variability pozemku, atd. McLaughin et al.(2000).
Chen (2013) provedl experimenty prováděny při pracovní rychlosti 3,19 km.h - 1 na třech
různých typech půd: hrubý písek, hlinitopísčité a písčitohlinité. Výsledky ukázaly, že nejnižší
hodnoty tahové síly byly pozorovány na písčité půdě (0,292 kN), než na hlinitopísčité půdy (0,430
kN) a nejvyšší hodnoty byly pozorovány v jílové půdě (0,585 kN). Současné znalosti o návrhu síly
by mohl být užitečným nástrojem v mnoha ohledech. Výsledky mohou být použity v rutinní praxi
pro porovnání energetické náročnosti technologií na zpracování půdy, ověřování technických změn
na pracovním nástroji, optimalizace pracovních nástrojů a ověření agrotechnických opatření
(Kroulík, 2013).
230
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MATERIÁL A METODY
Polní měření se uskutečnilo v lokalitě Písková Lhota v oblasti středních Čech. Na pozemku
se vyskytovala převážně písčitá až hlinitá půda. Na pozemku byl před měřením pěstován jarní
ječmen s průměrným výnosem 5.2 t.ha-1. Sláma byla při sklizni rozdrcena a rozptýlena po
pozemku. Po sklizni jarního ječmene byl pozemek zpracován talířovým kypřičem Strom Export
v srpnu 2013 do hloubky 0.1 m. Byl proveden postřik 3 týdny před měřením (likvidace výdrolu).
Byl použit neselektivní herbicid (glyphosfate).
K měření tahové síly byla využita souprava traktoru John Deere 8220 a kypřiče
Stromexport Ecoland EO 4000. Pracovní záběr stroje je 4 m. K samotnému měření bylo využito
měřidlo tahové síly vyvinuté ve spolupráci ČZU a firmy BEDNAR FMT (dříve Strom Export).
Jako tažný prostředek celé soupravy sloužil traktor John Deere 8345R (obr. 1). Traktor John Deere
8220 při měření neměl zařazený převodový stupeň a byl odbrzděný. Sloužil pouze pro zvedání a
spouštění kypřiče. Tahovou sílu poskytoval pouze traktor John Deere 8345R.
Obr. 1 – Měřicí souprava
Základem měřicího přístroje je tenzometrický siloměr S- 38s rozsahem měření až do 200
kN. Siloměr bylo třeba umístit do ocelové klece tak, aby zatížení bylo pouze tahové nebo tlakové.
Při ohýbání měřícího zařízení zatížení může dojít k jeho zničení. Snímač byl kalibrován na
stacionárním pracovišti. Data ze snímače jsou zaznamenávány každé 2 s do notebooku, který se
nachází v kabině traktoru. Měřící zařízení je doplněno závěsy pro uchycení mezi dvojici traktorů
(obr. 2).
Obr. 2 – Měřící přístroj se siloměrem S- 38
231
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Nejprve byla provedena série měření bez zahloubení stroje. Toto měření je využito pro
určení valivého odporu soupravy traktoru s kypřičem. Poté byla na kypřiči nastavena hloubka
zpracování 0.1m. Měření byla provedena se zahloubeným kypřičem při rychlostech 6,8 a 10 km.h-1.
Měření proběhlo na lehké písčité půdě a následně i na hlinité půdě v druhé části pozemku. Poté
byla provedena změna nastavené hloubky na 0,15 m. Opět byly provedeny měření pro varianty 6,8
a 10 km.h-1. Měření byla provedena rovněž pro oba půdní typy.
Doplňkové měření fyzikálních vlastností půdy bylo provedeno s využitím registračního
penetrometru PN-10 vyvinutého na ČZU v Praze. Využívá hrot s povrchem kužele 30° a plochu
100 mm2. Dále byl při měření odkryt příčný profil zpracovávané půdy pro určení kvalitativních
parametrů zpracování půdy.
VÝSLEDKY A DISKUZE
Graf na obrázku 3 zobrazuje naměřené výsledky pro kypření do hloubky 0.1 m. Naměřené
hodnoty jsou vztaženy k 1 m záběru stroje. Kypřič pracoval na horní hranici svého pracovního
rozsahu. Půda nebyla radličkami intenzivně nadzvedávána a mísena. Pouze došlo k odříznutí
svrchní části půdního profilu a drobícímu efektu radliček. Těmto skutečnostem odpovídá i průběh
měření. Výsledky ukazují lineární nárůst tahové síly spolu s pojezdovou rychlostí. To platí pro
písčitou půdu i hlinitou půdu. Dále je výsledky prokázán vliv půdního typu na tahovou sílu. Při
všech pracovních rychlostech lze pozorovat nárůst takové síly při pohybu stroje v půdě s vyšším
obsahem jílových částic.
75
7,0
6,5
Písčitá půda- Medián, kvartily, rozsah
Hlinitá půda- Medián, kvartily, rozsah
6,0
]Nk[ alís ávohaT
5,5
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
6
8
10
Rychlost pojezdu [km.h-1]
Obr. 3 – Tahová síla při hloubce zpracování 0,1m
Na obrázku 4 jsou vidět výsledky pro měření tahové síly při hloubce zpracování půdy 0,15
m. Kypřič se změnou hloubky pracoval s daleko větší intenzitou. Půda byla radličkami
vyzvedávána a intenzivně se míchala s posklizňovými zbytky. Práce kypřiče vykazovala zlepšení
kvalitativních parametrů (promíchání půdy, velikost hrud, příčný profil dna). Průběh tahové síly je
zcela odlišný od měření při hloubce 0.1m. Zde nelze najít souvislost mezi nárůstem tahové síly a
pracovní rychlostí. Naopak lze pozorovat větší závislost na půdním typu. Toto je pravděpodobně
způsobeno pohybem půdy po radličce a v jejím okolí. Dochází k vytvoření vrstvy půdy, která je
posouvána spolu s radličkou během pohybu vpřed. Hmotnost tohoto materiálu zvyšuje tahový
odpor. Zároveň platí, že nemusí klesat s klesající pracovní rychlostí.
232
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
18
Písčitá půda- Medián, kvartily, rozsah
Hlinitá půda- Medián, kvartily, rozsah
16
14
] Nk[a lís ávoha T
12
10
8
6
6
8
10
Rychlost pojezdu [km.h-1]
Obr. 4 – Tahová síla při hloubce zpracování 0,15m
Měření penetračního odporu je uvedeno na obrázku 5. Penetrační odpor je graficky
vyjádřen pro 4 hloubky. Z grafu je vidět, že vyšší obsah jílových částic v půdě neměl přímý vliv na
penetrační odpor. To bude nejspíše způsobeno rozdílnou půdní vlhkostí. Například v povrchové
vrstvě byla průměrná vlhkost písčité půdy nižší o 8.7 %. Penetrační odpor výrazně narůstá
s měřenou hloubkou, což lze u těchto typů půd předpokládat. Rovněž je patrný vliv technologií
zpracování půdy. V tomto případě se jedná o několikaletou minimalizaci. Není zde patrná žádná
vrstva půdy, která by byla výrazně zhutnělá (např. technogenní zhutnění). Naopak půda vzhledem
k absolutním hodnotám penetračního odporu byla z hlediska fyzikálních vlastností v dobrém stavu.
40
Písčitá půda- Medián, kvartily, rozsah
Hlinitá půda- Medián, kvartily, rozsah
3,5
3,0
]aPM[ ropdo ýkcirtemorteneP
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0.2
0.24
0.28
Hloubka měření [m]
Obr. 5 – Penetrometrický odpor pozemku
233
0.32
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Výsledky výzkumu se sohdují a potvrzují závěry dalších autorů (Chen, 2013; Glancey,
1996; Paul, 1992; Arvidsson et al., 2004; Schutte & Kutzbach, 2003).
ZÁVĚR
Měření prokázalo vliv půdního typu na tahovou sílu při měření radličkového kypřiče.
Naopak se nepodařilo u tohoto typu kypřiče a v daných půdních podmínkách vliv pojezdové
rychlosti na tahovou sílu. Nicméně lze předpokládat, že v daných půdních podmínkách by se jiný
typ kypřiče s odlišnou geometrií radliček mohl chovat rozdílným způsobem z hlediska závislosti
tahové síly na hloubce a pojezdové rychlosti. Při výběru kypřiče je vždy vhodné provézt provozní
zkoušky v podmínkách, ve kterých bude kypřič pracovat. To slouží pro optimalizaci nákladů
z hlediska spotřeby pohonných hmot, opotřebení radliček a využití času při dodržení
agrotechnických lhůt.
Literatura:
ADAMCHUK, V.I., & CHRISTENSON, P.T. 2005. An integrated system for mapping soil
physical properties on the- go: the mechanical sensing component. preceded In: Precision
Agriculture ’05, Wageningen Academic Publishers, pp. 449-455.
SCHUTTE, B., & KUTZBACH, H.D. 2003. Evaluierung von ortsspezifischen Zugkraftmessungen
bei der Bodenbearbeitung. Preceded In: Agricultural Engineering 2003, Tagng
Landtechnik, Hannover, pp. 299 - 304.
PAUL, W. 1992. Zugkraftmessungen zur Teilschlagkartierung. Landtechnik, 47, 490-491.
Van Bergeijk, J., & Goense, D. 1996. Soil Tillage Resistance as a Tool to Map Soil Type
Differences. Preceded In: the 3rd Int. Conf. On Prec. Ag. (1996), Minneapolis,
Minnesota/USA.
VAN BERGEIJK, J., & Goense, D. 2001. Soil Tillage Restiance as a Tool to Map Soil Type
Differences. Journal of Agricultural Engineering Research, 79(4), 371-387.
DROLL, P. 1999. Erstellung von geokodierten Karten mit Bodenkennwerten. Msc, thesis
(Diplomarbeit Hohenheim), unpublished (unveröffentlicht), (in German).
MCLAUGHIN, N. B., & BURTT S. D. 2000. Spatial Mapping of Tillage Energy. Preceded In: the
5th Int. Conf. On Prec. Ag. (2000), Bloomington, Minnesota/USA.
CHEN, Y., MUNKHOLM, L.J.,& NYORD, T.2013. A discrete element model for soil–sweep
interaction in three different soils. Soil & Tillage Research, 126, 34-41.
KHEIRALLA, A.F., YAHYA, A., ZOHADIE, M., & ISHAK, W. 2004. Modelling of power and
energy requirements for tillage implements operating in Serdang sandy clay loam,
Malaysia. Soil & Tillage Research, 78(1), 21-34.
GLANCEY, J.L., UPADHYAYA, S.K., CHANCELLOR, W.J., & RUMSEY, J.W. 1996.
Prediction of agricultural implement draft using an instrumented analog tillage tool. Soil &
Tillage Research, 37(1), 47-65.
KROULÍK, M. 2013. Technique in precision agriculture technology. Thesis submitted in fulfilment
of the requirements for the associate professor. Czech University of Life Sciences Prague.
Kontaktní adresa:
Ing. Petr Novák
Katedra zemědělských strojů, TF ČZU v Praze, [email protected]
234
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
YIELDS AND HARVEST LOSSES OF SUGAR-BEET VARIETIES IN THE YEAR 2013
ODRŮDOVÉ POKUSY CUKROVÉ ŘEPY A JEJÍ SKLIZŇOVÉ ZTRÁTY V ROCE 2013
TOMÁŠ NOVOTNÝ, PETR ŠAŘEC, ONDŘEJ ŠAŘEC
Česká zemědělská univerzita v Praze, katedra využití strojů TF
Abstract
Varietal field trials on harvest losses of sugar-beet have taken place in Agro Slatiny for several
years already. This paper discusses the results from the year 2013 that comprises 35 different
sugar-beet varieties. For each of the varieties, the following items have been measured and
calculated: biological yield, plant number per 1 m2, sugar content of beets, real yield harvested by
HOLMER Terra Dos, polarization sugar yield, losses connected with not dug up beets and with
beets left in the field and total losses.
Keywords:
sugar beet, variety, biological yield, harvest losses, soil moisture
Souhrn
Již mnoho let jsou v Agro Slatiny, a.s. každoročně prováděny odrůdové pokusy u cukrové řepy.
Tento článek pojednává o výsledcích pokusů v roce 2013, kde bylo zahrnuto 35 odrůd cukrové
řepy. U jednotlivých odrůd byl měřen jejich vliv na biologický výnos bulev a chrástu, počet
jedinců, strojní výnos, cukernatost, výnos polarizačního cukru a výnos bulev přepočtený na 16%
cukernatost. Mezi další zjišťované parametry patří sklizňové ztráty celkové, ztráty propadem
a nevyoráním.
Klíčová slova: cukrová řepa, odrůda, biologický výnos, sklizňové ztráty, vlhkost půdy
ÚVOD
Odrůdové pokusy jsou poloprovozně prováděny v zemědělském podniku Agro Slatiny a.s.
od roku 1994, tedy již 20 let. Podnik se nachází na východě Čech nedaleko města Jičín. Pozemky
určené pro odrůdové pokusy jsou vždy nedaleko obce Slatiny. V každém roce jsou zasety všechny
sledované odrůdy cukrové řepy na stejném pozemku stejným secím strojem a jsou
obhospodařovány stejným technologickým postupem. Při sklizni probíhá vyprázdnění zásobníku na
obou souvratích do připravených traktorových přívěsů, odkud je cukrovka dopravena k převážení.
Hodnocení, tedy stanovení pořadí jednotlivých odrůd, je prováděno s odhledem na strojní výnos a
dosaženou cukernatost, tedy s ohledem na přepočtený výnos dle 16% cukernatosti. Během
vyorávky jsou prováděny zkoušky sklizňových ztrát, a to ztrát povrchových, teda propadem a ztrát
nevyoráním. Jejich součet dává ztráty celkové.
MATERIÁL A METODY
Všechny odrůdy jsou zasety i sklizeny stejnými stroji. V daném roce byl použit
dvanáctiřádkový přesný secí stroj Becker. Ke sklizni byl použit šestiřádkový sklízecí samojízdný
stroj Holmer Terra Dos. Jednotlivé parcelky se nachází vedle sebe na stejném pozemku
a pěstitelská technologie je u všech odrůd stejná.
Při hodnocení sklizně je nejprve zjišťován biologický výnos bulev. Zároveň je zjišťován
počet jedinců na 1 hektar. V úhlopříčném směru je vymezen čtverec o ploše 10 m2. Je-li
meziřádková vzdálenost 45 cm, jde o 6 řádků (tj. 2,7 m) o délce 3,7 m. Bulvy jsou na parcelce
ručně vykopány, očištěny, spočítány a je odříznut chrást. Sklizené bulvy a chrást jsou pak zváženy.
Zkoušky sklizňových ztrát, tj. ztrát propadem a nevyoráním, jsou prováděny po strojní sklizni. Po
skončení sklizně je na pozemku vymezen čtverec o ploše 10 m2. Nejprve je vysbírána všechna
řepná hmota z povrchu pozemku. Potom je vykopána řepa z ornice do hloubky 25 cm. Obě tyto
frakce jsou zváženy a jejich součet tvoří celkové ztráty. Veškerá měření jsou vždy pětkrát
opakována.
235
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Výnos při strojní sklizni je určen vážením traktorových přívěsů technologické obsluhy.
Zjištěné hodnoty jsou přepočítány na 1 hektar. Dále je prováděno měření vlhkosti a utuženosti
půdy pomocí půdního vlhkoměru a penetrometru.
Sklizňové podmínky
Bylo provedeno měření vlhkosti půdy a jejího utužení. Vlhkost byla měřena pomocí
půdního vlhkoměru a utužení se měřilo penetrometrem. Vlhkost v závislosti na hloubce se měřila
jak v řádku, tak v koleji sklízeče a v souvrati. Vybrané hodnoty jsou uvedeny v následující tabulce
(viz Tabulka 1), z nichž je patrná vyšší vlhkost půdy při sklizní. Průběh hodnot penetračního
odporu v daném roce v závislosti na hloubce a stopě měření je znázorněn v grafu níže (viz
Obrázek 1).
Tabulka 1 – Vlhkost půdy při sklizni cukrové řepy v roce 2013
Půdní vlhkost [%]
Řádek
Kolej sklízeče
25,4
25,5
25,6
25,7
25,8
25,6
Hloubka měření [m]
< 0,01
0,01 - 0,02
0,02 - 0,03
Obrázek 1 – Graf penetračních odporů při sklizni cukrové řepy v roce 2013
VÝSLEDKY A DISKUZE
Do pokusů v tomto roce bylo zahrnuto 35 odrůd. Pokusy byly provedeny na pozemku,
který leží severně od obce Slatiny k obci Milíčeves. Počasí v daném roce bylo teplotně průměrné, v
první polovině roku bylo podprůměrné množství slunečního svitu. Únor a březen byly teplotně
podprůměrné, duben byl srážkově podprůměrný. Květen a červen byly chladnější a srážkově
nadprůměrné. Červenec a srpen již teplotně nadprůměrné avšak z hlediska srážek podprůměrné.
Září bylo chladnější a deštivé.
Z obrázku 2 je zřejmé, že nejvyššího přepočteného výnosu dosáhla odrůda Amulet,
a to s hodnotou 124,7 t.ha-1, které dosáhla díky nejvyšší cukernatosti 19,7 % a jednomu z
nejvyšších strojních výnosů bulev 97,1 t.ha-1. Další v pořadí je odrůda Gardena s dosaženým
přepočteným výnosem 119,2 t.ha-1, a to díky nejvyššímu strojnímu výnosu 98,7 t.ha-1 a
nadprůměrné cukernatosti 18,7 %. Třetí v pořadí je odrůda Panorama s přepočteným výnosem
118,6 t.ha-1, s vysokým strojním výnosem bulev 95,8 t.ha-1 a vysokou cukernatostí 19,1 %. Na
poslední místo, tedy 35. pozici dosáhla odrůda Monsun s celkově nejhorším přepočteným výnosem
68,9 t.ha-1 při cukernatosti 18,2 % a celkově nejnižším strojním výnosu 59,0 t.ha-1.
236
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 2 – Výnosy cukrovky pro ruční i strojní sklizeň a cukernatost v roce 2013
Nejlepšího strojního výnosu dosáhla již zmíněná odrůda Gardena 98,7 t.ha-1,
která obsadila druhou pozici v celkovém hodnocení. Naopak nejnižšího odrůda Monsum
s 59,0 t.ha-1 a tedy celkově 35. pozicí. Nejnižší cukernatosti dosáhla odrůda Danka 17,8 %, se
strojním výnosem 74,8 t.ha-1, která se celkově umístila na 30. místě s přepočteným výnosem
85,1 t.ha-1. Průměrný přepočtený výnos v tomto roce činil 99,1 t.ha-1, cukernatost 18,6 % a strojní
výnos 82,5 t.ha-1.
Sklizňové ztráty
Celkové sklizňové ztráty jsou stanoveny jako součet ztrát nevyoráním a ztrát propadem.
Ztráty propadem tvoří veškerá řepná hmota posbíraná po sklízeči z povrchu půdy. Naopak ztráty
nevyoráním představují zbytky řepné hmoty v půdě zjišťované do hloubky 25 cm.
V tomto roce bylo dosaženo nejlepších celkových výsledků, tedy nejnižších sklizňových
ztrát u odrůd Panorama (2,59 %) a odrůdy Alpaca (2,75 %). Nejnižší dílčí ztráty nevyoráním byly
zjištěny u již zmíněné odrůdy Panorama (1,29 %) a dále Imperial (1,44 %). Ztráty propadem
byly nejnižší u odrůdy Kiringa (1,06 %) a u již jmenované odrůdy Alpaca (1,24 %). Naopak
největších celkových ztrát dosáhla odrůda SR-649 (9,97 %) a Harley (9,64 %). Průměrné celkové
ztráty v daném roce činí 5,66 %, z toho nevyoráním 3,09 %.
ZÁVĚR
Z odrůdových pokusů provedených v roce 2013 byly zjištěny odrůdy cukrové řepy, které
jsou nejvhodnější pro pěstování vzhledem k nejlepším dosaženým výsledkům přepočteného výnosu
na 16% cukernatost, a to díky vysokým strojním výnosům a vysoké cukernatosti (viz Obrázek 2).
V daném roce bylo dosaženo průměrného přepočteného výnosu 99,10 t.ha-1, výnosu polarizačního
cukru 15,36 t.ha-1, cukernatosti 18,61 % a strojního výnosu 82,46 t.ha-1. Nejvýnosnější odrůdou
je Amulet, u které bylo dosaženo největšího výnosu přepočteného na 16% cukernatost 124,74 t.ha-1
a výnosu polarizačního cukru 19,10 t.ha-1 při v daném roce nízké celkové sklizňové ztrátě 3,11 %.
Naopak nejméně perspektivní odrůdou pro pěstování a strojní sklizeň je Monsun, která dosáhla
nejmenšího výnosu bulev 59,0 t.ha-1, výnosu dle přepočtené 16% cukernatosti 68,93 t.ha-1
a polarizačního cukru 10,7 t.ha-1 s jednou z největších celkových sklizňových ztrát 9,20 %.
Nejhorších celkových ztrát při sklizni v roce 2013 bylo dosaženo u odrůd SR-649 s 9,97 %
a Harley s hodnotou 9,64 %, naopak nejlepších hodnot u Panorama 2,59 % a Alpaca s 2,75 %.
Průměrné celkové ztráty jsou v tomto roce vyšší, dosahují 5,66 %.
237
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Literatura:
NOVOTNÝ, T.: Vliv různých odrůd na výnos a sklizňové ztráty cukrové řepy v Agro Slatiny a. s.
Praha, 2011. 67 s. Diplomová práce na Technické fakultě ČZU v Praze. Vedoucí práce
Ondřej Šařec.
NOVOTNÝ, T. – ŠAŘEC, O. – ŠAŘEC, P. Sugar-beet varietal field trials with harvest losses
assessment in 2011 and 2012. In Trends in Agricultural Engineering 2013, Praha: Czech
University of Life Sciences Prague; Faculty of Engineering, 2013. s. 461-466.
ŠAŘEC, P. – NOVOTNÝ, T. – ŠAŘEC, O. Odrůdové pokusy cukrové řepy a její sklizňové ztráty
v letech 2009 až 2011. Komunální technika, 2012, roč. 6, č. 5 - příloha, s. 104-108. ISSN:
1802-2391.
ŠAŘEC, P. − ŠAŘEC, O.: Yields and harvest losses of sugar-beet varieties in the years 2008 and
2009. In Trends in Agricultural Engineering 2010, Praha: Czech University of Life
Sciences Prague. Faculty of Engineering, 2010. s. 549-554. ISBN 978-80-213-2088-8.
VOLTR, V. a kol.: Hodnocení půdy v podmínkách ochrany životního prostředí, Praha: Ústav
zemědělské ekonomiky a informací Praha, 2011. 480 s. ISBN 978-80-86671-86-4
Kontaktní adresa:
Ing. Tomáš Novotný, Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, katedra využití strojů, Kamýcká 129, 165 21
Praha 6- Suchdol, tel.: 224383140, e-mail: [email protected]
Doc. Ing. Petr Šařec, Ph.D., Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, katedra využití strojů, Kamýcká 129,
165 21 Praha 6- Suchdol, tel.: 224383147, e-mail: [email protected]
Prof. Ing. Ondřej Šařec, CSc., Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, katedra využití strojů, Kamýcká
129, 165 21 Praha 6- Suchdol, tel.: 224383146, e-mail: [email protected]
238
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
APPLICATION OF REGRESSION ANALYSIS FOR ANALYZING MEASURED DATA
VYUŽÍTÍ REGRESNÍ ANALÝZY PŘI VYHODNOCOVÁNÍ NAMĚŘENÝCH DAT
ADAM POLCAR, MARTIN FAJMAN, MICHAL JUKL
Mendel University in Brno, Department of Engineering and Automobile Transport
Abstract
New trends in testing of motor vehicles require more and more efficient and accurate methods of
measuring the output parameters of engines. The incorrect analyzing of the measured data is the
most common problems that arises. This leads to distortion of final results of measurements. With
the availability of sophisticated statistical software, measured data can be quickly and very
accurately evaluate. The study deals with the description of the construction of a regression model
to determine the density of the fuel at the various temperatures.
Keywords:
regression model, regression diagnostics, method of least squares
INTRODUCTION
New trends in testing of motor vehicles require more and more efficient and accurate
methods of measuring the output parameters of internal combustion engines. Installation of
external sensors on motor vehicle is very often expensive and time consuming at the field
measurements. Increasing computerization of vehicles offers the possibility of using internal
sensors via communication networks. The most common communication bus system in tractors is
CAN-Bus (Control Area Network) (Bauer et al., 2013). This communication network allows very
rapid exchange of information among the large number of control units. Thus the control units can
transmit information about the status of individual systems. It involves the exchange of information
about actual values from sensors. The parameters and data transfer are specified by standard ISO
11898, ISO 11783-2, SAE J2411 and SAE J1939 (Štěrba et al., 2011). Thanks to this network, it is
possible to find out for example: actual fuel consumption, engine speed, load of engine,
temperatures or rather data from sensors installed in tractor. Recording data in incorrect form, or
rather in units which is necessary for further evaluation of engine parameters to recalculate, is one
of the problems that can occur. A typical example is fuel consumption. Fuel consumption from
CAN-Bus is in units of volume, but for calculation of the specific fuel consumption is necessary to
know mass fuel consumption. Specific fuel consumption is calculated according to equation 1:
M ph
-1 -1
(1)
m pe =
⋅ 10 3 [g.kW .h ]
Pe
where:
Pe − engine output [kW], Mph − mass fuel consumption [kg.h-1]
Recalculation of volumetric fuel consumption to mass fuel consumption is according to
equation 2:
-1
(2)
M ph = M v ⋅ ρ [kg.h ]
where:
Mv − volumetric fuel consumption [m3.h-1], ρ− fuel density [kg.m-3]
The fuel density is highly dependent on its temperature. Fuel temperature is depending on
the temperature of engines which varies during the measurement. For accurate determination of
fuel density at the measurement, the dependence of density on temperature and construct a
regression model is necessary. Subsequently, regression model is used to calculate the density of
the fuel at the different temperature and so for the accurate calculation of mass fuel consumption
from volumetric fuel consumption.
The aim of this article is describe the process of linear regression analysis to calculate the
linear regression equation describing the dependence of fuel density on its temperature.
239
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MATERIAL AND METHODOLOGY
Diesel fuel was used for construction of a regression model. Before constructing of model,
fuel density at different temperatures was found out by Mohr balance in laboratory. The measured
values are stated in table 1.
Table 1 – Measured data of fuel density at different temperature
Diesel fuel
temperature [°C]
22,6
25,8
29,7
33
36,2
39
42,2
45,3
48,2
51,1
54,7
58,3
62,1
65,7
69,1
72,9
75,1
Diesel fuel density
[kg.m-3]
836
834
832
830
828
826
823
822
821
818
816
813
810
808
806
804
801
Table 1 presents the input data for linear regression analysis or rather for construction a
regression model. For exploratory data analysis and for construction of a regression model was
used statistical software Statistica 10 and QC.Expert 3.3. Basic prerequisites about data were
verified before their using for linear regression analysis. With the appropriate diagnostic tools
(Sharpiho-Wilks W test, Quantile-Quantile plot, Box plot etc), it was found that the data meet basic
prerequisites and can be used for constructing a regression model. Construction of a regression
model is composed by the model design and by subsequent regression diagnostics. For the draft
proposal of model, linear model was selected (labeled as model A). Mathematical form of this
model is:
(3)
ρ = β 0 + β1t
where:
ρ − fuel density, ß0 and ß1− parameters, t − temperature
Polynomial transformation was suggested as second model (labeled as model B).
Mathematical form of this model is:
(4)
ρ = β 0 + β1t + β 2t 2
The best estimates of parameters ß0, ß1 and ß2 (in case of polynomial transformation) were
found by the method of least squares. Subsequently, parameters were tested by Student’s t-test for
verification of their statistical significance and basic static characteristics were calculated:
•
coefficient of determination R2, which represents the percentage of variability explained by
the model,
•
predicted coefficient of determination R2P (coefficient represents predictive ability of the
model)
•
mean error of prediction MEP and Akaik information criterion AIC (these criteria are
decisive for distinguish among several proposed models, optimal model reaches minimum
value of MEP and AIC).
Comparison of calculated parameters mentioned above for both proposed models are stated
in table 2.
240
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Table 2 – Static characteristics of regression models
model A
0,99756035
0,99369869
0,36365128
-17,5712296
Coefficient of determination R2
Predicted coefficient of determination R2P
Mean error of prediction MEP
Akaik information criterion AIC
model B
0,99860583
0,9962734
0,21492595
-25,0835820
On the basis of static characteristics (table 2), proposed model B is for description the
dependency diesel fuel density on its temperature preferable.
Regression diagnostic come after selection of suitable model. Regression diagnostic is
comprised of regression triplet. Regression triplet includes critique of data, critique of the model
and critique of methods (Meloun, Militký, 2012). Critique of data is performed by the analysis of
residues by graphical diagnostics (chart of influential points, index and rankit charts). William´s
chart (see figure 1) is one of influential points charts.
Figure 1 – William´s chart for outliers detection
As the chart (figure 1) shows, points 7 and 9 are outliers. This hypothesis was also
confirmed by the L-R and McCulloh-Meter chart. Rankit chart of Jack-Knife´s residues (see figure
2) also shows that points 7 and 9 disturb normality of residues.
On the basis of these results, points 7 and 9 were removed from input data. New calculation
of parameters ß0, ß1, ß2 and verification their statistical significance followed after that. Results are
stated in table 3. Basic static characteristics were also calculated (see tab. 4).
Criticism of model was the next step in regression analysis. Criticism of model is
performed by the Student's t-test of individual parameters (mentioned above) or by appraisal of
model function course in the chart containing the measured data (see figure 3). However, all
parameters are statistically significant (see table 3).
241
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Figure 2 – Rankit chart of Jack-Knife´s residues for verification of normal (Gaussian) distribution
Table 3 – Estimates of model parameters
Parameter
ß0
ß1
ß2
Estimation
848,6895684
-0,52428235
-0,001442764
Standard deviation
0,670637973
0,029764387
0,000300474
Significance
significant
significant
significant
Table 4 – Static characteristics of new regression
Coefficient of determination R2
Predicted coefficient of determination R2P
Mean error of prediction MEP
Akaik information criterion AIC
0,99954645
0,99865245
0,08715870
-36,542291
Critique of methods is the last step in constructing a regression model. Investigations of
satisfaction of basic requirements for the use of the least squares method belongs to the critique of
methods. Critique of methods is performed by the several statistical tests (Meloun, Militký, 2012):
•
Fischer-Snedocor test of regression model significance,
•
Scot criterion of multicollinearity to verify of model correctness,
•
Cook-Weisberg test of residues heteroskedasticity (constancy of variance),
•
Jarque-Berra normality test of residues,
•
Wald test of autocorrelation,
•
test to determine whether the trend is not in residues.
On the basis of results from these tests, our calculated model meets all requirements for
used the least squares method and for that reason is correct.
RESULTS AND DISCUSSION
Regression model, which describes the dependence of diesel fuel density on its
temperature, was created by the procedure described above. The calculated regression equation
model has the form:
(5)
ρ = 848,68957(0,671) − 0,52428235(0,02976)t − 0,00144276(0,0003)t 2
The figures in brackets are standard deviations of the individual parameters. The chart of
the measured values with the calculated regression curve is in figure 3.
242
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Figure 3 – Regression model chart with Working-Hotelling confidence band
CONCLUSION
Calculation of regression equation describing with high precision some dependency is
possible by linear regression analysis. At constructing the regression model or rather to choose the
best proposed model or methods for calculation of individual parameters, it is necessary to meet
some conditions and requirements. The aim of this study was to provide a comprehensive
procedure for the construction of a linear regression model, which represents the dependence of
diesel fuel density on its temperature. Calculated regression equation serves for accurate
determination of density at different temperature for the recalculation of volumetric fuel
consumption to mass fuel consumption.
References:
BAUER, F., SEDLÁK, P., ČUPERA, J., POLCAR, A., FAJMAN, M., ŠMERDA, T.,
KATRENČÍK, J. 2013: Traktory a jejich využití. Praha: Profi Press s.r.o., 2013, 224 s.
ISBN 978-80-86726-52-6
MELOUN, M., MILITKÝ, J. 2012: Kompendium statistického zpracování dat. Univerzita Karlova
v Praze: Karolinum, 2012, 982 s. ISBN 978-80-246-2196-8
ŠTĚRBA, P., ČUPERA, J., POLCAR, A. 2011, Automobily: Diagnostika motorových vozidel II.
Brno: Avid, s.r.o., 2011, 184 p. ISBN 978-80-87143-19-3
This work was part of the project DOPSIT Reg. No. CZ.1.07/2.3.00/20.0226 funded under the
Operational Program Education for Competitiveness and was supported by the project of Internal
Grant Agency of Mendel University in Brno, IP 14/2014 “Diagnostic protocol
OBD-2 based on SAE J1939” and financed by Internal Grant Agency Mendel
University in Brno, Faculty of Agronomy as well.
Contact address:
Ing. Adam Polcar
Mendel University in Brno, Department of Engineering and Automobile Transport, Zemědělská 1, 613 00
Brno, Czech Republic, +420 545 132 129, [email protected]
243
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF TECHNICAL ADJUSTMENTS IN HOP
PICKING LINE
NÁVRH A REALIZACE TECHNICKÝCH ÚPRAV ČESACÍ LINKY CHMELE
ADOLF RYBKA, PETR HEŘMÁNEK, IVO HONZÍK, LUBOMÍR VENT1, JAN PODSEDNÍK2
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
1
CHMEL-Vent spol. s r.o.
2
Chmelařství, družstvo Žatec, závod Mechanizace
Souhrn
Navržené technické řešení umožňuje oddělit očesané hlávky z hlavní linie česací linky hned za
česacími stěnami a jejich separaci od drobných příměsí. Uvedenou úpravou se sníží ztráty, zlepší
kvalitativní parametry chmelových hlávek a zvýší výkonnost česací linky. Navržené zařízení je
sestaveno jako doplňkové vybavení běžných česacích linek. Z opakovaných měření u odrůdy ŽPČ
vyplynulo, že při porovnání práce česací linky bez a s navrženým zařízením při běžné frekvenci
vkládání chmelových rév do česací linky v počtu 14 ks.min-1 a prakticky shodné průchodnosti
materiálu v obou případech 0,33-0,35 kg.s-1, došlo u varianty s doplňkovou technickou výbavou ke
snížení ztrát ze 4,12% na 2,40%. Z ekonomického rozboru, kdy se vycházelo z průměrného
výnosu a ceny slisovaného chmele v r. 2013, z průměrné produktivity práce a ceny navrženého
zařízení, vyplynula návratnost vložené investice za 4,17 roku.
Klíčová slova: chmel, česací linka, ztráty, příměsi
ÚVOD
Základní hypotéza návrhu změny technologického postupu v česací lince spočívá v tom, že
se z toku očesaného materiálu hned za česacími stěnami oddělí volné chmelové hlávky, a tím dojde
k podstatnému snížení hmotnosti chmelové hmoty procházející následnými separačními
mechanizmy česací linky. Oddělené chmelové hlávky se jednoduchým způsobem odseparují od
relativně malého zastoupení příměsí a dopraví k výstupu do zásobníku nebo do sušárny. Navržené
zařízení je sestaveno jako doplňkové vybavení běžných česacích linek tzn., že si jej může
nainstalovat každý pěstitel, aniž by musel provést jakékoliv technické nebo stavební úpravy u
stávající linky. Uvedenými úpravami lze předpokládat zvýšení výkonnosti česací linky a
současně zkrácení doby sklizně a snížení finančních nákladů na sklizeň.
MATERIÁL A METODY
Předkládaný návrh (obr. 1, pozice 7-11) spočívá v tom, že volné chmelové hlávky jsou
vybočeny ze chmelové hmoty hned za česacími stěnami, na překulovačích jsou odseparovány od
drobných příměsí a dopraveny většinou do sušárny event. do zásobníku před sušárnou.
Navržené zařízení sestává z vloženého příčného dopravníku pod sítovým dopravníkem
česacích stěn (obr. 2), separačního zařízení a následných dopravníků (Jech et al., 2011; Srivastava
et al., 2006). Sítovým dopravníkem (variantně to může být i válečková trať) propadávají volné
očesané hlávky chmele a drobné příměsi v podobě malých listů a úlomků řapíků a rév. Příčný
dopravník tuto část chmelové hmoty oddělí a dopraví k následné separaci. Separační zařízení
sestává z jedné sekce tří překulovačů, což může být např. separátor ADO 129 (obr. 3).
Výstup čistých hlávek z překulovačů je možné nasměrovat na pásový dopravník a dále do
zásobníku příp. přímo do sušárny nebo pro účely měření do pytlovacího zařízení. Odseparované
příměsi včetně zbylých hlávek jsou dopraveny zpět nad druhou válečkovou sekci česací linky,
pokračují česací linkou a dochází k finální separaci na válečkové trati a překulovačích (Rybka et
al., 2013b).
Navržené zařízení je sestaveno tak, aby jej bylo možné kdykoliv vyřadit z činnosti a tím
porovnat výkonnost a kvalitu práce česací linky bez i s navrženým zařízením. Zařízení bylo
nainstalováno na stacionární česací lince LČCH-2M na farmě Oploty, která je ve vlastnictví firmy
CHMEL-Vent spol. s r.o.
244
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 1 – Schéma navrženého zařízení (pozice 7-11)
1 - zavěšovací dráha, 2 - česací stěny, 3 - sítový dopravník, 4 – dočesávač, 5 – dvě válečkové sekce, 6 - trhač
shluků, 7 – příčný dopravník, 8 – sekce tří překulovačů, 9 - pytlovací zařízení, 10 – pásový dopravník
chmelových hlávek, 11 – pásový dopravník příměsí
Obr. 2 – Příčný dopravník
Provozní experimenty u navrženého zařízení pro oddělování volných hlávek za česacími
stěnami byly založeny na porovnání zastoupení příměsí v čistých hlávkách a hlávek v odpadu.
Měření se provádělo při běžné frekvenci vkládání chmelových rév do česací linky (14 ks.min-1) a
při maximální frekvenci (18 ks.min-1) tak, aby bylo možné posoudit kvalitu práce česací linky
v různých režimech.
Při měřeních byl proveden odběr na čtyřech místech a to jednak odběr hlávek a odpadu
z navrhovaného zařízení a dále odběr hlávek a odpadu z česací linky. Odběr se prováděl současně
ze všech míst po dobu 60 s a měření se třikrát opakovalo.
Každý odebraný vzorek byl ručně rozdělen na čisté chmelové hlávky a příměsi v podobě
listí, částí chmelové révy nebo řapíků listů. U čistých chmelových hlávek a příměsi z odebraného
vzorku byla stanovena hmotnost s přesností na 1 gram. Stejným způsobem bylo provedeno měření
s odebraným odpadem (včetně příp. chmelových hlávek). Vzorek odpadu byl taktéž ručně rozdělen
na odpad a čisté chmelové hlávky a stanovena hmotnost s přesností na 1 gram. Hmotnosti
jednotlivých složek se následně statisticky vyhodnotily (Rybka et al., 2013a). Měření se provádělo
na odrůdě chmele ŽPČ při sklizni z jedné chmelnice, aby bylo v průběhu měření dosaženo
maximální rovnoměrnosti vstupního materiálu.
245
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 3 – Pohled na separátor ADO 129 se sekcí tří překulovačů
VÝSLEDKY A DISKUZE
Měření bylo zahájeno při běžné frekvenci vkládání rév do česací linky a se spuštěným
příčným dopravníkem za česacími stěnami vynášejícím chmelovou hmotu do vybočeného
separačního zařízení. Toto měření bylo provedeno při frekvenci vkládání chmelových rév 14 a 18
ks.min-1. Z naměřených hodnot, které jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2 a z grafického vyjádření (obr.
4) je zřejmý výrazný podíl hmotnosti chmele z vybočení k celkové hmotnosti chmele.
Z realizovaných měření vyplynulo, že při porovnání práce česací linky bez navrženého
zařízení (výstupy z tohoto měření nejsou obsahem tohoto příspěvku) a s navrženým zařízením při
běžné frekvenci vkládání chmelových rév do česací linky v počtu 14 ks.min-1 a prakticky shodné
průchodnosti materiálu v obou případech 0,33-0,35 kg.s-1, došlo u varianty s doplňkovou
technickou výbavou ke snížení ztrát ze 4,12% na 2,40%. Firma pěstuje ŽPČ na 78 ha a při
průměrném výnosu slisovaného chmele 1 t.ha-1 a průměrné ceně 170 000 Kč.t-1 (aktuální údaje od
pěstitele v r. 2013) se získá navíc 1342 kg slisovaného chmele, což vyjádřeno finančně činí 228 140
Kč dodatečného zisku pro pěstitele. Pěstitel má k dispozici 4 česací linky, na každou linku připadá
při sklizni cca 19,5 ha ŽPČ a při produktivitě 1 ha (1 t slisovaného chmele) sklízené chmelnice
denně na jedné lince to znamená téměř 3 týdny trvající sklizeň. Z podkladů výrobce navrženého
zařízení vyplývá, že výroba a montáž navrženého zařízení vychází na 237 900 Kč. Vycházejíc z již
uvedených údajů, že na jedné česací lince se sklidí 19,5 ha, tak to s navrženým zařízením přinese
pěstiteli jednu čtvrtinu z celkového navýšení zisku, což činí 57 035 Kč. Z toho vyplývá, že
návratnost vložené investice bude za 4,17 roku.
Při porovnání česací linky s navrženým zařízením při běžné frekvenci vkládání rév do
česací linky 14 ks.min-1 s variantou maximální možné frekvence vkládání 18 ks.min-1 dochází ke
zvýšení průchodnosti materiálu linkou o 48,5% při relativně malém zvýšení ztrát o 1,27% a
přibližně stejném zastoupení příměsí v hlávkách směřujících do sušárny. Podstatné však je, že to
vede ke zkrácení doby sklizně až o 1 týden, což umožní více přizpůsobit termín sklizně optimální
době zralosti chmele s následným snížením ztrát alfa a beta hořkých kyselin v konečném produktu.
Poškození chmelových hlávek u obou frekvencí vkládání nebylo porovnáváno, ale je
logický předpoklad, že když z celkového množství vystupujícího chmele do sušárny jde více jak
polovina (51-55%) zkrácenou a šetrnější cestou přes vybočení, že se to promítne do podstatně
nižšího poškození (obr. 4).
246
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tab. 1 – Naměřené a vypočtené hodnoty pro variantu 1 s vybočením při frekvenci vkládání chmelových rév
14 ks.min-1
Měření
Výstup chmele z
česací linky
Výstup odpadu z
česací linky
Výstup chmele z
vybočení
Výstup z vybočení do
česací linky
Výstup chmele
včetně příměsí
Výstup odpadu
Celkem
Průchodnost linky
Průchodnost linky
Celkem
CHMEL
z toho
PŘÍMĚSI
Celkem
CHMEL
z toho
ODPAD
Celkem
CHMEL
z toho
PŘÍMĚSI
Celkem
CHMEL
z toho
PŘÍMĚSI
z česací
linky
z vybočení
Celkem
[kg.s-1]
[t.h-1]
1
[g]
6090
5848
242
10980
188
10792
5520
5228
292
3260
158
3102
2
[g]
4180
4040
140
7040
304
6736
6940
6636
304
3220
684
2536
3
[g]
4180
4036
144
9080
264
8816
5100
4916
184
4300
1244
3056
Průměr
[g]
4817
4641
175
9033
252
8781
5853
5593
260
3593
695
2898
6090
4180
4180
4817
5520
11610
10980
22590
0,38
1,36
6940
11120
7040
18160
0,30
1,09
5100
9280
9080
18360
0,31
1,10
5853
10670
9033
19703
0,33
1,18
Sm. odch.
[g]
900
853
47
1609
48
1656
787
748
54
500
443
257
Var.
koef.
[%]
18,7
18,4
26,9
17,8
19,1
18,9
13,5
13,4
20,8
13,9
63,8
8,9
Tab. 2 – Zobrazuje naměřené a vypočtené hodnoty pro variantu 2 s vybočením při frekvenci vkládání
chmelových rév 18 ks.min-1
Měření
Výstup chmele z
česací linky
Výstup odpadu z
česací linky
Výstup chmele z
vybočení
Výstup z vybočení do
česací linky
Výstup chmele
včetně příměsí
Výstup odpadu
Celkem
Průchodnost linky
Průchodnost linky
Celkem
CHMEL
z toho
PŘÍMĚSI
Celkem
CHMEL
z toho
ODPAD
Celkem
CHMEL
z toho
PŘÍMĚSI
Celkem
CHMEL
z toho
PŘÍMĚSI
z česací
linky
z vybočení
Celkem
[kg.s-1]
[t.h-1]
1
2
3
[g]
[g]
[g]
7040 6120 4980
6876 5904 4728
164
216
252
18460 15840 17480
444
516
402
18016 15324 17078
6480 5610 7020
6216 5358 6708
264
252
312
6140 3240 4620
1884
372
492
4256 2868 4128
7040
6120
4980
6480
5610 7020
13520 11730 12000
18460 15840 17480
31980 27570 29480
0,53
0,46
0,49
1,92
1,65
1,77
247
Průměr
[g]
6047
5836
211
17260
454
16806
6370
6094
276
4667
916
3751
6047
6370
12417
17260
29677
0,49
1,78
Sm. odch.
[g]
843
878
36
1081
47
1116
581
558
26
1184
686
626
Var.
koef.
[%]
13,9
15,0
17,1
6,3
10,4
6,6
9,1
9,2
9,4
25,4
74,9
16,7
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 4 – Porovnání hmotnosti chmele vystupujícího z navrženého zařízení k celkové hmotnosti chmele
ZÁVĚR
Technické úpravy včetně jejich ověření se realizovaly ve sklizňové sezoně roku 2013.
Zpracované výsledky průkazně ukazují na výhodnost tohoto řešení. Ověřený výsledek je
uplatňován a zabudován jako součást česací linky LČCH-2M na farmě Oploty firmy CHMEL-Vent
spol. s r.o. Měření bylo završeno vypracováním ověřené technologie (Rybka et al., 2013c), která
byla předána poskytovateli podpory na řešení projektu. V r. 2014 se předpokládá realizace
předmětného návrhu u jiné, dispozičně lépe vyhovující stacionární česací linky stejného pěstitele.
Literatura:
JECH, J. et al., 2011, Stroje pre rastlinnú výrobu 3 – Stroje a zariadenia na pozberovú úpravu
rastlinných materiálov a na ich skladovanie. Profi Press s.r.o. Praha, 368 s., ISBN 978-8086726-41-0
RYBKA, A., HEŘMÁNEK, P., HONZÍK, I., JOŠT, B., 2013a, Rozbor odpadu ve zpracovatelské
lince chmele. Komunální technika, Profi Press s.r.o. Praha, roč. 7, č. 5, s. 192-195, ISSN
1802-2391
RYBKA, A., HEŘMÁNEK, P., HONZÍK, I., JOŠT, B., PODSEDNÍK, J., 2013b, Analysis of
Activity of Inclined Belt Conveyors with Different Belt Structure when Separating
Impurities from Hops. In: Proceedings of the Third International Humulus Symposium
09.09.2012, Žatec. Drukkerij Van Damme Beke, B-8310 Brugge, Belgium: International
Society for Horticultural Science, pp. 205-212, ISSN 0567-7572
RYBKA, A., HEŘMÁNEK, P., HONZÍK, I., JOŠT, B., PODSEDNÍK, J., VENT, L., 2013c,
Ověřená technologie oddělení hlávek chmele za česacími stěnami česací linky. Smlouva o
uplatnění výsledku s firmou CHMEL-Vent spol. s r.o. Kněžice, IČ: 47308141, datum
uzavření smlouvy: 17. 11. 2013
SRIVASTAVA, A.K. et al., 2006, Engineering Principles of Agricultural Machines. 2nd Edition,
ASABE, Michigan, USA, ISBN 1-892769-50-6
Tento příspěvek vznikl za přispění MZe ČR jako součást řešení výzkumného projektu NAZV
QI101B071.
Kontaktní adresa:
doc. Ing. Adolf Rybka, CSc.
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
Kamýcká 129, 165 21 Praha 6 – Suchdol
Telefon: +420 224 383 121; E-mail: [email protected]; Web: www.czu.cz
248
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ECONOMY OF TRACTOR ENGINE OPERATIONS
DUŠAN SLIMAŘÍK, FRANTISEK BAUER, PAVEL SEDLÁK
Mendel University, Department of engineering and automobile transport
Abstract
This article deals with economy of tractor engine in cultivating soil operations. Firstly, the basic
principle of lowering of fuel consumption due to setting area of engine operations is described.
Also theoretical calculation is performed. After that, field measurements are realized. Theory is
verified by experiment. Achieved results point at the possibility of fuel consumption reduction due
to engine loading with usage of electronic shift control management.
Keywords:
running cost, engine characteristic, area of engine operation, engine loading
INTRODUCTION
One of the great advantages of nowadays internal combustion tractor engines is their easy
regulability. This fact means that engine can be rearranged into different regimes with variability in
engine RPM, torque and specific fuel consumption. Also torque rise can be reached in wide
spectrum of engine RPM with almost constant value of engine power. Above mentioned facts
enables us to operate the engine in economically advantageous regime. At this regime, engine is
operated with low value of specific fuel consumption and with high efficiency. Full engine
characteristic is essential for finding engine´s economically advantageous area. Most important
parameters can be achieved from this characteristic. These are engine´s RPM, torque, engine
performance and specific fuel consumption. Hourly fuel consumption is calculated from equation
1.
M ph =
Pe ⋅ m pe
ρp
⋅ 10 − 3 [l.h-1]
(1)
Mph – hourly fuel consumption (l.h-1)
Pe – effective engine performance (kW)
mpe – effective fuel consumption (g.kW-1.h-1)
ρp – specific fuel weight (kg.l-1)
After acquiring current fuel price, running cost can be evaluated as well as amount of
consumed fuel. From terms of the world market trend oil prices, in future fuel price will rise even
the usage of alternative fuels. The costs of fuel purchase are the largest item on tractor running
costs. Possibility of fuel consumption lowering is shown in the following example.
Complete engine characteristic is plotted on figure 1. Two areas are highlighted (marked I
and II). These areas represents torque curve with full fuel delivery. From characteristic is evident,
that engine is working with identical performance but fuel consumption varies. In one mode
(marked I) fuel consumption reaches 230 g.kW-1.h-1 and in the other one (marked II) fuel
consumption takes value of 210 g.kW-1.h-1. At these regimes, fuel consumption will be subsequent:
State I:
M phI =
150 ⋅ 230
⋅ 10 − 3 = 41,6 [l.h-1]
0,830
(2)
M phII =
150 ⋅ 210
⋅ 10 − 3 = 37,9 [l.h-1]
0,830
(3)
State II:
The difference in fuel consumption is 3,7 l.h-1. With price 37 CZK per liter, the difference
in running cost calculated from equation 4 is 137 CZK per hour.
249
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Figure 1 – Full engine characteristic of tractor engine
It must be emphasized that the engine is operated, in both cases, with same value of
performance equal to 150 kW in different engine RPM´s. State I can be labeled as uneconomical
one. Engine is operated in 2000 RPM. In the economical one, it’s operated in 1770 RPM. For
achieving economical mode, tractor must be equipped with:
•
engine with torque rise more than 40%
•
gearbox with
- torque multiplier
- power shift technology (Power Shift)
- continuously variable transmission
Where the tractor engine is operated in economical regime, there is another important
condition. Engine must be loaded by attached agricultural machine in specific way in which
economic engine RPM were obtained. However velocity must not be reduced under the agrotechnical standards of performed operations. If one of mentioned conditions isn’t fulfilled, engine
is not possible to operate in required economical state.
For operating the engine in requested mode, full fuel supply and shifting of gears must be
used by tractor operator for decrease engine´s RPM. Engine´s RPM are not changed by varying of
fuel supply but by varying of gears shifted by power shift technology or continuously variable
transmission. Magnitude and variations of the attached machine operating resistance affect the
selection of the economic state. In general, if there is a large variation in the operating resistance,
higher engine´s RPM are selected for higher torque reserve. If there is a low variation in the
operating resistance, lower torque reserve and engine´s RPM are selected. This fact requires higher
demands on the tractor operator. This also brings tractor operator tiredness. Due to this, nowadays
tractors are equipped with automatic transmission with speed range option set. Maximal limit of
engine´s RPM can be limited through electronic engine management.
MATERIAL AND METHODOLOGY
Above mentioned principles were verified with John Deere tractor with
KÖCKERLINGVECTOR 800 cultivator on field measurement this group is plotted on figure 2.
Trailed cultivator with 8m working width, three series of sprung helical blades, sprung levelers and
circular cylinders was used. Field measurement was realized on field with sandy loam brown soil.
250
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Working depth of the cultivator was adjusted on 16 cm. During the tests, engine load, power and
performance parameters were observed.
Figure 2 – JOHN DEERE 8320 R with KÖCKERLINGVECTOR 800 cultivator
At first set of field measurements was tractor engine kept on its maximum performance.
That means on 1950 RPM. This regime was verified on Mendel University with eddy current
dynamometer. Another set of field measurements was realized in economical area of the tractor
engine. At this regime engine runs on 1700 RPM with maximum torque. In both modes, full fuel
supply was realized. By shifting gears, engine RPM decrease. During the measurements, CAN-Bus
network provided source of signal for basic parameters like – traveled distance, average engine
RPM, operative time, hourly fuel consumption and real and theoretical tractor speed. Also another
parameters were recorded, these served as source to provide the same conditions of engine
operations.
RESULTS AND DISCUSSION
Performance parameters were evaluated from measured values. Also effective and specific
fuel consumption were calculated. Achieved values were processed and printed in figure 3 and 4 as
bar charts. From these figures is evident that JD 8320R operated on 1900 – 2000 RPM with
average hectare efficiency 5,4 ha.h-1 and average fuel consumption 11,09 l.ha-1 worked in noneconomic regime. Conversely JD 83020R operated on 1700 – 1750 RPM with average hectare
efficiency 6,19 ha.h-1and average fuel consumption 9,82 l.ha-1 worked in economic regime. There is
hectare efficiency increase of 14,21% and also there is effective fuel consumption decrease of
11,45%. Average wheel slippage in both operating modes reached value approximately 20,22%.
251
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
6,19
7
výkonnost (ha/h)
6
5,42
5
4
3
2
1
0
96
97
98
93
94
95
Průměr
číslo měření
Maximal
engine
output
Maximální
výkon
motoru
Economical
regime
Ekonomický
režim
Figure 3 – hectare efficiency of JD 8320R with KÖCKERLING VECTOR 800 cultivator at maximum engine
power in economical regime
11,09
12
spotřeba palivat (l/ha)
10
9,82
8
6
4
2
0
96
97
98
93
94
95
Průměr
číslo měření
Maximální výkon motoru
Ekonomický režim
Figure 4 – hectare fuel consumption of JD 8320R with KÖCKERLING VECTOR 800 cultivator at
maximum engine power in economical regime
Figure 5 describes full engine characteristic of JD 8320R with highlighted operating areas
used during the measurement. Upon closer inspection of this characteristic is evident that, if the
252
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
engine is operated on lower RPM, specific fuel consumption decrease approximately of 5 g.kWh-1
but also hourly fuel consumption increase of 0,65 l.h-1. Even that the hourly fuel consumption is
increased by 1%, total fuel consumption is reduced due to increase of operating speed which brings
hectare efficiency increase over 14%. Another advantage of this working mode is decrease of
hectare and specific fuel consumption nearly by 11,5%.
1700-1750 RPM
1900-2000 RPM
Figure 5 – Full engine characteristic of JD 8320R with marked areas of engine regime
CONCLUSION
These results represent possibility of fuel consumption reduction with increase of average
hectare efficiency, if the engine is kept in area of economic regime due to correct gear shifting. The
specific fuel savings depends on many factors, especially on soil characteristic, type and
adjustment of aggregate machine, type and tractor equipment and also on tractor operator skills.
Above mentioned example of computation of economic aspect counted with manual transmission
shifting. This aspect puts higher demands on the tractor operator. Full engine load, provided by
tractor operator shifting manually, is usually cannot be maintained for longer period of operating
time. Therefore nowadays tractor engines are equipped by electronic engine management and
electronic shift control management. According to specific field conditions, tractor operator can
choose one of several shift control programs. Basic two are maximum engine output and economic
RPM area. Electronic shift control management significantly reduces tractor operator tiredness.
Pulling power of tractor must be suited with machine input power. In other words aggregated
machine with low working width this means low input power, should not be used with high
performance tractor. In this case, despites the use perfect automation of tractor, economic state or
regime will not be reached.
References:
BAUER, F. A KOLEKTIV, 2013. Traktory a jejich využití.: Profi Press, 2013, 224. ISBN 978-8086726-52-6.
GERHARD M. 2013.: Energy consumption in cultivating and plough with traction improvement
system and consideration of the rear furrow wheel-load in ploughing., Soil and tillage
Research, November 2013, volume 134, pages 56-60.
253
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
BEENY J.M., J., GREIG D.J. 1965. The efficiency of a rotary cultivator. Journal of Agricultural
Engineering Research, 1965, volume 10, issue 1, pages 5-9.
This work was part of the project DOPSIT Reg. No. CZ.1.07/2.3.00/20.0226 funded under the
Operational Program Education for Competitiveness.
This study was supported and financed by the internal grant agency of the Mendel University in
Brno – Faculty of Agronomy, No. IP 15/2014.
Contact address:
Ing. Dusan Slimarik
[email protected]
Mendel university, Zemědělská 1665/1, Černá Pole, 613 00 Brno
prof. Ing. Frantisek Bauer, CSc.
[email protected]
Mendel university, Zemědělská 1665/1, Černá Pole, 613 00 Brno
doc. Ing. Pavel Sedlak, CSc.
[email protected]
Mendel university, Zemědělská 1665/1, Černá Pole, 613 00 Brno
254
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MOULD CONTENT IN THE WOODCHIPS
OBSAH PLÍSNÍ V DŘEVNÍ ŠTĚPCE
JIŘÍ SOUČEK, BARBORA PETRÁČKOVÁ
Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i.
Souhrn
S rostoucím podílem biomasy v energetickém mixu je dřevní štěpka stále důležitější a cennější
surovinou. Z logistického hlediska je výhodou její relativně snadná dostupnost v rámci regionu. Její
nevýhodou je, že při nevhodných podmínkách skladování snadno podléhá biodegradabilním
procesům, zejména působení kvasinek a plísní. V závislosti na obsahu vody a podmínkách
prostředí byl v laboratorních podmínkách stanoven obsah plísní v široké škále 5.103 – 1.108
KTJ.g-1. Vývoj plísní byl zkoumán při různých podmínkách po dobu 28 dní.
Klíčová slova: biomasa, skladování, mikrobiologie, biodegradabilní procesy, obnovitelné zdroje
enerie, logistika
ÚVOD
Vlivem chemických procesů (chemické okysličování, hydrolýza celulózových komponentů
v kyselém prostředí) a vlivem biologické aktivity bakterií, hub atd. mohou rostlinné suroviny
poměrně rychle podlehnout nežádoucím degradabilním procesům. V případě dřevní štěpky
využívané pro výrobu tuhých biopaliv, jsou takové procesy naprosto nežádoucí. Ale v praxi
dochází vlivem špatných podmínek v průběhu produkce a skladování k rozkladu a následné ztrátě
objemu hmoty velmi často. Současně s náběhem biodegradabilních procesů vzrůstá teplota
skladované štěpky na 50 - 70°C (Jirjis, 1995). Při extrémně nevhodných podmínkách dochází i
k samovznícení materiálu (Balog, 1999). Obecně je doporučovaná lhůta spotřeby štěpky do
patnácti dnů od výroby; za nejdelší dobu se považují tři měsíce. Tato doporučení vycházejí právě
z důvodů zabránění samovznícení.
MATERIÁL A METODY
V rámci řešení problematiky využití biomasy k energetickým účelům byl v laboratorních
podmínkách stanoven vývoj obsahu mikroorganismů v dřevní štěpce v závislosti na obsahu vody a
teplotě skladování. Cílem bylo rozšířit poznatky v oblasti vlivu podmínek prostředí na výskyt a
vývoj koncentrace mikroskopických vláknitých hub-plísní, co by indikátorů negativních vlivů
prostředí na výskyt biodegradabilních procesů v bioenergetických surovinách.
Zkoumaným materiálem byla štěpka lísky obecné (Corylus avellana). Rostliny byly čerstvě
pokácené a naštěpkované pro pomocí řetězové motorové pily a štěpkovače Pezzolato 110 Mb. Obě
zařízení i sběrná nádoba, do které byla naštěpkovaná hmota jímána, byly pečlivě zbaveny
mechanických nečistot a všechny části, které mohly přijít do styku s materiálem, byly očištěny
pomocí denaturovaného lihu, aby bylo minimalizováno riziko intoxikace materiálu a následné
ovlivnění výsledků.
Výzkum byl realizován při třech různých vlhkostech materiálu (stanoven podle ČSN 44
1377 (441377)). Různého obsahu vody v materiálu bylo dosaženo použitím čerstvého vzorku (65
%), částečným vysušením (22 %) a úplným vysušením v laboratorní horkovzdušné sušárně (při 60
°C). V průběhu manipulace s vysušeným vzorkem došlo samovolným jímáním vzdušné vlhkosti
k jeho částečnému navlhnutí (1 %). Takto upravené vzorky byly nasypány do sterilních nádobek o
objemu 0,2 l, těsně uzavřeny a následně skladovány při stálých teplotách (-15) °C (mrazicí box) 12
°C (lednice), 25 °C (termostatický box 1) a 50 °C (termostatický box 2). Těsnost nádobek byla
kontrolována porovnáním hmotnosti vzorku při založení pokusu a před realizací mikrobiologického
rozboru.
Ke stanovení počtu plísní došlo 4x v průběhu pokusu – v momentě založení a následně po
7, 14 a 28 dnech. Mikrobiologické rozbory byly realizovány podle metodiky vypracované a
ověřené řešitelským týmem VÚZT, v.v.i. Výchozí suspenze byla připravena vytřepáváním navážky
255
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
10 g vzorku dřevní štěpky do 100 ml 0,1 % peptonové vody. Další, desetinásobné ředění bylo
voleno tak, aby výsledný počet kolonií narostlých na Petriho miskách nebyl vyšší než 150 (ředění
10-4, 10-5 a 10-6). Inokulace byla prováděna přenesením pipetou 0,1 ml inokula na pevnou živnou
půdu a rozetřením skleněnou zahnutou tyčinkou po povrchu agaru. Připravené plotny se
inkubovaly aerobně, víčky nahoru v termostatu při 25 ºC. Počet ploten byl odečítán za 3 až 5 dní
inkubace. Kultivace byla prováděna na selektivní živné půdě s přídavkem antibiotika. Pro přípravu
kultivační půdy bylo použito dehydratované kompletní kultivační médium, chloramfenikolový agar
s dichloranem a bengálskou červení. Zjištěný počet kolonií tvořících jednotky (KTJ) po inkubaci
byl stanoven podle (ČSN ISO 21527-1, 2009) a přepočítán na gram sušiny vzorku.
VÝSLEDKY A DISKUSE
Průběh vývoje počtu plísní jednotlivých alternativ byl zpracován graficky. Výsledky jsou
znázorněny na obrázcích 1 až 3.
štěpka vlhkost 65 %
100 000 000
50 °C
25 °C
10 000 000
plísně (KTJ.g -1)
12 °C
1 000 000
-15 °C
Polynomický
(50 °C)
Polynomický
(25 °C)
Polynomický
(12 °C)
Polynomický (15 °C)
100 000
10 000
1 000
0
5
10
15
20
25
30
doba skladování (dny)
Obrázek 1 – Graf vývoje počtu plísní v dřevní štěpce při obsahu veškeré vody 65 %.
štěpka vlhkost 22 %
100 000 000
50 °C
25 °C
10 000 000
plísně (KTJ.g -1)
12 °C
-15 °C
1 000 000
Polynomický (50
°C)
Polynomický (25
°C)
Polynomický (12
°C)
Polynomický (-15
°C)
100 000
10 000
1 000
0
5
10
15
20
doba skladování (dny)
25
30
Obrázek 2 – Graf vývoje počtu plísní v dřevní štěpce při obsahu veškeré vody 22 %.
256
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
štěpka vlhkost 1 %
100 000 000
50 °C
plísně (KTJ.g -1)
10 000 000
25 °C
12 °C
1 000 000
-15 °C
Polynomický (50
°C)
Polynomický ( 25
°C)
Polynomický (12
°C)
Polynomický (-15
°C)
100 000
10 000
1 000
0
5
10
15
20
25
30
doba skladování (dny)
Obrázek 3 – Graf vývoje počtu plísní v dřevní štěpce při obsahu veškeré vody 1 %.
Z výsledků uvedených na obrázcích 1 až 3 je zřejmé, že obsah vody v dřevní štěpce
ovlivňuje zásadním způsobem zachování kvality materiálu v průběhu skladování a výskyt
rizikových faktorů působících na okolí skladovaného materiálu včetně hygienických rizik, kterým
je vystavena obsluha skladovacího zařízení i následných zpracovatelských technologických linek.
Nejvyšší koncentrace plísní byla stanovena při nejvyšším obsahu vody v materiálu (65 %).
Hodnoty se blížily 108 KTJ.g-1 (kolonií tvořících jednotky na gram sušiny). Při vysokém obsahu
vody v materiálu se nejvíce projevil vliv teploty prostředí na vývoj počtu plísní. Nejvyšší
koncentrace byla zaznamenána po 15 dnech skladování při teplotě 50 °C. Průběh koncentrace
plísní při teplotách skladování 50 a 12 °C zaznamenal na začátku prudký vzestup o po následném
zpomalení došlo přibližně v polovině experimentu k postupnému poklesu. Při teplotě skladování 25
°C je počáteční nárůst počtu plísní pozvolnější, ale postupný nárůst byl zaznamenán po celou dobu
experimentu. Tuto skutečnost lze vysvětlit druhovou skladbou vyskytujících se plísní, pro jejichž
rozvoj je teplota 25 °C optimální.
Při obsahu veškeré vody ve štěpce na úrovni 22 % je vliv teploty na vývoj počtu plísní
v průběhu skladování patrný méně, ale stále je velmi významný. Při teplotě 25 °C je nárůst počtu
opět pozvolný a stálý. Koncentrace při teplotě 12 °C byla v průběhu celého pokusu nižší.
Koncentrace plísní při teplotě 50 °C byla v první polovině doby trvání pokusu vyšší a následně
zaznamenala pokles. Při teplotě skladování –15 °C nebyla významná změna počtu plísní
zaznamenána.
V případě skladování suché štěpky (1 %) vliv teploty (s výjimkou – 15 °C) na průběh počtu
plísní v materiálu slábne. Při příznivé teplotě 25 °C je stále nepatrně vyšší počet KTJ.g-1, ale rozdíl
u teplot 50 a 12 °C je zanedbatelný. Při všech teplotách skladování má ve druhé polovině
experimentu koncentrace plísní klesající charakter.
Množství plísní ve štěpce skladované při – 15 °C se v průběhu experimentu výrazně
neměnil. U vzorků o obsahu vody 65 % a 1 % došlo sice v první fázi k mírnému nárůstu. K tomu
ale mohlo dojít i lehkou neúmyslnou toxikací v průběhu zakládání pokusu, které nebylo možné i
přes všechna realizovaná opatření zabránit se stoprocentní jistotou. Vzhledem k použité metodě se
z mikrobiologického hlediska jedná o rozdíly zanedbatelné.
257
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Ve vzorcích dřevní štěpky byly identifikovány plísně rodu Cladosporium, Mucor,
Penicillium, Alternaria, Botrytis, Aspergillus, Rhizopus, Fusarium a kvasinky rodu Saccharomyces,
Candida a Rhodotorula.
ZÁVĚR
Ze získaných výsledků vyplývá, že v souladu teoretickými předpoklady je skladování
štěpky s vysokým obsahem vody dlouhodobě nevhodné. S výjimkou skladování v mrazu je obsah
počtu plísní v porovnání se sušenou štěpkou více než stonásobný. Úměrně tomu jsou vyšší i rizika
hygienická a pravděpodobnost vzniku biodegradabilních procesů ve skladovaném materiálu lze bez
použití případných konzervačních látek označit za jistotu.
Pro krátkodobé skladování (do cca 20 dní) není nutné materiál sušit na extrémně nízký
obsah vody. Při obsahu vody kolem 20 % nebyly v počáteční fázi skladování z hlediska obsahu
plísní zjištěny významnější rozdíly. Při skladování štěpky v delším časovém horizontu se ale
z hlediska minimalizace hygienických rizik jeví jako žádoucí skladovat materiál s co nejnižším
obsahem vody bez ohledu na teplotu skladování. Z praktického hlediska lze doporučit obsah vody
v materiálu při skladování (tam kde je to technicky možné) zajistit přibližně úrovni, která je
žádoucí při jeho dalším zpracování (tzn. 8 – 15 % při následné výrobě briket a pelet a do 17 % pro
přímé spalování. Zásady by měly samozřejmě platit i při neenergetickém využívání dřevní štěpky.
Literatura:
BALOG, Karol. Samovznietenie: Samozahrievanie. Vznietenie. Vzplanutie. Ostrava: Sdružení
požárního a bezpečnostního inženyrství, 1999. 133 s. ISBN 80-86111-45-8.
ČSN ISO 21527-1, 2009: Mikrobiologie potravin a krmiv – Horizontální metoda stanovení počtu
kvasinek a plísní – Část 1: Technika počítání kolonií u výrobků s aktivitou vody vyšší než
0,95.
ČSN 44 1377 (441377) - Tuhá paliva - Stanovení obsahu vody
JIRJIS, R. Storage and drying of wood fuel. Biomass and Bioenergy, Volume 9, Issues 1–5, 1995,
Pages 181–190
Informace, publikované v tomto článku, byly získány díky finanční podpoře MZe ČRv rámci
institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj VÚZT, v.v.i.
Kontaktní adresa:
Ing. Jiří Souček, Ph.D., Ing., Barbora Petráčková
Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., Drnovská 507, Praha 6
258
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
THE COMPARISON OF TRACTORS CASE STEIGER A QUADTRAC WITH THE
SAME ENGINE POWER ON SOIL COMPACTION
POROVNÁNÍ TRAKTORŮ CASE STEIGER A QUADTRAC SE STEJNÝM VÝKONEM
MOTORU NA UTUŽENOST PŮDY
MARTIN SVOBODA, MICHAL BALUŠÍK, JAN ČERVINKA
Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Ústav zemědělské, potravinářské a
environmentální techniky
Abstract
The comparison of tractors Case Steiger and Quadtrac with the same engine power on compaction
soil was observed in the TASC program. For the simulation was chosen Case tractor with a
different chassis, wheel chassis (type Steiger) and chassis with belt units (type Quadtrac). For
wheeled version were selected two tire sizes, minimum (as recommended by the manufacturer) and
greater with respect to the width of the tractor and shipping options. U crawler chassis chose two
belt widths, which the manufacturer supplys. The results show that by using a minimum size of the
tire is increased risk of soil compaction. Conversely, in the use of the belt and a width, the risk of
damage to the soil and compacting small. With such a high-powered tractors on heavy weight
choice is important tire size or belt.
Keywords:
wheel, belt, crawler chassis, tire pressure, soil compaction
ÚVOD
Půda je jedním z nejcennějších přírodních bohatství každého státu a neobnovitelným
přírodním zdrojem s širokým rozsahem funkcí. Je ohrožována celou řadou procesů, které vedou
k omezení nebo až ztrátě schopnosti půdy plnit své základní produkční a mimoprodukční funkce.
Půda je ohrožena především vodní a větrnou erozí, acidifikací, utužením a úbytky organické
hmoty. Jedním z důležitých faktorů degradace půdy je technogenní zhutnění půdy zapříčiněné
zemědělskou technikou. Trendem 21. století je zvyšování výkonnosti technických prostředků
v pracovních operacích rostlinné výroby, dosažení vyšší ekonomické efektivnosti, nižší měrné
spotřeby energie a lepšího využití pracovního času. Negativem tohoto procesu je nárůst celkové
hmotnosti energetických prostředků i pracovních strojů a jejich vliv na stav půdy (Pražan a kol.,
2014).
Kolový versus pásový podvozek? Otázka potenciálních uživatelů. Kolová verze traktoru
Case označená jako Steiger má na výběr různé typy kol, pneumatik popřípadě spojení
v dvoumontáže. Traktor Case s označením Quadtrac má čtyři nezávislé pásové jednotky
s individuálním kopírováním povrchu půdy, to znamená, že i extrémně silní pásový traktor může
být šetrný k půdě (Novák, 2014).
MATERIÁL A METODIKA
Pomocí programu TASC (Tyres/ Tracks and Soil Compaction) 2005, Agroscope Fat
Tänikon, bylo provedeno porovnání kolové a pásové verze traktoru Case Steiger a Case Quadtrac
v závislosti na utužení půdy. V simulaci jsou uvedeny dvě varianty použití pneumatik na podvozku
s minimálním tlakem v pneumatice v závislosti na hmotnosti soupravy. Další dvě varianty jsou
s pásovým podvozkem, které se liší šířkou použitého pásu. Zadané hodnoty jsou v tab. 1. Zadána
byla hmotnost na jedno kolo zadní nápravy nebo pásové jednotky u pásového traktoru, rozměr
pneumatiky a tlak vzduchu v pneumatice. U pásové jednotky se uvádí rozvor vodících kladek. Také
byl zadán druh půdy (písčitohlinitá) s max. hloubkou pro zpracování půdy (250 mm) a nastavena
byla citlivost na utužení půdy (střední). Údaje v tab. 1 jsou v programu zadávány v barech a
centimetrech.
259
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Var. 1
Var. 2
Var. 3
Var. 4
Jednotky
900/50 R 42
Case Steiger
710/70 R 42
Case Steiger
Pás 760 mm
Case Quadtrac
Pás 910 mm
Case Quadtrac
Hloubka působení
Hrozí nebezpečí
utužení
Střední kontaktní tlak
Kontaktní plocha
Tlak v pneumatice
Zatížení na jedno kolo
u zadní nápravy
Průměr pneumatiky
Šířka pneumatiky
Celková hmotnost
Rozměr zadní
pneumatiky
Varianty
Tab. 1 – Zadané hodnoty Case Steiger 450 EP a Case Quadtrac 450 EP
kg
cm
cm
kg
bar
cm2
bar
ano/ne
cm
22453
90
195
5614
1,5
7767
0,71
ne
3
22453
71
206
5614
1,5
6442
0,85
ne
18
25401
76
184
6351
13984
0,45
ne
0
25401
91
184
6351
16744
0,37
ne
0
Program doplní hodnoty kontaktní plochy, střední kontaktní tlak a hloubku působení.
Upozorňuje na hrozící nebezpečí zvýšeného utužení půdy. Z vypočtených hodnot následně vytvoří
diagramy průběhu tlaku v půdě.
VÝSLEDKY A DISKUZE
Na obr. 1 je znázorněn průběh tlaků v půdě pod zadním kolem u kolové verze traktoru a u
pásové verze traktoru pod jedním pásem pásové jednotky. Červeně vyznačená hranice značí hranici
škodlivého utužení, které je nežádoucí. Bod stability značí hranici, kde je působení pneumatiky
nebo pásu mezi půdou vyrovnané. Na obr. 1 je vidět, že nejmenší tlakové napětí ve stopě (utužení)
je u varianty 4, kde je traktor vybaven pasovým podvozkem se samostatnými pasovými jednotkami
a šíře pásu je 910 mm. Nejvyššího tlaku v půdě bylo dosaženo u varianty 2, kde je na traktoru
kolový podvozek s koly o minimální velikosti, které doporučuje výrobce. Tady tato varianta je na
hranici použití. Velice dobře se jeví použití pásového podvozku s pásovými jednotkami o šířce 760
mm. Působení na tlak v půdě je malý a má dobrou manévrovatelnost a pro přepravu po pozemních
komunikacích má nižší šířku než pás o šířce 910 mm.
Obrázek 1 – Tlakové napětí ve stopě traktoru Case Steiger a Quadtrac
Jak působí tlak pod kolem nebo pásem traktoru vidíme na obr. 2 a 3. Program vytvořil
diagram pro každou variantu simulace. Na obr. 2 jsou zobrazeny varianty 1 a 2 simulace, kde bylo
260
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
zatížení na jedno stejné (5614 kg), tlak v pneumatice byl 1,5 bar a rozměr pneumatik byl rozdílný.
Při porovnání těchto variant vidíme, že použitím pneumatiky 710/70 R 42, kterou výrobce označuje
jako nejmenší použitelnou pneumatiku pro takto těžký traktor, hrozí nežádoucí utužení půdy. U
varianty 1, kde je použita pneumatika 900/50 R 42, se zvýšila kontaktní plocha a tím se snížilo
riziko nežádoucího utužení půdy.
Obrázek 2 – Diagram rozložení tlaku pod kolem se stejným zatížením a tlakem v pneumatice, ale různou
pneumatikou
Na obr. 3 jsou zobrazeny varianty 3 a 4. Ve variantě 3, kde je použito pásové jednotky
s šířkou pásu 760 mm nedochází k utužení půdy. Působení traktoru o jeho maximální hmotnosti
(22453 kg) je na půdu optimální a jeho transportní šířka je také na dobré úrovni. Ve variantě 4 je
použito u pásové jednotky pásu o šíři 910 mm. Tato varianta má ještě lepší působení na půdu a tlak
v půdě pod tímto pásem se zatížením (25401 kg) je minimální. U této varianty 4, ale už bude
problém s přepravou tohoto traktoru, protože s použitím širšího pásu nám vzroste transportní šíře.
Jako optimální se jeví varianta 3 s použitím pásového podvozku s šířkou pásu 760 mm, kde tlak na
půdu je přijatelný, transportní rozměry jsou taky vyhovující a cenová dostupnost bude nižší než u
širšího pásu.
Obrázek 3 – Diagram rozložení tlaku pod pásem se stejným zatížením a různou šířkou pásu u pásové
jednotky
ZÁVĚR
Dlouhodobým měřením bylo zjištěno, že zhutnění v ornici závisí pouze na měrném tlaku
pneumatiky. Zhutnění v horní části podloží závisí jak na měrném tlaku, tak na celkovém zatížení
261
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
připadajícím na kolo (nápravu). zhutnění ve spodním podloží souvisí pouze se zatížením
připadajícím na kolo (Pražan a kol., 2014).
Lepší účinnost je možné celkem snadno dosáhnout zvýšením kontaktní plochy pneumatik.
Pokud mají pneumatiky snížený tlak vzduchu, na poli se více zplošťují, tím se méně boří a
zanechávají tak až o 30 % mělčí stopy. Zabírá větší počet žeber (většinou čtyři na místo jen dvou),
která se rovnoměrněji odvalují, a tudíž méně opotřebovávají, protože radiální pneumatika se
prodlužuje a snižuje se i měrný tlak na půdu.
Výsledky z uvedené simulace nám ukazují tlak v půdě pod různými pneumatikami a pod
pásy u použitých traktorů. U kolové verze traktoru Case Steiger 450 EP jsme porovnávali dvě
pneumatiky, minimální rozměr, který doporučuje výrobce a širší pneumatiku. Výsledek nám
ukazuje, že při použití pneumatiky 710/70 R 42 s patřičným tlakem k hmotnosti traktoru je
náchylnost k utužení půdy vysoká. Při použití širší pneumatiky (900/50 R 42) se toto riziko snižuje.
Bylo by vhodné použití pneumatiky 710/70 R 42 v dvoumontáži. U pásové verze traktoru Case
Quadtrac 450 EP jsme porovnávali dvě šíře pásu u pásového podvozku. Lepší výsledky má pás o
šířce 910 mm, ale jeho negativum je vyšší přepravní šířka stroje. Proto se nám lépe jevil pás se
šířkou 760 mm, kde jsou výsledky tlaku v půdě na vysoké úrovni a navíc má traktor přesně 3 m
šířky pro přepravu po pozemních komunikacích.
Provozovatel strojů může vše zlepšit volbou správného obutí, tedy nejčastěji nízkotlakými
pneumatikami, dvoumontážemi nebo případně instalací zařízení pro regulaci tlaku vzduchu nebo
výběrem vhodného pásového podvozku, zlepšením půdních vlastností a vhodným sestavením celé
technologie, směřujícím především k omezování přejezdů (Beneš, 2014).
Literatura:
BENEŠ, P. 2014. Vliv pneumatik na ekonomiku provozu, Zemědělec, 2014, ročník XXII, číslo 6,
21, ISSN 1211-3816
NOVÁK, P. 2014. Už sedmdesát čtyřpásových traktorů, Zemědělec, 2014, ročník XXII, číslo 6, 18,
ISSN 1211-3816
PRAŽAN, R., KUBÍN, K., GERNDTOVÁ, I. 2014. Hlavní faktory technogenního zhutnění půd.
Mechanizace zemědělství, 2014, ročník LXIV, číslo 1, 11 – 13, ISSN 0373-6776
PROGRAM TASC (Tyres/ Tracks and Soil Compaction), výrobce programu Agroscope Fat
Tänikon, verze programu V1.0 2005
Kontaktní adresa:
Ing. Martin Svoboda
Mendelova univerzita, Agronomická fakulta, Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky,
Zemědělská 1, 613 00, Brno, tel.: +420 545 132 373, [email protected]
262
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
TECHNOLOGICAL AND ECONOMIC INDICATORS OF GRAIN MAIZE
PRODUCTION
TECHNOLOGICKÉ A EKONOMICKÉ PARAMETRY PĚSTOVÁNÍ KUKUŘICE NA
ZRNO
PETR ŠAŘEC, ONDŘEJ ŠAŘEC
Česká zemědělská univerzita v Praze, katedra využití strojů TF
Abstract
Several years already, field monitoring and measurements focused on technological and economic
comparison of conventional and reduced-tillage technologies of soil cultivation and drilling of
grain maize have been carried out in around 10 farm businesses located in sugar-beet and maize
production areas of the Czech Republic. The paper presents seven-year results starting from the
production year 2005/06, where almost 80 fields were monitored over the period in question.
Keywords:
grain maize, conventional technology, reduced tillage, costs, fuel consumption
Souhrn
Již po několik let jsou v přibližně deseti zemědělských podnicích řepařské a kukuřičné výrobní
oblasti České republiky prováděna provozní sledování a měření zaměřená na technologické a
ekonomické porovnání tradiční a minimalizační technologie zpracování půdy při pěstování
kukuřice na zrno. Článek představuje sedmileté výsledky začínající hospodářským 2005/06 rokem,
po které bylo sledováno a měřeno téměř 80 honů.
Klíčová slova: kukuřice na zrno, tradiční technologie, minimalizační technologie, náklady,
spotřeba paliva
ÚVOD
Kukuřice hraje důležitou úlohu při výživě obyvatel, jako krmivo pro hospodářská zvířata a
stále více pro energetické využití. Pěstitelské plochy kukuřice na zrno i na siláž se proto v poslední
době v ČR zvětšují, ale kvůli omezeným možnostem se kukuřice dostává i na místa, která jí zcela
nevyhovují. Jde přitom o plodinu, která svým výnosem silně reaguje na půdní a klimatické
podmínky. Na svažitějších honech ohrožených vodní erozí musí být z důvodu splnění Standardů
dobrého zemědělského a environmentálního stavu (GAEC) použity půdoochranné technologie.
Půdní eroze je důležitý environmentální problém. Současné odhady uvádějí na zemědělské půdě
v Evropě celkovou ztrátu půdy mezi 3 a 40 t.ha-1.rok-1 (VERHEIJEN et al., 2009). V rámci
intenzivního zemědělství používaného v Evropě se vliv eroze na výnos plodin projevuje snížením
množství vody, které je půda schopna pojmout a zpřístupnit rostlinám. Pokud je hloubka ornice
dostatečná, snížení výnosů může být v krátkodobém horizontu velmi malé díky vyšším dávkám
hnojiv kompenzujícím ztrátu živin erozí (BAKKER et al., 2004, 2007). Pro snížení rizika eroze při
pěstování kukuřice mohou být využity orební systémy s využitím strniskových meziplodin, mulče,
setí do nezpracované půdy, řádkové zpracování půdy, podsevy a pěstování kukuřice v hrůbcích.
Většina těchto systému však sebou přináší problémy spojené s horší kvalitou přípravy seťového
lože, s pomalejším ohřevem půdy a jejím osycháním na jaře, které mohou vést k oddálení termínu
výsevu, případně k pomalejšímu počátečnímu vývoji porostů. Tyto problémy se snaží eliminovat
zejména technologie řádkového zpracování půdy a pěstování kukuřice v hrůbcích. U těchto
technologií je uváděno zvýšení výnosu, a tak jsou praktikovány nejen jako protierozní opatření. Ze
stejného důvodu jsou zkoušeny i technologie se setím do dvojřádku a technologie úzkých řádků
37,5 cm. Především zahraniční výsledky ukazují, že setí do úzkořádků s roztečí 37,5 cm vede ke
zvýšení výnosů u silážní kukuřice o 15-18 % a u zrnové kukuřice o 3-10 %. Zásadní vliv na výnos
má zvýšený počet jedinců na ha, který se běžně zvyšuje o 10 %. U nás byla přitom tato technologie
před 40-50 lety poměrně běžná.
263
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Výsledky jednotlivých pokusů jsou však často odlišné a jen těžko interpretovatelné. Na
základě analýzy 563 pokusů (VAN DEN PUTTE et al., 2010) nebyl shledán žádný významný vliv
půdoochranných technologií na výnos kukuřice na siláž, brambor, cukrovky a jarních obilovin.
Významné snížení výnosů se projevilo jen u ozimých obilovin a kukuřice na zrno. Hloubka
zpracování půdy přitom měla jasný vliv na snížení výnosů zrna kukuřice. Zvláště na lehkých
půdách kukuřice neprospívala nejlépe. Hlubší kypření do více než 15 cm na jílovitohlinitých
půdách na druhou stranu přineslo výnosy srovnatelné s tradiční technologií.
Tento článek uvádí základní charakteristiky a sedmileté výsledky provozních sledování a
měření výběru jedenácti zemědělských podniků pěstujících kukuřici na zrno. Technologie
zpracování půdy při pěstování kukuřice na zrno v těchto podnicích jsou hodnoceny zejména
z ekonomického hlediska.
MATERIÁL A METODY
Od roku 2005 jsou v řepařské a kukuřičné výrobní oblasti České republiky v jedenácti
zemědělských podnicích prováděna provozní sledování a měření, jejichž cílem je zjistit, které
technologie zakládání porostů kukuřice na zrno jsou technologicky a ekonomicky výhodné.
Sledovány a měřeny jsou:
•
charakteristiky jednotlivých honů (výměra, katastr, předplodina, nakládání s rostlinnými
zbytky, poslední aplikace statkových hnojiv ...);
•
charakteristiky půdy (objemová hmotnost, penetrační odpor ...);
•
charakteristiky porostu (počet jedinců, hmotnost kořenů, průměr krčku kořenů ...);
•
údaje o provedených pracovních operacích (mechanizace, výkonnost, spotřeba paliva a
práce, náklady a další doplňující informace).
VÝSLEDKY A DISKUSE
Celkem bylo do pozorování a měření během sedmi let zahrnuto 77 honů. Minimalizační
technologie byla použita v 52 případech, tradiční technologie ve 25. V každém z hospodářských
roků přesáhl celkový průměrný výnos sledovaných honů průměr České republiky o 21 až 60 %.
Charakteristika provozních sledování a měření
Před setím kukuřice byl v rámci tradiční technologie ve více než 30 % případů aplikován
hnůj. U minimalizační technologie to bylo pouhých 15 honů. Nejčastější předplodinou byla pšenice
ozimá. Pokud jde o odrůdy, převládaly velmi rané nebo rané (s nízkým FAO).
Nejčastější technologie zpracování půdy v rámci minimalizační technologie byly dvě
podmítky následované na jaře jednou nebo dvěma operacemi přípravy půdy. Hlubší kypření do
více než 15 cm bylo provedeno jen asi v pětině případů. U tradiční technologie byl nejčastějším
postupem podmítka následovaná orbou a na jaře jedna nebo dvě operace přípravy půdy. Talířové
podmítače převládaly v rámci tradiční technologie. U minimalizační technologie, kde byly běžné
dvě podmítky, častěji pracovaly radličkové kypřiče, a to zejména u druhé podmítky.
Výnosy zrna za celé sledované období sedmi hospodářských let
Za sledované období sedmi hospodářských let byl celkový průměrný výnos zrna pro všech
77 pokusných honů 10,27 t.ha-1. Tabulka 1 obsahuje průměrné výnosy zrna kukuřice při 14%
vlhkosti tříděné podle několika kritérií.
Minimalizační technologie vykazovaly ve všech sledovaných letech kromě 2007/08 vyšší
výnos kukuřice. Celkově byl v průměru významný rozdíl ve prospěch minimalizační technologie
10,6 %, tzn. 1.02 t.ha–1.Pokud jde o rozmístění honů, v sušších podmínkách kukuřičné oblasti, kde
průměrný výnos o 13,1 % přesáhl výnos oblasti řepařské, byla použita pouze minimalizační
technologie. Obrázek 1 kombinuje obě výše uvedená třídění, tj. technologii zpracování půdy a
výrobní oblast. U minimalizační technologie výnosy dosažené v kukuřičné výrobní oblasti
převyšují výnosy řepařské oblasti. V rámci řepařské výrobní oblasti vykazuje s výjimkou roku
2007/08 minimalizační technologie vyšší výnosy než technologie konvenční.
264
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 1 – Průměrné výnosy kukuřice na zrno a počty příslušných honů za celé sledované období sedmi let
podle způsobu zpracování půdy a dalších kritérií
Hospodářský rok
2005/06
2006/07
2007/08
2008/09
2009/10
2010/11
2011/12
Výrobní oblast
Řepařská
Kukuřičná
Přihnojení při setí
Ne
Ano
Celkově
Technologie se zpracováním půdy
minimalizačním
tradičním
výnos
počet
výnos
počet
[t.ha–1]
honů
[t.ha–1]
honů
Celkový
průměrný
počet
výnos
honů
–1
[t.ha ]
9,10
10,60
9,45
11,45
10,43
11,17
11,61
6
6
7
8
9
9
7
8,54
9,80
9,97
9,75
9,62
9,47
10,05
4
4
4
4
3
3
3
8,87
10,28
9,64
10,88
10,23
10,74
11,14
10
10
11
12
12
12
10
10,37
11,39
40
12
9,59
—
25
—
10,07
11,39
65
12
10,71
10,56
16
36
9,64
9,38
20
5
10,11
10,42
36
41
10,61
52
9,59
25
10,27
77
Při aplikaci hnojiv během setí, což byl většinou případ minimalizační technologie, výnos
zrna kukuřice mírně, tj. o 3,0 %, přesáhl výnos zrna u honů, kde při setí přihnojeno nebylo. Malý
počet opakování a nerovnoměrné rozdělení honů do skupin však neumožňuje vyvozovat závěry.
Obrázek 1 – Graf průměrných hektarových výnosů kukuřice na zrno podle technologie zpracování půdy
a výrobní oblasti v jednotlivých sledovaných hospodářských letech
Technologické a ekonomické ukazatele za celé sledované období sedmi hospodářských let
Tabulka 2 a Obrázek 2 ukazují následující technologické a ekonomické parametry:
spotřeba paliva, spotřeba práce, celkové náklady složené přímých nákladů na mechanizaci a
materiálových nákladů a nakonec náklady na jednotku produkce. S ohledem na zpracování půdy
byla průměrná spotřeba paliva minimalizační technologie o 19,1 % nižší než v případě tradiční
technologie. Celková spotřeba práce byla také nižší, a to o 16,9 %. Celkové náklady se s 2,2 %
rozdílu ve prospěch minimalizační technologie příliš nelišily. Spolu s vyšším výnosem zrna to u
265
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
minimalizační technologie vedlo k o 236 Kč.t-1 (10,3 %) nižším nákladům na jednu tunu zrna.
Výsledky tradiční technologie mohly být nepříznivě ovlivněny nerovnoměrným rozdělením
aplikace organických hnojiv, která je časově náročná, a nerovnoměrným rozdělením honů v rámci
výrobních oblastí.
Tabulka 2 – Průměrné spotřeby nafty a práce a průměrné celkové hektarové náklady a náklady na 1 tunu
produkce zrna kukuřice při 14% vlhkosti za celé sledované období sedmi hospodářských let podle způsobu
zpracování půdy a dalších kritérií
Zpracování půdy
Minimalizační
Tradiční
Výrobní oblast
Řepařská
Kukuřičná
Přihnojení při setí
Ne
Ano
Celkově
Průměrné náklady
celkové
na 1t prod.
[Kč.ha–1]
[Kč.t–1]
Spotřeba
nafty
[l.ha–1]
Spotřeba
práce
[h.ha–1]
73,01
90,27
5,24
6,30
21174,42
21646,24
2057,48
2293,84
81,27
64,21
5,85
4,14
21363,48
21133,33
2184,13
1863,86
77,60
79,50
5,76
5,43
21209,89
21430,98
2139,05
2129,98
78,61
5,58
21327,61
2134,22
Obrázek 2 – Graf relativních rozdílů výnosu kukuřice na zrno, spotřeby paliva a práce, celkových a
jednotkových nákladů minimalizační a tradiční technologie zpracování půdy za celé sledované období
ZÁVĚR
Z pohledu ekonomiky, stejně jako z pohledu spotřeby paliva a práce, se na základě
provozních sledování a měření minimalizační technologie zpracování půdy pro kukuřici ukázala
jako adekvátní alternativa tradiční technologie.
Zároveň se po zkušenostech z provozních sledování a měření potvrdila silná odezva
kukuřice na půdní a klimatické podmínky, což limituje výměru jejího pěstování v České republice.
Odrůdové pokusy ukazují u stejných odrůd nejvyšší výnosy na jižní Moravě, průměrné výnosy na
střední Moravě a nižší ve středních a východních Čechách. Například pro cukrovou řepu nebo
pšenici ozimou podobný vztah neplatí.
266
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Literatura:
BAKKER, M.M. − GOVERS, G. − ROUNSEVELL, M.D.A. 2004. The crop productivity-erosion
relationship: an analysis based on experimental work. Catena, 2004, 57, p. 55–76.
BAKKER, M.M. − GOVERS, G. − JONES, R.A. − ROUNSEVELL, M.D.A. 2007. The effect of
soil erosion on Europe’s crop yields. Ecosystems, 2007, 10, p. 1209–1219.
VAN DEN PUTTE, A. et al. 2010. Assessing the effect of soil tillage on crop growth: A metaregression analysis on European crop yields under conservation agriculture. European
Journal of Agronomy, 2010, 33, p. 231-241.
VERHEIJEN, F.G.A. et al. 2009. Tolerable versus actual soil erosion rates in Europe. EarthScience Reviews, 2009, 94, p. 23–38.
Zpracováno v rámci řešení projektu NAZV QH72257.
Kontaktní adresa:
doc. Ing. Petr Šařec, Ph.D.
ČZU v Praze, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6- Suchdol
Czech Republic
e-mail: [email protected], tel.: +420224383147
267
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
TECHNOLOGICAL AND ECONOMIC INDICATORS OF OILSEED RAPE
PRODUCTION
TECHNOLOGICKÉ A EKONOMICKÉ PARAMETRY PĚSTOVÁNÍ ŘEPKY OZIMÉ
PETR ŠAŘEC, ONDŘEJ ŠAŘEC
Česká zemědělská univerzita v Praze, katedra využití strojů TF
Abstract
Since the year 2001, field trials focused on technological and economic comparison of
conventional and reduced-tillage technologies of soil cultivation and drilling of oilseed rape have
been carried out in around 40 farm businesses located in all of the districts of the Czech Republic.
Average seed yields didn’t prove any significant difference between traditional technologies
comprising ploughing and reduced tillage technologies. The same can be said about the difference
with respect to the sowed varieties (hybrid and traditional), to the application of organic fertilisers,
and to the fertilization during sowing.
Keywords:
oilseed rape, conventional technology, reduced tillage, costs, fuel consumption
Souhrn
Od roku 2001 jsou ve spolupráci se Svazem pěstitelů a zpracovatelů olejnin prováděna provozní
sledování a měření zaměřená na technologické a ekonomické porovnání tradiční a minimalizační
technologie zpracování půdy při pěstování řepky ozimé. Mezi průměrnými výnosy semen řepky
nebyly zjištěny významné rozdíly jak pro zmíněné technologie zpracování půdy, tak pro použité
odrůdy (hybridní a liniové), pro případnou aplikaci organických hnojiv a konečně pro přihnojení
při setí řepky.
Klíčová slova: ozimá řepka, tradiční technologie, minimalizační technologie, náklady, spotřeba
paliva
ÚVOD
Zpracování půdy a zakládání porostů je významnou součástí pěstitelských technologií
jednotlivých plodin. Při zpracování půdy jsou u nás dosud velmi rozšířeny postupy s využitím orby.
Minimalizační postupy se uplatňují především při pěstování obilovin a luskovin. Tato práce si
klade za cíl ověřit v praxi možnosti využití minimalizačních technologií zpracování půdy
i v případě problematičtější plodiny, jakou je řepka ozimá. Tato plodina jednak hluboce koření, a
tak převládá názor, že vyžaduje tradiční zpracování půdy. Dále je řepka seta mělce, a v případě
uplatnění minimalizačních technologií tak vyvstává problém s managementem posklizňových
zbytků a založením porostu.
Z nespočetného množství polních pokusů s různými způsoby zpracování půdy v zahraničí i
u nás (VÚRV Praha-Ruzyně, VÚZA Hrušovany u Brna, Zemědělské univerzity v Praze, v Brně a
v Č. Budějovicích, VÚZT Praha-Řepy aj.) byla získána řada nových poznatků, a to jak o vlivem
redukovaného zpracování půdy na hlavní půdní vlastnosti, tak i o reakci polních plodin na
redukované obdělávání půdy (TEBRÜGGE, 2000; HŮLA et al., 2008; VAN DEN PUTTE, A. et
al., 2010).
Minimalizační technologie se hlavně v posledních deseti letech začaly uplatňovat ve
vyšších polohách České republiky, a postupně i v řepařské a kukuřičné oblasti (ŠAŘEC et al.,
2010). Prakticky to znamená, že se při zakládání porostu již nejedná o oddělená agrotechnická
opatření, tj. zpracování půdy a setí, ale jde o ucelenou technologii založení porostů polních plodin.
Tento článek uvádí základní charakteristiky a souhrnné dvanáctileté výsledky provozních
sledování a měření výběru přibližně čtyřiceti zemědělských podniků pěstujících řepku ozimou.
V posledních dvou letech došlo z finančních důvodů k zmenšení rozsahu sledovaných podniků.
Technologie zpracování půdy při pěstování řepky ozimé v těchto podnicích jsou hodnocena
zejména z ekonomického hlediska.
268
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MATERIÁL A METODY
Od roku 2001 je na území České republiky ve spolupráci se Svazem pěstitelů
a zpracovatelů olejnin vybráno k provozním pokusům více než čtyřicet zemědělských podniků
nacházejících se v různých výrobních oblastech a pěstujících řepku ozimou. V posledních dvou
sledovaných hospodářských letech byl rozsah sledovaných podniků z finančních důvodů omezen
na téměř polovinu. Cílem práce je zjistit, které technologie zakládání porostů řepky ozimé jsou,
s ohledem na různé výrobní oblasti, technologicky a ekonomicky výhodné. Některé ze sledovaných
podniků používají při pěstování různé způsoby zakládání porostů. V každém podniku je tedy
monitorován alespoň jeden hon pro každou ze sledovaných plodin, které se v podniku pěstují.
Pokud podnik praktikuje více způsobů zakládání porostů, pak je monitorován jeden hon pro každý
z nich.
Sledovány a měřeny jsou:
•
charakteristiky jednotlivých honů (výměra, katastr, předplodina, nakládání s rostlinnými
zbytky, poslední aplikace statkových hnojiv ...);
•
charakteristiky půdy (objemová hmotnost, penetrační odpor ...);
•
charakteristiky porostu (počet jedinců, hmotnost kořenů, průměr krčku kořenů ...);
•
údaje o provedených pracovních operacích (mechanizace, výkonnost, spotřeba paliva a
práce, náklady a další doplňující informace).
VÝSLEDKY A DISKUSE
V době sestavování této práce jsou shromážděna a zpracována data z dvanácti let, kdy byla
provozní sledování a měření prováděna.
Charakteristika provozních sledování a měření
V dvanácti hospodářských letech od roku 2001 byl porost řepky ozimé založen na
455 pokusných honech, ale jedenáct honů bylo kvůli suchu při vzcházení řepky nebo kvůli
špatnému přezimování oseto jinou plodinou.
Minimalizační technologie je převážně používána na těžších půdách v aridních oblastech,
tzn. v kukuřičné a převážné části řepařské výrobní oblasti. Tradiční technologii uplatňují zejména
podniky s lehčími půdami a větším ročním srážkovým úhrnem, které se nacházejí v bramborářské
výrobní oblasti a okrajové řepařské oblasti. Volbu technologie ovlivňuje i vybavení zemědělského
podniku mechanizací.
Pokud jde o aplikaci chlévského hnoje, v bramborářské výrobní oblasti je ho dostatek, ale
jeho aplikace je omezena plochou pěstování brambor, která se snižuje. Proto je ho možno ve větší
míře aplikovat pod řepku. U tradiční technologie zakládání porostů řepky ozimé je tak chlévský
hnůj v této oblasti aplikován v první nebo druhé trati podstatně častěji než například v řepařské
výrobní oblasti. Tam je upřednostňována aplikace hnoje pod cukrovou řepu, případně pod kukuřici
na zrno. Z agronomických důvodů by cukrová řepa a řepka neměly být součástí stejného osevního
postupu.
Výnosy semen za celé sledované období dvanácti hospodářských let
Za sledované období dvanácti hospodářských let byl celkový průměrný výnos pro všech
455 pokusných honů 3,61 t.ha-1. Tabulka 1 obsahuje průměrné výnosy semen řepky tříděné podle
několika kritérií. Minimalizační technologie vykazovaly výnos semen řepky v průměru
o 0,5 % nižší než technologie tradiční.
Nerovnoměrné rozdělení honů do jednotlivých výrobních oblastí nepříznivě poznamenalo
výsledky minimalizační technologie. Ta byla jako jediná použita v pro řepku převážně nevhodné
kukuřičné oblasti, kdežto podniky v pro řepku příznivé bramborářské oblasti používaly častěji
tradiční technologii zpracování půdy. Z výrobních oblastí vykázaly v průměru dvanácti let nejvyšší
výnosy řepařská a bramborářská oblast, následovaná pícninářskou, obilnářskou po jako poslední
umístěnou kukuřičnou. Hybridní odrůdy vykázali o 3,1 % vyšší průměrný výnos semen než odrůdy
liniové. Na honech, na kterých byla aplikována organická hnojiva, byl dosažen průměrný výnos
semen řepky o 2,6 % vyšší než na honech, kde statková hnojiva aplikována nebyla. Stejně tak
pokud bylo provedeno přihnojení při setí, byl průměrně dosažen o 3,2 % vyšší výnos semen.
269
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 1 – Průměrné výnosy semen řepky ozimé a počty příslušných honů za celé sledované období
dvanácti let podle způsobu zpracování půdy a dalších kritérií
Technologie se zpracováním půdy
minimalizačním
tradičním
výnos
počet
výnos
počet
[t.ha–1]
honů
[t.ha–1]
honů
Výrobní oblast
Pícninářská
Bramborářská
Obilnářská
Řepařská
Kukuřičná
Odrůdy
Liniové
Hybridní
Smíšené1
Organická hnojiva2
Ne
Ano
Přihnojení při setí3
Ne
Ano
Celkově
Poznámka:
Celkový
průměrný
počet
výnos
honů
–1
[t.ha ]
3,45
3,77
3,43
3,80
3,33
32
6
79
115
16
3,62
3,71
3,42
3,66
—
12
59
42
94
—
3,49
3,72
3,43
3,74
3,33
44
65
121
209
16
3,57
3,65
2,33
108
138
2
3,54
3,68
3,58
79
120
8
3,56
3,67
3,33
187
258
10
3,57
3,72
185
63
3,61
3,65
112
95
3,58
3,68
297
158
3,55
3,68
141
107
3,61
4,07
202
5
3,59
3,70
343
112
3,61
248
3,62
207
3,61
455
na daném honu bylo zaseto více odrůd řepky
2
na daný hon byla aplikována hnojiva statková, organická nebo organominerální (chlévský
hnůj, kejda, trus drůbeže, kompost, melasové výpalky aj.)
3
při operaci setí byla do blízkosti semen aplikována minerální hnojiva
1
Technologické a ekonomické ukazatele za celé sledované období dvanácti hospodářských let
Spotřeba nafty (viz. Tabulka 2) byla v průměru celého sledovaného období
u minimalizační technologie o 22,2 % nižší než u technologie tradiční. Tento rozdíl je částečně
možno přičíst nestejnoměrné aplikaci statkových hnojiv u obou skupin zpracování půdy. Pokud
tato byla aplikována, spotřeba nafty se zvýšila o 44,4 %.
Pokud jde o spotřebu práce do založení porostu, byla pro minimalizační technologii
v průměru za celé sledované období o 39,9 % nižší než pro technologii tradiční (viz. Tabulka 5).
Celková spotřeba práce byla u minimalizační technologie nižší o 26,0 %. Rozdíly mezi výrobními
oblastmi u těchto ukazatelů byly způsobeny především nestejnoměrnou aplikací statkových hnojiv.
Dále je rozdíly možno přičíst odlišnému tlaku chorob a škůdců v různých oblastech. Tento tlak
vynucuje častější chemické ošetření např. v kukuřičné výrobní oblasti. Průměrně byla spotřeba
práce celé technologie při aplikaci organických hnojiv o 58,8 % vyšší.
Přímé pracovní náklady byly v průměru za celé sledované období u minimalizační
technologie o přibližně 992 Kč.ha–1 nižší než u technologie tradiční (viz. Tabulka 5). Také náklady
na materiál byly pro tradiční technologii vyšší, i když jen o přibližně 147 Kč.ha–1. Celkové náklady
byly tedy pro minimalizační technologii o přibližně 1 174 Kč.ha–1, tzn. o 5,9 %, nižší. Náklady na
jednotku produkce minimalizační a tradiční technologie dosáhli přibližně stejných hodnot, které se
lišily o pouhé 3,6 %, tzn. přibližně o 207 Kč.t–1, ve prospěch minimalizační technologie.
Podle nákladů na jednotku produkce se projevila nejlépe za celé sledované období
zakládání porostů bramborářská výrobní oblast s tradiční technologií a pícninářská oblast
s technologií minimalizační i tradiční (Obrázek 1), ale dobré výsledky, zejména v posledních šesti
letech, byly dosaženy i v řepařské výrobní oblasti. Naopak kukuřičná výrobní oblast se i přes dobré
výsledky z některých let pro pěstování řepky projevila jako výrazně nevhodná.
270
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 2 – Průměrné spotřeby nafty a práce a průměrné hektarové náklady přímé pracovní, materiálové,
celkové a na 1 tunu produkce semen řepky ozimé za celé sledované období dvanácti hospodářských let podle
způsobu zpracování půdy a dalších kritérií
Spotřeba
nafty
[l.ha–1]
Zpracování půdy
Minimalizační
Tradiční
Výrobní oblast
Pícninářská
Bramborářská
Obilnářská
Řepařská
Kukuřičná
Odrůdy
Liniové
Hybridní
Smíšené
Organická hnojiva
Ne
Ano
Přihnojení při setí
Ne
Ano
Celkově
Pramen:
Spotř. práce [h.ha–1]
Průměrné náklady
do zal.
celé
přímé
materiálové celkové
porostu technol. [Kč.ha–1]
[Kč.ha–1]
[Kč.ha–1]
na 1t prod.
[Kč.t–1]
70,57
90,71
1,51
2,52
3,62
4,90
5 729,66
6 722,12
12 809,62
12 956,34
18 684,44
19 858,17
5 523,75
5 730,37
90,21
90,73
75,48
77,39
68,99
2,44
2,57
1,86
1,78
1,49
5,40
5,15
3,81
3,93
3,63
6 419,52
6 490,93
5 901,25
6 207,25
6 043,58
12 513,23
12 925,54
11 492,16
13 669,19
13 787,19
19 214,57
19 647,23
17 472,75
20 045,82
19 880,77
5 686,99
5 397,17
5 445,31
5 702,04
6 526,41
77,01
81,39
87,89
1,84
2,05
2,43
3,96
4,37
4,57
6 064,46
6 262,67
6 261,10
11 729,27
13 723,30
12 476,24
17 950,95
20 147,21
18 957,34
5 425,87
5 751,09
5 765,54
69,09
99,74
1,32
3,19
3,49
5,55
5 694,94
7 095,17
11 995,01
14 533,10
17 900,73
21 695,36
5 319,70
6 178,00
83,33
68,72
2,18
1,31
4,46
3,42
6 359,33
5 635,57
12 962,50
12 612,61
19 485,09
18 401,75
5 713,36
5 324,92
79,73
1,97
4,21
6 181,17
12 876,37 19 218,42
Vlastní kalkulace autora za použití cen a sazeb zjištěných v podnicích
5 617,75
Obrázek 1 – Graf průměrných hektarových nákladů přímých pracovních, materiálových, na chlévský hnůj
z předchozích let, celkových (součet předešlých) a na 1 tunu produkce semen řepky ozimé za celé sledované
období dvanácti hospodářských let podle výrobní oblasti a způsobu zpracování půdy
ZÁVĚR
Provozní sledování a měření prokázala, že mezi technologiemi s tradičním a technologiemi
s minimalizačním založením porostů řepky ozimé nejsou dlouhodobě významné rozdíly ve
271
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
výnosech semen, nákladech na jednotku produkce a zisku z hektaru, kde minimalizační technologie
úspěšně konkuruje technologii tradiční. Minimalizační technologie však umožňují významnou
úsporu paliva a práce, a to zejména při zakládání porostů. Méně pracovních sil tak provede více
práce. Zmenšuje se tak problém týkající se sezónního kolísání potřeby pracovních sil.
Jako pro pěstování řepky nejvhodnější byla potvrzena bramborářská výrobní oblast,
v posledních letech však i oblast řepařského výrobního typu. V posledních letech se začínají
v rámci minimalizační technologie prosazovat stroje, které v jedné operaci provádějí podmítku,
prohlubování a urovnání povrchu.
Větší důraz je kladen na intenzifikaci výroby a s tím spojené rychlé a kvalitní založení
porostu. Trendem je snižování počtu rostlin na m2 na pouhých 25 až 35 a páskové zpracování půdy
s větší meziřádkovou vzdáleností a setí přesným secím strojem. Podniky, které dlouhodobě
neprovádí orbu, by při hlubším zpracování půdy měli přihnojovat do hloubky fosforem a draslem,
protože v půdě nemigrují.
Literatura:
HŮLA, J. − PROCHÁZKOVÁ, B. et al. 2008. Minimalizace zpracování půdy. Praha: Profi Press,
2008.
ŠAŘEC, P. − VOLTR, V. − ŠAŘEC, O. 2010. Technological processes of production of major
farm crops related to soil conditions in individual production areas of CR. In Trends in
Agricultural Engineering 2010, Prague: Czech University of Life Sciences Prague. Faculty
of Engineering, 2010. s. 573-577. ISBN 978-80-213-2088-8.
TEBRÜGGE, F. 2000. Long-term no-tillage as a tool to protect the environment, results of 20 year
field trials on different kinds of soil in different crop rotations. In: 15th ISTRO Conference,
Fort Worth, TX, USA, July 2000.
VAN DEN PUTTE, A. et al. 2010. Assessing the effect of soil tillage on crop growth: A metaregression analysis on European crop yields under conservation agriculture. European
Journal of Agronomy, 2010, 33, p. 231-241.
Zpracováno v rámci řešení projektu NAZV QH72257.
Kontaktní adresa:
doc. Ing. Petr Šařec, Ph.D.
ČZU v Praze, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6- Suchdol
Czech Republic
e-mail: [email protected], tel.: +420224383147
272
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
EVALUATION OF THE GRANULOMETRIC COMPOSITION OF THE ENSIN®
FERTILIZER FROM THE POINT OF FERTILIZER SPREADER REQUIREMENTS
HODNOTENIE GRANULOMETRICKÉHO ZLOŽENIA HNOJIVA ENSIN®
Z POHĽADU POŽIADAVIEK ODSTREDIVÉHO ROZHADZOVAČA
TOMÁŠ ŠIMA1*, LADISLAV NOZDROVICKÝ1, JOSEF KRUPIČKA2, KRIŠTOF
KOLOMAN1, MONIKA DUBEŇOVÁ3
1
Slovak university of Agriculture in Nitra, Faculty of Engineering, Dep. of Machines and
Production Systems
2
Czech University of Life Sciences Prague, Faculty of Engineering, Dep. of Agricultural Machines
3
Slovak university of Agriculture in Nitra, Faculty of Engineering, Dep. of Production Engineering
Abstract
Quality of work of the spinning disc fertilizer spreaders is effected by physical properties of the
fertilizer. One of the most important factors is the fertilizer particle size distribution which depends
upon the size of the fertilizer particles. The aim of the paper was study of ENSIN® fertilizer from
manufacturer DUSLO, Inc. Comparison was done by evaluation of the particle size distribution of
the fertilizer separated at first in the vertical air flow by K-293 Laboratory screening machine with
steeply increasing flow speed. The airflow speed was regulated by airflow volume from 60 to 150
m3.h-1. Secondary separation was done by sieve screening of the samples by Haver EML digital
plus Test Sieve Shaker. Sieves with square holes with dimensions 1 mm, 2 mm, 3.15 mm, 5 and 10
mm were used. Fertilizer meets the requirements of the manufacturer to grain-size distribution. To
separate all ENSIN® particles there was used air flow to 150 m3.h-1. This differences effects
quality of work of the spinning disc fertilizer spreader and cause non-uniformity in the field
distribution of fertilizer which has negative environmental and economical effects.
Keywords:
fertilizer, particle, sorting, airflow
INTRODUCTION
Fertilization is an important factor that effects crop yields (Ložek et al., 1997;
Kajanovičová et al., 2011). Correct application of fertilizers has both positive economical and
environmental effect (Nozdrovický et al., 2009; Šima et al., 2011; Šima et al., 2012a; Šima &
Dubeňová, 2013). Quality of work of the spinning disc fertilizer spreaders is effected by many
factors (Macák & Nozdrovický, 2009; Šima et al., 2012b; Šima et al., 2012c). One of the most
important factors is the fertilizer particle-size distribution which depends upon the size of the
fertilizer particles (Macák et al., 2011; Macák & Nozdrovický, 2012). The differences and
variability in physical properties of fertilizers cause problems during the field application by the
most used spinning disc fertilizer spreaders (Macák & Nozdrovický, 2010a). The effectiveness of
mineral fertilizers in plant cultivation depends upon the particle stability and speed of their
transformation to solution state to be acceptable by plants. This process depends upon the particles
dimension, so that the dimension of particles is one of the main parameters that influence the
fertilizer effectiveness (Krupička & Hanousek, 2006). The need for using fewer amounts of
fertilizers means that it must be applied in a right way, and fertiliser losses are reduced to an
absolute minimum. An optimal application of fertilizers, minimisation of the spoilage of fertilizers,
improvement of existing and development of possible new application techniques, all this requires
a detailed knowledge of the processes and factors that effect the spreading of fertilisers (Hofstee,
1993).
The aim of the paper is the study of granulometric composition of granulated nitrate
fertilizer ENSIN® containing sulphur and nitrification inhibitors dicyandiamide DCD and 1,2,4
triazole – TZ. Vertical airflow and sieve separation are used.
273
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MATERIAL AND METHODOLOGY
Experimental measurements were conducted in the laboratory of Department of
Agricultural Machines, Faculty of Engineering at Czech University of Life Sciences in Prague,
Czech Republic. During experiments we have used the granulated nitrogen fertilizer ENSIN®
containing sulphur and nitrification inhibitors dicyandiamide DCD and 1,2,4 triazole – TZ. The
granulate is treated by coating agent and has green colour. The nitrification inhibitors ensure
transformation of ammonium nitrate to nitrogen nitrate in the soil.
The advantages of ENSIN® usage are that the fertilizer is applied in 1 dosage and reapplication of fertilizer is not necessary. It allows farmers to save the time and money, increase the
crop yields and allows better quality of crops, fertilizer is specially environment friendly, reduces
nitrate leaching and reduces emissions of nitrous oxide to the atmosphere. Chemical composition of
the ENSIN® fertilizer is presented in Table 1. Grain-size distribution of the ENSIN® fertilizer are
shown in Table 2.
Table 1 – Chemical composition of ENSIN® fertilizer
Technical specification
Content, %
total nitrogen content (N)
26
ammonium nitrogen content
18.5
nitrate nitrogen content
7.5
sulphur (S) soluble in water
13
dicyandiamide DCD and 1,2,4 triazole content 0.37–0.74
DCD:TZ ratio
10:1
Table 2 – Grain-size distribution of the ENSIN® fertilizer
Dimension, mm
<1
2–5
>10
Content of particles, %
ENSIN®
max. 1
min. 90
0
Total weight of sample was 25 kg. From the sample there was taken 6 individual specimens
of 0.5 kg weight. There were created 6 replications of measurement (n = 6). Fertilizer was
separated at first by K-293 apparatus in the vertical air flow stream with steeply increasing flow
speed. The airflow speed was regulated by airflow volume from 60 to 150 m3.h-1. The step of next
airflow speeds was set up for 10 m3.h-1.
Secondary, there were conducted sieve analysis by Haver EML digital plus Test Sieve
Shaker for every class of fertilizer sorting in the vertical airflow. Sieves with square holes with
dimensions 1 mm, 2 mm, 3.15 mm, 5 and 10 mm were used. By this way, the samples of fertilizer
were sorted into 6 classes of particles.
RESULTS AND DISCUSSION
Average values (six replication n=6) of obtained data for ENSIN® fertilizer are presented
in table 3. There where fid (%) and fim (%) means mass classes in percent of the specimen mass and
percentage of the grain number in the total class particles. ENSIN® fertilizers content 97.05%
particles with dimension from 2 to 5 mm. Fertilizer contain no particles under 1 mm and no
particles over 10 mm. Based on this results, particle-size distribution of ENSIN® fertilizer is in
conformity with the demanded range given by manufacturer and also meets the requirements of the
national standards. Content of fertilizer particles under 1 mm (dust particles) may be caused by
minimal manipulation of the fertilizer bags. Fertilizer were packed into polyethylene bags
containing 25 kg of the fertilizer. There is possible to replace sieve analysis by air flow analysis to
separate class of particles with dimension from 3.15 mm to 5 mm by air flow speed from 100 to
140 m3.h-1 for ENSIN® fertilizer (table 3).
274
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Table 3 – Averaged relative weight frequencies of ENSIN® fertilizer, (n=6)
V, m3.h-1
v, m.s-1
f im, %
<1 mm
1–2 mm
2–3.15 mm
f id, % 3.15–5 mm
5–10 mm
>10 mm
70
8.54
0.27
0
0.03
0.02
0
0
0
80
90
100 110
120
130
140
150
9.76 10.98 12.2 13.42 14.64 15.86 17.08 18.30
0.32 0.35 1.20 8.58 34.59 35.96 16.59 1.69
0
0
0
0
0
0
0
0
0.01 0.10
0
0
0
0
0
0
0.12 0.27 0.57 0.59 0.20
0
0
0
0
0
4.23 20.48 39.98 25.83 4.76
0
0
0
0
0.17 0.57 0.75 1.22 0.16
0
0
0
0
0
0
0
0
fim – grain number in the total class particles, fid – mass classes in percent of the specimen mass, V – airflow
quantity, v – airflow speed
The effect of the airflow quantity on relative weight frequencies of ENSIN® fertilizer
particles fim and fid is shown on the figure 1. Most used method for detection of the fertilizer size
distribution is screen analysis. This method can be replaced by photo-optical image analysis
(Macák & Nozdrovický, 2010b) and aerodynamic particle testing. Classical screen analysis can be
replaced by aerodynamic particle testing and it can be used directly in evaluation of the
aerodynamic spreading of the fertilizer in the field conditions. Photo-optical analysis (Macák and
Nozdrovický 2010b) may be used for monitoring of particle-size distribution of fertilizers, but by
screen analysis and aerodynamic particle testing is possible to separate particles.
Figure 2 – The effect of the airflow quantity on relative weight frequencies of ENSIN® fertilizer particles,
fim – grain number in the total class particles, fid – mass classes in percent of the specimen mass
CONCLUSION
The aim of the paper was the study of granulometric composition of the nitrogen fertilizer
ENSIN® containing sulphur and nitrification inhibitors dicyandiamide DCD and 1,2,4 triazole –
TZ. To separate of particles vertical airflow and sieve separation were used. Fertilizer meet the
requirements of the national standards and are in conformity with the demanded range given by
manufacturer. Classical screen analysis can be replaced by photo-optical analysis to monitoring of
grain-size distribution of fertilizers. To separate of the particles of fertilizer is possible to used
screen analysis or aerodynamic particle testing.
References:
HOFSTEE, J.W. 1993. Physical properties of fertilizer in relation to handling and spreading. Thesis
Wageningen.
KAJANOVIČOVÁ, I., LOŽEK, O., SLAMKA, P. & VÁRADY, T. 2011. Bilancia dusíka v
integrovanom a ekologickom systéme hospodárenia na pôde. Agrochémia, 51, 7–11, (in
Slovak, English abstract).
275
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
KRUPIČKA, J. & HANOUSEK, B. 2006. Granulometric study of Synferta N-22 and Synferta N17. Res. Agr. Eng., 52, 152-155.
LOŽEK, O., BIZÍK, J., FECENKO, J., KOVÁČIK, P. & VNUK, Ľ. 1997. Výživa a hnojenie
rastlín: Trvale udržateľné systémy v poľnohospodárstve. Nitra : SUA in Nitra, 1997. 104
pp. (in Slovak).
MACÁK, M. & NOZDROVICKÝ, L. 2009. Bodová pevnosť priemyselného hnojiva v závislosti
od veľkosti granulometrického zloženia a vlhkosti hnojiva. Acta technologica agriculturae,
12, 61-66, (in Slovak, English abstract).
MACÁK, M. & NOZDROVICKÝ, L. 2010a. Satelitná navigácia zvyšuje presnosť aplikácie
priemyselnyćh hnojív. In Nozdrovický, L. (Ed.) Technofórum 2010 – proceedings of
scientfics works: advances in research of agricultural and environmental engineering.
SUA in Nitra, Nitra, 146-152, (in Slovak, English abstract).
MACÁK, M. & NOZDROVICKÝ, L. 2010b. Photo-optical image analysis an alternative method
for detection of the fertilizer size distribution. In Trends in agricultural engineering 2010 :
4th international conference TAE 2010, conference proceedings, CULS Prague, Prague,
415 – 420.
MACÁK, M., NOZDROVICKÝ, L. & ŽITŇÁK, M. 2011. Vplyv granulometrického zloženia
priemyselných hnojív na kvalitu práce rozhadzovača. Agrochémia, 51, 11–15, (in Slovak,
English abstract).
MACÁK, M. & NOZDROVICKÝ, L. 2012. Research of the physical properties of granular
fertilizers. In Božiková, M., Hlaváčová, Z. & Hlaváč, P. Applications of physical research
in engineering: scientific monograph. SUA in Nitra, Nitra, 123-136.
NOZDROVICKÝ, L., MACÁK, M. & FINDURA, P. 2009. Effect of the fertilizer particle size
distribution on the transversal uniformity distribution. In New Trends in Design and
Utilisation of Machines in Agriculture, Landscape Maintenance and Environment
Protection : Proceedings of the International Scietific Conference. CULS Prague, Prague,
210 – 218.
ŠIMA, T., NOZDROVICKÝ, L. & KRIŠTOF, K. 2011. Analysis of the work quality of the
VICON RS-L fertilizer spreader with regard to application attributes. Poljoprivredna
tehnika. 36, 1-11.
ŠIMA, T., NOZDROVICKÝ, L., KRIŠTOF, K., DUBEŇOVÁ, M., KRUPIČKA, J. & KRÁLIK,
S. 2012a. Method for measuring of N2O emissions from fertilized soil after the using of
fertilizer. Poljoprivredna tehnika. 38, 51-60.
ŠIMA, T., NOZDROVICKÝ, L., DUBEŇOVÁ, M., KRIŠTOF, K. & KRUPIČKA, J. 2012b.
Effect of satelite navigation on the quality of work of a fertiliser spreader Kuhn Axera 1102
H-EMC. Acta technologica agriculturae. 4, 96-99.
ŠIMA, T., NOZDROVICKÝ, L., KRIŠTOF, K., JOBBÁGY, J. & FODORA, M. 2012c. The work
quality of fertilizer spreader Amazone ZA-M I 12-36 according of the precision agriculture
requirements. Acta facultatis technicae. 17, 99-108 (in Slovak, English abstract).
ŠIMA, T. & DUBEŇOVÁ, M. 2013. Effect of crop residues on CO2 flux in the CTF system during
soil tillage by a disc harrow Lemken Rubin 9. Res. Agr. Eng. 59, S15-S21.
This work was supported by the research project funded from the European Union under the title:
ITEPAg – Application of information technologies to increase the environmental and economical
efficiency of production agro-system. ITMS 26220220014.
Contact address:
Ing. Tomáš Šima
Slovak university of Agriculture in Nitra, Faculty of Engineering, Department of Machines and Production
Systems, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovak Republic;
e-mail: [email protected]
276
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
NOISE PROPAGATION IN THE RECYCLING OF CONSTRUCTION WASTE
ŠÍŘENÍ HLUKU PŘI RECYKLACI STAVEBNÍCH ODPADŮ
MARIE ŠÍSTKOVÁ, IVO CELJAK
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky
Abstract
Recyclate from construction waste arises due to crushing and sorting of construction waste in
crushers and screeners, which are in recent years mostly mobile, ie. they can easily be moved from
one recycling place to another. Recycling may take place at the recycling center or directly on site
demolition and building. In the manufacture of recyclate, ie. during activities of crushers, screeners,
excavators, loaders, etc. arises noise. During demolition and recycling activities were carried out
approximate measurements of noise and expressed equivalent sound pressure level LAeq. The
measured values for equivalent levels LAeq measured at the boundary demolition area reached
values from 58 dB to 89.9 dB.
Keywords:
demolition; recycling construction waste; noise
Souhrn
Stavební odpad se stane recyklátem úpravou a roztříděním pomocí drtičů a třídičů, které jsou
v posledních letech většinou mobilní, tzn., že se mohou snadno přemisťovat z jednoho místa
recyklace na druhé. Recyklace může probíhat v recyklačním středisku nebo přímo na místě
demolice či stavby. Při výrobě recyklátu ze stavebního odpadu, tzn. činností drtičů, třídičů, rýpadel,
nakladačů apod. vzniká hluk. Při demoličních a recyklačních činnostech bylo v okolí likvidovaného
objektu provedeno orientační měření hluku vyjádřené ekvivalentní hladinou akustického tlaku LAeq.
Naměřené hodnoty ekvivalentní hladiny LAeq měřené na hranici demoličního prostoru dosahovaly
hodnot od 58 dB do 89,9 dB.
Klíčová slova: demolice; recyklace stavebního odpadu; hluk
ÚVOD
Stavební odpad, vznikající při demolicích a zemních pracích, lze rozdělit do čtyř
základních skupin na výkopovou zeminu 65-75 %, materiál z demolice vozovek (převážně asfalty a
živice) 10-15 %, demoliční stavební minerální suť 5-20 % a odpady ze stavenišť
5-15 % (Voštová a kol., 2009). Dříve byl tento odpad většinou odvážen na skládky, ale pro svůj
velký objem začala být jeho likvidace tímto způsobem neúnosná a koncem dvacátého století začal
narůstat tlak na zpracování stavebního odpadu - recyklaci. Různorodost produktů recyklace
stavebních odpadů i materiálů a odpadů určených pro recyklaci je obrovská.
Úpravou a roztříděním pomocí recyklačních strojů drtičů a třídičů se ze stavebního odpadu
stane recyklát. Většinou jsou to stroje mobilní, které jsou tak snadno přemistitelné. Recyklace
může probíhat buď v recyklačním středisku, nebo přímo na místě demolice či stavby. Využívání
přírodních zdrojů lze snížit recyklací, protože touto cestou se ve výrobním procesu stávají
druhotnou surovinou (podle Zákona o odpadech látka získaná při materiálovém využití odpadů)
určenou ještě nejméně k jednomu použití. Recyklací lze tedy dosáhnout nejen snížení produkce
odpadů, ale také snížení objemu vytěžených nerostných surovin.
Recykláty stavebního odpadu představují kvalitní druhotnou surovinu, která by se
rozhodně neměla skládkovat (Voštová a kol., 2009).
Při demolici staveb a recyklaci stavebního odpadu vzniká činností strojů (drtičů, třídičů,
rýpadel, nakladačů apod.) hluk. Tento hluk je způsobován zdroji, které jsou rozdělovány do
skupiny mechanické a aerodynamické.
Do skupiny mechanických zdrojů zvuku (hluku) patří části strojů (akustické zářiče), jejichž
povrch kmitá tak, že vyvolává kmitání i přiléhající vrstvy tekutiny (vzduchu), která akustické
277
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
vlnění šíří do okolního prostoru, tj. hluk pohonné jednotky, hluk ložisek, převodů
a převodovek a hluk pneumatik apod. Druhou skupinu představují aerodynamické zdroje, které je
možné charakterizovat jako zvuk vznikající v důsledku pohybu vzduchu, např. hluk při obtékání
stroje proudem vzduchu, tj. hluk ventilátoru a chladiče, hluk výfuku apod. (Nový, 2009) Zdroje
hluku vznikající činností strojů při recyklaci stavební sutě lze tedy zařadit do skupiny nejen
mechanických, ale i aerodynamických zdrojů.
Ochrana před hlukem vychází ze zákona č. 258/2000 Sb. O ochraně veřejného zdraví ve
znění pozdějších předpisů, tj. nařízení vlády. V současnosti platné nařízení vlády č. 272/2011 Sb. o
ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací, ve kterém jsou stanoveny nepřekročitelné
hygienické imisní limity hluku a vibrací na pracovištích, ve stavbách pro bydlení, ve stavbách
občanského vybavení a ve venkovním prostoru a způsob jejich měření a hodnocení.
Jedná se o předpisy týkající se oblasti ochrany před hlukem v místě jeho příjmu příjemcem
tzv. hlukové imise, které jsou ovlivněny zdrojem hluku i prostředím, ve kterém se akustický signál
šíří k příjemci (Liberko, 2004).
MATERIÁL A METODIKA
Při probíhající demolici starého pavilonu Zemědělské fakulty Jihočeské univerzity
v Českých Budějovicích a výrobě recyklátu z demoliční sutě (viz tab. 1) v okolí likvidovaného
objektu bylo provedeno orientační měření hluku vyjádřené ekvivalentní hladinou akustického tlaku
LAeq.
Podmínky měření
Měření probíhalo při neomezeném provozu strojů za bezvětří s teplotou vzduchu 16 °C,
relativní vlhkostí vzduchu 30 % a atmosférickém tlaku vzduchu 950 hPa.
Tabulka 1 – Stroje provádějící demolici a recyklaci a jejich činnost při měření
Stroj
rýpadlo Caterpillar 318 CL s hydraulickými nůžkami;
rýpadlo JCB JS 210 LC s hydraulickým kladivem
drtič Hartl PC 1265 J
rýpadlo JCB JS 210 LC
rýpadlo JCB JS 210 LC; rýpadlo Caterpillar 318 CL
nákladní automobil Tatra T815 a Scania Rh20
s dvouosým přívěsem
Vykonávaná činnost
rozdružování betonových bloků
demoličního odpadu
drcení stavebního odpadu
nakládka stavebního odpadu
a recyklátu
překládka stavebního odpadu
odvoz stavebního odpadu
a recyklátu
Použité měřicí přístroje
•
Zvukoměr Brüel & Kjær 2270 s kondenzátorovým mikrofonem 4189 s přesností třídy 1
umožňující měření od 16,6 - 140 dB při frekvenčním rozsahu 4,2 Hz – 22,4 kHz.
•
Laserový dálkoměr Bosch DLE 50 Professional - přístroj pro bezkontaktní měření
vzdálenosti od 0,5 do 50 m.
•
Meteorologická stanice EMOS KL 4900 pro měření teploty, vlhkosti a tlaku vzduchu,
rychlosti
a směru větru.
Postup měření
Jednotlivá místa příjmu (tj. místa, na kterých měření probíhalo) byla zvolena na hranicích
demoličního prostoru s ohledem na blízkou bytovou zástavbu, dopravní komunikaci a přístupnost
(viz. Obrázek 1). Na každém místě příjmu probíhalo měření zvukoměrem umístěným na stativu při
výšce mikrofonu 1,5 m nad úrovní terénu nasměrovaného ke zdroji hluku (strojům v činnosti).
Doba každého provedeného měření T trvala 240 sekund, přičemž intervalem zaznamenávání
naměřených hladin byla 1 sekunda. Při provedených měřeních bylo přihlédnuto k dopravní situaci
na blízké komunikaci a mimo dvou souvislých měření (obsahují i hluk projíždějících vozidel) byl
dopravní hluk z měření vyloučen nesouvislým měřením (měření přerušováno).
278
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Místo příjmu 1 - Měření bylo provedeno na hranici demoličního ohraničeného prostoru při činnosti
strojů největší hlukové zátěže tj. rýpadla JCB JS 210 LC s hydraulickým kladivem, drtiče
stavebního odpadu Hartl PC 1265 J a rýpadla Caterpillar 318 CL, kdy se stroje nacházely v největší
vzdálenosti od měřícího mikrofonu, a to 78 m. Operace prováděné během tohoto měření
zahrnovaly rozdružování demoliční suti, její drcení a překládku.
Obrázek 1 – Vyznačení míst příjmu a ohraničení demoličního prostoru
Místo příjmu 2 - Při prvním měření na tomto místě byla zdrojem hluku činnost rýpadla JCB
vzdáleného 26 m od měřicího mikrofonu (mikrofon umístěn u oplocení demoličního prostoru a 39
m od dopravní komunikace, viz. Obrázek. 1). Rýpadlo rozdružovalo a nakládalo suť z demolice na
nákladní automobil Tatra T815. Při dalším měření byl zdrojem hluku čelisťový drtič Hartl vzdálený
10 m od měřícího mikrofonu.
Místo příjmu 3 - Toto místo bylo zvoleno s ohledem na blízkost obytné zástavby (na hranici
pozemku). Zdrojem hluku při prvním měření bylo rýpadlo JCB JS 210 LC vytvářející deponii
rozdružených betonových bloků vzdálené 51 m od měřícího mikrofonu. Při tomto měření byla
mezi měřícím mikrofonem a sledovaným zdrojem hluku dopravní komunikace, a proto byla
provedena dvě měření. První souvislé měření obsahovalo i hluk projíždějících vozidel, při druhém
nesouvislém měření byl hluk projíždějících vozidel vyloučen.
Další měření probíhalo při činnosti drtiče stavebního odpadu a rýpadla JCB s hydraulickým
kladivem. Zároveň rýpadlo Caterpillar provádělo překládku stavebního odpadu do vhodných
hromad.
Místo příjmu 4 - Místo se nacházelo před obytným domem (2 m od vchodu do rodinného domku).
Zdrojem hluku při měření byl čelisťový drtič drtící stavební odpad ve vzdálenosti 54 m od
měřícího mikrofonu. Na tomto místě příjmu bylo opět provedeno jednak měření souvislé a jednak
měření nesouvislé.
Následující měření probíhalo při současné činnosti drtiče, rýpadla JCB s hydraulickým kladivem
a rýpadla Caterpillar ve vzdálenosti 65 m.
Místo příjmu 5 - Další místo příjmu bylo zvoleno opět na hranici demoličního prostoru. Měření
probíhalo při nakládání zeminy rýpadlem rýpadla JCB do dopravního prostředku Scania Rh20
s dvouosým přívěsem a jejím odvozu. Vzdálenost mikrofonu od zdroje hluku při měření byla
v tomto případě 20 m.
Místo příjmu 6 - Měření probíhalo v blízkosti budovy Jihočeské univerzity (viz obr. 1). Zdrojem
hluku bylo rýpadlo JCB JS 210 LC při nakládání betonových bloků a kameniva do násypky drtiče.
Při dalším měření byl zdrojem hluku také drtič při drcení naloženého odpadu. Mikrofon byl v obou
případech měření umístěn ve vzdálenosti 13 m od zdroje hluku.
279
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Místo příjmu 7 - Během tohoto měření probíhalo posouvání drtiče na pásovém podvozku, toto byl
nejbližší zdroj hluku (16 m od mikrofonu). Současně byly rozdružovány bloky bourané budovy za
pomoci hydraulických nůžek Caterpillar MP15 a hydraulického kladiva. Rýpadla byla v době
měření vzdálena cca 20 m.
VÝSLEDKY A DISKUZE
Ve všech provedených měřeních přesahovala ekvivalentní hladina akustického tlaku LAeq
nejvyšší přípustný expoziční limit 50 dB (viz Obrázek 2) pro venkovní chráněný prostor a
venkovní chráněný prostor staveb platný pro denní dobu (6:00 - 22:00).
Obrázek 2 – Graf hodnot ekvivalentních hladin akustického tlaku LAeq v různých vzdálenostech
od zdroje hluku v porovnání s přípustným expozičním limitem
Ekvivalentní hladiny akustického tlaku LAeq v závislosti na zdrojích hluku jsou
znázorněny graficky (viz. Obrázek 3). Nejvyšší hodnoty ekvivalentních hladin byly zaznamenány
při činnosti drtiče stavebního odpadu.
Obrázek 3 – Graf hodnot ekvivalentních hladin akustického tlaku LAeq naměřené při různých zdrojích hluku
280
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ZÁVĚR
Ve všech případech měření ekvivalentní hladiny akustického tlaku LAeq převyšovaly
přípustný expoziční limit hladin hluku, v některých případech až téměř o 40 dB, a proto by bylo
vhodné, aby firma provádějící demoliční a recyklační práce provedla určitá protihluková opatření
vedoucí ke snížení hlukové zátěže okolního prostředí především ve směru k bytové zástavbě
a pavilonu univerzity. Levnější variantou protihlukového opatření by mohlo být použití zástěn
alespoň 3 m vysokých (vzhledem k výšce pracovních orgánů strojů) vyplněných skelnou plstí.
Dražší, ale účinnější variantou by bylo použití mobilních protihlukových stěn. Nejefektivnější
odhlučnění lze získat umístěním protihlukových stěn co nejblíže ke zdroji hluku.
Literatura:
LIBERKO, M. Hluk v prostředí. Problematika a řešení. Praha, 2004. Ministerstvo životního
prostředí. ISBN 80-7212-271-1
Nařízení vlády: o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací. In: 272/2011. 2011.
NOVÝ, R. Hluk a chvění, ČVUT, Praha, 2009. s. 201-284. ISBN 978-80-01-04347-9
VOŠTOVÁ, V. a kol. Logistika odpadového hospodářství. ČVUT Praha, 2009. s. 170-187. ISBN
978-80-01-04426-1
Zákon: o ochraně veřejného zdraví. In: 258/2000. 2000
Zákon: o odpadech. In: 185/2001. 2001
Kontaktní adresa:
Ing. Marie Šístková, Csc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Studentská 13,
370 05 České Budějovice
Ing. Ivo Celjak, Csc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Studentská 13, 370
05 České Budějovice
281
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
WASTE BULK DENSITY DEPENDENCE ON FULLNESS OF THE CONTAINER
ZÁVISLOST OBJEMOVÉ HMOTNOSTI SEPAROVANÉHO ODPADU
NA ZAPLNĚNOSTI NÁDOB
ONDŘEJ TŮMA, MARIE KŘÍŽOVÁ, VLASTIMIL ALTMANN
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra využití strojů
Abstract
Optimum use of containers volume can be reached by appropriate settings of technological
parameters of waste collecting. Maximal use of containers volume can also effect cost of
collecting. Higher volume of waste in containers means higher bulk weight of material. That also
effect use of container. Article describes waste volume influence on material bulk density.
Evaluation is made for paper and plastic waste.
Keywords:
paper and plastic separate collection, bulk density evaluation
Souhrn
Vhodným nastavením technologických parametrů svozu, lze dosáhnout optimálního využití objemu
kontejnerů. Musí být ale je zajištěn dostatečný objem pro producenty odpadů. Maximalizací využití
objemu kontejnerů se zároveň zmenšují náklady na svoz odpadů. Svozové vozy neabsolvují
zbytečné jízdy k nezaplněným kontejnerům. S větším zaplněním nádob se také zvedá objemová
hmotnost materiálu. Tím také dochází k většímu využití objemu kontejnerů a zvýšení celkového
množství odpadů v nich obsažených. V příspěvku je vyhodnocen vliv zaplněnosti nádob na
objemovou hmotnost odpadů. Pro měření a vyhodnocení byly zvoleny komodity papír a plast.
Klíčová slova: separovaný sběr, vyhodnocení, objemová hmotnost
ÚVOD
Výsledky dlouhodobého měření zaplněnosti a objemové hmotnosti odpadu na sběrném
místě má několik uplatnění. Je možné vyhodnotit efektivnost využití jednotlivých nádob. Dále také
vyhodnotit zda je počet nádob na sběrném místě dostatečný, nedostatečný či předimenzovaný.
Svozová firma může na základě výsledků přehodnotit vhodnost počtu nádob, které vyplývá z míry
jejich zaplnění. V ideálním případě nebude docházet k přeplněnosti či naopak k malému využití
nádob. Hodnoty pak mohou být použity při plánování četnosti jízd svozového vozu a optimalizaci
celého systému svozu.
Na základě získaných objemových hmotností lze porovnat různé lokality. Větší mírou
informovanosti producentů odpadů o vhodnosti či výhodách zmenšení rozměrů vyprodukovaných
odpadů (plast, papír) před vhozením do sběrných nádob, vznikne prostor pro výrazné snížení
nákladů a míry znečištění životního prostředí svozovými vozy.
MATERIÁL A METODY
Při měření byly sledovány objemové hmotnosti a zaplněnost nádob. Ve vybrané lokalitě
u nádob rozmístěných Pražskými službami byly zaznamenávány obě hodnoty zároveň. K měření
byly použity závěsné tenzometrické váhy připevněné k mobilnímu dílenskému jeřábu (viz Obrázek
1). Závěsný tenzometr (váživost 500 kg ± 100 g) v kombinaci s dílenským jeřábem umožňuje
získat přesné hodnoty (hmotnost) i na nerovném a svažitém povrchu. Od zjištěné hodnoty byla
odečtena hmotnost prázdné nádoby uváděná výrobcem.
Zaplněnost u nádob (1100 l) na plast a papír byla vypočtena na základě měření vzdáleností
obsahu (odpadu) od okraje nádoby, po který je možné nádobu naplnit. Měření bylo prováděno
v 15 bodech celého průřezu nádoby (viz Obrázek 2) a z nich byla vypočítána průměrná výška
odpadu v kontejneru.
Objem odpadu byl vypočítán na základě známých rozměrů kontejnerů. Stěny kontejnerů
mají tvar rovnoramenného lichoběžníku. Při známých rozměrech ho lze tedy převést na obdélník.
282
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Schéma převodu je znázorněno na obrázku 3. Na základě takto převedeného tvaru lze objem
vypočítat jako kvádr.
Obrázek 1 – Vážení kontejneru
Obrázek 2 – Schéma rozmístění bodů měření
Obrázek 3 – Schéma převodu lichoběžníku na čtverec
283
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
VÝSLEDKY A DISKUSE
Při měření hodnot tříděných složek komunálního odpadu (plast a papír) byly
zaznamenávány hmotnosti odpadů v nádobách a zaplněnosti nádob. Pro měření bylo vybráno
konkrétní sběrné místo v areálu ČZU, ve kterém je stálý počet nádob pro sběr jmenovaných
tříděných složek komunálního odpadu. V tabulce 1 jsou zobrazeny zjednodušené údaje z měření.
Tabulka 1 – Zjednodušená tabulka měření
č.
X1,Y X1,Y
m.
1
2
1 0,66 0,46
2 0,70 0,50
3 0,70 0,70
4 0,50 0,67
5 0,70 0,97
6 0,62 0,80
7 0,60 0,60
8 0,65 0,65
9 0,63 0,63
…
…
…
Vzdálenost [m]
X1,
X5,
Y2
Y1
0,65 … 0,55
0,92 … 0,50
0,70 … 0,40
0,55 … 0,50
0,70 … 0,74
0,62 … 0,72
0,60 … 0,60
0,80 … 0,63
0,63 … 0,63
… …
…
X5,
Y2
0,54
0,97
0,70
0,84
0,79
0,55
0,90
0,63
0,63
…
Průměrná
Objem
X5, vzdálenost
[m3]
[m]
Y3
0,43
0,5483
0,48
0,91
0,7500
0,25
0,40
0,6000
0,42
0,50
0,5933
0,43
0,74
0,7733
0,22
0,70
0,6683
0,34
0,95
0,7083
0,30
0,60
0,5700
0,45
0,63
0,6300
0,39
…
…
…
Hmotnost
[kg]
69,8
66,6
69,1
70,5
65,1
68,5
68,3
69,1
68,3
…
hm. skut Obj. hm.
[kg]
[kg.m-3]
5,6
2,4
4,9
6,3
0,9
4,3
4,1
4,9
4,1
…
11,71
9,62
11,68
14,75
4,04
12,57
13,82
10,80
10,63
…
Na obrázku 4 jsou znázorněny hodnoty objemové hmotnosti papíru a plastu, včetně
zobrazení hodnot průměrné objemové hmotnosti komodity, zjištěné při měření.
Obrázek 4 – Grafické vyjádření naměřených hodnot
284
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 5 – Grafické vyjádření vlivu zaplněnosti nádob na objemovou hmotnost papíru
Obrázek 6 – Grafické vyjádření vlivu zaplněnosti nádob na objemovou hmotnost plastu
Na obrázcích 5 a 6 pak vliv zaplněnosti nádob na objemovou hmotnost složek odpadu,
včetně proložení hodnot přímkou vyjadřující lineární trend. Z obrázků 5 a 6 je patrné, že
v závislosti na zaplnění nádob se zvyšuje objemová hmotnost. Ta je způsobena nutností
mechanické úpravy materiálu, před vhozením do kontejneru a stlačením materiálu vlastní vahou.
ZÁVĚR
Měření byla prováděna na jednom sběrném místě. Hodnoty tedy nejsou ovlivněny různými
návyky producentů při odkládání odpadu. Měření prokázala, že zaplněnost nádob má vliv na
objemovou hmotnost materiálu.
285
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Literatura:
[1]
JELÍNEK, A.; ALTMANN, V.; ANDRT, M.; ČERNÍK, B.; PLÍVA, P.; JAKEŠOVÁ, H.:
Knižní publikace „Hospodaření a manipulace s odpady ze zemědělství a venkovských
sídel“. Vydal AGROSPOJ, SAVOV, F., Těšnov 17, 117 05 Praha 1, v roce 2001, 236 s;
[2]
VOŠTOVÁ, V., ALTMANN, V., FRÍS, J., JEŘÁBEK, K.: Logistika odpadového
hospodářství; ČVUT Praha, 5 – Technické vědy, ISBN 978-80-01-04426-1, 2009. 1.
vydání, 349 s;
[3]
ALTMANN, V., VACULÍK, P., MIMRA, M.: Technika pro zpracování komunálního
odpadu;
ČZU Praha, Powerprint s.r.o., ISBN 978-80-213-2022-2, 2010. 1. vydání, 120 s;
Tento příspěvek vznikl za podpory projektu analýza fyzikálních vlastností separovaných složek
komunálního odpadu vedeného pod číslem 31180/1312/3132.
Kontaktní adresa:
Ing. Ondřej Tůma, Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, Katedra využití strojů, 224 38 3152,
[email protected];
Ing. Marie Křížová, Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, Katedra využití strojů, 224 38 3152,
[email protected];
doc. Ing. Vlastimil Altmann, Ph.D., Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, Katedra využití strojů, 224 38
3144, [email protected]
286
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MONITORING THE EFFECTS DRIP IRRIGATION ON YIELD GRAPES (VARIETY
PINOT GRIS)
SLEDOVÁNÍ VLIVU KAPKOVÉ ZÁVLAHY NA VÝNOS HROZNŮ (ODRŮDA
RULANDSKÉ ŠEDÉ)
VLADIMÍR VEVERKA
MENDELU v Brně, ZF,Ústav zahradnické techniky
Abstract
The work describes monitoring the effect of drip irrigation on yield grapes of Pinot Gris in the
period 2009 - 2013. Monitoring was carried out in a vineyard in Stošíkovice (Znojmo sub-region).
The plots irrigated with higher doses of water was not always adequately achieved higher yield of
grapes.
Keywords:
drip irrigation, yield grapes, vineyard
Souhrn
Práce popisuje sledování vlivu kapkové závlahy na výnos hroznů odrůdy Rulandské šedé v období
let 2009 – 2013. Sledování probíhalo ve vinici ve Stošíkovicích (znojemská podoblast). Na
parcelách zavlažovaných vyššími dávkami vody nebylo dosaženo vždy adekvátně vyššího výnosu
hroznů.
Klíčová slova: kapková závlaha, výnos hroznů, vinice
ÚVOD
Vinohradnické oblasti v České republice patří v Evropě k okrajovým vinařským oblastem.
Vyznačují se specifickými pěstebními a výrobními podmínkami danými severní hranicí rozšíření
révy vinné. Ekonomicky zajímavá produkce hroznů a výroba vína v takových podmínkách musí
respektovat svá specifika a být orientována hlavně na výrobu kvalitních (tzv. predikátních) vín.
Výroba levného stolního vína z domácí suroviny v podmínkách ČR zpravidla není ve srovnání
s produkcí jižních států ekonomická. Proto v našem vinohradnictví dochází k zavádění nových,
produktivnějších pěstebních technologií, které umožňují dosahování stabilních a vyšších výnosů
kvalitních hroznů. Výrazný pokrok je patrný i v oblasti technologií zpracování hroznů a ve výrobě
vína (vinařství).
Důležitý intenzifikační a stabilizační prvek tvoří při pěstování révy vinné kapková závlaha.
Voda, dokonale aplikovaná pomocí kapkové závlahy zabezpečuje keřům dostatek vláhy pro růst
a produkci kvalitních hroznů i v klimaticky horších podmínkách (LITSCHMANN, 2004).
Doplňkovou aplikací hnojiv rozpuštěných v závlahové vodě, lze navíc optimalizovat výživu keřů
(PRAŽÁK, LITSCHMANN, KNĚZÁČEK, PROSA, 2009). S moderní kapkovou závlahou vinic
jsou v podmínkách ČR zatím krátkodobé zkušenosti (v naprosté většině pozitivní). Používané
metodiky pro řízení závlahových systémů jsou z velké části převzaté a modifikované ze
zahraničních materiálů (Calderon Orellana, A. (2012).
Cílem této práce je prokázat vliv kapkové závlahy na výnos hroznů v klimatických a
půdních podmínkách jižní Moravy.
MATERIÁL A METODY
Sledovaná lokalita
Vinice společnosti s ručeným omezeným Agro Stošíkovice – hodnocená odrůda
Rulandské šedé, rok výsadby 2002. Pokus je založen v 8 řádcích vinice. V každém řádku jsou
vytýčeny 2 pokusné úseky (parcely) o délce 25 m. Každý úsek je zavlažován rozdílným způsobem,
který určuje typ nainstalovaného zavlažovacího (kapkovacího) potrubí – výrobce firma Netafim,
Izrael. Na kontrolních parcelách bez závlahy jsou nainstalovány trubky bez kapkovačů. Další 3
287
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
zavlažované parcely jsou osazeny potrubím s rozdílným průtokem kapkovačů 1,6 l.h-1 = snížená
závlaha(70% standardní), 2,3 l.h-1
= standardní závlaha, která se používá na většině
zavlažovaných vinic a konečně potrubí s kapkovači s průtokem 3,5 l.h-1 = zvýšená závlaha
(150% standardní). Pořadí pokusných parcel v sousedních řádcích je pro zvýšení objektivity měření
změněno.
Měření atmosférických srážek, množství závlahové vody, hodnocení výnosů
Atmosférické srážky byly měřeny srážkoměrem. Množství dodané závlahové vody bylo
vypočteno na základě délky doby, kdy byla závlaha v činnosti a podle průtoku standardní varianty
kapkovačů (2,3 l.h-1 ). Množství dodané závlahové vody je uváděno v jednotkách l. m-1 délky řádku
vinice.
Výnosy hroznů byly zjištěny při sklizni jednotlivých parcel. Z celkové sklizené hmotnosti
hroznů byl vypočítán průměrný výnos z 1 keře (aritmetický průměr) a následně vypočten hektarový
výnos pro hustotu porostu 3300 keřů na 1 hektar.
VÝSLEDKY A DISKUSE
Sledování vlivu kapkové závlahy na výnos hroznů bylo prováděno v letech 2009 - 2013 na
vinici v obci Stošíkovice u odrůdy Rulandské šedé. Výsledky zjištěných výnosů a dalších ukazatelů
jsou uvedeny v Tab. 1. a na Obr. 1 a 2.
Tabulka 1 – Výnosy hroznů, množství dodané závlahové vody a roční srážkové úhrny (Stošíkovice,
Rulandské šedé)
Varianta, výnos hroznů [t.ha-1]
Rok
Kontrola
2009
3,2
2010
3,5
2011
8,2
2012
7,0
2013
7,1
Kumulovaný výnos
29,0
-1
2009 - 2013 [t.ha ]
Závlaha nižší Závlaha standard Závlaha vyšší
3,6
3,9
2,2
3,9
4,2
3,0
8,5
8,7
8,6
7,6
7,9
7,7
7,7
7,9
6,5
31,3
32,6
28,0
Závlahová dávka Srážkový úhrn
[l.m-1.rok-1]
[mm.rok-1]
55,3
40,2
72,5
96,7
53,0
583,2
765,4
376,9
443,5
522,6
Obrázek 1 – Výnosy hroznů, množství dodané závlahové vody a roční srážkové úhrny (Stošíkovice,
Rulandské šedé)
288
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 2 – Kumulované výnosy hroznů (Stošíkovice, Rulandské šedé) v letech 2009 – 2013
Rok 2009 byl srážkově v mezích normálu pro sledovanou oblast. závlaha byla využívána
méně (celková dávka vody v tomto roce dosáhla 55,3 l m-1 délky řádku vinice). Zvýšení výnosu
standardně zavlažované varianty ve srovnání se suchou kontrolou dosáhlo 0,7 t.ha-1. Výrazněji se
projevil pokles výnosu u varianty se zvýšenou závlahou – snížení o 1,0 t.ha-1 proti kontrole.
Rok 2010 byl na srážky velmi bohatý (roční srážkový úhrn 765 mm). Závlaha byla
využívána pouze na jaře (celková dávka vody v tomto roce dosáhla 40,2 l m-1 délky řádku vinice).
Zvýšení výnosu standardně zavlažované varianty ve srovnání se suchou kontrolou dosáhlo 0,7
t.ha-1.
Výrazněji se projevil pokles výnosu u varianty se zvýšenou závlahou – snížení o 0,5 t.ha-1
proti kontrole.
Rok 2011 byl srážkově velmi příznivý v rozhodujících fenofázích růstu révy vinné.
Celkově však byl tento rok srážkově podprůměrný (roční úhrn 377mm) – to způsobil velmi suchý
podzim (listopad zcela beze srážek). Závlaha byla používána více než v předchozím roce, zejména
v podzimním období. Zvýšení výnosu standardně zavlažované varianty ve srovnání se suchou
kontrolou dosáhlo 0,5 t.ha-1, lze je zdůvodnit lepší kondicí vinice způsobenou dostatkem srážek
v předchozích dvou letech.
Rok 2012 byl srážkově velmi variabilní. Po extrémně suchém podzimu 2011 přišlo
extrémně suché jaro 2012 (od začátku roku do konce května spadlo celkem jen 77 mm srážek).
Závlaha byla využívána hlavně na jaře (celková dávka vody v tomto roce dosáhla 96,7 l m-1 délky
řádku vinice Zvýšení výnosu standardně zavlažované varianty ve srovnání se suchou kontrolou
dosáhlo 0,9 t.ha-1, lze přičíst opět lepší kondici vinice získané v minulých letech.
Rok 2013 byl pro révu srážkově zpočátku příznivý – až do konce června, pak přišlo sucho
(cca 1 měsíc téměř beze srážek). V tomto období probíhá nejintenzívnější růst bobulí hroznů. Od
poloviny srpna už bylo srážek více. Závlahou bylo aplikováno 53 l vody na 1 m řádku vinice.
Celkově byl rok 2013 srážkově příznivý (roční úhrn 522 mm). Zvýšení výnosu standardně
zavlažované varianty ve srovnání se suchou kontrolou dosáhlo 0,8 t.ha-1 . Výrazněji se projevil
pokles výnosu u varianty se zvýšenou závlahou – snížení o 0,6 proti kontrole.
ZÁVĚR
Ze zjištěných výsledků lze potvrdit pozitivní vliv kapkové závlahy na výnos, kdy dochází
stabilně ke zvýšení výnosu o přibližně 12% při závlaze standardním způsobem ve srovnání
s nezavlažovaným porostem.
Z porovnání výsledků kumulovaných výnosů za 5 let a velikosti závlahových dávek
(závlahových variant), je patrné, že zvýšené množství vody o cca 50 % - varianta zvýšená závlaha
289
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
nepřináší adekvátní zvýšení výnosu. Naopak v letech 2009,2010 a2013 bylo zaznamenáno snížení
výnosu ve srovnání s nezavlažovanou kontrolou.
U variant se sníženými závlahovými dávkami o cca 30 % - varianta snížená závlaha došlo
k snížení výnosu o 4% - proti variantě standardní viz. Tab. 1, Obr. 2.
Ze zjištěných výsledků lze potvrdit pozitivní vliv kapkové závlahy na výnos hroznů při
zavlažování standardním způsobem.
Literatura:
CALDERON ORELLANA, A. 2012: Fruit uniformity in winegrape production: Relation to water
deficits, cluster thinning and crop value in commercial vineyards (vitis vinifera L.). (Order
No. 3540484, University of California, Davis). ProQuest Dissertations and Theses, , 135.
Retrieved
from
http://search.proquest.com/docview/1112847017?accountid=144516.
(1112847017).
LITSCHMANN, T., 2004: Význam zavlažování dále poroste. Zemědělec, č.20,p.9.
PRAŽÁK, M., LITSCHMANN, T., KNĚZÁČEK, L., PROSA,S., 2009: Effect of irrigation dose
and fertigation on apple crops. Vědecké práce ovocnářské, 21,pp.147-154.
Kontaktní adresa:
Ing. Vladimír Veverka, MENDELU v Brně, ZF,Ústav zahradnické techniky, Valtická 337, 691 44 Lednice,
CZ, [email protected]
290
Download

zvláštní vydání časopisu Komunální technika ISSN 1802