Komunální technika
zvláštní vydání časopisu
Sborník z mezinárodní vědecké konference
Nové trendy v návrhu a využití strojů v agropotravinářském
komplexu a odpadovém hospodářství
New Trends in Design and Utilisation of Machines in the Agri-food
Complex and Waste Management
Místo a datum konání konference:
Praha, 28. – 30. dubna 2014
ISSN 1802-2391
Pořadatel konference:
Katedra využití strojů, Technická fakulta, Česká zemědělská univerzita v
Praze
ve spolupráci s
Katedrou zemědělských strojů, Technická fakulta, Česká zemědělská
univerzita v Praze
Výzkumným ústav zemědělské techniky, v.v.i.
Téma konference:
Nové trendy v návrhu a využití strojů v agropotravinářském komplexu a
odpadovém hospodářství
New Trends in Design and Utilisation of Machines in the Agri-food
Complex and Waste Management
Místo a datum konání konference:
Praha, 28. – 30. dubna 2014
Vědecký výbor konference:
prof. Ing. Vladimír Jurča, CSc.
prof. Ing. Miroslav Kavka, DrSc.
doc. Ing. Pavol Findura, PhD.
prof. Ing. Jan Mareček, DrSc.
doc. Ing. Adolf Rybka, CSc.
doc. Ing. Pavel Zemánek, CSc.
doc. RNDr. Petr Bartoš, PhD.
Ing. Marek Světlík, PhD.
Dean of the FE, CULS Prague
FE, CULS Prague
FE, SUA Nitra
FA, MUAF Brno
FE, CULS Prague
FH, MUAF Brno
AF, USB České Budějovice
RIAE Prague
Vědečtí garanti konference:
prof. Ing. Miroslav Kavka, DrSc.
prof. Ing. Ondřej Šařec, CSc.
doc. Ing. Petr Šařec, Ph.D.
doc. Ing. Vlastimil Altmann, Ph.D.
Ing. Miroslav Mimra, MBA, Ph.D.
Všechny příspěvky uvedené v tomto sborníku byly z hlediska jejich vědecké úrovně
oponovány vědeckými garanty konference. Za věcnou a jazykovou správnost příspěvků
odpovídají autoři.
Editor sborníku:
doc. Ing. Petr Šařec, Ph.D.
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
I
OBSAH
Abrham Z., Andert D., Herout M. .................................................................................................. 1 – 5
EKONOMIKA TUHÝCH TVAROVANÝCH BIOPALIV
Aldoshin N. .................................................................................................................................... 6 – 8
TWO-PARAMETER CLASSIFICATION OF THE AGRICULTURAL TRACTORS
Altmann V., Mimra M., Křížová M. .............................................................................................. 9 – 13
VLIV POČTU SBĚRNÝCH NÁDOB NA MNOŽSTVÍ SEBRANÉHO ODPADU
Amitava R., Plíva P., Herout M. ................................................................................................. 14 – 19
KOMPOSTOVÁNI ZAHRADNÍHO ODPADU V BUBNOVÉM KOMPOSTÉRU
Angelovič M., Findura P., Fiantoková S., Krakowiak A., Ziemanczyk U., Rutkowski K. ............. 20 – 26
VPLYV MECHANIZÁCIE POZBEROVEJ ÚPRAVY NA POŠKODENIE ZŔN OSIVOVEJ KUKURICE
Beneš L., Petrásek S................................................................................................................... 27 – 32
POROVNÁNÍ PROVOZNÍCH PARAMETRŮ SKLÍZECÍCH MLÁTIČEK Z HLEDISKA ODLIŠNÉ KONCEPCE
VÝMLATU A STÁŘÍ STROJE
Celjak I., Šístková M., Fríd M. .................................................................................................... 33 – 36
EMISE PRACHOVÝCH ČÁSTIC PŘI REALIZACI POLNÍCH PRACÍ
Celjak I., Šístková M., Fríd M. .................................................................................................... 37 – 41
ÚROVEŇ SNIŽOVÁNÍ IMISNÍ ZÁTĚŽE POMOCÍ ČISTÍCÍCH ZAŘÍZENÍ
Celjak I., Šístková M., Fríd M. .................................................................................................... 42 – 45
VLIV POHYBU VOZIDEL V SILNIČNÍ DOPRAVĚ NA ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ RESUSPENDOVANÝMI
TUHÝMI ZNEČIŠŤUJÍCÍMI LÁTKAMI
Dettmann S., Kanswohl N., Kavka M., Šařec O., Fras J. ............................................................. 46 – 51
REQUIREMENTS FOR HARVESTING LOGISTICS OF PALUDIBIOMASSES FOR ENERGY PURPOSE
Dobek T., Kołosowski P., Sałagan P. .......................................................................................... 52 – 57
THE INFLUENCE ON WINTER WHEAT PRODUCTION COSTS AND TAXES ON THE PRICE OF THE
PRODUCED BIOETHANOL
Dobek T., Rynkiewicz M. ........................................................................................................... 58 – 63
FIZYCZNE I MECHANICZNE WŁAŚCIWOŚCI PELETÓW Z TROCIN SOSNOWYCH I KORY
Dolan A., Bartoš P., Šťastná J., Wollner A.................................................................................. 64 – 67
SNÍŽENÍ MNOŽSTVÍ EMISÍ AMONIAKU PRODUKOVANÉHO V ZEMĚDĚLSKÝCH CHOVECH DRŮBEŽE
POMOCÍ TECHNOLOGIE ELEKTROLYTICKY UPRAVENÉ VODY
Dovol J., Šařec P. ....................................................................................................................... 68 – 71
HODNOCENÍ PROVOZU TRAKTORU PŘI PRÁCI SE SBĚRACÍM VOZEM
Ferianc J., Burg P. ...................................................................................................................... 72 – 76
HODNOTENIE PENETRAČNÉHO ODPORU PÔDY V MEDZIRADIACH VINÍC S OHĽADOM NA
POUŽÍVANÝ TECHNOLOGICKÝ POSTUP
Findura P., Turan J., Jobbágy J., Angelovič M., Valachová Z., Fiantoková S., Krakowiak A.,
Ziemanczyk U., Rutkowski K. ..................................................................................................... 77 – 82
VPLYV KVALITY SEJBY NA TVORBU BIOMASY REPKY OLEJNEJ
Fríd M., Frolík J., Celjak I., Cirhan R. .......................................................................................... 83 – 88
HODNOCENÍ SKLÍZECÍ MLÁTIČKY CLAAS LEXION 570 TERRA TRAC PŘI SKLIZNI OBILOVIN
Fríd M., Frolík J., Celjak I............................................................................................................ 89 – 93
HODNOCENÍ VÝKONNOSTÍ SKLÍZECÍCH MLÁTIČEK JOHN DEERE 9880 STS A NEW HOLLAND CR 9080
PŘI SKLIZNI OZIMÉ PŠENICE A ŘEPKY OZIMÉ
II
Fríd M., Frolík J., Celjak I............................................................................................................ 94 – 99
POROVNÁNÍ SBĚRACÍCH LISŮ CLAAS ROLLANT 46 SILAGE A LELY WELGER RP 245 PŘI SKLIZNI PÍCE
A SLÁMY
Heřmánek P., Honzík I., Rybka A., Mašek J., Vent L. ............................................................. 100 – 103
POLNÍ EXPERIMENTY CHMELOVODIČŮ A JEJICH ÚCHYTŮ
Hoffmann D., Rybka A., Linda M., Kříž M. ............................................................................. 104 – 109
DETEKCE NOSNÝCH SLOUPŮ V NÍZKÉ CHMELNICOVÉ KONSTRUKCI
Houška D., Hájek P., Tůma O., Altmann V. ............................................................................ 110 – 113
ANALÝZA OBJEMOVÉ HMOTNOSTI BRO Z ÚDRŽBY TRAVNATÝCH PLOCH
Hůla J., Rybka A., Honzík I. .................................................................................................... 114 – 117
RYCHLOST PRŮLETU OSIVA V HADICOVÝCH SEMENOVODECH
Chyba J., Kroulík M., Kumhála F., Novák P., Lev J.................................................................. 118 – 123
VLIV TECHNOGENNÍHO ZHUTNĚNÍ PŮDY NA PÓROVITOST A INFILTRAČNÍ VLASTNOSTI PŮDY
Jankovičová M., Burg P.......................................................................................................... 124 – 127
HODNOCENÍ FYZIKÁLNÍCH VLASTNOSTÍ PŮD V PODMÍNKÁCH TRVALE UDRŽITELNÉHO VÝVOJE
VINIC
Jobbágy J., Findura P., Angelovič M., Bleho H., Vančo A....................................................... 128 – 133
APLIKÁCIA PÁSOVÝCH ZAVLAŽOVAČOV PRI ZAVLAŽOVANÍ ZEMIAKOV V POĽNOHOSPODÁRSKOM
PODNIKU AGROCOOP IMEĽ
Jukl M., Polcar A., Čupera J. .................................................................................................. 134 – 138
MODERN METHODS OF USING GPS IN AGRICULTURE MACHNINES
Jurga J., Tomczewski M. ........................................................................................................ 139 – 147
WPŁYW WIOSENNYCH ZABIEGÓW AGROTECHNICZNYCH NA ZAGĘSZCZENIE I WYTRZYMAŁOŚĆ
GLEBY GLINIASTEJ
Kavka M., Kumhála F. ............................................................................................................ 148 – 152
MUTLIKRITERIÁLNÍ HODNOCENÍ UŽITKOVÝCH AUTOMOBILŮ
Kindl M., Blahovec J............................................................................................................... 153 – 158
SIMULTANEOUS DMA/DETA THERMAL ANALYSIS OF BEAN SPROUTS
Kroulík M., Chyba J. ............................................................................................................... 159 – 163
VIZUALIZACE POHYBU VODY V PŮDNÍM PROFILU S VYUŽITÍM OBARVENÉ VODY
Krupička J., Šíma T., Nozdrovický L........................................................................................ 164 – 167
MĚŘENÍ ELEKTRICKÉ VODIVOSTI HNOJIVA MOP—60K
Krupička M., Rybka A............................................................................................................. 168 – 172
NOVÉ TRENDY PŘI SKLIZNI A SEPARACI CHMELE
Křížová M., Altmann V. .......................................................................................................... 173 – 176
ANALÝZA DOCHÁZKOVÉ VZDÁLENOSTI VE VYBRANÝCH LOKALITÁCH
Kubín M. ................................................................................................................................ 177 – 181
MĚŘENÍ DYNAMIKY POHYBU HLÍZ BRAMBOR BĚHEM SKLIZNĚ
Kvíz Z., Kumhála F., Kroulík M. .............................................................................................. 182 – 186
POROVNÁNÍ KVALITY PRÁCE SKLÍZECÍCH MLÁTIČEK V NÁVAZNOSTI NA UPLATŇOVÁNÍ
PŮDOOCHRANNÝCH TECHNOLOGIÍ
Lev J., Kumhála F., Chyba J., Novák P. ................................................................................... 187 – 190
NUMERICKÁ ANALÝZA A TVORBA CITLIVOSTNÍCH MAP KAPACITNÍCH SENZORŮ PRO MĚŘENÍ
PRŮCHODNOSTI
III
Lisowski A., Stasiak P. ............................................................................................................ 191 – 197
CHARAKTERYSTYKA WYMIARÓW CZĄSTEK BIOMASY Z ROŚLIN ENERGETYCZNYCH POCIĘTYCH W
TOPOROWYM ZESPOLE TNĄCYM
Ludín D., Burg P. .................................................................................................................... 198 – 202
HODNOCENÍ SÍTOVÉHO SEPARÁTORU PŘI SEPARACI SEMEN U MATOLINY Z RŮZNÝCH ODRŮD
RÉVY VINNÉ
Macák M., Nozdrovický L. ..................................................................................................... 203 – 208
ANALYSIS OF THE EFFECTS OF SOIL TILLAGE PRACTICES ON THE AMOUNT OF CO2 EMISSIONS
FROM THE SOIL TO THE ATMOSPHERE
Mašán V., Zemánek P. ........................................................................................................... 209 – 214
VLIV HABITU TVAROVANÝCH ŽIVÝCH PLOTŮ NA NÁROČNOST JEJICH ÚDRŽBY
Mašek J., Kroulík M., Prošek V., Novák P., Petrásek S........................................................... 215 – 218
MOŽNOSTI STANOVENÍ VÝNOSU SLÁMY PŘI SKLIZNI LISEM S VARIABILNÍ LISOVACÍ KOMOROU
Mimra M., Altmann V., Harák J. ............................................................................................ 219 – 222
ROZBOR PRŮMĚRNÉHO POČTU NAJETÝCH KILOMETRŮ A POKLESU CENY NA TRHU S POUŽITÝMI
AUTOMOBILY
Mimra M., Altmann V., Stavinohová J. .................................................................................. 223 – 229
ANALÝZA NAKLÁDÁNÍ S ODPADEM VE MĚSTĚ ČESKÝ BROD
Novák P., Kumhála F., Chyba J., Beneš L. .............................................................................. 230 – 234
MĚŘENÍ TAHOVÉHO ODPORU RADLIČKOVÉHO KYPŘIČE V ROZDÍLNÝCH PŮDNÍCH PODMÍNKÁCH
Novotný T., Šařec P., Šařec O. ............................................................................................... 235 – 238
ODRŮDOVÉ POKUSY CUKROVÉ ŘEPY A JEJÍ SKLIZŇOVÉ ZTRÁTY V ROCE 2013
Polcar A., Fajman M., Jukl M. ................................................................................................ 239 – 243
APPLICATION OF REGRESSION ANALYSIS FOR ANALYZING MEASURED DATA
Rybka A., Heřmánek P., Honzík I., Vent L., Podsedník J. ....................................................... 244 – 248
NÁVRH A REALIZACE TECHNICKÝCH ÚPRAV ČESACÍ LINKY CHMELE
Slimařík D., Bauer F., Sedlák P. .............................................................................................. 249 – 254
ECONOMY OF TRACTOR ENGINE OPERATIONS
Souček J., Petráčková B. ........................................................................................................ 255 – 258
OBSAH PLÍSNÍ V DŘEVNÍ ŠTĚPCE
Svoboda M., Balušík M., Červinka J. ...................................................................................... 259 – 262
POROVNÁNÍ TRAKTORŮ CASE STEIGER A QUADTRAC SE STEJNÝM VÝKONEM MOTORU NA
UTUŽENOST PŮDY
Šařec P., Šařec O. ................................................................................................................... 263 – 267
TECHNOLOGICKÉ A EKONOMICKÉ PARAMETRY PĚSTOVÁNÍ KUKUŘICE NA ZRNO
Šařec P., Šařec O. ................................................................................................................... 268 – 272
TECHNOLOGICKÉ A EKONOMICKÉ PARAMETRY PĚSTOVÁNÍ ŘEPKY OZIMÉ
Šíma T., Nozdrovický L., Krupička J., Koloman K., Dubeňová M............................................ 273 – 276
EVALUATION OF THE GRANULOMETRIC COMPOSITION OF THE ENSIN® FERTILIZER FROM THE
POINT OF FERTILIZER SPREADER REQUIREMENTS
Šístková M., Celjak I............................................................................................................... 277 – 281
ŠÍŘENÍ HLUKU PŘI RECYKLACI STAVEBNÍCH ODPADŮ
Tůma O., Křížová M., Altmann V. .......................................................................................... 282 – 286
ZÁVISLOST OBJEMOVÉ HMOTNOSTI SEPAROVANÉHO ODPADU NA ZAPLNĚNOSTI NÁDOB
Veverka V. ............................................................................................................................. 287 – 290
SLEDOVÁNÍ VLIVU KAPKOVÉ ZÁVLAHY NA VÝNOS HROZNŮ (ODRŮDA RULANDSKÉ ŠEDÉ)
IV
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ECONOMY OF SOLID BIO-FUELS
EKONOMIKA TUHÝCH TVAROVANÝCH BIOPALIV
ZDENĚK ABRHAM, DAVID ANDERT, MILAN HEROUT
VÚZT, v.v.i., Praha
Abstract
Suitable method of bio-fuels utilization could be economically efficient alternative to Fossil fuels
combustion in stationary heating plants. The contribution describes an Expert system for Decision
making support in field of Solid bio-fuels. Expert system is created like database Internet
application freely open to users. User has possibility simulate his prospectus, choose from database
suitable recommended technological systems for its realization, analyse operational and capital
costs and economics contributions, recovery of investment and product power effectiveness.
Key words:
solid bio-fuels, expert system, economy
Souhrn
Biopaliva jsou technologicky i ekonomicky vhodnou alternativou fosilních paliv ve stacionárních
zdrojích tepla. Příspěvek popisuje expertní systém pro podporu rozhodovacích procesů v oblasti
produkce tuhých biopaliv. Expertní systém je řešen jako databázová internetová aplikace volně
přístupná uživatelům. Uživatel má možnost namodelovat si svůj podnikatelský záměr, vybrat z
databáze vhodné doporučené technologické systémy pro jeho realizaci, vyhodnotit provozní a
investiční náklady a dále ekonomické přínosy záměru, návratnost investice a energetickou
efektivnost produktu.
Klíčová slova: tuhá biopaliva, expertní systém, ekonomika
ÚVOD
Jedním z významných obnovitelných zdrojů energie je záměrně pěstovaná i druhotná
odpadní biomasa ze zemědělské výroby. S ohledem na limitující zdroje dřevní hmoty je třeba
orientovat se ve venkovském prostoru především na zemědělskou biomasu. Ze strany zemědělců je
o rozvoj diverzifikace nezemědělských činností do této oblasti velký zájem. Jedná se však o
významné investiční rozhodnutí s delší dobou návratnosti. Vytvoření expertního systému pro
podporu rozhodování v této oblasti významně zvyšuje kvalitu rozhodování, snižuje riziko špatných
investičních záměrů, zvyšuje pravděpodobnost získání dotace na podporu diverzifikace
nezemědělských činností a vytváří podmínky pro zlepšení ekonomické stability podniku.
MATERIÁL A METODY
Ve VÚZT, v.v.i. byl pro potřebu podpory rozhodování v této oblasti vytvořen expertní
systém. Expertní systém (dále jen ES) je řešen formou databázového modelovacího programu.
Uživatel má možnost namodelovat si svůj podnikatelský záměr, vybrat z databáze vhodné
doporučené technologické systémy pro jeho realizaci, vyhodnotit provozní a investiční náklady a
dále ekonomické přínosy záměru, návratnost investice a energetickou efektivnost produktu.
Vstupním materiálem v této části ES může být fytomasa jak zemědělská pěstovaná (sláma,
seno, zrno apod.), tak i nezemědělská (piliny, dřevní štěpka, odpad ze zpracovatelského průmyslu
apod.). Výsledným produktem jsou brikety resp. pelety
Práce uživatele s expertním systémem probíhá v následujících krocích:
•
výběr a zadání vstupních materiálů
Materiály je možné vybrat z databáze vstupních materiálů. Výběr konkrétního druhu
fytomasy provede uživatel zadáním množství fytomasy. V databázi má každý materiál
přednastavené základní parametry důležité pro výrobu tvarovaných biopaliv a jejich palivové
vlastnosti. Tyto vlastnosti lze upravit podle lokálních podmínek. Tímto způsobem je možné zadat i
nový materiál, který databáze neobsahuje (viz. Obr. 1)
1
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
•
ISSN 1802-2391
výběr a zadání tvarovací linky - provádí se ve 3 krocích:
- upřesnění produkce - na základě vstupních materiálů se provede upřesnění druhu
produkce, množství produkce a tržní ceny
- specifikace výrobní linky – provede se upřesnění druhu a množství produkce - volně
ložená (kontejner, cisterna, big-bag), balená (malospotřebitelské balení), ostatní
(úlomky, nestandardní apod.) a upřesní se rovněž předpokládaná tržní cena. Dále se
pak upřesní
Obr. 1 – Zadávání parametrů vstupního materiálu
-
zadání hlavních technologických bloků linky (brikety/pelety, potřeba stavební
investice, potřeba sušení vstupního materiálu, způsob balení produkce. (viz. Obr. 2)
Obr. 2 – Upřesnění produkce
-
výběr konkrétní varianty linky - na základě zadání se uživateli nabídne soubor
výrobních linek, konkrétní linka se vybere podle požadované „Roční produkce linky“
a to podle podmínek uživatele v jednosměnném nebo dvousměnném provozu. Všechny
uvedené technické a ekonomické parametry vybrané výrobní linky lze upravit podle
lokálních podmínek uživatele a upřesnění jejích technických a ekonomických
normativů (podle podkladů dodavatelů strojního vybavení či stavby), dále je možno
2
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
-
ISSN 1802-2391
zadat ostatní provozní náklady (např.: nájem budov, nájem neb provoz strojů, výrobní
a správní režijní náklady apod.) – viz Obr. 3
způsob financování – zde jsou uvedeny celkové stavební a technologické investice
plynoucí z předchozího zadání linky. Uživatel do tabulky zadává získané investiční
dotace a poskytnuté úvěry na stavbu resp. technologické vybavení linky a celkové
náklady úvěru (viz Obr. 4)
Obr. 3 – Výběr linky a upřesnění nákladů
Obr. 4 – Způsob financování linky
•
ekonomika záměru – příklad výstupní relace je uveden na obr. 5, výstupní relace se člení na
5 částí:
- záhlaví - název, datum zpracování, soubor zadaných vstupů do výpočtu
- provozní náklady linky – materiálové vstupy, energie, opravy a odpisy, osobní
náklady, náklady na cizí kapitál, ostatní náklady
- ekonomika výrobního záměru – výnosy, náklady, zisk/ztráta, rentabilita, Návratnost
investice
- ekonomika produkce – tržní cena, náklady, zisk/ztráta na jednotku produkce
- energetická efektivnost produkce – energie na vstupní materiál, energie na výrobu
biopaliva, energetická hodnota produkce, energetická efektivnost (energie
získaná/vložená)
VÝSLEDKY A DISKUSE
Internetová aplikace expertního systému je řešena tzv. záložkovým způsobem, který
umožní volné přecházení mezi jednotlivými stupni zadávání vstupních údajů a zpracování
výsledků. Výsledky resp. zadané údaje je možné kdykoliv uložit a uživatel se může později
k uloženému projektu vrátit a pokračovat v jeho zpracování.
Systém pracuje nad rozsáhlou znalostní databázi, která usnadňuje uživateli modelování
výrobního záměru, ale zároveň převážnou většinu vstupních dat z databáze může uživatel upřesnit
a přizpůsobit tedy výsledky svým lokálním podmínkám. Expertní systém umožňuje modelování a
ekonomické vyhodnocení podnikatelského záměru v oblasti produkce a využití biopaliv jako
objektivního nástroje pro podporu rozhodování v této oblasti.
3
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 5 – Ekonomika výrobního záměru
Ze strany zemědělců je o rozvoj diverzifikace nezemědělských činností do oblasti
pěstování a energetického využití biomasy velký zájem. Rozhodnutí o diversifikace zemědělského
podnikatelského subjektu do oblasti energetického využití biomasy je velmi významné, Jedná se
zpravidla o investice v řádu desítek milionů s poměrně dlouhou dobou návratnosti. V současných
podmínkách zemědělských podniků má management pro toto rozhodování naprostý nedostatek
objektivních podkladů, rozhodování je často subjektivní a špatné rozhodnutí může na dlouhou dobu
výrazně zhoršit ekonomickou situaci a stabilitu zemědělského podniku.
ZÁVĚR
Ukazuje se, že vhodná forma energetického využití biopaliv má svoje racionální i
ekonomické opodstatnění. Významnou roli v této oblasti sehrávají dotace.
Rozvoj v této oblasti však představuje i další významné přínosy:
•
využití odpadní produkce ze zemědělské výroby, údržby a obnovy krajiny
•
zvýšení ekonomické stability a energetické nezávislosti zemědělského podniku
•
využití pracovních sil v mimosezonní době
•
vytvoření nových pracovních příležitostí.
Řešení má dále příznivý vliv na životní prostředí a na tvorbu krajiny, významně může
přispět k úsporám fosilních paliv. Biopaliva jsou technologicky i ekonomicky vhodnou alternativou
fosilních paliv ve stacionárních zdrojích tepla.
Literatura:
ABRHAM, Z., RICHTER, J., MUŽÍK O., HEROUT, M. SCHEUFLER, V.: Technologie
ekonomika plodin: VÚZT, v.v.i. Praha. Internetový databázový program na www.vuzt.cz
4
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ABRHAM, Z.: Analýza vybavení a obnovy techniky v zemědělství. [Analysis of Equipment and
Innovation of Agricultural Technology]. AgritechScience [online], 2012, roč. 6, č. 3, s. 1-6.
[cit. 2013-1-11]. ISSN 1802-8942.
ANDERT, D., ANDERT, D, FRYDRYCH, J., GERNDTOVÁ, I.: Use of Grasses for Energy
Purposes. Acta Polytechnica, 2012, vol. 52, no. 3, s. 9-12. ISSN 1210-2709.
FRYDRYCH, J., GERNDTOVÁ, I., HANZLÍKOVÁ, I. Grass and its mixtures utilization for
energy purposes. In De SANTI, G.F. et al. (Ed.). 17th European Biomass Conference from
Research to Industry and Markets : proceedings of the European Conference held in
Hamburg 29 June – 3 July 2009. Florence : ETA-Florence Renewable Energies, 2009, p.
1833-1835. ISBN 978-88-89407-57-3
FRYDRYCH, J., ANDERT, D., KOVAŘÍČEK, P., JUCHELKOVÁ, D., TIPPL, M. Využití
energetických trav. Úroda, 2009, roč. 67, č. 8, s. 39-41, ISSN 0139-6013
MUŽÍK, O., KÁRA, J., HANZLÍKOVÁ, I.: Potenciál cukrovarských řízků pro výrobu bioplynu.
[Potential of Sugar Beet Pulp for Biogas Production]. Listy cukrovarnické a řepařské,
2012, č. 7-8, s. 246-250. ISSN 1210-3306.
MUŽÍK, O., ABRHAM, Z.: Ekonomická a energetická efektivnost výroby biopaliv. [Economic
and energy efficiency of bio-fuel production]. AgritechScience [online]. 2011, roč. 5, č. 3,
s. 1-4. [cit. 2011-12-27]. ISSN 1802-8942.
Příspěvek byl zpracován na základě výsledků řešení výzkumného projektu TA01020275 „Vývoj
nové technologie a strojního vybavení pro velkoformátové topné brikety ze zemědělské fytomasy“,
poskytovatelem je Technologická agentura České republiky.
Kontaktní adresa:
Ing. Zdeněk Abrham, CSc., tel.: 233022399, e-mail: [email protected]
Ing. David Andert, CSc., tel 233022225, e-mail: [email protected]
Bc. Milan Herout, tel 233022313, e-mail: [email protected]
Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., Praha
Drnovská 507, 161 01 Praha 6 – Ruzyně
5
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
TWO-PARAMETER CLASSIFICATION OF THE AGRICULTURAL TRACTORS
NIKOLAI ALDOSHIN
Moscow State Agroengineering University named after V.P. Gorjachkin,
Department of Agricultural Machines, Russia
Abstract
A comparison of the agricultural tractor classification in the Russian Federation as well as abroad
is performed. The unified two-parameter classification of the tractor range allowing comparison of
the two different approaches to the distribution thereof by the nominal tractive effort and the
maximum drawbar horsepower is presented.
Keywords:
agricultural tractor, engine capacity, drawbar category, lift linkage, power take-off
shaft
INTRODUCTION
A tractor is the main power source in the agricultural sector. Due to a great variety of
economic, natural environment, climatic and technological conditions in the agricultural industry a
huge number of different energy sources are produced. The agricultural tractors are divided by a
few characteristics: purpose, drawbar category, mover type and body. The classification of tractors
by the drawbar category is the major one when choosing from the range of agricultural machines
and tools.
Due to the entry of the Russian Federation into the World Trade Organization the inflow of
the foreign agricultural tractors to the domestic market is increasing significantly. There are some
differences in the classification of tractors in the Russian Federation and abroad that is why it is
necessary to combine these techniques and to establish the appropriate correlation. This will allow
to resolve the issues of the tractor selection and their efficient use more properly.
MATERIAL AND METHODOLOGY
An agricultural tractor is a wheeled or tracked self-propelled vehicle that together with the
trailers, tractor-mounted or semi-mounted machines (both with undriven and powered tools) as
well with the stationary equipment carries out agricultural work and transportation.
The development of the agricultural tractor design is based on the improvement of its
roadhold properties and advancement of its function as a mobile energy carrier. The possibilities of
the extended use of an agricultural tractor as a mobile energy source and evolutionary transition
from the tractive to the tractive-energy tractor concept become more and more real.
The analysis of the agricultural tractor production allows distinguishing the following
trends
- increase in the number of tractor models produced;
- increase in the engine capacity;
- use of dead weight loading (ballasting) upgrading the road hold properties of a tractor;
- development of the engine, fuel system, filtering and air induction system design;
- incorporation of the environmental requirements into the vehicle design;
- use of the alternative energy sources;
- implementation of the infinitely variable transmissions of the tractors;
- advanced use of the front tractor-mounted systems and multispeed power take-off
shafts;
- improvement of the hydraulic equipment;
- extended use of the electric equipment, automatic control equipment and control tools
for operations and processes;
- implementation of the “intelligent” power;
- advanced use of the front driving and spring axles, improvement thereof;
- improvement of the braking capacity, overall use of the disc brakes with oil cooling;
- advanced use of plastic and other new materials;
6
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
- creation of the comfortable and safe working environment;
- implementation of the modern finishing and painting techniques;
- expansion of the caterpillar tractors production [1].
Two systems of the agricultural tractor classification have formed in the world agricultural
practice:
- in Russia – the drawbar categories divided by the low-gear nominal tractive effort (in
kilonewtons) calculated and experimentally determined on the basis of the specified
operating weight and wheel (axle) arrangement on cereal crops residues by the
specified soil hardness and its moisture limited by the allowed slipping (GOST 2702186);
- in other counties – categories by the maximum tractive power obtained by testing on
the smooth horizontal and dry concrete surface (standards ISO 730/1-77, ISО 730/279, ISО/3-82, ISО 730:2009).
The relationship between the drawbar categories and the maximum tractive power
according to the ISО standards is indicated in the Table 1.
The basis of the agricultural tractor classification consists of 11 drawbar categories (from
0,1 to 8) with the nominal tractive efforts specified by GOST 27021-86 (except for the category
0,1). The second classification parameter is the nominal capacity (according to ISO 14396) or
normal rated power (according to GOST 18509) of the tractor engine divided within a range from 3
to 400 kW of the operating power by 12 categories (classes).
Table 1 – The relations between the systems of agricultural tractor classification
Drawbar category according to
the GOST
Maximum power category
(according to ISО)
Below 0,6
0,6; 0,9
0,9; 1,4; 2
2; 3; 4
5; 6; 8
1N
1
2
3
4
Together with the operating weight of a tractor the operating power determines the
power/weight ratio (specific consumption of materials) of a tractor being the key factor for
separating of the tractive and tractive-energetic concept of the tractor engine use.
It should be considered that due to the peculiarities of calculation the nominal power
according to ISO 14396 exceeds the operating power according to GOST 18509 by 10…12%, at
the same time the specific fuel consumption rate by the nominal power is less than the specific
consumption at the operating power by 10…12%.
DISCUSSION
The general description of the two-parameter structure of the agricultural tractor types is
provided in the Table 2. The agricultural tractor types are the set of all models (basic models and
modifications) composed on the basis of the optimization technical and economic estimates and
consumer demand analysis, in terms of necessity of performing the entire range of the tractor
motorized operations.
Power range is a value between the upper and lower power limit of tractors within one
drawbar category.
Power class is a value between the upper and lower power limit of tractors within one
drawbar category that are designed for use with the machines of a particular (according to the
operational speed, process material weight and power take-off by the power take-off shaft)
technological complex. The power category may characterize series of models designed on the
basis of the reference one.
The basic tractor model is the most widely used and multi-purpose machine in one or more
drawbar categories the design of which meets the requirements as to creation of a family (series) or
modifications for different purposes and is the most popular one.
In the context of practical application of the two-parameter classification of the agricultural
tractors it is reasonable to consider the nominal tractive efforts as the function of the tractor
operating weight being its rating value.
7
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Table 2 – Standard size series of the drawbar and power categories of agricultural tractors
Drawbar
category
Tractive
effort, kN
0,1
0,2
0,6
0,9
0,3-1,4
1,8-5,4
5,4-8,1
8,1-12,6
1,4
12,6-18
2
18-27
3
27-36
4
36-45
5
45-54
6
54-72
8
72-108
Power category
Wheel-type tractors
Class No.
Limits*, kW
1
3-5,5/3-5
2
11-18/10-16
3
24-35/22-32
4
36-44/33-40
5
46-65/41-58
6
66-105/59-94
7
106-134/95-120
8
135-168/121-150
8
8
9
10
9
10
135-168/121-150
135-168/121-150
169-224/152-200
225-280/201-250
169-224/151-200
225-280/201-250
10
11
12
12
225-280/201-250
281-358/251-320
359-448/321-400
359-448/321-400
Caterpillar tractors
Class No.
Limits, kW
5
6
6
7
7
8
46-65/41-58
66-105/59-94
66-105/59-94
106-134/95-120
106-134/95-120
135-168/121-150
7
8
9
9
10
106-134/95-120
135-168/121-150
169-224/152-200
169-224/151-200
225-280/201-250
11
12
281-358/251-320
359-448/321-400
Note: *In the “Limits” column the nominal power according to ISO 14396 is given as the numerator, and the
operating power according to GOST 18509 – as the denominator.
The following equations have been used by transition from the nominal tractive efforts to
the tractor operating weight as the averaged ones:
where Fn is the nominal tractive effort, kN; mэ – minimum tractor operating weight, kg; k –
ratio of conversion of the operating weight to the tractive effort, kN/kg.
For the wheel-type tractors the ratio of k= 3,9∙103 kN/kg, for the caterpillar ones k=4,9∙103
kN/kg has been set.
CONCLUSION
The structure combining the drawbar categories and power classes indicates the significant
enhancement of the agricultural tractor usability. Firstly, due to ballasting or use of the third
powered dolly axle with the transfer to the adjacent drawbar category and expansion of the range of
machines with the undriven tools, and secondly, due to operation of machines with powered tools
requiring significant power take-off through a power take-off shaft.
References:
[1]
The concept of modernization of agricultural tractors of Russia for the period till 2020. M: WIM, 2013. - page 88.
Contact address:
Nikolai Aldoshin, Head the department of Agricultural machines, Doctor of Engineering Science, Professor,
Russia, Moscow State Agroengineering University named after V.P.Gorjachkin,
Timiryazevskaya 58, Moscow
e-mail: [email protected]
8
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
THE INFLUENCE OF THE NUMBER OF CONTAINERS
FOR THE AMOUNT OF WASTE COLLECTED
VLIV POČTU SBĚRNÝCH NÁDOB NA MNOŽSTVÍ SEBRANÉHO ODPADU
VLASTIMIL ALTMANN, MIROSLAV MIMRA, MARIE KŘÍŽOVÁ
ČZU, Technická fakulta, Katedra využití strojů
Abstract
In this contribution, the issues associated with the collection of sorted municipal waste
commodities. Reducing the amount of residual waste is dependent on the separation of the
available components which are suitable for further processing. The longest in the Czech Republic
separately collected paper, plastic and glass. A significant volume in the collection of exhibits and
beverage cartons. The increased number of collection points do not always produce better results in
quantities of commodities and also the whole system is financially costly. In this paper, the results
of which show the relationship between the increasing number of vessels and vytříděným amounts
of four basic components of municipal waste in the Czech Republic and the surveyed area
collected.
Keywords:
collection container, municipal waste, the amount of
Souhrn
V uvedeném příspěvku je řešena problematika spojená se sběrem tříděných komodit komunálního
odpadu. Snížení množství zbytkového odpadu je závislé na vytřídění všech dostupných složek,
které jsou vhodné pro další zpracování. Nejdéle jsou v ČR odděleně sbírány papír, plast a sklo.
Nezanedbatelný objem při sběru vykazuje i nápojový kartón. Zvýšený počet sběrných nádob
nemusí vždy přinášet lepší výsledky v množství získaných komodit a rovněž se celý systém
finančně prodražuje. V příspěvku jsou výsledky, které zobrazují vztah mezi zvyšujícím se počtem
nádob a vytříděným množstvím čtyř základních složek komunálního odpadu, které jsou v ČR a
zkoumané lokalitě sbírány.
Klíčová slova: sběrné nádoby, složky komunálního odpadu, množství
ÚVOD
V ČR v současné době platí závazek 50% recyklace komunálního odpadu. Způsob jak
tohoto cíle dosáhnout je vytvoření Integrovaného systému nakládání s komunálními odpady
(ISNO) na krajské úrovni. Cesta, jak dosáhnout výše uvedených výsledků spočívá v jasné vizi co a
v jaké chvíli s komunálním odpadem dělat. Dílčí cíle systému jsou popsány v Programech OH
krajů, měst a obcí. Cíle jsou tedy závazné, ale při jejich stanovení by měla být garantována i otázka
smysluplnosti konkrétních cílů a opatření. K prioritním tématům vždy patří předcházení vzniku
odpadů a snižování jejich množství, využívání odpadů – materiálové i energetické a snižování
podílu odpadů ukládaných na skládku a zejména podílu biologicky rozložitelné složky v nich
obsažené. Efektivní fungování systému a prosazování výše uvedené vize by nebylo možné bez
podpory vedení měst a obcí a vzájemné, úzké spolupráce pracovníků městských úřadů a svozových
firem.
MATERIÁL A METODY
Při snaze o zvyšování podílu materiálového využití komunálních odpadů, bylo ve
sledované lokalitě nutné vytvořit jednoznačně co nejpříznivější podmínky pro recyklaci širokého
spektra složek komunálního odpadu. Postupně byl výrazně rozšiřován počet stanovišť pro nádoby
na tříděný odpad a s tím bylo spojeno i zvýšení počtu přistavených nádob (viz Tab. 1).
Z výsledných dat o sběru sledovaných komodit (papír, plast, sklo, tetrapak) bylo sledováno, zda
vyšší počet přistavených nádob je pro město přínosem. Jak je uvedeno v Tab. 1 celkové počty
nádob se pro dané komodity meziročně zvyšují jak početně, tak v celé sledované lokalitě
9
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
i objemově. Na stanovištích se vyskytuje několik druhů nádob podle objemu, které se průběžně
obměňují a doplňují.
Pro vyhodnocení bylo nutno měnící se počty různých velikostí nádob na stanovištích sečíst
do celkového objemu přistavených nádob, které jsou umístěny ve sledované lokalitě (viz Tab. 2).
Z výsledků množství jednotlivých sebraných vytříděných složek komunálního odpadu
uvedených v tabulce 3 byla stanovena dále uvedená hypotéza, která byla testována pomocí
Pearsonova korelačního koeficientu.
Hypotéza: má zvyšující se objem přistavených sběrných nádob vliv na celkové množství
vytříděných složek komunálního odpadu?
Tabulka 1 – Vývoj počtu nádob na tříděný odpad
Komodita
Papír
Plast
Sklo
barevné
Sklo čiré
Tetrapak
celkem
Vývoj počtu nádob na tříděný odpad (vždy k 31.12)
objem [l]
2006
2007
2008
2009
2010
1 100
546
593
624
635
649
240
50
65
67
88
100
120
10
11
17
15
16
celkem
606
669
708
738
765
1 100
547
572
626
635
658
240
51
65
73
92
103
120
18
20
18
16
16
celkem
616
657
717
743
777
1 100
414
430
478
489
515
240
43
53
26
50
61
120
5
8
0
3
4
celkem
462
491
504
542
580
1 500
80
80
71
72
72
240
0
82
75
78
78
celkem
80
162
146
150
150
240
502
520
574
593
629
2266
2499
2649
2766
2901
2011
674
181
16
871
686
185
18
889
533
104
4
641
38
151
189
692
3282
2012
685
191
16
892
697
195
18
910
541
111
4
656
37
167
204
705
3367
2011
2012
741,4
43,44
1,92
786,76
754,6
44,4
2,16
801,16
586,3
24,96
0,48
611,74
57
36,24
93,24
166,08
2458,98
753,5
45,84
1,92
801,26
766,7
46,8
2,16
815,66
595,1
26,64
0,48
622,22
55,5
40,08
95,58
169,2
2503,92
Tabulka 2 – Objemy nádob na sběr tříděných komodit v letech 2006 – 2012
Komodita
Papír
Plast
Sklo
barevné
Sklo čiré
Tetrapak
celkem
objem
[l]
1 100
240
120
celkem
1 100
240
120
celkem
1 100
240
120
celkem
1 500
240
celkem
240
Vývoj počtu nádob na tříděný odpad (vždy k 31.12)
2006
2007
2008
2009
2010
600,60
12,00
1,20
613,80
601,70
12,24
2,16
616,10
455,40
10,32
0,60
466,32
120,00
0,00
120,00
120,48
1936,70
652,3
15,6
1,32
669,22
629,2
15,6
2,4
647,20
473
12,72
0,96
486,68
120
19,68
139,68
124,8
2067,58
686,4
16,08
2,04
704,52
688,6
17,52
2,16
708,28
525,8
6,24
0
532,04
106,5
18
124,50
137,76
2207,10
10
698,5
21,12
1,8
721,42
698,5
22,08
1,92
722,50
537,9
12
0,36
550,26
108
18,72
126,72
142,32
2263,22
713,9
24
1,92
739,82
723,8
24,72
1,92
750,44
566,5
14,64
0,48
581,62
108
18,72
126,72
150,96
2349,56
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
VÝSLEDKY A DISKUSE
V průběhu navyšování počtu nádob byl prováděn průběžný monitoring naplněnosti nádob
a případně byla provedena včasná reakce na zjištěné závady formou změny frekvence vývozu nebo
počtu a velikosti nádob. V průběhu roku 2013 byla dále rozšiřována síť stanovišť (k 10/2013 byl
počet nádob již 3553 ks a 3 stanoviště podzemních kontejnerů).
Vyhodnocení je provedeno za poslední sledované 3 roky (2010 – 2012). Celkové množství
vytříděných odpadů je uvedeno v Tab.3.
Tabulka 3 – Množství vytříděného odpadu v tunách za rok
Komodita
Papír
Plasty
Sklo (dohromady)
Tetrapak
Množství vytříděného odpadu t.rok-1
2010
2011
3918,08
4285,16
941,74
1037,23
1045,52
1164,07
59,92
66,00
2012
3505,55
1037,2
1111,27
81,178
Grafické vyjádření zvyšujícího se objemu přistavených nádob za roky 2006 – 2012 je
uvedeno na Obr. 1. Z obrázku je patrné trvalé šestileté zvyšování disponibilního objemu
přistavených nádob za celé sledované období. V početním vyjádření se jedná o přírůstky (od 22,4
procent u skla po 40,4 procenta u tetrapaku). Průměrný přírůstek se pohybuje u jednotlivých
komodit od 3,73 % do 6,73 %.
Obrázek 1 – Grafické vyjádření nárůstu objemu sběrných nádob (2006 – 2012)
Na obrázku 2 je vyjádření nárůstu objemu přistavených sběrných nádob za období 2010 –
2012. Z obrázku je patrné pozvolnější navyšování objemu přistavených nádob u papíru a plastů –
vyjádřeno početně od 1,33 % u skla po 12 % u tetrapaku (papír a plast se pohybují okolo 8,5 %).
Průměrný přírůstek se pohybuje u papíru a plastů okolo hodnoty 2,8 %, u skla se jedná o hodnotu
0,44 % a u tetrapaku o hodnotu 4,02 %.
11
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 2 – Grafické vyjádření nárůstu objemu sběrných nádob (2010 – 2012)
Na obrázku 3 je grafické znázornění tabulky 3, tj. množství sebraných komodit ve
sledovaných letech 2010 – 2012. Z obrázku je patrné, že trend vyjádřený ve spojnicovém grafu
neodpovídá trendu vyjádřeného na obr. 2. Došlo zde mezi roky 2011 a 2012 k výraznému poklesu
množství vytříděného papíru a i u komodit plasty a sklo je zaznamenám určitý pokles.
Obrázek 3 – Grafické vyjádření množství sebraných komodit (2010 – 2012)
Testování závislosti růstu hmotnosti sebraných separovaných složek na objemu
přistavených sběrných nádob bylo provedeno pomocí Pearsonova korelačního koeficientu.
U papíru byla hodnota korelačního koeficientu -0,258, tzn. že s nárůstem disponibilního objemu
sběrových nádob docházelo k poklesu hmotnosti sebraného papíru, respektive přírůstek objemu
sběrových nádob neodpovídal přírůstku hmotnosti svezeného papíru. U plastů dosáhla hodnota
korelačního koeficientu hodnoty 0,977, tzn. že s nárůstem disponibilního objemu sběrových nádob
docházelo i k nárůstu hmotnosti sebraného plastu. U skla byla vykazovaná hodnota korelačního
koeficientu - 0,191, tzn. že s nárůstem disponibilního objemu sběrových nádob došlo k poklesu
svezeného skla. U tetrapaku (nápojových obalů) byla hodnota korelačního koeficientu 0,822, tzn.
že s nárůstem disponibilního objemu sběrových nádob docházelo k nárůstu hmotnosti svozů
tetrapaku.
Statistickou charakteristiku vývoje disponibilního objemu sběrových nádob a svezeného
množství u jednotlivých komodit uvádí tabulka 4.
12
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 4 – Statistická charakteristika datových řad objemu sběrových nádob (V) a množství vytříděného
odpadu (G)
Papír
Plast
Sklo
Tetrapak
V [m3]
G [t]
V [m3]
G [t]
V [m3]
G [t]
V [m3]
G [t]
775,947
3902,929 789,087 1005,388 710,373 1106,953 162,080 69,033
Stř. hodnota
18,542
225,182
19,771
31,824
3,838
34,290
5,632
6,321
Chyba stř. hodnoty
786,760
3918,080 801,160 1037,195 708,340 1111,268 166,080 66,000
Medián
32,116
390,027
34,245
55,121
6,647
59,393
9,756 10,949
Směr. odchylka
1031,415 152120,875 1172,736 3038,333 44,189 3527,492 95,174 119,873
Rozptyl výběru
- 1,343
- 0,175
- 1,389
- 1,732
1,248
- 0,325 - 1,535
1,151
Šikmost
79,780
968,880
85,070 136,928 16,513 147,540 24,235 27,198
Hlad. spolehlivosti (95 %)
ZÁVĚR
Z uvedeného příspěvku je patrné, že zvýšený objem přistavených sběrných nádob má
většinou vliv na zvýšené množství separovaného odpadu. Jsou ovšem příčiny, které to mohou
ovlivnit. Výsledek se nejvíce odchýlil u komodity papír. To je dáno zejména cenou papíru na trhu
a ve výkupnách. Na veřejných místech a z veřejně přístupných nádob dochází při zvýšené ceně
vykupovaného papíru k odcizování kvalitního novinového papíru, který je těžší než ostatní druhy
papíru a z tohoto důvodu se zde projevila největší odchylka. Navyšování počtu nádob má ale své
krajní parametry, které jsou dány množstvím komodity u spotřebitelů a její mírou recyklace.
Rovněž omezující podmínky jsou vlastnosti dané komodity, zejména objemová hmotnost
a v neposlední řadě i vlastní jednání obyvatelstva při odkládání nepotřebných odpadů.
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.
[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.
Tento příspěvek vznikl za podpory projektu analýza fyzikálních vlastností separovaných složek
komunálního odpadu vedeného pod číslem 31180/1312/3132.
Kontaktní adresa:
doc. Ing. Vlastimil Altmann, Ph.D. +420 22438 3160 [email protected]
Ing. et Ing. Miroslav Mimra, MBA, Pd.D.
Ing. Marie Křížová
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, katedra Využití strojů
165 21 Praha 6 Suchdol.
13
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
COMPOSTING OF GARDEN WASTE IN A DRUM COMPOSTER
KOMPOSTOVÁNI ZAHRADNÍHO ODPADU V BUBNOVÉM KOMPOSTÉRU
AMITAVA ROY, PETR PLIVA, MILAN HEROUT
VÚZT, v.v.i., Praha
Abstract
EU initiative to improve the current situation in waste management Biodegradable waste (BRO)
and by Directive 1999/31/EC on the landfill is expected to reach processing Biodegradable waste (
BRO )other way than depositing in landfills. For this reason, it is desirable that the Biodegradable
waste (BRO) and maintenance of household gardens and proceeds directly to the place of their
origin, directly at these small producers. The vast majority of this type of waste is well compostable
and can be combined to produce high-quality compost with good quality characteristics.
Keywords:
compost, biodegradable waste, household gardens, drum composter
ÚVOD
Iniciativa EU, která má zlepšit současnou situaci v hospodaření s biodegrabilitním
odpadem (BRO) a pomocí Směrnice o skládkách 1999/31/EC by měla dosáhnout zpracování BRO
jiným způsobem, nežli ukládáním na skládky.
Z tohoto důvodu je žádoucí, aby byl i BRO z údržby zahrad a domácností
zpracováván přímo na místě jejich vzniku, přímo u těchto malých producentů. Převážná většina
tohoto typu odpadů je dobře kompostovatelná a lze z nich vyrobit kvalitní kompost s dobrými
jakostními znaky.
MATERIÁL A METODY
Surovinová skladba zakládky trávní hmota a listí, množství jednotlivých surovin jsou
uvedeni v tabulce číslo 1. Příprava a průběh experimentu – zpracovávané suroviny nebyly před
vložením do bubnu promíchány, promíchání bylo provedeno až ve vlastním zařízení. Otočným
bubnem uloženým na pevném rámu s vlastním elektrickým pohonem. Součástí pevného rámu jsou
poháněcí podpěrná kola, která pohánějí rotační buben a dávkovací zařízení pro dávkování kapalin
na úpravu vlhkosti kompostovaných surovin. Plášť rotačního bubnu je vytvořen několika pevně
připevněnými díly obdélníkového tvaru tak, že mezi nimi je mezera zabezpečující efekt prosévání
při otáčení bubnu. Jeden díl je posuvný a slouží k plnění rotačního bubnu.
Rotační buben je vybaven čidly pro snímání teploty a vlhkosti surovin uvnitř bubnu a na
základě informací ze snímačů přivedených do řídicí jednotky je kompostovací proces
zpětnovazebně řízen vhodným zásahem.
Zásah je proveden v případě, že teplota zjištěná teplotním snímačem neodpovídá optimální
teplotě kompostování – tj. je příliš nízká < 40°C či příliš vysoká >65°C, což svědčí o nedostatku
vzdušného kyslíku. Po spuštění motoru se začne rotační buben otáčet, suroviny uvnitř promíchávat
a tím pádem provzdušňovat.
V případě, že je vlhkost surovin mimo interval optimálních hodnot pro kompostování (4060%) dochází ke spuštění elmotoru a tím otáčení bubnu a současně k puštění čerpadla dávkovacího
zařízení kapalin a zkrápění rotačního bubnu, respektive vlhčení surovin uvnitř bubnu.
Při optimálním průběhu kompostovacího procesu dochází uvnitř rotačního bubnu k tvorbě
kompostu, který při otáčení bubnu propadává mezerami mezi pevnými díly pláště na sesypný žlab,
pod kterým je odebrán pro další využití.
Pro případ, že kompostovací proces probíhá dlouhodobě v optimálních podmínkách a
otáčení bubnu není vyvoláno zpětnovazebním řízením, je v řídicí jednotce nastaven časový interval
otáčení bubnu mimo zásahy při řízení kompostovacího procesu a buben se i v tomto případě
z důvodu prosévání hotového kompostu pootáčí.
Suroviny určené pro kompostování jsou do rotačního bubnu vkládány v průběhu
komponovacího procesu po otevření posuvného dílu pláště rotačního bubnu. Druh a velikost částic
14
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
vkládaných surovin vyžaduje dodržování určitých zásad ( např. poměr C:N, max. velikost částic
10cm), po jejichž splnění je průběh kompostovacího procesu optimální. Bubnové zařízení pro
řízené kompostování dle předmětného technického řešení je zobrazeno na obr.1.
Hlavní části zařízení jsou pevný rám 1, rotační buben 2, podpěrná kola 3, sesypný žlab 4,
dávkovací zařízení kapalin 5. Součástí bubnového zařízení s řízením kompostovacího procesu
jsou snímače pro zjišťování teploty a vlhkosti surovin založených do bubnu. Pevný rám 1 je
svařen z ocelových nosníků. Jeho součástí jsou čtyři podpěrná kola, z nichž alespoň jedno je hnací
a je poháněno elektromotorem napojeného na řídicí jednotku. S pevným rámem 1 je pevně spojen
sesypný žlab 4, po kterém se sesouvá hotový kompost propadlý z rotačního bubnu 2.
Rotační buben 2, jehož objem je cca 1m3 je složen ze dvou obručí 21, ke kterým jsou pevně
přidělány pevné díly rotačního bubnu 22 . Na místo jednoho pevného dílu je do pláště rotačního
bubnu 2 osazen posuvný díl rotačního bubnu 23, po jehož odsunutí je možné vzniklým otvorem do
rotačního bubnu 23 zakládat kompostované suroviny.
K pevnému rámu 1 je přiděláno dávkovací zařízení kapalin 5, které je složeno z nádrže na
kapalinu 51, čerpadlo s řídicí jednotkou 52 a systémem trysek 53 pro zkrápění rotačního bubnu 2,
respek. kompostovaných surovin uvnitř.
Postup kompostování v bubnovém zařízení pro řízené kompostování je následující:
1.
Po otevření posuvného dílu rotačního bubnu 2 jsou do bubnu vloženy kompostované
suroviny podle vhodné receptury (C:N) a velikost částic nepřesahující 10cm. Rotační
buben je naplněn do 4/5 jeho objemu.
2.
Po naplnění surovin jsou do bubnu vloženy snímače pro zjišťování teploty a vlhkosti
kompostovaných surovin. V tento moment může být zařízení spuštěno a začíná
kompostovací proces. Řízení probíhá vhodnými zásahy na základě znalosti teploty a
vlhkosti kompostovaných surovin. V případě, že se teplota nepohybuje v optimálním
intervalu, dochází k otáčení bubnu, a tím pádem k promíchávání a provzdušňování.
3.
V případě, že se vlhkost nepohybuje v optimálním intervalu, dochází k současnému otáčení
rotačního bubnu 2 a dávkování kapaliny dávkovacím zařízením 5 dle naprogramovaných
hodnot v řídicí jednotce. Po určité době, kdy vznikl hotový kompost, dochází při každém
otáčení rotačního bubnu k jeho propadávání (efekt prosévání) na sesypný žlab, pod kterým
je kompost odebírán k dalšímu použití.
4.
V případě, že kompostovací proces probíhá v optimálních podmínkách nepřetržitě a není
třeba vykonávat zpětný zásah – provzdušňování, resp. otáčení, je otáčení rotačního bubnu
vyvoláno řídicí jednotkou, kde jsou pro tyto případy naprogramovány intervaly otáčení
z důvodu prosévání hotového kompostu.
Během celého sledovaného období nebylo provedeno vlhčení obsahu bubnu, na
kompostovací procesu měly vliv i klimatické podmínky v místě umístění bubnového kompostéru,
během experimentu byly přidávány suroviny a odebírán kompost tak, jak je zaznamenáno v tabulce
3. V tabulce jsou zaznamenány také časy otáčení bubnu.
Surovinová skladba zakládky viz tab. 1, množství jednotlivých surovin v první zakládce do
bubnového kompostéru, která byla provedena 3.IX.2013
Tab.1 – Surovinová skladba zakládky
Materiál
trávní hmota
listí
Celkem
Množství / m3.
0,66
0,33
0,99
15
Množství / kg.
261,36
51,48
313
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 1 – Bubnové zařízení pro řízení kompostování
Legenda k obrázku:
1 - rám
2 - rotační buben
21 - obruč
22 - pevný díl rotačního bubnu
23 - posuvný díl rotačního bubnu
24 - pevné čelo rotačního bubnu
3 - podpěrné kolo
4 - sesypný žlab
5 - zavlažovací systém
51 - nádrž na kapalinu
52 - čerpadlo s ovládací jednotkou
53 – tryska
16
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 2 – Ověřování bubnového kompostéru
VÝSLEDKY A DISKUSE
Časový průběh komponovacího procesu je podrobně uveden v tabulce 3. Během
sledovaného období bylo vyrobeno (proseto) celkem 0,3 m3 kompostu, jehož jakostní znaky jsou
uvedeny v tab. 2 a na základě kterých lze konstatovat, že odpovídají požadavkům na jakostní znaky
dle ČSN 465735 „Průmyslové komposty“ Při ukončení experimentu – 3.XII.2013 zůstalo v bubnu
0,36 m3 zpracovávaných surovin;
Tab. 2 – Výsledky rozborů vyrobeného kompost
Kompost z bubnového kompostéru
Jakostní znaky dle
ČSN 465735
Zjištěné hodnoty
kg
objemová hmotnost
510 kg.m-3
0,3 m3 ~ 153 kg
---
---
BK/01/2012/AgCh
sušina
vlhkost
% hm.
% hm.
60 - 40
40 - 60
66,64
43,36
spalitelné látky
% hm.
min. 25
24,85
celkový N jako N
přepočtený na vysušený
vzorek
%
min. 0,6
0,79
poměr C:N
---
max. 30:1
15,42
pH
---
6,0 – 8,5
8,9
Ukazatel
množství
vyrobeného kompostu
Protokol č.
Jednotka
17
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
18
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ZÁVĚR
Existuje řada technologií kompostování – kompostování na hromadách bez překopávání,
kompostování v plošných či pásových hromadách, které jsou překopávány, intenzivní
kompostovací technologie, kompostování ve vacích, vermikompostování apod. Ať je využívána
jakákoliv z těchto technologií, je nutné z důvodu správného vývoje a průběhu výroby
požadovaného produktu kompostovací proces monitorovat a řídit. K tomu je nutné znát nejrůznější
veličiny charakterizující kompostování.
Všechny experimentální činnosti jsou na experimentální kompostárně VÚZT, v.v.i.
prováděny se záměrem dalšího poznání, podrobnějšího popisu či rozšíření veličin, které ovlivňují
zakládání, průběh a ukončení kompostovacího procesu a se způsoby, jak kompostovací proces na
základě znalostí hodnot uváděných veličin monitorovat a řídit v optimálních podmínkách.
Literatura:
[1]
PLÍVA, P., BANOUT, J., HABART, J., JELINEK A., KOLLAROVÁ, M., ROY, A.,
TOMANOVÁ, D. (2006): Zakládání, průběh a řízení kompostovacího procesu. VÚZT
Praha, , 65 str., ISBN 80- 86884-011-2.
[2]
ROY., A. Kompostování biomasy na experimentální kompostárně VÚZT, v.v.i. Sborník
odborného semináře, obnovitelné zdroje energie Lednice 2013 vydal: Výzkumný ústav
zemědělské techniky, v.v. i. ISBN: 978-80-86884-71-7.
[3]
ROY, A., LAURIK, S, : Výroba kompostů s různou objemovou hmotností. Mechanizace
zemědělství , Žatec 2011. ISSN 0373-6776.
[4]
PLÍVA, P.: Měření optimálního průběhu kompostovacího procesu. [Where it is possible to
kompost in belt piles]. Komunální technika, 2010, roč. 4, č. 3. s. 22-26. ISSN 1802-2391.
Příspěvek vznikl díky finanční podpoře MZe ČR v rámci institucionální podpory na dlouhodobý
koncepční rozvoj VÚZT, v.v.i. (RO0614).
Kontaktní adresa:
Ing. Amitava Roy.
Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i.,
Drnovská 507, 161 01 Praha 6 – Ruzyně
tel.: 233 022 241
fax:
233 312 507
e-mail:[email protected]
Ing. Petr Plíva, CSc.
Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i.,
Drnovská 507, 161 01 Praha 6 – Ruzyně
tel.: 233 022 367
fax:
233 312 507
e-mail:[email protected]
19
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
THE EFFECT OF POST-HARVEST TREATMENT MACHINES ON THE DAMAGE
OF MAIZE SEED
VPLYV MECHANIZÁCIE POZBEROVEJ ÚPRAVY NA POŠKODENIE ZŔN
OSIVOVEJ KUKURICE
MAREK ANGELOVIČ, PAVOL FINDURA, SOŇA FIANTOKOVÁ, ANNA KRAKOWIAK1,
URSZULA ZIEMANCZYK1, KAZIMIER RUTKOWSKI1
Slovak University of Agriculture in Nitra, Department of Machines and Production Systems
1
University of Agriculture in Krakow
Abstract
The aim of this research was to monitor the influence of the mechanisms on maize seed damage
during post-harvest processing. Micro and macro damage of maize seed were monitored in each
operation of the post-harvest treatment. Samples of grain were collected from each mechanism or
equipment. The measurements were done through a period of 2 years on three maize seed hybrids.
It was found that cobs coming through the post-harvesting line at moisture contents of 25 - 38 %
were damaged from 1,6 to 1,8 %, according to each hybrid. In each post-harvesting line, the critical
place is the dryer. Maize grain damage increased to 5,8 % after drying. The final critical part in the
monitored post-harvesting line is the sheller, where we recorded an increase in total damage of 12,3
%. Based on measurements, the effect of the hardness property of grain is that maize grain show
different inclination to damage which is influenced by their different hardness on impact.
Keywords:
maize seed, post-harvest processing, grain damage
ÚVOD
Zber a pozberová úprava kukurice predstavuje záverečnú fázu výrobného procesu, v ktorej
sa ešte v značnej miere môže ovplyvniť kvalita a množstvo zberaného produktu. Viacerí autori
(Šatilov et al., 1981, Le Ford, Russell, 1985) uvádzajú, že kukuričné zrno je v procese pozberovej
úpravy prevažne vystavované úderovému zaťaženiu, stláčaniu a treniu. Tieto faktory spôsobujú
poškodenie zŕn a závisí to od ich vlhkosti a hybridu.
Kukuričné zrno z hľadiska tvaru a rozmerov je mnohotvárne. Táto mnohotvárnosť
je zosilňovaná chemickým zložením zrna ako aj veľkosťou škrobových zŕn a ich vzájomnou
väzbou. Endosperm kukuričného zrna je krehký a drobivý, pričom tieto vlastnosti sú ešte
zvýraznené jeho značnou citlivosťou na zmenu vlhkosti a pôsobení tepla pri jeho mechanickom
namáhaní. Zmeny teploty sa prejavujú hlavne v poškodzovaní kukurice v procese sušenia. Je to
spôsobené objemovými zmenami v dôsledku straty vody, čo vedie k vzniku napätia vo vnútri zŕn.
Toto je príčinou praskania endospermu zrna. Pre tento jav je možné použiť výraz „napäťové lomy“
(Náplava, Weingartnan, 1993). Zvlášť vážne sú následky poškodenia zŕn osivovej kukurice, ktoré
sa prejavia zvýšeným odpadom (poštiepané zrná) a znížením poľnej vzchádzavosti v dôsledku
mikropoškodenia zŕn.
Prvotné mechanické poškodenie vzniká už pri zbere kukurice zberačmi na poli čo
má negatívne dôsledky na pozberovú úpravu. V procese pozberovej úpravy (odlisťovanie, sušenie,
odzrňovanie, čistenie, triedenie) jednotlivé pracovné operácie spôsobujú nárast poškodenia, čo sa
prejaví vo výslednej kvalite produktu (Ševčovič et al., 1982; Janda et al.; 1982, Spittell, 1984).
MATERIÁL A METÓDY
Úlohou experimentálnych meraní bolo sledovanie vplyvu mechanizmov na poškodenie
zrna osivovej kukurice v procese pozberovej úpravy.
Experimentálne merania za účelom hodnotenia kvality práce strojov pozberovej linky boli
vykonané v plnej prevádzke na vybranom podniku v pestovateľskej oblasti Galanta (obr. 1).
20
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázok 1 – Technologická schéma linky strojov na pozberovú úpravu osiva kukurice na SEMA
Sládkovičovo – prvá časť linky (príjem, selekcia)
Materiálom výskumu bolo osivo kukurice (ZEA MAYS L.). Tri hybridy osivovej kukurice
pestovanej v SR, rôzne skupiny skorosti (podľa FAO) - skorý CE-215 polozub, poloskorý CE-265
polozub a neskorý hybrid TO-455 konský zub.
a)
Kvalita osiva
Sledovali sme jeden z ukazovateľov hodnotenia kvalita osiva (makro a mikro poškodenie
zŕn). Poškodenie bolo hodnotené po týchto pracovných operáciách:
1.
príjem materiálu - neodlistené šúľky,
2.
príjem materiálu - čiastočne odlistené šúľky
3.
stacionárne doodlisťovanie šúľkov (predselekcia),
4.
sušenie šúľkov,
5.
odzrňovanie - šúľky + zmes vymrveného zrna (Š+Z) po procese sušenia - pôvodné
riešenie,
6.
odzrňovanie - iba šúľkov (Š) po odseparovaní vymrveného zrna zo zmesi (Š+Z) - návrh
separácie,
7.
predčistenie zrna.
Obrázok 2 – Technologická schéma komorovej sušiarne na SEMA Sládkovičovo – druhá časť linky: 1 –
pásový dopravník vysušeného materiálu, 2 – perforované dno sušiarne, 3 – systém kanálov pre rozvod
teplého vzduchu, 4 – násypka, 5 – výstup usušeného materiálu
Voľba odberných miest
Vzorky osiva kukurice boli odoberané zo základného materiálu pred úpravou na
pozberovej linke, ďalej na vstupe a výstupe zo strojov a zariadení pozberovej linky (obr.1-3). Pre
b)
21
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
zabezpečenie čo najobjektívnejších meraní boli vzorky zrna odoberané vždy z presne označeného
množstva kukurice, ktoré v procese pozberovej úpravy postupovalo od príjmu až po čistenie.
Vlhkosť zrna na príjme až po sušiareň bola v rozsahu 25 až 38 %, v druhej časti linky, t.j. od
sušenia až po čistenie 12 až 14 %.
Obrázok 3 – Technologická schéma linky strojov na pozberovú úpravu osiva kukurice na SEMA
Sládkovičovo – tretia časť linky (odzrňovanie, predčistenie, váženie)
Odber vzoriek a zisťovanie poškodenia zŕn
Hmotnosť vzoriek pre určovanie kvality osiva podľa STN 46 0610 je 0,5 kg. Počet zŕn pre
určovanie charakteristiky zrnového materiálu (hmotnostné a rozmerové) je minimálne 300.
Merania sme robili v troch opakovaniach. Poškodenie zŕn sme hodnotili vizuálne s členením na
makropoškodenie (MA - poštiepané zrná, celé zrná s viditeľným poškodením voľným okom,
polovičky zŕn, úlomky zŕn) a mikropoškodenie (MI - zrná s oderkami, poškodenie osemenia,
klíčku, vnútorné poškodenie vo forme lomov). Mikropoškodenie sa sledovalo lupou so 6 násobným zväčšením a pomocou diafanoskopu DP - 1 (prístroj na zisťovanie sklovitosti zŕn).
c)
d)
Použité metódy vyhodnocovania experimentu
Výsledky meraní boli spracované pomocou PC s využitím programov Statgraphics,
QuatroPro. Na testovanie základných súborov a analýzu v rámci súboru sme použili F-test
a Scheffeho test.
VÝSLEDKY A DISKUSIA
Výsledky meraní kvality pozberovej úpravy osiva kukurice boli hodnotené poškodením
zrna po jednotlivých pracovných operáciách a sú uvedené na obr. 4 a tab. 1.
22
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázok 4 – Vplyv pracovných operácií na poškodenie osiva kukurice v procese pozberovej úpravy
Z obr. 4 a tab. 1 je vidieť, že po pracovnej operácii zber, t.j. na príjme materiálu na
pozberových linkách majú zrná rozdielne hodnoty poškodenia na šúľkoch pri zbere úplne alebo
čiastočne odlistených. Z porovnania údajov je vidieť, že zrná zo šúľkov pri zbere úplne odlistených
sú viac poškodené (Mi, Ma), ako zrna z čiastočne odlistených šúľkov.
Nárast poškodenia po operácii "doodlisťovanie", pre všetky sledované hybridy a ročníky
bol v priemere o 1,2 % čo je spôsobené viacnásobným prechodom šúľkov cez odlisťovacie
ústrojenstvo.
Nárast poškodenia zŕn je možno vidieť po operácii sušenie, a to najmä v mikropoškodení
v priemere o 2,2 %. Počas meraní sme zistili, že teplota zrna po sušení v komorovej sušiarni má
vplyv na jeho poškodenie pri odzrňovaní. Preto sme pre hlbšie poznanie procesu vykonali
laboratórne merania, v ktorých sme zrna pri určitých teplotách (-10 až +35 °C) a vlhkosti
dynamicky namáhali rázom - úderom. Tieto výsledky sú publikované v práci (Angelovič, 1995)..
Na obr. 5 je znázornená závislosť poškodenia zŕn v závislosti na teplote zŕn.
Obrázok.5- Vplyv teploty a obvodovej rýchlosti pri ráze na poškodenie osiva kukurice
23
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabuľka 1 – Poškodenie osiva kukurice po jednotlivých operáciách v percentách
24
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Z uvedených výsledkov jednoznačne vyplýva, že teplota má vplyv na poškodenie zŕn
kukurice pri dynamickom namáhaní. Táto skutočnosť sa na pozberových linkách zatiaľ
nerešpektuje. Zrno po sušení je potrebné ochladiť pod 15 °C.
Najvyšší nárast poškodenia, v priemere (6,4%), bol zistený po pracovnej operácii
"odzrňovanie". Táto pracovná operácia najviac poškodzuje zrno a môže výrazne zvýšiť percento
nežiadúceho odpadu vo forme poštiepaných zŕn a znižuje osivovú hodnotu mikropoškodenými
zrnami.
Z výsledkov meraní vidieť, že u hybridov citlivých na mechanické poškodzovanie zrna (pri
našich meraniach CE 215), je nárast poškodenia významný pri všetkých operáciách. Namerané
hodnoty poškodenia zrna pri odzrňovaní platia za predpokladu, že pracovná operácia "sušenie" sa
robí pri dodržiavaní maximálnej technologickej disciplíny a zrno sa nepresuší pod Wz=12 %.
Počas experimentálnych merní sme zaznamenali, že pri pozberovom spracovaní, najmä
v procese sušenia a dopravy materiálu dochádza k vymrveniu zrna zo šúľkov, ktoré potom spolu so
šúľkami postupuje do odzrňovača, kde je zbytočne vystavované dynamickým účinkom odzrňovača.
Percento vymrvených zŕn predstavuje 12%.
Pri praktických meraní sme zaznamenali mierny nárast poškodenia po prechode zrna
predčističkou. Je to spôsobené opakovaným úderom zŕn o pracovné elementy predčističky. Hlavný
podiel na poškodzovaní má pohyb zŕn po kmitajúcich sitách a rozhrňovacia závitovica na vstupnej
časti predčističky.
Na základe uvedeného rozboru pozberovej linky vyplýva, a je štatistický preukazný nárast
poškodenia zŕn od zberu kukuričných šúľkov na poli až po konečné predčistenie zŕn po odzrnení.
Vplyv jednotlivých pracovných operácii na poškodenie je preukazný pri testovaní súboru
ako celku pomocou F - testu (P < 0.01). Pri testovaní analýzou rozptylu vo vnútri súboru pomocou
Scheffeho testu je preukazný rozdiel v poškodzovaní zrna medzi príjmom materiálu a sušením a tak
tiež medzi príjmom materiálu a odzrňovaním kukurice (P < 0,05).
Podľa štatistického zhodnotenia, na rozdiel od laboratórnych meraní rozdiely
v poškodzovaní jednotlivých hybridov sú nepreukazné (P > 0.05) a tak tiež sú nepreukazné
rozdiely v sledovaných ročníkoch.
Na procese zníženia osivárskej hodnoty kukurice sa podieľajú jednotlivé mechanizmy
zaradené do technologického procesu (obr. 1-3).
Prvým kritickým miestom v linke je doodlisťovanie na príjmovej časti pozberovej linky.
Vo vlastnej pozberovej linke kritickým miestom je proces sušenia, ktorý je veľmi náročný
na dôsledné poznanie fyzikálno-mechanických a tepelných vlastností zŕn kukurice, ako aj na
poznanie fyziologických a biologických vlastností jednotlivých hybridov kukurice. Tento proces si
vyžaduje citlivú reguláciu teploty sušiaceho média v závislosti od vlhkosti zrna (vretien) a času
sušenia. Ďalej sme zistili, že pri odzrňovaní šúľkov s teplotou nad 200C sa zvyšuje poškodenie zŕn.
Je nutné schladiť zrna po sušení. Tento nárast je možno vysvetliť objemovými zmenami v dôsledku
straty vody, a to vedie k vzniku napätia vo vnútri zŕn. Toto je príčinou praskania endospermu. Pre
tento jav je možné použiť výraz "napäťové lomy". Pri sledovaní zmien v štruktúre zrna vplyvom
teploty podobným záverom dospeli (Náplava, Weingartnan, 1993; Spittell, 1984; Angelovič, 1995).
Posledným kritickým článkom v sledovanej pozberovej linke je odzrňovač, ktorého
konštrukcia a pracovné parametre výrazne ovplyvňujú poškodenie zŕn kukurice.
V odzrňovacích mechanizmoch kukuričné zrno je vystavované úderovému zaťaženiu ,
stláčaniu a treniu, ktoré spôsobuje poškodenie zŕn a závisí od ich vlhkosti a teploty. Hranica
optimálnych obvodových rýchlosti je medzi 7 až 12 m.s-1 ( Le Ford, 1985; Angelovič, 1995).
V procese pozberovej úpravy osiva kukurice, najmä pri sušení, dochádza k vymrveniu zrna
zo šúľkov. Na dopravnom páse sa nachádza zmes zrna a šúľkov, ktorá vstupuje do odzrňovača, kde
dochádza k jeho zbytočnému poškodzovaniu. Po odseparovaní vymrveného zrna pred vstupom do
odzrňovača sme namerali zníženie poškodenia v priemere o 2,6 % pre všetky sledované hybridy
a ročníky.
Je potrebné zdôrazniť, že nasledujúce závery môžeme konštatovať na základe
experimentálnych meraní pozberovej linky, ale aj na základe nami vykonaných rozsiahlych meraní
agrofyzikálnych vlastností osivovej kukurice v laboratórnych podmienkach a sú obsiahnuté
v nasledovných prácach (Angelovič, 1995 a, b).
25
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ZÁVER
Na základe dosiahnutých výsledkov môžeme urobiť následovné závery :
•
Z rozboru práce pozberovej linky vyplýva, že poškodenie zŕn narastá od zberu kukuričných
šúľkov na poli až po konečné predčistenie zŕn po odzrnení (obr.4).
•
Zrno kukurice je veľmi citlivé na rýchle zmeny teploty v procese sušenia, ktoré spôsobujú
mikrotrhliny v endosperme zrna. Z našich výsledkov jednoznačne vyplýva, že zrno
kukurice po skončení sušenia je potrebné bezpodmienečne schladiť na teplotu 15
maximálne na 20 °C, aby nedochádzalo k nežiaducemu poškodeniu.
•
Jednotlivé hybridy vyžadujú pre zníženie poškodzovania zrna pri odzrňovaní odlišný
pracovný režim odzrňovača. Pracovný režim odzrňovača je nastaviteľný - možnosť
regulácie obvodovej rýchlosti bubna a intenzity odzrňovania. V našich podmienkach pri
odzrňovaní šúľkov sa najlepšie výsledky dosiahli pri obvodových rýchlostiach v rozmedzí
7 až 12 m.s-1.
•
Na základe našich meraní pevnostných vlastností zŕn, ako aj meraní technologického
procesu sme dospeli k poznatku, že vymrvené zrno zo šúľkov je nutné oddeliť pred
vstupom do odzrňovača. Týmto zásahom v technologickom procese znížime percento
poškodených zŕn pri odzrňovaní o 2,6 %.
Literatúra:
ANGELOVIČ, M. 1995. Vplyv mechanizácie pozberového spracovania kukurice na kvalitu osiva.
In.: Kandidátska dizertačná práca. Nitra: Slovenská poľnohospodárska univerzita, 1995,
120 s.
ANGELOVIČ, M.1995. Vplyv niektorých faktorov na poškodenie zrna osivovej kukurice. In.:
Zemědělská technika, 4. 1995 (4), s. 137 - 140.
JANDA, J. et al. 1982. Kukurica. Bratislava: Príroda, 1982, s.152-157.
LEFORD, D. R. – RUSSELL, W. A. 1985. Evolution of Physical Grain Quality in the BS 17 and
BS 1/HS/C1 Synthetics of maize. In.: Crop science, 1985 (3), p. 471 – 476.
NÁPLAVA,V. – WEINGARTNAN, R. 1993. Napäťové lomy počas sušenia osivovej kukurice. In.:
Zborník abstraktov z vedeckej konferencie konanej dňa 12. - 13.10. 1993. Nitra: VŠP,
1993, s. 39.
SPITTELL, A. 1984. Untersuchungen über die Auswirkung dynamischer Beanspruchungen auf die
Keimfähigkeit von Maissaatgut. In.: Inaugural – Dissertation. Dortmund, 1984, s. 21 - 39.
ŠEVČOVIČ, R. et. al. 1982. Systémy pestovania kukurice. Bratislava: Príroda, 1982, 98 s.
Príspevok vznikol s finančnou podporou Európskeho spoločenstva v rámci projektu: Vybudovanie
výskumného centra „AgroBioTech", projekt číslo 26220220180.
Kontaktná adresa:
doc. Ing. Marek Angelovič, PhD. ([email protected])
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovenská republika
26
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
COMPARISON OF OPERATING PARAMETERS COMBINE HARVESTERS IN TERMS
OF DIFFERENT THRESHING CONCEPTS AND AGE OF MACHINES
POROVNÁNÍ PROVOZNÍCH PARAMETRŮ SKLÍZECÍCH MLÁTIČEK Z HLEDISKA
ODLIŠNÉ KONCEPCE VÝMLATU A STÁŘÍ STROJE
LUKÁŠ BENEŠ, STANISLAV PETRÁSEK
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
Abstrakt
Tento příspěvek pojednává o porovnání provozních parametrů sklízecích mlátiček John Deere ve
vybraném zemědělském podniku. Byly porovnávány sklízecí mlátičky odlišné koncepce výmlatu a
různého stáří pořízení. Měření probíhalo při sklizni obilnin a olejnin. Mezi provozními parametry
byla měřena výkonnost sklízecích mlátiček, a dále pak ekonomické ukazatele, jako spotřeba paliva
a provozní náklady. Výsledky měření jsou shrnuty do tabulek a grafů a poté rozvedeny v diskusi.
Klíčová slova: sklízecí mlátička, sklizeň, výkonnost, spotřeba paliva, náklady
ÚVOD
Průchodnost hmoty sklízecí
-1
mlátičkou t.h
Sklízecí mlátičky jsou nezbytnou součástí sklizně zrnin. Proto jsou dnes hojně rozšířeny
jak v podnicích zemědělské výroby, tak v podnicích služeb se zemědělskou technikou.
Vznik samojízdné sklízecí mlátičky sahá až do roku 1938 (Roh, 1992). Do dnešní doby
prošly sklízecí mlátičky vývojem všech konstrukčních prvků, což má za následek zvyšování
průchodnosti hmoty sklízecími mlátičkami. Na obr. 1 je dle Kutzbacha (2005) uveden průběh
zvyšování průchodnosti sklízecích mlátiček od roku 1950 do současnosti.
Došlo také k rozdělení sklízecích mlátiček na odlišné koncepce výmlatu a separace zrna.
Dle směru průchodu materiálu mlátícím mechanismem se dělí na tangenciální (průchod ve směru
tečny mlátícího bubnu) a axiální (průchod ve směru osy mlátícího bubnu). Kumhála a kol. (2007)
rovněž uvádí, že anglická literatura rozděluje sklízecí mlátičky na ,,konvenční“ a ,,nekonvenční“.
Konvečními sklízecími mlátičkami se rozumějí všechny klasické technologické koncepce, které
využívají tangenciálního způsobu výmlatu a klávesového vytřasadla. Nekonvenčními sklízecími
mlátičkami se rozumějí všechny ostatní stroje, které buď k separaci zrna nebo k výmlatu a separaci
zrna využívají axiálních rotačních prvků.
Roky
Obr. 1 – Zvyšování průchodnosti hmoty sklízecí mlátičkou (Kutzbach, 2005)
Sklízecí mlátička je sezónní stroj, který pracuje pouze několik týdnů až měsíců v roce,
proto je pořízení nové sklízecí mlátičky velká investice. Od takových strojů se požaduje co nejvyšší
27
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
výkonnost s co nejnižšími provozními náklady. A právě provozními parametry sklízecích mlátiček
se zabývá tento příspěvek.
Provozní parametry byly měřeny v podniku zemědělské výroby na sklízecích mlátičkách
značky John Deere různého stáří a různé koncepce výmlatu. A to tangenciální koncepce výmlatu
JD 2064 (rok pořízení 1996), JD 9680 WTS (rok pořízení 2003) a axiální koncepce výmlatu JD
9880i STS (rok pořízení 2006). Měření probíhalo při sklizni obilnin a olejnin. Konkrétně ječmen
ozimý, ječmen jarní, pšenice ozimá, řepka ozimá a u stroje JD 9880i STS také slunečnice a
kukuřice.
Mezi provozními parametry jsou zde uvedeny, vyhodnoceny a diskutovány naměřené
spotřeby paliva, hodnoty výkonnosti a náklady jednotlivých sklízecích mlátiček.
MATERIÁL A METODY
1. Spotřeba
Celková denní spotřeba paliva (Qcelk) byla měřena každé ráno při doplňování paliva. Nádrž
sklízecí mlátičky byla každý den naplněna motorovou naftou pistolí čerpací stanice až po hrdlo.
Natankovaný objem paliva byl zapsán. Celková spotřeba byla dělena na spotřebu na sklizený
hektar (1.2.) a na spotřebu na ujetý kilometr (1.1.) při přejezdu stroje.
Spotřeba na ujetý kilometr byla měřena následovně:
- natankování nádrže po hrdlo,
- ujetí dané vzdálenosti sklízecí mlátičkou se zapřaženým vozíkem s žací lištou
(vzdálenost odečtena z tachometru stroje),
- doplnění nádrže po hrdlo a zapsání daného objemu.
Qkm =
qp
s
Qkm…..spotřeba paliva na ujetý kilometr
qp……spotřebované palivo
s…….ujetá vzdálenost
(1.1.)
[l.km-1]
[l]
[km]
Hektarová spotřeba se již počítala z celkové denní spotřeby viz. vzorec 1.2. Denní sklizená
plocha se odečítala z palubního systému GreenStar.
Qha =
Qcelk − (Qkm * sd )
Pd
Qha…...spotřeba paliva na 1 ha sklizené plochy
Qcelk….celková denní spotřeba paliva
sd……..denní ujetá vzdálenost při přejezdech
Pd…….denní sklizená plocha
(1.2.)
[l.ha-1]
[l]
[km]
[ha]
2. Výkonnost
Údaje o sklizené ploše se odečítaly z palubního systému GreenStar po každém sklizeném
pozemku. Systém dokáže odečítat skokově záběr žací lišty (řádky u adaptéru pro širokořádkové
plodiny), čímž umožňuje velice přesně měřit sklizenou plochu i v případě nepravidelného pozemku
(klíny, dosečení úzkých pruhů, atd.).
3. Náklady
Celkové náklady (3.5.) vynaložené na stroj pro rok 2012 byly rozděleny do dvou skupin.
Náklady fixní (3.3.):
- odpisy
- pojištění
- garážování
- předsezónní údržba
- posezónní údržba
28
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
N f = N o + N P + N g + N přú + N poú
(3.3.)
Variabilní náklady (3.4.):
- náklady na pohonné hmoty
- náklady na opravy a servis
- mzdové náklady na obsluhu sklízecí mlátičky
N v = N PHM + N OS + N mz
(3.4.)
N=
N f + Nv
c
(3.5.)
Náklady na údržby, opravy a servis, byly vyčteny z podnikového systému.
Pro spotřebu paliva a výkonnost v daných podmínkách byly zjištěny průměrná vlhkost a
průměrný výnos plodin ze systému GreenStar.
VÝSLEDKY A DISKUSE
1. Spotřeba paliva
Spotřeba na 1 ujetý kilometr je u všech měřených sklízecích mlátiček v průměru 1,2 litru.
U novějších modelů JD 9680 WTS a JD 9880i STS je spotřeba lehce nižší. Je to dáno tím, že při
zařazení třetího (silničního) převodového stupně se otáčky sníží na 1750 min-1. Procentuální
zastoupení na celkové spotřebě paliva se průměrně pohybuje do 6,7 % (obr. 2).
Obr. 2 – Spotřeba paliva na přejezdy
Z obr. 3 je patrná závislost spotřeby paliva na výnosu plodiny, kdy se stoupajícím výnosem
stoupá i spotřeba paliva. Rovněž z něj lze vyčíst rozdílná spotřeba mezi tangenciálním a axiálním
způsobem výmlatu. Konkrétně tangenciální model JD 9680 WTS má v průměru o 19% nižší
spotřebu na 1 ha než axiální JD 9880i STS. Ovšem JD 2064 je rovněž tangenciální konstrukce,
přesto má o 10% vyšší spotřebu na 1 ha než JD 9880i STS. To je dáno především stářím stroje a
malým pracovním záběrem.
29
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 3 – Spotřeba paliva na sklizenou plochu
2. Výkonnost
Na obr. 4 je vidět výkonnostní rozdíl mezi tangenciální a axiální koncepcí sklízecí
mlátičky. Kdy axiální stroj JD 9880i STS byl téměř vždy výkonnější. Jediná plodina, kdy tomu tak
nebylo a výkonnost byla stejná jako se sklízecí mlátičkou JD 9680 WTS byl ozimý ječmen, což
bylo zapříčiněno dodatečným kalibrováním stroje při začátku sezóny. Nejnižší hodinovou
výkonnost má JD 2064. Je to dáno menším pracovním záběrem a menším zásobníkem zrna.
Obr. 4 – Spotřeba paliva na sklizenou plochu
Na obr. 5 je vidět roční využití měřených mlátiček v odpracovaných dnech a hodinách.
Největší využití má sklízecí mlátička JD 9880i STS, to je dáno hlavně sklizní širokořádkových
plodin (slunečnice, kukuřice), širokořádkovým žacím adaptérem, který není na ostatní mlátičky
k dispozici. Sklizeň těchto širokořádkových plodin touto sklízecí mlátičkou vychází také z její
koncepce, kdy na tyto plodiny byla primárně určena. Toto roční využití se rovněž promítá do
nákladů.
30
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 5 – Roční využití sklízecích mlátiček
3. Náklady
Výsledky nákladů jsou zajímavé hlavně z hlediska ročního využití stroje. Zatímco celkové
náklady stroje JD 2064 vyšly nejnižší, náklady na 1 sklizený hektar díky malému ročnímu využití
jsou jasně nejvyšší. U stroje JD 9880i STS je tomu přesně naopak, tedy nejvyšší celkové náklady,
ale nejnižší náklady na 1 sklizený hektar. Optimální rozvržení nákladů a ročního využití má JD
9680 WTS. Vzhledem k stáří měřených strojů již do nákladů nevstupují roční odpisy, které by tuto
položku výrazně navýšily.
Obr 6 – Roční náklady na sklízecí mlátičky
Spotřeba a výkonnost na plochu sklizené plodiny v sezóně 2012 je o proti jiným sezónám
nestandardní z důvodu atypických podmínek sklizně. Tzn. nízké výnosy všech plodin kromě
kukuřice. Dalším faktorem ovlivňujícím tyto parametry v sezóně 2012, je takřka absence drcení
obilné slámy. To je dáno malým výnosem slámy, proto byla všechna sláma kromě řepkové volně
ukládána na řádek pro potřeby živočišné produkce.
31
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ZÁVĚR
Z měření vyplývá, že měřené parametry jsou závislé na podmínkách dané sezóny, hlavně
na stavu porostů plodin, tzn. výnosu zrna a slámy. Ale také na klimatických podmínkách, zda je
sucho nebo vlhko.
Od rozdílného stáří stroje, rozdílné koncepce mlátícího a separačního mechanismu a
vhodnosti použití té či oné koncepce na sklízené plodiny se odvíjí jejich výkonnost. Zatímco
nejstarší tangenciální sklízecí mlátička JD 2064 měla průměrnou hodinovou výkonnost 1,94 ha.h-1,
tak novější tangenciální sklízecí mlátička JD 9680 WTS měla průměrnou hodinovou výkonnost
2,76 ha.h-1. Na základě toho bylo odvozeno roční využití, celkový počet sklizených hektarů za
sezónu. Největší hodinovou výkonnost měla axiální sklízecí mlátička JD 9880i STS 3,18 ha.h-1 i
roční využití, což bylo dáno sklizní také slunečnice a kukuřice.
S výkonností úzce souvisí spotřeba paliva. Zde se ukázala vyšší energetická náročnost
axiální koncepce výmlatu a separace. Přesto ale spotřeba na 1 hektar byla u sklízecí mlátičky JD
9880i STS nižší než u stroje JD 2064, což je dáno především menším pracovním záběrem. Nejnižší
spotřebu měla sklízecí JD 9680 WTS.
Spotřeba paliva se promítla do ekonomiky stroje, kde tvoří největší položku všech nákladů.
Nejvyšší celkové náklady měl stroj JD 9880i STS a nejnižší JD 2064.
Literatura:
ROH, J., 1992, Řízení a obsluha sklízecích mlátiček. Praha: Vysoká škola zemědělská Praha
KUTZBACH. H. D., 2005, Tendenzen der Mähdrescherentwicklung. Tagungsband VDI-MEG
Kolloquium Landtechnik, “Mähdrescher” H. 38, 17/18, p. 7-19.
KUMHÁLA, F. a kol., 2007, Zemědělská technika stroje a technologie pro rostlinnou výrobu.
Praha: Česká zemědělská univerzita v Praze, 426 s., ISBN 978-80-213-1701-7.
Kontaktní adresa:
Ing. Lukáš Beneš, ČZU v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
Kamýcká 129, 165 21 Praha 6, [email protected]
32
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
DUST EMISSIONS IN IMPLEMENTATION OF FIELD WORK
EMISE PRACHOVÝCH ČÁSTIC PŘI REALIZACI POLNÍCH PRACÍ
IVO CELJAK, MARIE ŠÍSTKOVÁ, MILAN FRÍD
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky
Abstract
In the article are some sources of dust particles, which have a link on tillage machines with rotating
working bodies, the machinery for tillage before sowing, at sowing machines and machines for
cereals, there are the values of the concentration of PM10 in ľg.m-3 in the air and their propagation
from the source at a distance. The overview shows the measured values of the concentration of dust
particles in ľg.m-3, depending on the nature of the source of dust particles in soil cultivation.
Key words:
dust particles, field work, concentration, emission
Souhrn
V článku jsou uvedeny některé zdroje prachových částic, které mají vazbu na stroje pro zpracování
půdy s otáčejícími se pracovními orgány, na stroje pro zpracování půdy před setím, na stroje na setí
a na stroje pro sklizeň obilovin Jsou zde uvedeny hodnoty koncentrace prachových částic PM10 v
μg.m-3 v ovzduší a jejich šíření od zdroje na určitou vzdálenost. V přehledu jsou uvedeny naměřené
hodnoty koncentrace prachových částic v μg.m-3 v závislosti na charakteru zdroje prachových
částic při obdělávání půdy.
Klíčová slova: prachové částice, polní práce, koncentrace, emise
ÚVOD
Mechanické obdělávání půdy zajišťuje v jednotlivých obdobích roku účelné zpracování
půdy ve prospěch její budoucí kvality a také je ochranným opatřením před vznikem půdní eroze.
Konstrukce strojů, které svými pracovními adaptéry působí na půdu, musí zajistit optimální
strukturu půdy, tzn. rozdrobení půdy, rozmělnění pozůstatků plodin, jejich promíchání s půdou,
částečné obrácení a uložení ve správné hloubce, resp. na povrchu. Pracovní operace spojené
s obděláváním půdy musejí být realizovány v přesně vymezené době a při optimálních
meteorologických podmínkách, s čímž souvisí časová náročnost provedených prací, resp.
požadavek na výkonnost strojů, které se na obdělávání půdy podílejí. Z praxe je patrné, že výše
uvedené polní práce musejí být realizovány i v podmínkách, kdy vzhledem k nutnému působení
pracovních orgánů na půdu, dochází k emisi půdních prachových částic do okolí stroje. Za obvyklé
pracovní činnosti v oblasti polních prací lze považovat orbu, podmítku, mělké a hluboké kypření,
mísení, mulčování posklizňových zbytků, srovnávání a utužení povrchu půdy a setí. Zdroji emisí
prachových částic PM10 v zemědělské oblasti jsou pracovní nástroje, které působí zpravidla na
povrch půdy a svým pohybem drobí větší shluky půdy (hroudy) na menší a také dělí větší
minerální zrna a rostlinné zbytky na menší částice (až do velikosti částic 10 µm). Pracovní nástroje
tyto částice uvádějí do vznosu mechanickým působením.
MATERIÁL A METODY
Měření bylo realizováno při obvyklých pracovních činnostech, kdy bylo možné očekávat,
vzhledem k jejich charakteru, že dojde ke vzniku a následnému vznosu prachových částic. Ke
každému měření byl proveden odběr půdy pro stanovení objemové vlhkosti půdy gravimetrickou
metodou. Důležitým faktorem při měření byla rychlost a směr proudění větru od zdroje prachových
částic a také vzdálenost od zdroje. Směr větru byl zjišťován kouřovou metodou. Měření byla
uskutečněna pouze tehdy, byla-li rychlost proudění větru bez výrazných zvýšení alespoň 1,4 m.s-1 a
nejvýše 8 m.s-1. Meteorologické podmínky byly zjišťovány před měřením digitální
meteorologickou stanicí Davis Vantage s připojením na PC Veather Link. Rychlost větru byla
33
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
zaznamenána toutéž meteorologickou stanicí. Vlhkost půdy odebraná z hloubky 10, 20 a 30 cm v
(%), byla zjištěna odběrem vzorku pomocí odběrné sondy a zjištěna podle postupu ČSN 72 1012
Laboratorní stanovení vlhkosti zemin. Hmotnost byla zjišťována laboratorními váhami Snowrex
ADC-50 před a po vysušení odebraných vzorků. Doba měření byla závislá na charakteru pracovní
činnosti, resp. v závislosti na očekávané době, kdy byla vysoká pravděpodobnost zvýšení hodnot
koncentrace prachových částic působením zdroje emise PM10. Vývoj hodnot byl průběžně sledován
na monitoru Dust TRAK 8530. Vzdálenost místa měření od zdroje měření byla konstantní a pro
každé měření byla volena vzhledem k charakteru prováděné polní práce a prostředí. Sběr dat
koncentrací prachových částic Qn PM10 byl realizován mobilním přístrojem Dust TRAK 8530
s nasazeným impaktorem PM10. Nastavení přístroje: průtok 3 l.min-1, uživatelská kalibrace UC1,
provozní mód MANUAL pro operativní spuštění s časovou konstantou 1 s. Přístroj byl umístěn
v každém místě měření do výšky 120 cm nad úrovní povrchu. Před zahájením a po ukončení
měření byly zaznamenány hodnoty koncentrace TZL PM10 přirozeného pozadí v místě
neovlivněném zdroji prachových částic.
VÝSLEDKY A DISKUSE
V následujících tabulkách 1 až 6 jsou uvedeny hodnoty koncentrací prachových částic ve
vazbě na prováděnou polní práci, resp. dopravu v závislosti na stavu povrchu vozovky. Byly
sledovány následující doprovodné veličiny: Lz vzdálenost od zdroje představuje nejbližší průjezd
kolem měřícího místa v (m); v je průměrná rychlost proudění větru, která byla zjištěna při měření v
(m.s-1). Rychlost větru byla zaznamenána toutéž meteorologickou stanicí. w je vlhkost půdy
odebrané z hloubky 10, 20 a 30 cm v (%). T je průměrná doba trvání zvýšené koncentrace v (s),
měření bylo realizováno s automatickým zápisem hodnot a zpracováním na PC v programu Excel.
Qpk je hodnota průměrné koncentrace prachových částic v (μg.m-3), zjištěna při všech odběrech.
Qmax je hodnota maximální koncentrace prachových částic emitovaných pracovní činností (μg.m-3).
Qovzd je hodnota koncentrace ovzduší (μg.m-3) bez provádění pracovní činnosti (běžná koncentrace
prachových částic v ovzduší).
Tabulka 1 – Naměřené hodnoty koncentrací prachových částic při mulčování rostlinných zbytků na orné
půdě
Zdroj emise PM10
Mulčování
rostlinných zbytků
na orné půdě
Lz
(m)
v
(m.s-1)
w
(%)
Qovzd
(μg.m-3)
Qpk
(μg.m-3)
Qmax
(μg.m-3)
T
(s)
60
4
00-10: 13,32/SP
42
1165,72
4840
61
Tabulka 2 – Naměřené hodnoty koncentrací prachových částic při podmítce diskovým podmítačem po sklizni
řepky
Zdroj emise PM10
Podmítka diskovým
podmítačem po
sklizni řepky
Lz
(m)
v
(m.s-1)
w
(%)
Qovzd
(μg.m-3)
Qpk
(μg.m-3)
Qmax
(μg.m-3)
T
(s)
60
2,6
00-10: 15,12/LP
10-20: 16,34/LP
20-30: 18,22/LP
36
1283,21
4260
82
Tabulka 3 – Naměřené hodnoty koncentrací prachových částic při sklizni řepky sklízecí mlátičkou
Zdroj emise PM10
Sklizeň řepky
sklízecí mlátičkou
Massey Ferguson
7274
Lz
(m)
v
(m.s-1)
w
(%)
Qovzd
(μg.m-3)
Qpk
(μg.m-3)
Qmax
(μg.m-3)
T
(s)
50
2,1
00-10: 27,32/LP
28
862,33
2820
56
34
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 4 – Naměřené hodnoty koncentrací prachových částic při setí univerzálním secím strojem
Zdroj emise PM10
Setí univerzálním
secím strojem
Pöttinger
TERRASEM C6
Lz
(m)
v
(m.s-1)
w
(%)
Qovzd
(μg.m-3)
Qpk
(μg.m-3)
Qmax
(μg.m-3)
T
(s)
40
1,8
00-10: 12,01/SP
10-20: 16,16/SP
20-30: 17,92/SP
22
762,50
3550
40
Tabulka 5 – Naměřené hodnoty koncentrací prachových částic při jízdě traktoru s návěsem po prašné
dopravní trase
Zdroj emise PM10
Pohyb traktoru
s návěsem po prašné
dopravní trase
Lz
(m)
15
v
(m.s-1)
4,8
w
(%)
x
Qovzd
(μg.m-3)
26
Qpk
(μg.m-3)
1652,31
Qmax
(μg.m-3)
1903
T
(s)
28
Tabulka 6 – Naměřené hodnoty koncentrací prachových částic při předseťové přípravě bránami
Zdroj emise PM10
Předseťová příprava
bránami
Lz
(m)
40
v
(m.s-1)
1,9
w
(%)
00-10: 13,11/SP
Qovzd
(μg.m-3)
17
Qpk
(μg.m-3)
312,44
Qmax
(μg.m-3)
1836
T
(s)
44
Průběh hodnot PM10
6000
Qmax (μg.m-3)
5000
4000
3000
2000
1000
0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61
Doba měření (s)
Obrázek 1 – Průběh snižování maximálních hodnot koncentrace PM10 po průjezdu mulčovačem MULCHER
DISKUSE A ZÁVĚR
Rychlost postupu prachových částic PM10 byla nižší než zaznamenaná rychlost větru.
Například při průměrné rychlosti větru 3,9 m.s-1 byla zvýšená koncentrace ve vzdálenosti 60 metrů
zaznamenána za 21 s (oproti 15,4 s, za který by dorazil vzduch bez částice). Trvání zvýšené
koncentrace bylo závislé na rychlosti větru (proudění vzduchu) a také na charakteru prachových
částic PM10. Například při mulčování rostlinných zbytků mulčovačem MULCHER od firmy
STROM s.r.o. trvala zvýšená koncentrace PM10 v rozsahu 44 až 53 sekund při rychlosti větru 4
m.s-1. Postupně docházelo ke snížení koncentrace PM10 (viz Obrázek 1). Zvýšená koncentrace PM10
při setí univerzálním secím strojem Pöttinger TERRASEM C6 trvala v rozsahu 32 – 46 sekund.
Zde se zřejmě projevil charakter prováděné polní práce a rozdílné vlastnosti prachových částic
PM10 (více minerálních, resp. jílnatých částic než organických částic). Nebyla měřena vzdálenost
od zdroje k nejvzdálenějšímu místu, kde bylo možné zaznamenat zvýšenou koncentraci PM10.
Lze říci, že zdroje prachových částic PM10 při obdělávání půdy, které jsou uvedeny
v tabulkách 1 až 6, emitovaly při pracovní činnosti za daných podmínek vysoké hodnoty
35
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
koncentrací prachových částic PM10. Tyto zdroje mohou negativně krátkodobě ovlivnit zdraví
občanů, kteří žijí v obci, kolem níž jsou pole obdělávána. Vzhledem k rychlosti jízdy strojů, kdy se
rychlost pohybuje v rozsahu od 6 do 12 km.h-1, k šířce jejich pracovního orgánu, resp. k jejich
výkonnosti, nejsou občané vystaveni negativnímu působení prachových částic PM10 delší dobu,
protože stroje bývají blízkým zdrojem prachových částic zpravidla po dobu kratší než je 1 hodina.
Ovlivnění je krátkodobé, byť pocitově negativní, které nezpůsobí žádné zdravotní potíže, protože
vzhledem k charakteru polních prací, není člověk jednak vystaven dlouhodobé vysoké koncentraci
prachových částic PM10 a také tyto prachové částice (z potravinářsky produkčního pole) nejsou
zpravidla škodlivé. Do jaké míry je toto znečištění nebezpečné pro zdraví lidí, zvěře, zvířat a
stromů, je dáno velikostí hodnot znečištění ovzduší (koncentrací), charakterem (škodlivými účinky)
prachových částic a přípustnou četností jejich překročení za stanovenou dobu. Polní práce mají
sezónní charakter a časově ohraničenou dobu činnosti, takže četnost působení a vzniku prachových
částic PM10 je nízká. Je třeba konstatovat, že negativní dopad na životní prostředí, resp. na člověka
nemají pouze velké a trvalé zdroje znečištění (viz režim Integrované prevence a omezování
znečištění – Integrated Pollution and Control IPPC, resp. Zákon č.76/2002 Sb., který reaguje na
velké, stacionární zdroje znečištění ovzduší, viz Příloha č.1 k tomuto Zákonu). Mohou to být i
zdroje, které mají souvislost s pracovní činností v oblasti zemědělské výroby, stavební výroby,
dopravy a manipulace. Tyto zdroje mohou emitovat prachové částice, jak bylo v tomto výzkumu
zjištěno, které nemusejí setrvávat v ovzduší dlouhodobě, přesto mohou mít velmi negativní vliv na
zdraví člověka vlivem jejich nestabilní adheze. Negativně se může projevit jejich opakovaná
resuspenze. Jedná se o prachové částice, které byly polními pracemi emitovány do ovzduší a
sedimentovaly do vzdálenějších míst, ze kterých mohou být za určitých podmínek opakovaně
uváděny do vznosu působením jiných vlivů (stroje, doprava, vítr). Resuspenze prachových částic,
které pocházejí z polních prací by mohly být závažným problémem pro zdraví občanů, pokud by
tyto částice měly nebezpečné vlastnosti a jejich přípustné expoziční limity a přípustné koncentrace
by byly vyšší než je stanoveno v Příloze 2 k nařízení vlády č.361/2007.
Literatura:
BARON ,P., A., WILLEKE K.: Aerosol Measurement: Principles, Techniques and Applications,
2.vydání, J. Wiley & Sons, New York, 2001, 1172 stran, ISSN: 0021-8502.
NEUBAUER, K. a kol.: Stroje pro rostlinnou výrobu, SZN Praha, 1989, 698 s, ISBN 07-119-89.
SAUERZOPF, H. ET. Al.: Horizontal extinction of urban aerosol in vienna and granada and the
influence of agriculture activities, Journal of Aerosol Science, Volume 30, September
1999, pages 633-634, ISSN: 0021-8502.
Kontaktní adresa:
Ing. Ivo Celjak, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky, [email protected]
Ing. Marie Šístková, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky, [email protected]
Ing. Milan Fríd, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky, [email protected]
36
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
THE LEVEL OF AIR POLLUTION LOAD REDUCTION BY CLEANING EQUIPMENT
ÚROVEŇ SNIŽOVÁNÍ IMISNÍ ZÁTĚŽE POMOCÍ ČISTÍCÍCH ZAŘÍZENÍ
IVO CELJAK, MARIE ŠÍSTKOVÁ, MILAN FRÍD
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky
Abstract
Research involved measuring the mass concentration of airborne dust in the road transport routes
depending on the pollution and vehicle traffic. The aim of the measurements was to assess how the
effect of reducing dustiness from area sources using cleaning equipment. Measurements were
carried out on a routine traffic route with rough asphalt surface, which passes through the village.
First, the measured mass concentration of airborne dust before cleaning the road transport routes
and dirty road was cleared samosběrným compact sweeper device and the second day after the
drying of the road was a subsequent measurements. By comparing the measured values showed
that the cleanup communication had a negative impact on the amount of airborne dust in the air.
Key words:
dust, roadway, traffic, dirt
Souhrn
Výzkum se týkal měření hmotnostní koncentrace polétavého prachu na vozovce dopravní trasy
v závislosti na jejím znečištění a provozu vozidel. Cílem měření bylo posouzení, jak se projeví
omezení prašnosti z plošných zdrojů využitím čistících zařízení. Měření bylo realizováno na běžné
dopravní trase s hrubým asfaltovým povrchem, která procházela obcí. Nejdříve byla změřena
hmotnostní koncentrace polétavého prachu před vyčištěním vozovky dopravní trasy a potom byla
znečištěná vozovka vyčištěna kompaktním samosběrným zametacím zařízením a druhý den po
vyschnutí vozovky bylo provedeno následné měření. Porovnáním naměřených hodnot vyplynulo,
že vyčištění komunikace mělo negativní vliv na množství polétavého prachu v ovzduší.
Klíčová slova: prach, dopravní trasa, provoz, nečistoty
ÚVOD
V rámci dotačního Operačního programu Životní prostředí (Prioritní osa 2: Zlepšování
kvality ovzduší a snižování emisí) byla v kapitole 2.1.3 nabídka pro získání 90% dotace na pořízení
strojů na úklid zpevněných cest nebo silničních komunikací za účelem snížení prašnosti a další
podporované aktivity vedoucí ke snížení imisní zátěže omezením prašnosti z plošných zdrojů.
Cílem každého projektu je údržba vybraných cest a chodníků pomocí intenzivního a účinného
čištění strojním zařízením a tím snížení úrovně prašnosti. Problematika čištění chodníků a
dopravních tras je však poněkud složitější, protože zdroje nečistot na vozovkách jsou velmi
rozmanité. Například v měsících, kdy ustoupí mrazy, roztaje sníh a následně dojde k vysychání
silnic, cest a účelových ploch, které byly v zimních měsících ošetřovány inertním posypem,
období, kdy probíhají sklizňové práce a z polí vyjíždí dopravní a sklizňová zařízení, na jejichž
pneumatikách zůstávají zbytky půdy, které opadnou na silnicích vedoucích do obce, vysuší se,
rozdrobí a stanou se polétavými, tam kde probíhá stavební činnost a dochází k vývozu nečistot ze
stavby na cesty, v místech, kde vyjíždějí vozidla z nezpevněných ploch a cest, při rekonstrukcích
vozovek, při stavebních pracích v okolí cest, po prudkých deštích nebo po povodních, kdy je na
cesty a nezatravněná prostranství naplaveno bahno a vyschne, při větrné erozi půdy v části obce,
odkud vanou prudké větry, tam kde je zvýšený opad nečistot a produktů z vozidel (z koreb při
přepravě nezajištěných sypkých materiálů), v místech dočasných složišť stavebních materiálů nebo
recyklátů, kolem průmyslových objektů produkujících prachové částice (drtiče, třídiče,
kamenolomy) a podobných zdrojů.
Pevné částice, resp. prachové částice (označení PM) jsou drobné pevné nebo kapalné
částice rozptýlené ve vzduchu, které jsou tak malé, že jím mohou být unášeny. Označení PM10 platí
37
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
pro částice menší než 10 µm, které se mohou usazovat v průduškách a způsobovat zdravotní
problémy. Významnou zátěž ovzduší v obcích představuje zvíření prachových částic
deponovaných na vozovce (tzv. resuspendovaný vozovkový prach) a v jejím blízkém okolí,
například nečistoty na krajnicích, ve svodných příkopech, ale také na vozovce (Obrázek 1).
Obrázek 1 – Nečistoty na krajnicích a vozovce dopravních tras
MATERIÁL A METODY
Metodika měření vychází z předpokladů, že se prachové částice mohou šířit ze své deponie
(zdroje) na vozovce ovzduším s přispěním pohybu vozidel a jiných pohyblivých mechanismů.
Jedním předpokladem pro šíření prachových částic je to, že jsou volně uloženy (nemají pevné
vazby na podložku), resp. že mohou být uvedeny snadno do vznosu. Dalším předpokladem je, že
částice musejí být v určitých, resp. maximálních velikostech (zde je vazba hmotnost a proud
vzduchu) a v suchém stavu. Třetím předpokladem je, že musejí být uvedeny do pohybu a vznosu
působením proudění o určité rychlosti nebo mechanickým působením (dotyk dezénu pneumatik).
Rychlost a směr šíření prachových částic závisí na mnoha faktorech, které vycházejí jednak z výše
uvedených předpokladů, a jednak z vlivů prostředí, například vyskytujících se překážek, ale
především z meteorologické situace v okamžiku měření. Relativní vlhkost musí být v rozmezí 20 –
45%; měření nesmí probíhat za podmínek teplotní inverze; měření nesmí probíhat za mlhy nebo
deště.
Při měření vlivu nečistot, které se nacházejí na povrchu dopravní trasy, bylo měření
realizováno s následujícími předpoklady. K iniciování vznosu prachových částic dochází za
určitých příznivých okolností. Například při otáčení kol vozidla, turbulencí kolem rotujících částí
vozidla a pohybem vzduchu za jedoucím vozidlem a podél vozidla.
Důležitým faktorem při měření je rychlost a směr proudění větru od zdroje prachových
částic a také vzdálenost od zdroje, k čemuž bylo přihlédnuto při výběru místa měření.
Byla vybrána dopravní trasa v obci, jejíž povrch byl znečištěn běžnými nečistotami,
například vývozem z míst podél trasy ve figurách dezénu pneumatik, opadem nečistot
z podvozkových částí vozidel i ztrátami dopravovaných břemen (horniny a sypké látky).
Po vyčištění pomocí strojního zařízení byly nečistoty z vozovky odstraněny a druhý den
bylo provedeno následné měření (Obrázek 2).
38
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 2 – Vozovka po vyčištění a vyschnutí
Podél této trasy bylo stanoveno 6 míst měření, na nichž bylo realizováno měření pomocí
měřícího zařízení DUST Trak 8530 II Aerosol Monitor s tryskou PM10 po dobu 5 minut. Byly
vypočítány průměrné hodnoty naměřené koncentrace prachových částic v ovzduší vlivem běžného
dopravního provozu (pohybu vozidel) po stanovenou dobu.
Intenzita provozu byla zapsána při každém měření v obou směrech a při obou měřeních
byla téměř shodná. Kategorie vozidel M1 + N1, M2 + M3 a N2 + N3 byla měřena dohromady.
Během měření došlo ke vznosu prachových částic průjezdem 28, resp. 30 vozidel kategorie M1 +
N1, 3, resp. 2 vozidel kategorie M2 + M3 a 1 vozidla kategorie N2 + N3.
Před vyčištěním vozovky se na krajnici a uprostřed dopravní trasy (mezi jízdními pruhy)
nacházela vrstva uvolněných minerálních zrn. Zrna velikosti průměru nad 3 mm v 15%, do 3 mm v
45%, zrn o velikosti do 2 mm v 25% a prachové jemné částice do 15%. Tloušťka vrstvy byla do 0,5
cm. Jemné prachové částice byly z větší části přilepeny k vozovce. Jednotlivé velikostní podíly
nečistot byly zváženy. (Obrázek 3).
Obrázek 3 – Nečistoty byly roztříděny na sítech
39
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
VÝSLEDKY A DISKUSE
Souhrn průměrných hodnot jednotlivých měření, rozdíly na místech měření a celkové
průměry PM10 před a po vyčištění ukazuje tabulka 1 a obrázek 4.
Tabulka 1 – Hodnoty emitovaných prachových částic PM10 na vozovce před vyčištěním a po vyčištění
Místo měření
Před vyčištěním
PM10 (mg.m-3)
1
2
3
4
5
6
Průměr
měření
0,042
0,051
0,058
0,046
0,058
0,054
0,052
Po vyčištění
PM10
(mg.m-3)
0,069
0,071
0,082
0,089
0,073
0,075
0,077
Rozdíl
(mg.m-3)
Rozdíl
(%)
+0,027
+0,02
+0,024
+0,043
+0,015
+0,021
+0,025
+64
+39
+41
+93
+26
+39
+49
Výsledky j ednotliv ých míst měření
0,089
0,09
0,082
0,08
0,075
0,073
0,071
0,069
0,07
0,058
Koncentrace PM (mg.m-3)
0,058
0,06
0,05
0,054
0,051
0,046
0,042
0,04
0,03
0,02
0,01
0
1
2
3
4
5
6
Místo měření
Obrázek 4 – Výsledky jednotlivých míst měření.
Z naměřených hodnot lze usuzovat, že vyčištění dopravní trasy mělo spíše negativní vliv na
množství PM10 v ovzduší u dopravní trasy. Po vyčištění byl předpoklad, že se hodnoty PM10 sníží,
ale měření ukázalo opačnou tendenci. Průměrná hodnota PM10 po vyčištění byla 0,077 mg.m-3, což
byl značný nárůst množství polétavého prachu v ovzduší oproti znečištěné vozovce, kdy byla
průměrná hodnota 0,052 mg.m-3.
Vizuální prohlídkou vozovky po vyčištění byla dopravní trasa v celé šíři zbavena hrubých
nečistot. Jemné prachové částice však nebyly vyčištěny dostatečně a část jich na vozovce zůstala.
Jemné prachové částice byly rozptýleny po větší části dopravní trasy v podobě „prachové emulze“
v tenké vrstvě do 0,8 – 1,2 mm. Po atmosférickém vysušení vozovky do druhého dne se „prachová
emulze“ snadno dostávala do vznosu vlivem proudění vzduchu po průjezdu vozidel. Čištěním
dopravní trasy se odstranily pouze hrubší nečistoty a tím se odkryly a rozprostřely další menší a po
vysušení lehčí prachové částice, které byly rozvířeny koly vozidel a proudem vzduchu, který při
jízdě vozidla vytváří. Tudíž i naměřené hodnoty jsou vyšší. Toto vysvětlení odpovídá stavu
vozovky po vyčištění.
ZÁVĚR A DOPORUČENÍ
Vzhledem ke skutečnosti, že měření bylo realizováno v reálných podmínkách, kdy nelze
namodelovat shodné vlivy prostředí a charakter provozu při obou měřeních, lze stanovit několik
faktorů, které se mohou podílet na ovlivnění naměřených hodnot:
40
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
a) Čím je rychlost proudění vzduchu vyšší, tím se do ovzduší může dostat více prachových
částic shodných vlastností. To samé platí i o velikosti částic. Čím vyšší je rychlost proudění
vzduchu, tím se do ovzduší dostane více větších částic. Zde se může projevit vliv rozdílné rychlosti
jízdy vozidel.
b) Vzhledem k otevřenému prostoru, kde bylo měření realizováno, se může projevit vliv
prachových částic, které se nevážou k měřenému zdroji, ale pocházejí z jiného zdroje,
nacházejícího se v prostředí.
c) Mohou být naměřeny prachové částice, které byly emitovány z projíždějících vozidel.
Například výfukové plyny ze vznětových motorů nebo nečistoty pocházející z koreb vozidel, resp.
z podvozkových částí vozidel.
d) Charakter vozidel nebyl identický, ale mírně rozdílný. Také počet vozidel, která projela
kolem měřících míst, nebyl shodný (viz údaj v odstavci Materiál a Metody).
e) Významnou roli mohou sehrát také způsoby čištění, resp. použitá strojní zařízení, u
nichž může být rozdílný princip čištění (mechanický sběr nečistot, odsávání). Naměřené hodnoty
mají vazbu na konkrétní strojní zařízení a jeho okamžitý technický stav.
f) Určité zkreslení může mít charakter a rychlost proudění větru. Vítr byl při měření
proměnlivý s průměrnou rychlostí do 2 m.s-1, resp. do 2,3 m.s-1 (při měření na vyčištěné vozovce).
Může se projevit vliv vyšší rychlosti proudění větru v okamžiku průjezdu vozidla kolem měřícího
místa.
I přes uvedené faktory, které mohou ovlivnit naměřené hodnoty, je patrné a vizuální sběr
dat (viz fotografie) tuto skutečnost dokumentuje, lze doporučit čištění nečistot z vozovek
kombinací čištění se sběrem nečistot a mytím vozovky se splavováním nejjemnějším nečistot do
kanalizace prostřednictvím rozptýlené tlakové vody z trysek lišty „kropícího vozu“. Předčištění
vozovky před průjezdem kropícího vozu je důležité, protože se hrubé nečistoty nedostávají do
kanalizace a také je eliminován jev, kdy tryskající voda negativně ovlivňuje chodce a řidiče vozidel
tím, že zvedá velké nečistoty (i drobná minerální zrna – písek), které mohou odlétávat před
tryskající vodou a mohou poškodit lak stojících vozidel nebo ovlivnit nečistotami chodce i jiné
objekty. Kropící vozy mohou mít lišty s tryskami v přední části, na bocích i v zadní části, čímž lze
dosáhnout vysoké účinnosti odstranění jemných nečistot z povrchu vozovky.
Literatura:
ADAMEC V., POSPÍŠIL J., LIČBINSKÝ R., HUZLÍK J., JÍCHA M.: Metodický pokyn ke
snižování prašnosti z dopravy, prašnost dopravy a její vlivy na imisní zatížení ovzduší
suspendovanými částicemi, 2008, 19s.
ADAMEC, V. A KOL.: Doprava, zdraví a životní prostředí, GRADA, Praha, 2008, 160s. ISBN
978-80-247-2156-9;
BARON ,P., A., WILLEKE K.: Aerosol Measurement: Principles, Techniques and Applications,
2.vydání, J. Wiley & Sons, New York, 2001, 1172 stran;
CELJAK, I.: Analýza emisí prachových částic v závislosti na charakteru dopravní trasy,
Mezinárodní vědecká konference Technika pro zemědělské, komunální a environmentální
technologie, 23. – 24. května 2013, Zahradnická fakulta v Lednici, příloha Komunální
techniky, s.208-211, ISSN 1802-2391;
FIALA, J., HORÁLEK, J.: Znečištění ovzduší částicemi aerosolu na dopravou ovlivněných
stanicích, Ochrana ovzduší, 2003, roč. XV., č. 2, s. 3-4, ISSN 1211-0337;
Kontaktní adresa:
Ing. Ivo Celjak, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky, [email protected]
Ing. Marie Šístková, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky, [email protected]
Ing. Milan Fríd, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky, [email protected]
41
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
CAUSED BY MOVEMENT OF ROAD TRANSPORT VEHICLES IN AIR POLLUTION
RESUSPENDED STIFF POLLUTANTS
VLIV POHYBU VOZIDEL V SILNIČNÍ DOPRAVĚ NA ZNEČIŠTĚNÍ OVZDUŠÍ
RESUSPENDOVANÝMI TUHÝMI ZNEČIŠŤUJÍCÍMI LÁTKAMI
IVO CELJAK, ŠÍSTKOVÁ MARIE, MILAN FRÍD
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky
Abstract
The article reports the values of the influence of different categories of vehicles in road traffic on
air pollution re-suspended solid pollutants (PM) size diameter of 10 micron (PM10) from noncombustion processes in the village. Measurements were carried out on the transport route with the
operation of various vehicle categories as diverse weight and the type of pollution road.
Keywords:
issue of dust particles, transportation route, pollution of roadway
Souhrn
V článku jsou uvedeny hodnoty o vlivu pohybu vozidel rozdílných kategorií v silniční dopravě na
znečištění ovzduší resuspendovanými tuhými znečišťujícími látkami (TZL) o velikosti průměru 10
μm (PM10) z nespalovacích procesů v obci. Měření bylo realizováno na dopravní trase s provozem
rozmanitých kategorií vozidel a s rozmanitou hmotností a charakterem znečištění vozovek.
Klíčová slova: znečištění prachovými částicemi, dopravní cesta, znečištění vozovky
ÚVOD
Významným zdrojem znečištění ovzduší TZL PM10 kolem dopravních tras představuje
zvíření prachových částic deponovaných na vozovce a v jejím blízkém okolí, které je iniciováno
projíždějícími vozidly vlivem pohybu kol, turbulencí kolem rotujících částí vozidel a pohybem
vzduchu za vozidlem a podél vozidla [1]. Emise PM ze silniční dopravy mají velký vliv na lokální
úroveň znečištění ovzduší. Jsou tvořeny resuspendovanými prachovými částicemi pocházejícími z
nečistot na vozovkách a z oděrů různých funkčních částí vozidel. Částice produkované
automobilovou dopravou vznikají jak přímo při spalovacích procesech v automobilových
motorech, tak při nespalovacích procesech mechanickým obrusem různých částí vozidel, korozí
karosérie nebo doprovodného zařízení silnic nebo resuspenzí [3]. Na emisích prachových částic z
dopravy se podílí i posypové materiály a částice, které sedimentují na povrchu silnice z různých
blízkých či vzdálených zdrojů, a jsou následně nesuspendovány provozem automobilů nebo
větrem. PM obsažené ve výfukových plynech (tj. vzniklé spalováním paliva) se nachází převážně v
jemné frakci aerosolů (PM2.5), zatímco abrazní a resuspenzní procesy produkují většinou částice v
rozmezí velikostí 2.5-10 μm (PM2.5-10). Resuspenze je proces, při němž se prachové částice
původně deponované na zemském či jiném povrchu (např. půda, chodníky, silnice, střechy budov,
okenní parapety atd.) dostávají zpět do vzduchu vlivem turbulence způsobené automobilovou
dopravou nebo působením větru. Resuspenze prachových částic přispívá významně ke koncentraci
PM10 ve vzduchu [4]. Resuspendované částice tvoří až 60 % frakce PM10 a obsahují pouliční prach
z komunikací a nejbližšího okolí nashromážděný zde v důsledku silniční dopravy, z konstrukčních
materiálů silnic, vodní nebo větrné eroze a atmosférickou depozicí [5].
MATERIÁL A METODY
Skutečná rychlost byla vypočítána na základě známé délky dráhy a změřeného času při
průjezdu vozidla touto dráhou. Měření bylo realizováno pouze při následujících meteorologických
podmínkách: Rychlost větru nižší než 4 m.s-1, teplota v úrovni měření v rozmezí +5 až +30°C,
relativní vlhkost v rozmezí 20 – 55%, měření neprobíhalo za podmínek teplotní inverze. Směr větru
byl v rozsahu ± 60° od spojnice měřícího místa a dopravní trasy, která byla kolmá na osu silnice.
42
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Před zahájením a po ukončení měření byly zaznamenány hodnoty koncentrace TZL PM10
přirozeného pozadí v místě neovlivněném zdroji prachových částic.
Výběr měřících míst eliminoval vlivy neobvyklého znečištění vývozem na dopravní trasu
v průběhu měření. Vizuálně byla sledována vozidla, která mohla být zdroji prachových částic PM10
z otevřených ložných ploch, resp. nezabezpečených břemen. Při zaregistrování těchto vozidel
nebylo měření provedeno, resp. vyřazeny naměřené hodnoty. Výběru míst měření předcházela
rekognoskace pro eliminaci vlivu okolních zdrojů v blízkosti měřících míst, které by mohly
ovlivnit naměřené hodnoty.
Sběr dat koncentrací prachových částic Kn PM10 byl realizován mobilním přístrojem Dust
TRAK 8530 s nasazeným impaktorem PM10. Nastavení přístroje: průtok 3 l.min-1, uživatelská
kalibrace UC1, provozní mód MANUAL pro operativní spuštění s časovou konstantou 1 s. Přístroj
byl umístěn v každém místě měření do výšky 150 cm nad úrovní povrchu vozovky a ve vzdálenosti
10 metrů od středu vozovky na straně bližší ke směru jízdy vozidel. Měření bylo realizováno s
automatickým zápisem hodnot a zpracováním na PC v programu Excel. Meteorologické podmínky
byly zjišťovány před měřením digitální meteorologickou stanicí Davis Vantage s připojením na PC
Veather Link. Rychlost větru byla zaznamenána toutéž meteorologickou stanicí.
Zápis projíždějících vozidel v jednom směru byl realizován podle kategorií pomocí
notebooku ASUS a zároveň digitálním fotoaparátem OLYMPUS VR 310 pro dodatečné stanovení
kategorie vozidla. Projíždějící vozidla byla zařazena do kategorií v souladu se Zákonem č. 56/2001
Sb., resp. Vyhláškou Ministerstva dopravy a spojů č. 341/2002 Sb. Vyhodnocována byla vozidla
kategorií M, N, T, O, S a L. Hmotnost vozidel byla odhadnuta odborným odhadem v závislosti na
kategorii vozidel v souladu s písmenem b) Metodiky výpočtu environmentálních přínosů projektů
zaměřených na snížení resuspenze tuhých znečišťujících látek do ovzduší vlivem dopravy, vydané
Státním fondem životního prostředí ČR.
Místo měření: Chvalovice u Netolic, směrem na Dobčice, GPS: 49.006855,14.231415. Nečistoty z
vývozu ornice z pole na kolech vozidel a opad ornice ze zemědělského nářadí, mírně přilepené,
rozpadající se vlivem rotace kol vozidel. Nečistoty byly nepravidelně rozprostřené nebo
v ostrůvcích slepené a částečně se rozpadající po celém povrchu vozovky. Celková hmotnost
nečistot odebraných z dílčích ploch na vozovce o celkové ploše 3 m2 je 922 g. Měření provedeno
dne 21.4.2013. Rozdělení nečistot v závislosti na průměru zrn a hmotnosti v závislosti na průměru
zrn nečistot je uvedeno v tabulce 1.
Tabulka 1 – Rozdělení nečistot v závislosti na průměru zrn
Průměr zrna
(mm)
Hmotnost
(g)
více než 2,2
2,0 – 2,2
1,5 – 2,0
1,0 – 1,5
0,5 – 1,0
0,25 – 0,5
méně než 0,25
508
14
30
56
84
161
79
Zastoupení z celkové
hmotnosti nečistot
(%)
55,1
1,5
3,3
6,1
9,1
17,5
8,6
VÝSLEDKY A DISKUSE
V tabulce 3 jsou uvedeny hodnoty koncentrací prachových částic PM10 ve vazbě na
kategorii vozidel. Hmotnost vozidel byla stanovena odborným odhadem s přihlédnutím
k charakteru ložného prostoru, resp. k charakteru dopravovaného břemena a s tendencí k vyšší
hodnotě. V případě soupravy je uveden součet hmotnosti tažného vozidla a přípojného vozidla.
Hmotnosti jsou uvedeny včetně nákladu, pokud bylo možné břemena správně identifikovat.
V tabulce 2 jsou uvedeny hodnoty doprovodných parametrů při měření pro všechna místa měření.
43
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 2 – Hodnoty doprovodných parametrů při měření koncentrací prachových částic PM10 ve vazbě na
místo měření
Místo měření
1. Chvalovice
Lz
(ks)
25
Kovzd
(μg.m-3)
26,2
vd
(km.h-1)
42,2
vv
(m.s-1)
3,2
wv
(%)
46,2
mn
(g)
922
ρn
(kg.m-3)
1153,22
T
(°C)
16
Tabulka 3 – Naměřené hodnoty koncentrací prachových částic PM10 ve vazbě na měřící místo Chvalovice
Kategorie
vozidla
M1
N3
M1
M1
T2
N3
M3
N1
M1
M1
N3
N3+M1
T1O2
N2
M1
N3O3
M1
N3
T1OT4
M1
M1
N1
M1
N1
Kn, SMOD.
Tn, SMOD.
Kmax, SMOD.
mp
Kn
(μg.m-3)
153,05
208,85
267,52
217,18
178,32
255,30
269,63
307,93
294,96
248,15
271,34
356,14
179,78
339,13
285,78
364,61
285,78
352,74
177,29
179,72
305,37
286,01
318,71
280,97
253,44±60,79
Tn
(s)
18
24
27
28
22
30
30
28
29
26
29
44
27
30
27
30
27
27
27
25
30
30
28
30
Kmax
(μg.m-3)
521
706
621
711
412
666
760
705
654
555
806
664
359
716
602
806
602
721
451
480
745
602
608
621
m
(t)
1,0
15,0
1,5
2,0
2,5
20,0
18,0
3,5
2,0
1,5
12,0
20,0
8,0
10,0
1,2
25,0
1,5
10,0
10,0
1,5
1,2
3,5
2,0
3,5
Pořadí
průjezdu
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.+13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
28,08±4,36
628,16±116,55
7,056
Poznámka: Symboly v záhlaví tabulky 2 a 3
Lz
Intenzita provozu po dobu měření
Průměrná rychlost proudění větru
vv
Průměrná rychlost jízdy vozidel
vd
w
Vlhkost vzduchu
Hmotnost nečistot v místě měření
mn
T
Teplota vzduchu
Objemová hmotnost nečistot
ρn
Průměrná hmotnostní koncentrace PM10 v místě měření
Kovzd
Průměrná hmotn. kon. PM10 v místě měření při průjezdu vozidla měřeným úsekem
Kn
Čas, při kterém byly zjištěny zvýšené emise hmotn. konc. PM10 při průjezdu vozidla
Tn
Maximální hmotn. konc. PM10 v místě měření při průjezdu vozidla měř. úsekem
Kmax
m
Hmotnost vozidla
Průměrná hmotnost vozidla
mp
Podíl zastoupení prachových zrn o průměru menším než 0,25 mm
mz<2,5
Průměrná rychlost jízdy vozidel
vd
44
(ks)
(m.s-1)
(km.h-1)
(%)
(g)
(°C)
(kg.m-3)
(μg.m-3)
(μg.m-3)
(s)
(μg.m-3)
(t)
(t)
(%)
(km.h-1)
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 4 – Přehled naměřených a sledovaných veličin pro ověření vlivu rychlosti a hmotnosti vozidel
Místo
měření
1.
Kn
(μg.m-3)
253,44±60,79
Kmax
(μg.m-3)
628,16±116,55
mp
(t)
7,10±7,22
mn
(g)
922
mz<2,5
(%)
8,6
vd
(km.h-1)
42,2±4,2
Neprojevila se zcela závislost hmotnosti vozidel na koncentraci resuspendovaných částic.
V jediném případě, vozidlo o nejvyšší hmotnosti 25,0 tun, bylo příčinou maximální hodnoty 806
μg.m-3. Například vozidlo o hmotnosti 10,0 tun resuspendovalo koncentraci TZL 721, resp. 716
μg.m-3, vozidlo o hmotnosti 1,2 tuny resuspendovalo dokonce maximální hodnotu 745 μg.m-3 a
vozidlo s hmotností 2 tuny 711 μg.m-3.
Z měření vyplývá, že každý průjezd vozidla dopravní trasou se středním a vysokým
znečištěním (nad 1000 g) emituje prachové částice PM10 ve vysokých hodnotách hmotnostních
koncentrací (253,44 μg.m-3) do okolí dopravní trasy při působení jiných proměnných. Touto
veličinou může být rychlost jízdy vozidla a poloha stop kol na vozovce. Doba trvání zvýšených
emisí (nad hodnotu PM10 bez emisí způsobených jízdou vozidel) se pohybovala průměrně 28,08
sekund. Intenzita provozu byla v místě měření nízká (do 500 vozidel za den dle Metodiky EPA 42)
s výskytem vozidel na dopravní trase 25 ks za 1 hodinu. V tomto místě byla celková doba 674 s.h-1
ovlivnění ovzduší průměrnou hmotnostní koncentrací 253,44 μg.m-3 z provozu vozidel při
průměrné hmotnostní koncentraci PM10 v místě měření 26,2 μg.m-3 bez ovlivnění provozem.
Literatura
[1]
Adamec, V a kol.: Acta environmentalica Universitatis Comenianae, Acta
environmentalica Universitatis Comenianae (BRATISLAVA) , Vol. 19, Supplement
(2011): 14–21 ISSN 1335-0285;
[2]
Berkowicz, R, Winter, M.: Traffic pollution modelling and emission data, Atmosferic
Environment, Vol. 21, Issue 4, April 2006, pages 454-460;
[3]
Caplain, I., Cazier, F., Nouali, H., Mercier, A., Déchaux, J.C., Nollet, V., Joumard, R.,
André, J.M., Vidon, R. 2006. Emissions of unregulated pollutants from European gasoline
and diesel passenger cars. Atmos. Environ. 40, 5954–5966.
[4]
Braaten, D.A., Paw, U.K.T., Shaw, R.H. 1990. Particle resuspension in a turbulent
boundary layer observed and modelled. J. Aerosol Sci. 21, 613–628;
[5]
Claiborn, C, Mitra, A., Adams, G., Bamesberger, L., Allwine, G., Kantamaneni, R., Lamb,
B., Westberg, H. 1995. Evaluation of PM10 emission rates from paved and unpaved
roususing tracer techniques. Atmos. Environ. 29, 1075-1089;
Kontaktní adresa:
Ing. Ivo Celjak, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky, [email protected]
Ing. Marie Šístková, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky, [email protected]
Ing. Milan Fríd, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta,
Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky, [email protected]
45
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
REQUIREMENTS FOR HARVESTING LOGISTICS OF PALUDIBIOMASSES FOR
ENERGY PURPOSE
SEBASTIAN DETTMANN, NORBERT KANSWOHL, MIROSLAV KAVKA1, ONDŘEJ
ŠAŘEC1, JOZEF FRAS2
Universität Rostock, AUF, Professur für Tierhaltung und Verfahrenstechnik
1
Czech University of Life Sciences, CULS Prague
2
Politechnika Poznańska, Katedra Nauk Ekonomicznych
Abstract
The increasing utilization of biomass for energy purposes is accompanied by a strong increase in
demand. This reflected in rising prices and a competition for land between food-, feed- and energy
production. Biomass from wet peatlands (Paludiculture) has no competitors to agricultural products
and can be alternatively used as a renewal resource for energy purposes or material utilization. To
manage wet peatlands with less carrying capacity the technology must be adapted to the area. The
aim of this article is to show the requirements of harvesting methods for establishing biomass
logistics of Paludibiomasses, using the example of a caterpillar-based harvesting system.
Keywords:
bioenergy, biomasslogistics, paludiculture, specialtechnic
INTRODUCTION
The structure of soil and vegetation, water level and time of harvest were facts with a big
effect to the trafficability of peatlands and therefore directly to the option to manage Paludicultures.
Thereby the minimization of ground pressure is a precondition for the use of agricultural
technology on wet peat soils. To reach the precondition two strategies can be used in practice:
•
Reduction in weight (use of small technology),
•
Enlargement of the contact area (use of special undercarriages).
By these variants of modification of harvesting and transportation machinery the
technology which can be used on wet locations divided into four groups (GRANÉLI, 1984;
RECHBERGER, 2003; WICHTMANN & TANNEBERGER, 2009):
•
Adapted conventional technology,
•
Small technology,
•
Wheel-based technology and
•
Caterpillar-based technology.
A difference between conventional agriculture and the management of Paludibiomasses is
the used technology. For wet peat soils are no standards available. The respective requirements for
the special machines depend on location, biomass utilization and logistics concepts and varying
heavily in addition. The adaptation of conventional technology is often not sufficient for the use of
these machines particularly on wet areas. Further small technology is not powerful enough and
wheel-based technology only rarely available (WICHTMANN & TANNEBERGER, 2009;
DETTMANN et al., 2013). The experiences in harvesting on fen areas and wet peat soils comes
mostly from the use of caterpillar-based technology e.g. in the reed harvest or in landscape
management. (Figures 1 & 2). The existing technical solutions for caterpillar-based machines are
often prototypes or individual adaptations of suitable technology from other application areas.
46
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Figure 1 – Modified Snow Cat saddled bunker during mowing in summer (Quelle www.mera–rabeler.de)
Figure 2 – Modified Snow Cat with trailer during mowing in summer in Belarus 2011 (Photo A. Haberl
2011)
There are differences in terms of material, texture and width of the caterpillar-tracks used
by the Snow Cats. These special machines used chains of rubber bands and metal crosspieces in the
original field work on snow slopes (Figure 3).
Figure 3 – Caterpillar with crosspieces of metal (Photo A. Haberl 2011)
A soil conserving tillage of wet bog areas is a prerequisite for the management of
Paludiculture. But the conventional metal caterpillars can cause damage e.g. of cutting off the turf.
Therefore, the caterpillars can be modified with attachments of rubber (e.g. Hall Fishbone ®,
Figure 4) or plastic (e.g. FELASTEC ®, Figure 5).
47
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Figure 4 – Caterpillar with Hall-Fishbone-attachment of rubber (source www.hans-hall.com)
Figure 5 – Caterpillar with Felastec-attachment (source www.felasto-pur.de)
These new types of caterpillars are better adapted to the soil conditions in fens and cause
much less damage to the turf than conventional caterpillar crosspieces of steel or aluminium.
With increasing chain width decreases the ground pressure in general. Furthermore, with
increasing length of the caterpillar tracks increases the risk of shear forces when turning the
machines. The trafficability of wet peat soils is the limiting factor for the management of
Paludicultures although modified and special technology is used (SCHRÖDER & DETTMANN,
2014; THIEL & NYFFENEGGER, 2007).
MATERIAL AND METHODOLOGY
For the economic evaluation of an agricultural production process, the parameters of
operating times of machinery, working resources and working time are used. To detect the
operating times of machinery and working times the total work time was divided by
AUERHAMMER (1975) in work processes, work spatial processes, and operation elements.
Through this division, the measurement of the individual steps during the management of
Paludicultures should be facilitated.
The work partial processes main work time, time to turn the harvester on the area,
transportation time, unloading time, service time were examined during the investigations 2012.
The main work time is the time described by the respective operation, in this case chopping. The
time to turn the harvester on the area is the time required by the Snow Cat to perform a turning
maneuver during chopping. The times of transport and unload were the periods which were
necessary to drive the chopped biomass at full charging bunker of the area and unload. The service
time is the time of the maintenance of the harvester and includes e.g. greasing the moving parts,
regular clean of the vehicle and clean the cooler
For the collection of data during the mowing in summer 2012 GPS data logger and digital
stopwatch were used. The GPS logger was set to put a GPS track point every 5 seconds while
recording the current time, the distance travelled between the points and the respective speed.
48
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
For converting, cleaning, analysing and presenting the data computer programs GPS Track
Analysis 6, NTRIP, MS excel and the online software google-maps and google-earth were used.
RESULTS AND DISCUSSION
The management of the area in Waschow (Germany, Mecklenburg-Western-Pommerania)
during mowing in summer 2012 was carried out in a single stage method. The classification of
harvesting operations in stages refers to the respective numbers of operations needed for mowing,
conditioning and transport of the biomass at the field. In this case the complete salvage of biomass
from harvest to the unloading at the field edge was carried out in one operation. The caterpillarbased technology (modified Snow Cat) with saddled bunker and a transport volume of 9 m³ are
used (Figure 1). Figure 6 demonstrates the distribution of working hours for the investigated
harvesting methods.
Figure 6 – Working time distribution of a single stage harvest method during mowing in summer 2012
Two Places to unload the biomass were set up on opposite edges of the field and
approached alternately from the harvesting machine with full bunker. The largest share of the total
working time took the transport time by 32 % despite the short transport distances (average 175 m).
The management of Paludiculture with a growth height of 60 cm required a processing route of
8,480 m per ha. For transporting biomass from the area 58 % of the distance is required. Only 42 %
of the route was needed for the chopping. The reason is that the bunker with a volume of 9 m³ has a
very low transport capacity. This increases the necessary transport trips per ha. The effects of many
crossings on fen areas are shown in Figures 7 and 8. This is one access road, which was
photographed immediately after the management and again in the following year.
Figure 7 – Access to the area after the harvest and approximately 50 crossings (Photo C. Schröder 2011)
49
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Figure 8 – Access to the area after the harvest and approximately 50 crossings one year after management
(Photo S. Dettmann 2012)
The chopping of biomass took 29 % of total work time. To service the harvesting vehicle
while mowing 23 % of total work time was spent. This high percentage shows how much the
harvesting vehicles are overused by chopping under these circumstances. The reason is that the
machines used were only modified reconstructions of carrier vehicles from other work areas.
Turning the harvester on the field took 2 % of the total working time. Unloading the
biomass required 14 % of the total working time.
CONCLUSION
The previous work shows the limits of the harvest of biomass from Paludicultures. Large
areas and productive populations represent major technical and logistical challenges to the
establishment of harvest chains. A management of Paludicultures is possible in general. Big
challenges for the deployement of Paludibiomasses were the harvest and the salvage of the plants
material. The technology is not developed and serial available. But the aspects of location, time of
harvest, crop, subsequent utilization of biomass and the available technology make requests to a
logistics concept for Paludicultures that often require individual solutions. Each solution of
management of wet peat soils is bound to keep the number of crossings on the surface as low as
possible.
However, the optimization potential for technology and procedures is large. Harvesting and
logistics can be further improved in terms of efficiency and soil protection. Nevertheless, an
economic use will be very difficult in many cases without an adjustment or a development of the
infrastructure of the wet areas.
To recover the biomass and to reduce the damage to the soil, the following conclusions can
be drawn from this study:
•
The biomass must be transported, avoiding multiple crossings by the machines;
•
Long access roads or crossings between sub areas were bottlenecks which must be
eliminated to prevent multiple crossings.
•
Opportunities to optimize the technology for the management of Paludicultures and
affecting the infrastructure of the face were:
•
The attachment of chosen lanes on existing wet peatland;
•
The application of fastened biomass storage places to minimize the transport times and to
reduce the trips on the surface of the wet area;
•
The design of the infrastructure with fastening the main chosen lines and the
decommissioning of the bottlenecks (e.g. during rewetting) with the aim to separate
harvesting and transport vehicles to increase the working width by using more powerful
harvesters and simultaneously light transport vehicles that were only used on “skill trails”.
•
Ensuring of large transport capacity by increasing the load capacity or compaction of the
biomass during the harvesting process.
50
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
References:
AUERNHAMMER, H. 1975. Eine integrierte Methode zur Arbeitszeitanalyse, Planzeitherstellung
und Modellkalkulation landwirtschaftlicher Arbeiten, Dargestellt an verschiedenen
Arbeitsverfahren der Bullenmast. Dissertation, Uni-München, 201 p.
DE JONG, J.J., SCHAAFSMA, A.H., AERTSEN, E.J.M., HOKSBERGEN, F.Th. 2003. Machines
voor het beheer van natte graslanden. Een studie naar de kosten van beheer van natte en
vochtige graslanden met aangepaste machines. Alterra-rapport 747, Research Instituut
voor de Groene Ruimte, Alterra/ Wageningen, 45 p, ISSN: 1566-7197
DETTMANN, S., KANSWOHL, N., FRAS, J., SCHELEGEL, M. 2013. Logistiklösungen für die
Bereitstellung von Paludikulturbiomassen. Logistyka – nauka, 2013, Nr. 5, p. 40 – 44,
ISSN: 1231-5478
SCHRÖDER, C., DETTMANN, S. 2014. Realisierbarkeit der Ernte von Biomasse aus
Paludikultur. Paludikultur – Bewirtschaftung nasser Moore (ed. SCHRÖDER, C.,
WICHTMANN, W.). Greifswald. Im Druck
GRANÉLI, W. 1984. Reeds as an energy source in Sweden. Biomass, Nr. 4, p. 183-208
RECHBERGER, C. 2003. Schilf (Phragmites australis), Analyse der Ernte- und
Verwertungsmöglichkeiten unter besonderer Berücksichtigung des Neusiedler Sees.
Diplomarbeit, FH Wiener Neustadt für Wirtschaft und Technik, Wieselburg, 131 p.
THIEL, E., NYFFENEGGER, F. 2007. Moorraupe, Untersuchung der Belastbarkeit sehr weicher
Böden (Moorböden), Forschungsbericht, Universität Bern, Institut für Geologie,
Geographisches Institut, Bern, 129 p.
WICHTMANN, W., TANNEBERGER, F. 2009. Feasibility of the use of biomass from re-wetted
peatlands for climate and biodiversity protection in Belarus. Michael Succow Stiftung zum
Schutz der Natur, Greifswald, 112 p.
Contact address:
MSc. Sebastian Dettmann, Universität Rostock, AUF, Professur für Tierhaltung und Verfahrenstechnik,
Justus-von-Liebig-Weg 8, 18057 Rostock
prof. Dr. Norbert Kanswohl, Universität Rostock, AUF, Professur für Tierhaltung und Verfahrenstechnik,
Justus-von-Liebig-Weg 8, 18057 Rostock
prof. Dr. Jozef Fras, Politechnika Poznańska, Katedra Nauk Ekonomicznych, ul. Strzelecka 11, 60-965
Poznań
prof. Ing. Miroslav Kavka, Czech University of Life Sciences, CULS Prague, 16521 Praha 6 – Suchdol
prof. Ing. Ondřej Šařec, Czech University of Life Sciences, CULS Prague, 16521 Praha 6 – Suchdol
51
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
THE INFLUENCE ON WINTER WHEAT PRODUCTION COSTS AND TAXES ON THE
PRICE OF THE PRODUCED BIOETHANOL
TOMASZ K. DOBEK, PAWEŁ KOŁOSOWSKI, PATRYCJA SAŁAGAN
Department of Construction and Use of Technical Devices
West Pomeranian University of Technology in Szczecin
Abstract
The article presents the analysis and economic assessment of winter wheat production, processing
of yields into bioethanol and influence of taxes on bioethanol price. Research was carried out on
farms using various technologies of bedding of soil and sowing. Taking into account the cost of
winter wheat. Fain production and processing into bioethanol, the economic efficiency of
bioethanol from winter wheat was calculated. The price of biofuel was calculated according to
derived income from plant production and applied taxes. The study shows that biofuel production
is not very profitable.
Keywords:
the price of bioethanol, the cost of plant production, the processing costs, income
from plant production, winter wheat
INTRODUCTION
The increasing costs of plant production on farm, including fuel costs, support wider use of
biofuels. They are additionally justified by the environmental benefits which can include the
possibility of reducing Feenhouse gas emissions and the possibility of producing them on farms. At
the same time, an important environmental factor is the possibility of using inferior soils for plant
Fowing used for bioethanol production. On the one hand it may cause the increase in the number of
workplaces but on the other hand it may lead to the increase in food prices. Bioethanol production
guarantees its biodeFadability, reproducibility and diversification in the fuel sector. The future of
biofuels depends on their profitability which is dependent on a number of interrelated factors –
including tax policy of the state and the European Union. The rising costs of plant production on
farms as well as the current system of fuel taxes have negative impact on the profitability of
aFicultural production. From an economic point of view, the production of biofuels requires
maintaining the low prices of raw materials for its manufacturing. However, it is difficult to carry
out when the technology of plant production is badly chosen [Dobek 2007]. The production of the
raw material is all costs incurred since bedding of land until harvest. During the production of raw
materials for the bioethanol we have no influence on the external determinants such as prices of
fertilizers, pesticides, seeds, labor costs, taxes, Fants or state policy and the current condition of the
economy [Kupczyk, Ekielski 2002, Dobek 2008]. The atmospheric condition in a present year,
weather anomalies or disasters also affect the production of the raw material. All these factors
determine the costs of producing raw materials for further processing and therefore affect the costs
of bioethanol production. It seems that the farmer plays a very important role, because the
production costs of raw materials have a large impact on the final price of biofuel. Therefore, all
technical innovations, new technologies, energy-saving aFicultural machinery, new plant varieties,
new generation fertilizers, which make it possible to reduce costs of production, should be
systematically put into service. The aim of this study was to carry out an economic analysis and
evaluation of technology of winter wheat production, processing of obtained field crops for
bioethanol and calculation of economic efficiency of their production [Dobek 2005].
MATERIAL AND METHODS
The study was conducted in the years 2010/11-2012/13 on the family farms engaged in
plant production in West Pomeranian Voivodeship. Comparable technologies (i.e. fertilization and
spraying was performed three times) and one-stage harvest were used on the tested farms, and the
differences depended on the use of various technologies of tillage and sowing. The first farm is the
farm with a total area of 68 ha. The farm (hereinafter the F-1) in the studied period winter wheat
was cultivated on area from 12 ha to 28 ha. Soils included in the farm are medium-heavy soils of
52
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
very good and good rye complex, soil quality class IVa and IVb. After harvesting of forecrop, first
ploughing with disk harrow was carried out. Then plough sowing was made, after which winter
wheat using seed drill aggregate was sown. Winter wheat was sown to a depth of 5 cm. The dose of
sowing in the first year amounted to 200 kg·ha-1, in the second 180 kg·ha-1 and the third 190 kg·ha1
. The obtained yield of winter wheat production varied from 4.3 t·ha-1 to 5.1 t·ha-1. The second
farm is a farm with a total area of 48 ha. Winter wheat was cultivated on the farm (hereinafter F-2)
on the area from 11 ha to 23 ha. Soils included in the farm are medium-heavy soils of very good
and good rye complex, soil quality class IIIb and IVa. In winter wheat production the technology of
traditional tillage was used (i.e. ploughing with disc harrow, plough with hillside plough, and
before sowing, soil post-processing with cultivated aggregates was performed). Winter wheat was
sown with a universal seeder to a depth of 5 cm. The dose of sowing in a first year amounted to
180 kg·ha-1, in the second and third year 180 kg·ha-1. Winter wheat production yield obtained
ranged from 4.6 t ha-1 to 4.9 t ha-1. The last farm was a farm with a total area of 135 ha. Winter
wheat was cultivated on the farm (hereinafter F-3) on the area from 16 ha to 32 ha. Soils included
in the farm are medium-heavy soils of very good and good rye complex, soil quality class IVa and
IVb. In winter wheat production the technology of traditional tillage was used (i.e. stubble
cultivator was used, then ploughing with swivel plough was performed, and before sowing,
apicultural aggregate was used, sowing with universal seeder was performed). Winter wheat was
sown to a depth of 5 cm. The dose of sowing in the first year amounted to 180 kg·ha-1, in the
second 190 kg·ha-1 and in the third 180 kg·ha-1. Winter wheat production yield obtained ranged
from 4.3 t·ha-1 to 5.0 t·ha-1.
The costs of the tested technology consisted of the operating costs of machinery, tools and
tractors, cost of materials and raw materials, fuel costs, cost of human labour [Muzalewski 2009,
Richards 2000] and cost of processing of the obtained seeds into bioethanol. The calculations take
only the direct costs into account. Calculations were performed in different variants; in one
scenario, income arising from the sale of wheat straw and decoction of wheat were not included, in
the second - these values were included. When calculating the price of bioethanol in one scenario
mandatory taxes were not include, in the second in the price of bioethanol mandatory taxes in
leaded petrol E95 was included.
RESULTS AND DISCUSSION
From the analysis of the costs of winter wheat production in the surveyed farms F-1, F-2
and F-3 it can be concluded that the lowest total costs of winter wheat seeds production per one
hectare was obtained at the farm F-1, in which the average value of costs in the tested period
amounted to 1597 PLN·ha-1, and the highest in F-2, where the total average costs amounted to 2428
PLN·ha-1 (Table 1). However, from the point of view of the costs structure of winter wheat seeds
production, the costs of materials and raw materials were characterized by the highest participation.
The lowest costs occured on the farm F-1 and amounted to 714.8 PLN·ha-1, which represents 44.76
% of the total costs of production, and the highest on the farm F-3 – the average value amounted
1536.8 PLN·ha-1, which represents 63.47 % of total costs. The operating cost of machinery and
tools (Table 1) also occupy a significant position – it averaged 425.3 PLN·ha-1 (26.61 %) in the
case of the farm F-1, 635.8 PLN·ha-1 (26.19 %) on the farm F-2 and 482 PLN·ha-1 (19.93 %) on the
farm F-3. Considering the operating costs of machinery and tools (Table 2) used in each
agotechnical measures, it can be concluded that in winter wheat production the highest total costs
were associated with harvest of winter wheat with the harvester. They amounted on average on the
farm F-1 – 246.8 PLN·ha-1 (58.07 %), on F-2 – 372.1 PLN·ha-1 (58.52 %), while on F-3 –
235.6 PLN·ha-1 (48.82 %). The costs associated with tillage were in the second place. The lowest
cost of tillage occurred on the farm F-1 and amounted to 95.3 PLN·ha-1 (22.42 %), which was due
to the seed drill aggregated used. The highest average costs of tillage occurred on the farm F-2 and
amounted to 126.1 PLN·ha-1 (29.38 %).
53
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Table 1 – The average costs structure of winter wheat production in the surveyed farms in the years 2010/11
– 2012/13
F-1
PLN·ha-
Description
The costs of materials and raw materials
The operating cost of machines and tools
without the cost of fuel and human labour
The fuel costs
The costs of human labour
Total costs
Income from production without
surcharges
Income from the production with
surcharges
Economic efficiency of plant production
without surcharges
Economic efficiency of plant production
with surcharges
The farm
F-2
PLN·ha%
1
%
714.8
44.76
1370.0
425.0
26.61
635.8
F-3
PLN·ha1
%
56.42
1536.8
63.47
26.19
482.6
19.93
1
352.7 22.09
104.5
6.54
1597.0
341.5 14.07
80.7
3.32
2428.0
362.8
14.98
39.2
1.62
2421.4
2506.6
1657.4
1742.6
3302.0
2453.1
2538.3
2.58
1.68
1.72
3.57
2.34
2.38
Source: authors’ calculations
The calculations show that costs of human labour were characterized by the lowest share in
the total costs of winter wheat production and it amounted to: on the farm
F-1 – 104.5 PLN·ha-1 (6.54 %), while on the farms F-2– 80.7 PLN·ha-1 and F-3 – 39.2 PLN·ha-1,
which represents 3.32 % and 1.62 % of average total production costs respectively.
Table 2 – The average values of the operation of mechanization of winter wheat production in the surveyed
farms in the years 2010/11 – 2012/13
Description
Unit
F-1
PLN·ha1
The costs of tillage
The costs of fertilizer
The costs of sowing
The costs of plant treatments
The costs of harvest
Total operating cost of aggregates
PLN·ha-1
PLN·ha-1
PLN·ha-1
PLN·ha-1
PLN·ha-1
PLN·ha-1
%
95.3
22.42
18.5
4.36
31.4
7.39
33.0
7.76
246.8 58.07
425.0
The farm
F-2
PLN·ha- %
1
F-3
PLN·ha1
129.6 20.38
27.1
4.27
74.5 11.72
32.5
5.11
372.1 58.52
635.8
%
119.9 24.84
32.1
6.65
58.9 12.21
36.1
7.48
235.6 48.82
482.6
Source: authors’ calculations
In conversion to the mass unit of the resulting yield of winter wheat, the highest cost to
produce one tone of winter wheat was on the farm F-3 (515 PLN·t-1), while on the remaining farms
costs were lower and amounted to: on the farm F-1 – 342.2 PLN·ha-1 (33.6 % decrease) and on the
farm F-3 – 512.9 PLN·ha-1 (0.5 % decrease). In the case of the winter wheat seeds production, the
economic efficiency varied from 1.68 on F-2 to 2.58 on the F-1 (without surcharges) and from 2.34
on F-2 to 3.57 on F-1 (with the surcharges to the production), which shows the profitability of
winter wheat seeds production. Based on these studies and calculations it can be concluded that in
the bioethanol production from winter wheat seeds, the costs of processing the wheat seeds for
bioethanol are very high and came to 43.8-67.2 % of total costs of bioethanol production (Figure
1). In the processing of winter wheat seeds on the surveyed farms, the average percentage share of
the costs of bioethanol production amounted to: on the farm F-1 – 69.52 %, which is
3642.6 PLN·ha-1, while on the farms F-2 and F-3 60.22 % (3689.4 PLN·ha-1) and 60.32 % (3666
54
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
PLN·ha-1) respectively. Figure 1 shows the percentage structure of the costs of bioethanol
production on the surveyed farms.
Fig. 1 – The percentage structure of the cost of bioethanol production on the surveyed farms
Assuming the average value of the processing seeds for bioethanol in force in the
EU and taking into account the sale of production residues (straw and decoction of wheat), the
production of bioethanol on the surveyed farms proved unprofitable (Table 3). The average value
of economic efficiency of bioethanol production on the surveyed farms varied from 1.09 on F-1,
0.91 on F-2 and F-3.
Table 3 – The average costs of production and processing of winter wheat yield for bioethanol in the
surveyed farms in the years 2010/11 – 2012/13
No.
1
2
3
4
5
6
7
Description
The costs of plan production
The processing cost on biofuel
Total costs (item 1 + item 2)
The value of bioethanol
The value of straw and decoction of
wheat
Total income (item 4 + item 5)
Economic efficiency of biofuel
production (item 6/item 3)
Unit
-1
PLN·ha
PLN·ha-1
PLN·ha-1
PLN·ha-1
PLN·ha-1
PLN·ha
–
-1
The farm
F-2
2427.9
3689.4
6167.3
4165.2
1391.2
F-3
2421.4
3666.0
6087.4
4138.8
5506.4
5556.4
5549.9
1.09
0.91
0.91
F-1
1597.0
3642.6
5239.6
4111.7
1394.7
1411.1
Source: authors’ calculations
From the analysis of the price of the produced bioethanol in different variants it can be
concluded that the best solution is a variant in which the value of the sold biofuel and residues such
as straw and decoction of wheat on the income side was included and taxes applicable to leaded
petrol E95 were not included. The value of bioethanol calculated this way amounted on F-1 – 2.23
PLN·dm-3, on F-2 – 2.79 PLN·dm-3 and on F-3 – 2.69 PLN·dm-3. If the valid taxes take the price of
bioethanol into account, it amounts to 4.79 PLN·dm-3, 5.56 PLN·dm-3 and 5.53 PLN·dm-3. The
55
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
worst variant is the price of biofuel when production residues will not be sold (straw and decoction
of wheat).
The price of such biofuel amounts to (without tax) 3.03 PLN·dm-3 on the farm F-1, on the
F-2 – 3,52 PLN·dm-3 and on the F-3 – 3.50 PLN·dm-3. When valid taxes are taken into account, the
price of produced biofuel will come to 3.52 PLN·dm-3, 4.41 PLN·dm-3 and 4.25 PLN·dm-3
respectively (table 4).
Table 4 – The average prices of the bioethanol production in the surveyed farms in the years 2010/11 –
2012/13
No.
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
Description
Unit
dm3·ha-1
PLN·dm-3
PLN·dm-3
PLN·dm-3
The obtained bioethanol
The price of produced bioethanol1
The price of produced bioethanol2
The price of bioethanol with taxes3
(calculated from item 2)
The price of bioethanol with taxes4
(calculated from item 3)
The price of leaded petrol E954
F-1
1728
3.03
2.23
The farm
F-2
1750
3.52
2.79
F-3
1739
3.50
2.69
4.79
5.56
5.53
3.52
4.41
4.25
-3
PLN·dm
PLN·dm-3
- without incomes from the sale of straw and decoction of wheat
- with the incomes from the sale of straw and decoction of wheat
- with taxes as for conventional fuel (item 2)
- with taxes and margin as for conventional fuel (item 3)
5.23
Source: authors’ calculations
1 – the price of bioethanol without taxes and without income from sale of straw and decoction of wheat
2 –the price of bioethanol without taxes and with income from sale of straw and decoction of wheat
3 – the price of bioethanol with taxes and without income from sale of straw and decoction of wheat
4 – the price of bioethanol with taxes and with income from sale of straw and decoction of wheat
Fig. 2 – The calculated difference between the price of the produced bioethanol according to the accepted
variant of counting of income and the price of leaded petrol E95
Figure 2 shows the difference between the calculated price of the produced biofuel
depending on the adopted variant of counting revenues and expenses in relation to the price of
56
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
leaded petrol E95. On the Faph X-axis was taken as the average price of leaded petrol E95 (a value
of zero), while the Y-axis as the differences between price of leaded petrol E95 and various
variants of counting price of production of bioethanol on surveyed farms. The biggest difference
(in favour of bioethanol) was obtained on the farm F-1 in the variant without tax and with the
income from sale of straw and decoction of wheat and it amounted to an average of 2.75 PLN·dm-3.
This difference in the case of the farm F-3 amounted of 2.29 PLN·dm-3 and on the farm F-2 – 2.19
PLN·dm-3. Only in the variant with taxes and without incomes from sale of straw and decoction of
wheat a difference in favour of leaded petrol E95 occurred. The bioethanol on the farm F-2 is 0.58
PLN·dm-3more expensive than the leaded petrol E95 and on F-3 – 0.57 PLN·dm-3.
CONCLUSION
•
The study shows that the production of bioethanol on the surveyed farms is not profitable.
The costs of processing winter wheat for bioethanol affect this situation. The economic
efficiency indicator did not reached value of 1. On the farm F-1 it was 1.09, F-2 and F-3 –
0.91.
•
If there is no possibility of selling the production residues and including taxes in the price
of leaded petrol E95, its price is higher than the average price of leaded petrol E95. On the
farm F-2 the price amounted to 5,56 PLN·dm-3, and on the farm F-3 5,537 PLN·dm-3.
•
In order to achieve viability of bioethanol production the costs of processing of winter
wheat as well as costs of production of raw materials (winter wheat) should be reduced.
References:
DOBEK T. 2005. Ekonomiczeskaja i energeticzeskaja efektivnost wyraszcziwanja pszenicy i rapsa
ozimovo dla proizwodstwa żidkowo biotopliwa. Agarnaja Nauka Evro-Severo-Vostoka. Nr
7: s. 153 – 158.
DOBEK T. 2007. Ocena efektywności ekonomicznej i energetycznej produkcji pszenicy ozimej i
rzepaku ozimego wykorzystanych do produkcji biopaliw. Inżynieria Rolnicza. Nr 6 (94):
s.41-48.
DOBEK T. 2008. Efektywność ekonomiczna i energetyczna produkcji biodiesla w zależności od
stosowanych technologii uprawy rzepaku ozimego. Acta Agrophysica 11(2) 2008 s.369379.
KUPCZYK A., EKIELSKI A. 2002. Bioetanol – szansa dla polskiego rolnictwa. Wieś Jutra Nr 5.
s.13-15.
MUZALEWSKI A. 2009. Koszty eksploatacji maszyn. Wydaw. IBMER, Warszawa. ISBN 97883-806-31-4.
RICHARDS I.R. 2000. Energy balances in the growth of oilseed rape for biodiesel and of wheat
for bioethanol. Levington Agriculture Report, BABFO.
Contact address:
Prof. dr hab. inż. Tomasz K. Dobek; e-mail: [email protected]
Department Construction and Use of Technical Equipment
West Pomeranian University of Technology in Szczecin
Papieża Pawła VI/3 street, 71-459 Szczecin, Poland
57
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
PHYSICAL AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF PELLETS FROM PINE
SAWDUST AND BARK
FIZYCZNE I MECHANICZNE WŁAŚCIWOŚCI PELETÓW Z TROCIN SOSNOWYCH I
KORY
TOMASZ DOBEK, MAREK RYNKIEWICZ
Katedra Budowy i Użytkowania Urządzeń Technicznych,
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny
Streszczenie
W pracy przedstawiono wyniki badań fizycznych i mechanicznych właściwości peletów,
wytworzonych z trocin sosnowych i z trocin sosnowych z 10% dodatkiem kory. Przeprowadzony
eksperyment wykazał, że dodatek kory spowodował zmniejszenie średniej długości oraz
wytrzymałości mechanicznej badanych peletów. Natomiast przeprowadzona analiza statystyczna
nie stwierdziła statystycznie istotnych różnic w ilości pęknięć peletów bez i z dodatkiem kory.
Słowa kluczowe: biomasa, pelety, wytrzymałość mechaniczna
WPROWADZENIE
Stosowanie różnych surowców, zespołów roboczych maszyn w procesie peletowania
umożliwia uzyskanie szerokiego zakresu zagadnień do badań w produkcji peletu drzewnego. Jego
złożoność tego procesu sprawia, że obecnie nie ma jednoznacznych metod, które wspomagałyby
decyzje, w celu optymalnej realizacji procesu.
Hejft [2002] i Tumuluru i in. [2011] twierdzą, że fizyczna i mechaniczna jakość peletów
jest bardzo ważna. W szczególności trwałość mechaniczna i gęstość nasypowa. Im wyższa trwałość
mechaniczna, tym większa odporność na rozsypywanie peletów w trakcie transportu i dłuższy czas
ich spalania Im większa gęstość nasypowa, tym więcej energii można uzyskać z danej objętości
peletów.
Szeroki zakres surowców stosowanych w produkcji umożliwia wytwarzanie peletów o
zróżnicowanych parametrach fizycznych i mechanicznych. Ich odpowiedni dobór ma na celu
uzyskanie produktu końcowego o parametrach zgodnych z wymaganiami określonymi przez normy
europejskie, dotyczące biopaliw stałych.
Filbakk i in. [2012] badali wpływ dodatku kory do peletowanych trocin sosnowych. W
trakcie przeprowadzonych badań stwierdzili, że dodatek kory w ilości 10% obniżył wyniki
wytrzymałości mechanicznej o 0,6%. Jednak wyniki wytrzymałości mechanicznej dla peletu
produkowanego tylko z kory były wyższe, niż peletu wytwarzanego tylko z trocin sosnowych.
Tumuluru i in. [2011] badając pelet przeznaczony na eksport w Kolumbii Brytyjskiej
(Kanada) w okresie od maja 2007 do grudnia 2008, stwierdzili że wytrzymałość mechaniczna
wzrosła z 97,14% do 98,20%. Natomiast długość peletów wzrosła z 14,77 mm do 17,36 mm.
W Polsce największą powierzchnię leśną wg składu gatunkowego zajmują lasy sosnowe tj.
5461 tys. ha (59,95%), i z tego względu jest to najbardziej dostępny gatunek drewna dla zakładów
drzewnych w Polsce.
CEL BADAŃ
Celem badań jest określenie wpływu składu peletowanych surowców (trocin sosnowych i
trocin sosnowych z dodatkiem kory) na fizyczne i mechaniczne parametry wytwarzanego peletu.
METODYKA BADAŃ
Badania przeprowadzono dla peletów drzewnych, które były wytwarzane z trocin
sosnowych oraz z trocin sosnowych z 10% dodatkiem kory. Użyte składniki wytwarzanego peletu
w publikacji oznaczono jako:
S – trociny sosnowe,
SK – trociny sosnowe 90% i kora 10%.
58
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Pelety wytwarzane były w peleciarce o wydajności 1 t/h, która wyposażona była w matrycę o
średnicy otworów 6 mm i 8 mm. Wytworzony pelet oznaczono następująco:
S6 – peletowane trociny sosnowe (100%) w peleciarce o średnicy otworów matrycy 6 mm,.
S8 – peletowane trociny sosnowe (100%) w peleciarce o średnicy otworów matrycy 8 mm,
SK6 - peletowane trociny sosnowe (90%) z dodatkiem rozdrobnionej kory w ilości 10% w
peleciarce o średnicy otworów matrycy 6 mm,
SK6 - peletowane trociny sosnowych (90%) z dodatkiem rozdrobnionej kory w ilości 10% w
peleciarce o średnicy otworów matrycy 8 mm.
Linia technologiczna produkcji peletu składała się z następujących elementów: zbiornika
surowca, suszarni, rozdrabniacza, mieszarki, kondycjonera z dozownikiem pary, peleciarki,
chłodnicy i przesiewacza.
Wilgotność badanych próbek wykonywano zgodnie z normą EN 14774-3:2009 i obliczano
wg wzoru:
M ad =
( m 2 − m3 )
⋅ 100
(m2 − m1 )
[1]
Mad – wilgotność,
m1 – masa pustego naczynia,
m2 – masa naczynia z próbką przed suszeniem,
m3 – masa naczynia z próbką po suszeniu.
Gęstość nasypową peletowanych składników i peletów obliczano wg wzoru [2]
określonego przez normę EN 15103:2009. Badanie wykonano z użyciem naczynia o objętości
0,001m3.
BDar =
BDar – gęstość nasypowa [kg/m3],
m2 – masa naczynia z próbka [kg],
m1 – masa pustego naczynia [kg],
V – objętość naczynia [m3].
(m2 − m1 )
V
[2]
Gęstość utrzęsioną wyznaczano przy użyciu aparatu Engelsmanna. Badanie polegało na
umieszczeniu próbki o objętości 0,0005m3 w naczyniu aparatu Engelsmanna, a następnie
dokonywano utrząsania przez 5 min. z częstotliwością 150 Hz i amplitudą 10 mm. Po zakończeniu
utrząsania odczytywano objętość próbki. Gęstość w stanie utrzęsionym obliczono wg wzoru:
TD =
m
Vt
[3]
TD - gęstość w stanie utrzęsionym [kg/m3],
m – masa próbki [kg],
Vt – objętość po utrzęsieniu [m3].
Jako wynik przyjęto średnią arytmetyczną z trzech powtórzeń.
Do pomiaru wytrzymałości mechanicznej peletów wykorzystano tester mechaniczny ZU05, którego budowa i zasada działania jest zgodna z normą europejską EN 15210-1:2009. Z próbki
ogólnej peletu drzewnego iglastego o masie ok. 3 kg odsiewano rozkruszone części na sicie
o średnicy otworów 3,15 mm. Następnie z peletu pozostałego na sicie przygotowano trzy próbki,
każda o masie 500 g. Próbki umieszczano w komorze, którą wirowano przez 10 min. z prędkością
50 obr/min. Po zatrzymaniu testera próbki odsiewano na sicie o średnicy otworów 3,15 mm.,
a pozostałość na sicie ważono. Obliczenia wytrzymałości mechanicznej peletu drzewnego
dokonano wg wzoru [4] określonego przez normę EN 15210:2009:
DU =
mA
⋅ 100
mE
59
[4]
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
DU – wytrzymałość mechaniczna peletu [%],
mE – masa próbki laboratoryjnej badanego peletu – 500 g,
mA – masa peletu pozostałego na sicie po zbadaniu wytrzymałości mechanicznej [g].
Pomiar średnic i długości peletów wykonywano zgodnie z normą EN 16127:2012.
Mierzono 10 wybranych losowo peletów z próbki o masie 100 g.
Określano również ilość peletów z pęknięciami wzdłużnymi, poprzecznymi i mieszanymi
(wzdłużne i poprzeczne). Badanie polegało na losowym wybraniu 100 peletów z próbki
laboratoryjnej o masie 500 g. Następnie z wyselekcjonowanej próbki, wybrano pelety z
widocznymi pęknięciami i podzielono je na trzy grupy, w zależności od rodzaju pęknięcia.. Na
podstawie liczby uszkodzonych peletów określano ich % udział w danej partii badanych peletów.
Obliczenia statystyczne
Analizę statystyczną przeprowadzono przy pomocy programu Statistica i Excel. Dla
badanych parametrów sprawdzono ich zgodność z rozkładem normalnym. Badania rozkładu
przeprowadzono testem W Shapiro-Wilka. Krytyczny poziom istotności przyjęto dla p=0,05.
Istotność różnic wartości średnich, dla parametrów o rozkładzie normalnym sprawdzano testem tStudenta. Istotność różnic wartości średnich w więcej niż dwóch populacjach, sprawdzono testem
ANOVA. Do sprawdzenia różnic pomiędzy grupami użyto testów wielokrotnych porównań
Tukey’a. W celu porównania parametrów jakościowych oceny dokonano testem Chi2 [Stanisz
1998] .
WYNIKI BADAŃ
Na rys.1 przedstawiono wyniki gęstości nasypowej i utrzęsionej badanych surowców
użytych do wytworzenia peletów przy wilgotności 8%.
250
216,88
182,15
gęstość [kg.m-3 ]
200
150
175,87
149,48
100
50
0
nasypowa
utrzęsiona
S
SK
Rys. 1 – Uzyskane w trakcie badań wyniki gęstości nasypowej i utrzęsionej trocin sosnowych (S) oraz trocin
sosnowych 90% i kory 10% (SK).
Gęstość nasypowa dla trocin sosnowych wynosiła 149,48 kg.m-3, natomiast 10% dodatek
kory spowodował wzrost gęstości nasypowej o 32,67 kg.m-3. Gęstość utrzęsiona dla mieszanki
składającej się trocin sosnowych i kory wyniosła 216,88 kg.m-3 i była wyższa o 23,3% w
porównaniu do trocin sosnowych.
Przeprowadzona analiza statystyczna testem t-Studenta wykazała statystycznie istotne
różnice wartości średnich gęstości nasypowej pomiędzy trocinami sosnowymi a trocinami
sosnowymi z dodatkiem kory (współczynnik istotności p=0,0001). Podobnie w przypadku gęstości
60
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
utrzęsionej, przeprowadzona analiza statystyczna również wykazała statystycznie istotne różnice
pomiędzy badanymi grupami (p=0,0005).
Na podstawie przeprowadzonych analiz statystycznych dla których współczynnik
istotności p <0,05 można stwierdzić, że dodatek kory ma wpływ na uzyskiwane wyniki zarówno
gęstości nasypowej i utrzęsionej.
wytrzymałość mechaniczna (%)
100
99
97,84
98
97,87
97
95,69
96
94,51
95
94
93
92
91
S6
S8
SK6
SK8
Rys. 2 – Uzyskane w trakcie badań średnie wyniki wytrzymałości mechanicznej badanych peletów.
Na podstawie rysunku 2 można stwierdzić, że najwyższe średnie wartości wytrzymałości
mechanicznej (przy wilgotności 10%) uzyskał pelet wytworzony z trocin sosnowych o średnicy 6
mm (97,8%) i średnicy 8 mm (97,9%). 10% dodatek kory do peletowanych trocin sosnowych
spowodował obniżenie wyników wytrzymałości mechanicznej, zarówno dla peletów o średnicy 6
mm (93,5%) i 8 mm (94,7 mm).
W tabeli 1 przedstawiono wartości współczynnika istotności p, pomiędzy wynikami
wytrzymałości mechanicznych badanych peletów, uzyskanymi po statystycznej analizie wariancji
Anova.
Tabela 1 – Wartości współczynnika istotności, pomiędzy wynikami wytrzymałości mechanicznych badanych
peletów po przeprowadzeniu statystycznej analizie wariancji Anova i testu Tukey’a.
Pelet
S6
S8
SK6
SK8
S6
x
0,99385
0,00023
0,00023
S8
0,99385
x
0,00023
0,00023
SK6
0,00023
0,00023
x
0,00025
SK8
0,00023
0,00023
0,00025
x
Na podstawie tabeli 1 można stwierdzić, że nie ma statystycznie istotnych różnic pomiędzy
uzyskanymi wynikami wytrzymałości mechanicznej dla peletów wytworzonych z trocin
sosnowych (S6 i S8) o średnicy 6 i 8 mm (p> 0,05). Stwierdzono natomiast statystycznie istotną
różnicę dla peletów o średnicy 6 i 8 mm wytworzonych z mieszanki trocin i kory (SK6 i SK8). Na
podstawie tej analizy można stwierdzić, że zwiększenie otworów matrycy z 6 do 8 mm wpłynęło
na wzrost wyników wytrzymałości mechanicznej dla peletów SK6 i SK8, natomiast takiego wpływ
nie stwierdzono w przypadku peletowania trocin bez dodatku kory.
Dodatek kory do peletowanych trocin wpływał na obniżenie wartości wytrzymałości
mechanicznej, zarówno dla peletów o średnicy 6 i 8 mm, co potwierdziła analiza statystyczna
(p<0,05).
W tabeli 2 przedstawiono parametry długości badanych peletów.
61
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabela 2 – Parametry długości badanych peletów [mm].
Pelet
S6
S8
SK6
SK8
min.
15,83
13,74
9,58
9,08
średnia
18,16
16,70
12,31
11,60
max.
21,08
21,40
15,17
15,18
odch. st.
1,67
2,71
1,71
2,01
Na podstawie tabeli 2 można stwierdzić, że największą średnią wartość długości (18,16
mm) uzyskał pelet wytworzony z trocin sosnowych (S6) o średnicy 6 mm, natomiast najmniejszą
średnią wartość długości uzyskały pelety wytworzone z trocin i kory (SK8) o średnicy 8 mm (11,60
mm).
Najmniejsze wartości odchylenia standardowego uzyskały pelety o średnicy 6 mm, co
świadczy o ich najbardziej jednorodnych wymiarach długości. Wśród peletów o większych
średnicach ich długości są bardziej zróżnicowane, co może być spowodowane pękaniem i
łamaniem.
W tabeli 3 przedstawiono parametry średnicy badanych peletów.
Tabela 3 – Parametry średnicy badanych peletów [mm].
Parametry średnicy [mm]
min.
średnia
max.
odch. st.
S6
6,11
6,27
6,49
0,10
S8
8,20
8,36
8,57
0,12
SK6
6,09
6,18
6,34
0,08
SK8
8,14
8,19
8,45
0,09
Na podstawie tabeli nr 2 można stwierdzić, że różnica pomiędzy minimalną a maksymalną
średnicą peletu wytworzonego z trocin sosnowych w peleciarce o średnicy matrycy 6 mm wynosiła
0,38 mm, natomiast dla peletu wytworzonego z trocin sosnowych z dodatkiem kory w tej samej
matrycy różnica ta wyniosła 0,25 mm. Najmniejsze wartość odchylenia standardowego uzyskano
dla peletów SK6 (0,08 mm) i SK8 (0,09) co świadczy o ich najbardziej jednorodnych średnicach.
W tabeli 4 przedstawiono procentowy udział peletów z pęknięciami.
Pelet
Tabela 4 – Procentowy udział peletów z pęknięciami.
Pelet
S6
S8
SK6
SK8
poprzeczne
21
29
32
31
Pęknięcia [%]
wzdłużne
mieszane
9
8
12
7
20
10
16
11
razem
38
48
62
58
Przeprowadzone badania dotyczące określenia ilości peletów z pęknięciami (tab. 4)
wykazały, że dodatek kory dla peletów o średnicy 6 mm wpłynął na wzrost ilości pęknięć o 24%.
Dla peletów o średnicy 8 mm dodatek kory wpłynął na zwiększenie ilości pęknięć o 10%. W
trakcie procesów produkcyjnych należy dokonywać określenia ilości pęknięć, ponieważ ich
zwiększenie może powodować łamania. Przeprowadzona analiza statystyczna testem Chi2 nie
wykazała statystycznie istotnych różnic w ilości pęknięć badanych peletów.
WNIOSKI
•
Dodatek kory do trocin sosnowych w ilości 10% spowodował wzrost gęstości nasypowej z
149,48 kg.m-3do 175,87 kg.m-3.
62
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
•
•
•
•
ISSN 1802-2391
Najwyższe wyniki wytrzymałości mechanicznej 97,9% uzyskał pelet wytworzony z trocin
sosnowych w matrycy o średnicy 8 mm, Natomiast najmniejsze (94,5%) uzyskał pelet z
trocin sosnowych z dodatkiem kory o średnicy 6 mm.
Zastosowanie matrycy o średnicy otworów 8 mm, umożliwia wyprodukowanie peletu o
wyższych wartościach wytrzymałości mechanicznej w porównaniu do matrycy o średnicy
otworów 6 mm.
Peletowana kora z trocinami sosnowymi powoduje uzyskanie peletów o krótszych
długościach.
W badanych peletach nie stwierdzono statystycznie istotnych różnic w ilości pęknięć.
Bibliografia:
European Standard. EN 14774-3:2009, Solid biofuels. Determination of moisture content. Oven
dry method – Part 3: Moisture in general analysis sample.
European Standard. EN 15210-1:2009, Solid biofuels – Determination of mechanical of pellets and
briquettes – Part 1: Pellets.
European Standard. EN 16127:2012, Solid biofuels - Determination of length and diameter of
pellets.
European Standard. EN15103:2009, Solid biofuels - Determination of bulk density.
FILBAKK T., RAIDA J., NURMI J., HØIBØ O. 2011. The effect of bark content on quality
parameters of Scots pine (Pinus sylvestris L.) pellets, Biomass and Bioenergy 35 (2011) s.
3342-3349.
GUS, 2012. Leśnictwo 2012, GUS - Główny Urząd Statystyczny, Warszawa, ISSN 1230-574X.
HEJFT R. 2002. Ciśnieniowa aglomeracja materiałów roślinnych, Wyd. ITE w Radomiu. ISBN.
83-7204-251-9.
STANISZ A. 1998. Przystępny kurs statystyki w oparciu o program Statistica PL na przykładach z
medycyny, Statsoft Polska Kraków, ISBN 83-904735-4-2
TUMULURU J. S., SOKHANSANJ S., LIM C. J., BI T., LAU A., MELIN S., SOWLATI T.,
OVEISI E. 2011. Quality of wood pellets produced in British Columbia for export. Applied
Engineering in Agriculture 26(6): s.1013-1020.
Adres do korespondencji:
Marek Rynkiewicz
Katedra Budowy i Użytkowania Urządzeń Technicznych
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
ul. Papieża Pawła VI 3
71-459 Szczecin
[email protected]
63
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
LOWERING OF THE QUANTITY OF AMMONIA EMISSIONS PRODUCED IN
AGRICULTURAL POULTRY-RAISINGS BY MEANS OF TECHNOLOGY OF
ELECTROLYTICALLY MODIFIED WATER
SNÍŽENÍ MNOŽSTVÍ EMISÍ AMONIAKU PRODUKOVANÉHO V ZEMĚDĚLSKÝCH
CHOVECH DRŮBEŽE POMOCÍ TECHNOLOGIE ELEKTROLYTICKY UPRAVENÉ
VODY
DOLAN ANTONÍN1 , BARTOŠ PETR1,2, ŠŤASTNÁ JANA1, WOLLNER ANTONÍN1
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Katedra zemědělské, dopravní a manipulační
techniky, Studentská 13, 370 05 České Budějovice, Česká republika
2
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Pedagogická fakulta, Katedra aplikované fyziky a
techniky, Jeronýmova 10, 371 15 České Budějovice, Česká republika
1
Abstract
The reference document IPPC – Integrated prevention and restriction of pollution BREF –
(EUROPEAN COMMISSION, JOINT RESEARCH CENTRE, 2001) sets obligatory limits for
emissions of gases being released into the atmosphere as a result of intensive agricultural and
industrial production. In this contribution, the experimentally found ammonia emissions of NH3
produced by intensive fattening of chickens (broilers) on a deep bedding are compared,
respectively partly in referential raising where the animals are watered by common water, and in
experimental raising where the animals were watered by electrolytically modified water (EOW –
Elektrolyzed Oxydizing Water). BREF sets for this case an emission limit of 0.005 – 0.11 kg of
NH3 per one piece and year. The experimentally set average value was in referential halls of
0.057 kg.pc-1.year-1 and in experimental sections of 0.052 kg.pc-1.year-1. The measured values are
situated c. in the middle of the stated interval and fulfil thus the obligatory limits. As for the
evaluation of effects of electrolytically modified water during the fattening of chickens for
lowering of NH3 emissions, it can be stated that the found average value of production specific
emissions during the use of EUV dropped at all monitored years.
Keywords:
gas emissions, ammonia, poultry, EOW
Souhrn
Referenční dokument EK o IPPC – Integrovaná prevence a omezení znečištění BREF –
(EUROPEAN COMISION, JOIN RESEARCHCENTRE, 2001) stanoví závazné limity pro emise
plynů vypouštěných do ovzduší v důsledku intenzivní zemědělské a průmyslové výroby. V tomto
příspěvku jsou porovnány experimentálně zjištěné emise amoniaku NH3 produkované intenzivním
výkrmem kuřat (brojlerů) na hluboké podestýlce, a to jednak v referenčním chovu, kde jsou zvířata
napájena běžnou vodou, a v experimentálním chovu, kde byla zvířata napájena vodou
elektrolyticky upravenou (EUV – Elektrolyticky upravená voda). BREF pro tento případ stanovuje
emisní limit 0,005 – 0,11 kg NH3 na jeden kus a rok. Experimentálně stanovená průměrná hodnota
byla v referenčních halách 0,057 kg.ks-1.rok-1 a v experimentálních sekcích 0,052 kg.ks-1.rok-1.
Naměřené hodnoty se nacházejí cca ve středu uvedeného intervalu a splňují tak závazné limity.
K vyhodnocení účinků elektrolyticky upravené vody při výkrmu kuřat na snížení emisí NH3 lze
konstatovat, že zjištěná průměrná hodnota výrobních měrných emisí při využití EUV ve všech
sledovaných letech poklesla.
Klíčová slova: emise plynů, amoniak, drůbež, EUV
ÚVOD
Problematika snižování objemu emisí zátěžových a skleníkových plynů vypouštěných do
atmosféry v důsledku lidské činnosti je globálním problémem několika posledních desetiletí.
Závazné dokumenty ukládají členským státům používat takové technologické postupy, které
umožní dodržení stanovených emisních limitů. V řadě států se daří díky těmto nařízením množství
64
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
vypouštěných emisních plynů dokonce snižovat. Jako problematické se v tomto směru jeví země
s prudkým rozvojem průmyslu, jako je Čína, Indie a některé africké státy, kde prudce roste zejména
produkce nejvýznamnějšího skleníkového plynu oxidu uhličitého.
Základním dokumentem pro ochranu ovzduší závazným pro členské státy Evropské unie je
Směrnice Rady 96/61/EC (IPPC). Do legislativy České republiky byl tento dokument
implementován zákonem č. 76/2002 Sb., o integrované prevenci a omezování znečištění, ve znění
pozdějších předpisů. Vedle tohoto dokumentu Evropská komise připravuje a vydává referenční
dokumenty nejlepších dostupných technik, tzv. dokumenty BREF (Best Available Technique
Reference Documents), které byly připraveny týmy odborníků sdružených v technických
pracovních skupinách Evropské kanceláře IPPC v Seville. Na téma této práce se pak vztahuje
kategorie 6.6.: Zařízení pro intenzivní chov drůbeže s prostorem pro více než 40 000 kusů drůbeže,
přičemž zdroje znečištění jsou rozděleny do několika skupin podle celkové roční emise amoniaku.
Větší zemědělské podniky podléhají Integrovanému povolení (dle dokumentu IPPC) a
emise těchto plynů jsou u nich sledovány. Dosud za překročení stanovených limitů nic neplatí, ale
do budoucna se předpokládá, že budou nuceni nakupovat emisní povolenky obdobně, jako je tomu
například u velkých producentů CO2 (elektrárny, teplárny, železárny a další).
Elektrolyticky upravená voda je univerzální a ekologicky šetrný biocidní přípravek, který
je možné použít na všech úrovních desinfekce a sanitace. Pro využití v chovech hospodářských
zvířat lze EUV vyrábět například pomocí zařízení Envirolyte z nasyceného roztoku chloridu
sodného zředěného pitnou vodou. Elektrochemicky vytvořená forma aktivního chlóru (roztok
kyseliny chlorné) je produkována z běžné kuchyňské soli a pitné vody při působením elektrického
proudu ve speciálním membránovém reaktoru (ENVIROLYTE, 2008). Generováním ionizované
formy aktivního chlóru (roztoku ANK) se napodobuje technologie lidského imunitního systému
přirozené obrany proti mikrobům. Technologie EUV používá celá řada zemědělských podniků.
Vstupní investice na pořízení nezbytného vybavení a úpravy technologie chovu dosahují částky cca
260 tisíc korun.
MATERIÁL A METODIKA
Experimentální měření se uskutečnila v letech 2010 až 2013. Měření bylo provedeno podle
závazné metodiky MZe ČR (JELÍNEK et al., 2011), v určených dnech a vybraných referenčních a
experimentálních halách společnosti Tagrea Čekanice u Tábora. Pro měření koncentrací NH3, CO2,
N2O, CH4 a H2S a dalších zátěžových a skleníkových plynů byl použit přístroj INNOVA 1412
Photoacustic Multi-gas Monitor dánské firmy LumaSense Technologies A/S, Ballerup
s vícekanálovým vzorkovacím a dávkovacím zařízením 1309 D Multipoint Samplet. Teplota haly,
tlak a relativní vlhkost byla měřena přístrojem Commeter D4141 od společnosti COMET SYSTÉM
s.r.o. se sídlem v Rožnově pod Radhoštěm.
Společnost Tagrea Čekanice u Tábora provozuje farmu pro chov více jak 470 tisíc kusů
kuřat na maso (výkupní hmotnost jatečních zvířat je v průměru 1,6 kg). Odchov probíhá v devíti
halách s celkovou užitnou plochou 22 440 m2. Stelivový materiál se přiváží suchý volně ložený a
po podlaze haly se rozhrnuje ručně na celou podlahovou plochu haly ve vrstvě cca 5 až 10 cm.
Technologie krmení je založena na krmných linkách, které jsou zásobovány krmnou směsí
prostřednictvím dopravníků. Krmné linky jsou zavěšeny na stropní konstrukci a jejich výška od
podlahy je regulována v závislosti na stáří a velikosti zvířat Technologie napájení zajišťuje
dostatek čerstvé pitné vody od počátku výkrmu. Pro vytápění jsou instalovány v halách topné
horkovzdušné plynové agregáty. Chlazení a zvlhčování vzduchu v hale se provádí tryskovým
chladicím zařízením. Osvětlení je zabezpečeno osazením plynule regulovatelných zářivek. U
ventilace je přívod vzduchu zajišťován sto sedmnácti přívodními klapkami, jejichž celková plocha
činí 23,02 m2. Odvod vzduchu je zabezpečen pomocí osmi stropních ventilátorů o celkovém
výkonu 120.400 m3.h-1. Při zvýšení nároků na ventilaci je možné použít dalších osm štítových
ventilátorů, čímž se celkový výkon ventilátorů navýší na hodnotu 387.568 m3.h-1.
VÝSLEDKY A DISKUZE
Termíny jednotlivých měření jsou uvedeny v tabulce 1. V roce 2012 nebylo provedeno
měření v experimentální hale z důvodu poruchy na zařízení Envirolyte. Měření probíhala ve
65
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
spolupráci s VÚZT Praha v.v.i. a také v rámci diplomových prací studentů Katedry zemědělské,
dopravní a manipulační techniky ZF JU v Č. Budějovicích.
U všech měření byl sledován aktuální počet zvířat a jejich průměrná hmotnost, měření
probíhala vždy těsně před vyskladněním na porážku. Výsledné vypočtené hodnoty měrných
výrobních emisí jsou uvedeny v tabulce 2.
Tabulka 1 – Termíny měření
Referenční skupina
Rok
2010
2011
Experimentální skupina
Číslo haly
Termín
25.-26.5.2010
6.-7.9.2010
15.-16.2.2011
24.-25.3.2011
12.-13.4.2011
27.-28.7.2011
1
1
Termín
27.-28.5.2010
8.-9.9.2010
15.-16.2.2011
24.-25.3.2011
12.-13.4.2011
27.-28.7.2011
Číslo haly
Pozn.
4
Ve spolupráci s VÚZT Praha
v.v.i.
4
Ve spolupráci s VÚZT Praha
v.v.i.
2012
9.-10.1.2012
2
neměřilo se
neměřilo se
2013
9.-10.1.2013
2
10.-11.1.2013
4
Pro účely BP (PRAŽMA,
2012)
Pro účely BP (KUBÁŃ,2013)
Tabulka 2 – Měrné výrobní emise amoniaku [kg.ks-1.rok-1]
Rok
Experimentální hala
Referenční hala
2010
0,06
0,07
2011
0,08
0,09
2012
neměřilo se
0,04
2013
0,015
0,028
Průměr
0,052
0,057
Hodnoty zjištěných koncentrací měrných emisí NH3 zjištěné v jednotlivých letech vykazují
rozdíly mezi daty z experimentální haly, kde byla EUV využívána, v porovnání s daty z referenční
haly, kde byla využívána pouze obyčejná voda. Statisticky se však nepodařilo vliv EUV na snížení
emisí amoniaku do ovzduší prokázat.
Odchylky mezi zjištěnými hodnotami mohou být způsobeny mnoha vnějšími vlivy, jako je
průměrná venkovní teplota nebo zvýšený výkon ventilace. Ten se zřejmě výrazně uplatnil
především v posledním roce měření, kdy byly zjištěné hodnoty v celém souboru nejmenší.
Dle referenčního dokumentu EK o IPPC (BREF - EUROPEAN COMISION, JOIN
RESEARCH CENTRE, 2001) se stanoví závazné limity pro emise plynů do ovzduší, zejména
amoniaku NH3. Pro náš případ ustájení na hluboké podestýlce u výkrmu kuřat na maso (brojlerů)
udává limit ve výši 0,005 – 0,11 kg.ks-1.rok-1. V této práci naměřená průměrná hodnota byla
v referenčních halách 0,057 a experimentálních 0,052 kg.ks-1.rok-1, tedy hodnoty ze středu
uvedeného rozmezí. Limitní hodnoty jsou tedy jak v referenční, tak v experimentální hale splněny.
ZÁVĚR
K vyhodnocení účinků EUV při výkrmu kuřat na maso lze konstatovat, že u množství
výrobních měrných emisí amoniaku za celé sledované období nebyl shledán statisticky významný
rozdíl mezi daty naměřenými v experimentální hale, kde byla EUV využívána, v porovnání s daty
naměřenými v referenční hale, kde byla využívána pouze obyčejná voda. Statisticky se nepodařilo
vliv EUV na snížení emisí amoniaku do ovzduší prokázat. Pro získání relevantnějších závěrů by
však byla nutná delší časová řada měření s možností eliminovat vliv většiny vnějších parametrů.
66
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Literatura:
ENVIROLYTE (2008): Popis přístroje, využití, technologie,
http//www.envirolyte.cz/products/produkt1 „staženo 20.1.2014“
EUROPEAN COMISION, JOIN RESEARCH CENTRE: Integrovaná prevence a omezování
znečištění (IPPC). Referenční dokument BAT (BREF). Intenzívní chov drůbeže a prasat.
Překlad originálu 2. návrhu z července 2001. Praha, 2001, dostupné
z:www.ippc.cz/obsah/viewtopic.php?t=39 „staženo 25.1.2014“
JELÍNEK A., DOLAN A., VÁVRA V., (2011): Metodika měření emisí amoniaku (NH3) a oxidu
uhličitého (CO2) v chovech drůbeže ve vztahu k integrované prevenci a omezení znečištění
(dále jen IPPC), Závazná metodika pro MZe ČR. JČU v Českých Budějovicích,
Zemědělská fakulta, Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky. 15 s.
KUBÁŇ S. (2013): Měření a vyhodnocení produkce emisních plynů ve vybraném provozu chovu
drůbeže a návrhu na jejich snižování při využití nanotechnologie. [Bakalářská práce],
České Budějovice 2013, 80 s. JU v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra
zemědělské, dopravní a manipulační techniky.
PRAŽMA F. (2012): Měření a vyhodnocení produkce emisních plynů ve vybraném provozu s
chovem drůbeže. [Bakalářská práce], České Budějovice 2012, 64 s. JU v Českých
Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky.
Problematika byla řešena v rámci Výzkumného projektu MZe ČR QH 72134 a jako bakalářské
a diplomové práce na JU v Českých Budějovicích, Zemědělské fakultě. Měřící přístoje jsou
majetkem BAT centra JU.
Kontaktní adresa:
Ing. Antonín Dolan
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra zemědělské, dopravní a
manipulační technily, Studentská 13, 37005 České Budějovice
Tel. +420387772638, GSM +420603513679
e-mail: [email protected]
67
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ANALYSIS OF TACTRO OPERATIONAL DATA DURING FORAGE HARWESTING
HODNOCENÍ PROVOZU TRAKTORU PŘI PRÁCI SE SBĚRACÍM VOZEM
JAN DOVOL, PETR ŠAŘEC
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta
Abstract
Telematics become more and more common thing especially on bigger farms. The main reason for
using this systems is easier control over operational costs. This text aims to analyse tractor
operational data related with forage harvesting with forage wagon. Evaluation was based on
information obtained from telematics system installed on tractor.
Keywords:
telematics, tractor, forage harvesting, operating time structure
ÚVOD
V současné době je i v běžné praxi stále častější sledování strojů pomocí různých
telematických systémů. Hlavním důvodem pro toto sledování bývá snaha o úsporu nákladů při
provozu techniky. Potenciální úspory plynou z několika oblastí, jedná se o evidenci spotřeby
pohonných hmot a tudíž odhalení případných krádeží, odhalení neproduktivních časů nebo dokonce
i jejich příčin, dohled nad obsluhou z hlediska zacházení se strojem, snazší plánování servisu strojů
a možné omezení servisem způsobených prostojů, optimalizace organizace činnosti techniky.
V tomto textu bude ukázáno, k čemu lze dojít při analýze dat o provozu stroje z takovéhoto
systému.
MATERIÁL A POUŽITÉ METODY
Hodnocen byl traktor Zetor Forterra 125 agregovaný se sběracím vozem Pöttinger
Europrofi 5000 L v podzimním období při sběru poslední seče jetele a trvalých travních porostů.
Poslední seč se prováděla jako součást údržby porostu před zimou a sklizená hmota byla použita do
kompostu. Jmenovitý výkon traktoru činí 90 kW, jmenovité otáčky 2 200 min-1,maximální
přeběhové otáčky 2 460 min-1, volnoběžné otáčky 800 ± 25 min-1. Maximální točivý moment
525 N∙m při 1 480 min-1. Maximální výkon je dosažen při 1 800 min-1. Sběrací vůz vyžaduje
otáčky vývodového hřídele traktoru 1 000 min-1, ty traktor dosahuje při 1 950 min-1. [3]
K záznamu dat bylo použito zařízení zapůjčené VÚZT Praha Ruzyně (Ing. Karel
Kubín, Ph.D.), toto zařízení zaznamenává na paměťovou kartu údaje z GPS, údaje o spotřebě
(dvoukomorový průtokoměr) a otáčkách motoru (vlastní senzor), a to v intervalu 5 s. Přičemž
záznam dat je spouštěn při spuštění zapalování. Mimo rozsah tohoto článku byla ověřována shoda
použitého průtokoměru s cejchovaným výdejním stojanem na naftu a byl zjištěn rozdíl 1% za
období 3 měsíců. Průtokoměr zaznamená 321 pulzů na spotřebovaný litr.
Uvedená činnost probíhala po dobu 10 dní. Jak se ukázalo, občas docházelo ke krátkým
výpadkům záznamu na kartu, přesto že se jednalo o výpadky v řádu minut až desítek minut
maximálně jednou za směnu, byly tyto dny vyřazeny. Analýze tedy bylo podrobeno celkem 6 dní.
Z těchto dní byly 4 se standartní pracovní dobou, 1 se směnou delší než 8 h a 1 s poloviční směnou
(pouze odpoledne). [1][3]
Sledována byla struktura času. Byly rozlišeny tyto dílčí časy: čas práce, čas přejezdu, čas
prostoje – motor v chodu, čas prostoje – motor vypnut, čas údržby a čas přestávek. Čas práce byl
definován jako doba, po kterou byla souprava v provozu na pozemku nebo přepravovala hmotu na
kompost. Čas přejezdu tvoří doba přepravy z areálu firmy na pozemek a opačně. Čas prostoje motor v chodu tvoří čas, kdy byl motor ponechán v chodu zcela bezdůvodně (určeno podle polohy
soupravy, např. obchod s potravinami). Čas prostoje – motor vypnut je část disponibilní doby
mimo přestávek, po kterou nebyla souprava vůbec v provozu. Čas údržby je čas, kdy byl motor
v chodu v oblasti dílen firmy, tudíž se teoreticky mohlo jednat o činnost spojenou s údržbou. Čas
přestávek je doba, po kterou měl řidič nárok na přestávku. Standartní pracovní směna začíná v 7:00
a končí v 15:45 s tím, že řidiči mají nárok na 45 min přestávky (teoreticky rozdělené do dvou
68
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
přestávek 15 min a 30 min). V případě směny delší než uvedených 8 h 45 min bylo počítáno
dalších 15 min na přestávky. Pro poloviční směnu nebyly přestávky zahrnuty do celkového
časového fondu. [1]
Otáčky jsou sledovány indukčním čidlem a jsou snímány z řemenice na klikovém hřídeli
motoru, přitom dva pulzy tvoří jednu otáčku. Získané hodnoty byly roztříděny do intervalů (dolní
hranice patří do uvedeného intervalu a hodnota horní hranice je součástí následujícího): 0 min-1; 1600 min-1; 600-800 min-1; další intervaly jsou po 200 min-1 až do intervalu 2 200-2 400 min-1,
poslední interval je 2 400 min-1 a více. Byly vytvořeny histogramy četností jednotlivých intervalů
otáček k jednotlivým pracovním úsekům.
VÝSLEDKY A DISKUSE
Histogramy četností jednotlivých intervalů otáček jsou zobrazeny na Obrázku 1.
Histogramy lze použít zároveň jako kontrolu správnosti určení časových úseků.
Obrázek 1 – histogramy četností intervalů otáček pro jednotlivé činnosti
Je zřejmé, že po dobu prostoje a údržby byl motor v chodu na volnoběh. Zastoupeny jsou
intervaly 600-800 min-1 a 800-1 000 min-1, přitom po dobu údržby je výrazněji zastoupen i druhý
uvedený interval, příčinou je, že doba údržby na začátku směny souvisí i se startem studeného
traktoru a obsluha nechává nastavené vyšší otáčky, aby se motor rychleji ohřál.
Pro přejezdy a pracovní činnost by zastoupení intervalů pod 1 000 min-1 mělo být
minimální. Z podrobnější analýzy vyplynulo, že pokud při práci nedojde k problému tak intervaly
pod 1 000 min-1 jsou zastoupeny méně jak 2% celkové četnosti otáček. Vyšší zastoupení tohoto
spektra otáček při pracovní činnosti pak značí nějaký problém, například zacpání vkládání atd.
přičemž obsluha při jeho odstranění ponechává motor v chodu. Při přejezdech by také měly být
četnosti těchto intervalů otáček minimální. Obdobně pak lze určit intervaly 2 200-2 400 min-1 a
více jak 2 400 min-1 jako oblast zcela nevhodnou pro provoz motoru traktoru, potažmo celé
soupravy. Motor je vybaven klasickým řadovým vstřikovacím čerpadlem a od 2 200 min-1 začíná
zasahovat regulátor, klesá výkon a dramaticky roste měrná spotřeba. Mimo to při 1 950 min-1
motoru je dosažen 1 000 min-1 na vývodovém hřídeli. Interval nad 2 400 min-1 by pak neměl být
69
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
zastoupen vůbec. Při práci by měly být nejvíce zastoupeny otáčky od 1 800 do 2 000 min-1. Což
plyne z požadavku na otáčky vývodového hřídele. Otáčky motoru 1 800 až 2 000 min-1 odpovídají
923 až 1 026 min-1 otáčkám vývodového hřídele. Tento interval lze považovat za optimální. Pro
přejezd je odpovídající maximální zastoupení otáček v rozmezí 1 400 až 2 200 min-1. Vzhledem
k tomu že jako práce je označena i přeprava hmoty na kompost, tak je tím ovlivněna i četnost
intervalů otáček. Při pracovní činnosti i přepravě je motor provozován ve zbytečně vysokých
otáčkách, což se musí nutně odrazit na spotřebě nafty, mimo toho je často provozován nad
přeběhovými otáčkami což se po delší době pravděpodobně projeví na životnosti agregátu. Jelikož
hodnota otáček je stanovena jako počet pulzů za 5 s a pak přepočtena na otáčky za minutu, tak
mohlo dojít ke krátkodobému dosažení i podstatně vyšší nebo nižší hodnoty. [3]
Na Obrázku 2 je znázorněn procentuální podíl jednotlivých časů na celkovém čase. Jak již
bylo zmíněno, jedná se o 4 standartní výše popsané směny, jednu prodlouženou směnu do 16:30 a
jednu zkrácenou, tj. od 11:45 do 15:45.
Obrázek 2 – struktura času
Je zřejmý velký podíl prostojů, údržby a přejezdů. Pokud bude na údržbu uvažováno
30 min, což odpovídá 6,25% z celkové doby pracovní směny, pak je zřejmé, že takřka 20%
pracovní doby není efektivně využito. Za další není objektivní důvod k tomu, aby po celou dobu
údržby byl motor v chodu. Rovněž 14,5% které činí doba přejezdu na pozemky je poměrně značná,
což je dáno jednak vzdáleností pozemků, tak tím že část přejezdů souvisí právě s prostoji což lze
odvodit ze záznamu pohybu. Svůj podíl tvoří i organizační nedostatky.
Rovněž spotřeba nafty byla rozdělena na naftu spotřebovanou na práci, na přejezdy, při
údržbě a při prostojích. Hodnoty jsou uvedeny v Tabulce 1.
Tabulka 1 – spotřeba nafty za hodnocené období
spotřeba celkem
spotřeba práce
spotřeba přejezdy
spotřeba prostoje
spotřeba údržba
307,34 l
232,96 l
67,05 l
0,87 l
6,46 l
70
100%
75,80%
21,82%
0,28%
2,10%
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Další skupinu informací tvoří informace, které nelze získat pouhým zpracováním a
tříděním dat podle určitého modelu. Jedná se právě o určení prostojů a jejich příčin, případně o
pohyb strojů mimo relevantní území. Jako příklad může sloužit porovnání cesty na stejný pozemek
ve dvou dnech. První trasou, kterou měl řidič používat, trvala jízda 39 min, traktor na přejezd
spotřeboval 8,8 l nafty a ujel 20,0 km. Druhou trasou, kterou zvolil řidič sám, najela souprava
27,0 km, spotřeba byla 12,6 l a jízda trvala 57 min. Rozdíl mezi trasami je 18 min, 3,8 l a 7 km.
Přitom ze třech jízd na tento pozemek byli dvě po delší trase a pouze jedna po prase kratší. Zpět do
areálu se řidič vracel jinou trasou přímo od kompostu – vždy stejnou.
ZÁVĚR
Sledováním stroje bylo zjištěno několik skutečností, které negativně ovlivňují náklady na
prováděnou operaci. Výrazné jsou nedostatky ve využití pracovní doby a v nevhodném
provozování stroje. K diskusi je také to, zda by nebylo výhodnější provozovat soupravu na delší
směnu a to vzhledem ke vzdálenosti některých pozemků.
Obsluha traktoru nevyužívá efektivně minimálně 18,8% pracovní doby – prostoje (s
motorem v chodu i s vypnutým motorem). Vyjádříme-li ztrátu pomocí ceny služby bez pohonných
hmot, pak normativní cena činí 511 Kč·h-1 bez DPH, pak ztráta činí 3 815 Kč bez DPH (prostoj
7,47 h za sledovaných 6 dní). Obsluha ponechává při údržbě a odstraňování problémů motor
zbytečně v chodu. Spotřeba za čas označený jako údržba je 6,46 l, po připočtení spotřeby z prostojů
je hodnoto spotřeby 7,33 l, při ceně 28 Kč·l-1 to odpovídá 205 Kč. Další zvýšení nákladů
nevhodnou volbou trasy po dva dny můžeme obdobně vyjádřit jako 306 Kč za čas a 212 Kč za
pohonné hmoty. Snížení životnosti motoru lze pouze těžko přesně finančně vyjádřit. Minimální
odhalená potenciální úspora činí 4 358 Kč za 6 sledovaných dní. Ve skutečnosti by mohlo dojít
k ještě vyšší úspoře, pokud by obsluha neponechávala motor v chodu zbytečně dlouho při
odstraňování některých problémů. Pokud by se jednalo o sklizeň za účelem produkce krmiva,
pak by náklady na nevyužitý čas odpovídaly ještě nedodržení dodržení agrotechnické lhůty a tím
možnému poklesu kvality krmiva. [1][2]
Sledování provozu samotné nepřineslo žádnou úsporu, naopak vytváří náklady, ale odhalilo
možnou úsporu, které lze dosáhnout při zlepšení organizace a práce obsluhy. Na základě toho se dá
předpokládat, že obdobné nedostatky by se prolínaly celou sezónou a tak teoretická potenciální
úspora může dosáhnout částky mnohem vyšší.
Literatura:
[1]
ŠAŘEC, P. ; ŠAŘEC, O. Využití mobilních strojů - podklady k přednáškám a cvičením,
Praha : ČZU, 2007, 99 s, ISBN 978-80-213-1681-2.
[2]
KAVKA, M. et al. Výběr z normativů pro zemědělskou výrobu ČR, Praha : ÚZPI, 2008, .
301, ISBN 978-80-213-1701-7.
[3]
Návod k obsluze a údržbě Zetor Forterra 95 105 115 125, Brno: Zetor Trade s.r.o., 2009,
196 s
Kontaktní adresa:
Ing. Jan Dovol
doc., Ing Petr Šařec, Ph.D.
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra využití strojů, Kamýcká 129, 165 21 Praha
71
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
THE CLASSIFICATION OF PENETRATION RESISTANCE OF SOIL IN INTERROW
OF VINEYARDS IN RELATION TO TECHNOLOGICAL PROCEDURE
HODNOTENIE PENETRAČNÉHO ODPORU PÔDY V MEDZIRADIACH VINÍC
S OHĽADOM NA POUŽÍVANÝ TECHNOLOGICKÝ POSTUP
JURAJ FERIANC, PATRIK BURG
MENDELU v Brně, Zahradnická fakulta, Ústav zahradnické techniky
Abstract
The article deal with the evaluation of soil penetration resistance in the interrow in vineyards.
Documentation for evaluation were obtained by measuring over three seasons (Fall 2011, Spring
2012, Fall 2012) and the three experimental places (Lednice, Valtice, Velké Bílovice), in what at
each experimental station was conducted 25 measured at depths from 40 to 520 mm, and in rail
track and middle grassed and cultivated between line. As controls were performed measuring the
axis line between grapes bushes. The results show that the axis line penetration resistance values
ranged from 1,4 to 3,6 MPa, the rail track from 1,3 to 5,6 MPa, and in the middle between line 0,9
to 4,9 MPa. The work proves unsatisfactory condition of soils in all three tested vineyards.
Key words:
soil compaction, penetration resistence, penetrometer, soil cultivation
Abstrakt
Článok sa zaoberal hodnotením penetračného odporu pôdy v medziradiach vinohradov.
Dokumentácia pre hodnotenie bola získaná meraním v priebehu troch sezón (jeseň 2011, jar 2012,
jeseň 2012) a na troch experimentálnych stanovištiach (Lednice, Valtice, Velké Bílovice), pri čom
na každom pokusnom stanovišti bolo vykonaných 25. meraní v hĺbke 40 - 520 mm, a to
v koľajovej stope a strede zatrávneného a kultivovaného medziradia. Ako kontrolne bolo vykonané
meranie v osi riadku medzi jednotlivými krami. Výsledky ukazujú, že hodnoty penetračného
odporu pôdy sa v ose riadku pohybovali v rozmedzí 1,4 – 3,6 MPa, v koľajovej stope 1,3 – 5,6
MPa a v strede medziradia 0,9 – 4,9 MPa. Práca poukazuje na nevyhovujúci stav pôd vo všetkých
troch testovaných vinohradoch.
Kľúčové slova:zhutnenie pôdy, penetrační odpor pôdy, penetrometer, spracovanie pôdy
ÚVOD
Početné výskumné poznatky (ŠAŘEC, HUDÍK, PROŠEK; 1998, SVOBODA,
ZEMÁNEK; 2005) poukazujú stále častejšie na súčasný kritický stav poľnohospodárskej pôdy, u
ktorej sa v rôznom rozsahu prejavuje pôdne zhutnenie. Tento trend je najviac znateľný u trvalých
výsadieb, medzi ktoré patria aj vinice.
Vedľa nedostatočného prísunu organických hnojív do pôdneho prostredia je paradoxne
jednou z hlavných príčin intenzifikácia vinohradníckej produkcie. Presné zisťovanie únosnosti
pôdy v teréne je problematické. Závisí na mnohých premenlivých aj stálych faktoroch (vlhkosť,
štruktúra, chemické zloženie, zrnitosť atd.). Rozšíreným a rýchlym spôsobom zisťovania
prejazdnosti terénu je overovanie pomocou penetrometru (ULRICH, 2004).
Štruktúra pôdy je definovaná vyváženými vzťahmi medzi základnými fyzikálnymi
faktormi a má rozhodujúci vplyv na príjem vody, vzduchu a živín koreňovým systémom rastlín.
Tento stav môže byť u intenzívne obhospodarovaných pôd narušený ich zhutňovaním, najmä
častým využívaním mechanizácie (ŠAŘEC, HUDÍK, PROŠEK; 1998).
Procesom zhutňovania, ktorý je v prvom rade vyvolávaný tlakom, sa zaoberala rada
autorov (FIC, 1983; BERAN, 1990; ŠAŘEC, 1997; HŮLA, 1988 aj). Zhutnenie je kumulatívny
proces, v ktorom sa sčítajú nepriaznivé vplyvy na pôdu. U tlakov s hodnotami nižšími než 0,10
MPa (za priaznivého vlhkostného stavu) možno počítať s vratnými zmenami, pri vyšších tlakoch
môže dochádzať aj k nevratným zmenám, na ktorých sa môžu podieľať aj ďalšie faktory
(SVOBODA, 2005).
72
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Cieľom príspevku je zhodnotenie penetračného odporu pôdy u rozdielnych pôdnych
druhov v zatrávnenom a kultivovanom medziradí vinohradov.
MATERIÁL A METODY
Pokusné stanovištia
Meranie penetrometrického odporu pôdy prebehlo na troch experimentálnych stanovištiach
- Lednice, Valtice, Velké Bílovice v období 2010 – 2013. merania boli vykonané v piatich
variantách (zatrávnená koľaj, zatrávnený stred, kontrola – osa riadku, čierny úhor koľaj, čierny
úhor stred), pri čom v každej variante bolo vykonaných 25 meraní, hĺbka merania 520 mm.
Pôdne podmienky na experimentálnych stanovištiach
Na experimentálnom stanovišti Velké Bílovice ide o pôdu, ktorá je podľa bonitačnej
pôdnej ekologickej jednotky (BPEJ) označovaná ako černozem modálna. Jedná sa o ťažké pôdy s
ľahšou ornicou a ťažkou spodinou. Pôda bola so slabšou prímesou skeletu. Priemerný obsah vody v
ornici bol 10,9% hmotnostných.
Na stanovišti Valtice (pod Raistnou) sa podľa bonitačnej pôdnej ekologickej jednotky
(BPEJ) ide o pôdu, ktorá je označovaná ako černozem pelická karbonátová. Jedná sa o pôdy na
sprašiach, sprašových a svahových hlinách, stredne ťažké až ťažké, prevažne bez skeletu.
Priemerný obsah vody v ornici bol 11,4% hmotnostných.
Na stanovišti Lednice (Mendeleum) se jedná o pôdny typ, ktorý je podľa bonitačnej
pôdnej ekologickej jednotky (BPEJ) označený ako 0.01.00, čo predstavuje černozem modálnu. Ide
o pôdu ťažkú, bez skeletu, veľmi hlbokú, prevažne s priaznivým vodným režimom. V období
merania sa na jednotlivých stanovištiach objemová vlhkosť pôdy pohybovala medzi 21–26%.
Meracia aparatúra
Pre posúdenie stupňa zhutnenia pôdy bol využitý penetrometer typu P-70, vyvinutý na
Katedre využitia strojov (ČZU). Pri meraní sa vychádza z toho, že penetrační odpor je priamo
úmerný hustote uloženia pôdnych častíc, a tiež že súvisí s objemovou hmotnosťou a s pórovitosťou
pôdy. Penetrometria je najčastejšie doporučená ako vhodná diagnostická metóda pre zisťovanie
zhutnených vrstiev v pôdnom profile. Pre určenie miest zo zhutneným podorničím možno vystačiť
s porovnaním penetračných kriviek, alebo zo zisťovaním nápadne zvýšeného odporu pôdy v určitej
hĺbke. Pre hlavné druhy pôd boli síce stanovené kritické hodnoty penetračného odporu z hľadiska
zhutnenia, úprava týchto hodnôt podľa skutočnej vlhkosti pôdy a zvlášť zistenie tejto vlhkosti je
možné uskutočniť iba pri podrobnom hodnotení výskumného charakteru (HŮLA, 1997).
Metódy štatistického vyhodnotenia
K vyhodnoteniu preukázateľnosti rozdielu medzi hodnotenými variantami bola použitá
grafická metóda, konštrukcia konfidenčných intervalov rozmiestených okolo aritmetických
priemerov, na hladine významnosti α = 0,05. Výhoda tejto metódy spočíva v možnosti porovnania
veľkého počtu súborov z rôznych hľadísk. Uvedená metóda štatistického vyhodnotenia bola
aplikovaná pomocou počítačového softwaru MS Excel.
VÝSLEDKY A DISKUSIA
Zo získaných výsledkov za trojročné obdobie (2010–2013) vyplýva, že sa hodnoty
penetračného odporu pôdy líšia štatisticky u jednotlivých pokusných variant (Obrázok 1 – 3).
Pri hodnotení penetračného odporu pôdy na všetkých troch stanovištiach, v koľajových
stopách u zatrávneného medziradia bol zistený preukázateľný rozdiel v hĺbkach 80–120 mm a 320–
360 mm. Najväčšie hodnoty penetračného odporu boli namerané v koľajových stopách
u zatrávnených medziradí. Rozdiely v nameraných hodnotách sa najviac prejavili do hĺbky 240 mm
pod úrovňou terénu.
Celkovo najvyššie hodnoty boli namerané na stanovišti 3 – Velké Bílovice (Obrázok 3).
V nasledujúcich grafoch možno vidieť priemerné súhrnné hodnoty penetračného odporu pôdy pre
experimentálne stanovištia Lednice, Valtice a Velké Bílovice za trojročné obdobie (2010–2013).
73
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázok 1 – Stanovište Lednice
Poznámka: 1)zatrávnené medziradie (koľajová stopa); 2)zatrávnené medziradie – stred; 3) kontrola - osa
riadku; 4)čierny úhor - koľajová stopa; 5)čierny úhor – stred
Obrázok 2 – Stanovište Valtice
Poznámka: 1)zatrávnené medziradie (koľajová stopa); 2)zatrávnené medziradie – stred; 3) kontrola - osa
riadku; 4)čierny úhor - koľajová stopa; 5)čierny úhor – stred
Obrázok 3 – Stanovište Velké Bílovice
Poznámka: 1)zatrávnené medziradie (koľajová stopa); 2)zatrávnené medziradie – stred; 3) kontrola - osa
riadku; 4)čierny úhor - koľajová stopa; 5)čierny úhor – stred
74
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
LHOTSKÝ (2000) uvádza, že sa pôdne zhutnenie prenáša do spodných hĺbok v menšej
miere. Podobne tiež FIC (1983) popisuje prejavy zhutnenia, ktoré sú znateľne v pôdnom horizonte
až do hĺbky 2 m, pri čom najviac sa prejavujú v hĺbkach 0,4–0,6 m. PEACOCK (1999) uvádza, že
sa pôdne zhutnenie najviac prejavuje v koľajových stopách do hĺbky 45-60 cm na pôdach
dostatočne zásobených vodou. Ako nápravu doporučuje pravidelné vykonávanie hĺbkového
kyprenia viníc. NÉMETHY (2006) robil hodnotenie pôdneho zhutnenia na ľahkých piesočnatých
pôdach v podmienkach Maďarska. Zo získaných výsledkov vyplýva, že v koľajových stopách
dosiahlo pôdne zhutnenie 2,1–3,8násobne vyšších hodnôt ako v ose riadku. V medziradí vinice pri
tom boli namerané hodnoty 1,2–1,5násobne vyššie. Podľa NÉMETHYHO (2006) môžu
pôdopokryvné rastliny v určitých momentoch pôsobiť naopak negatívne. Príčinou je napr. vyššia
vlhkosť pôdy, ktorá sa udržuje pod trávnym mulčom a podieľa sa na zvýšenom prenose
kontaktných tlakov často aj do väčších hĺbok. Podľa HLUCHÉHO (2013) je príčinou vyššieho
zhutnenia pôdy v koľajových stopách zatrávnených medziradí jeho častejšie využívanie pre prejazd
mechanizačných prostriedkov, ktoré vykonávajú jednotlivé kultivačné zásahy za často
nepriaznivých vlhkostných podmienok. Súčasne sa u zatrávnených medziradí nevykonávajú
pravidelné zásahy spojené s spracovaním pôdy.
ZÁVER
Výsledky dokazujú negatívny dopad prejazdov mechanizačných prostriedkov na zhutnenie
pôdy. Jednoznačne to potvrdzujú rozdiely v zhutnení pôdy v koľajových stopách a v strede
medziradí na všetkých experimentálnych stanovištiach. Miera zhutnenia bola pritom vyššia u
ľahších pôd. Pôdne zhutnenie v koľajových stopách, ktoré sa nachádzajú s ohľadom na
pestovateľský systém vo vzdialenosti 0,20–0,50 m od osy riadku, zasahuje korene krov v oblasti
príkmenného pásu, kde sú najviac rozšírené do hĺbky približne 0,80 m.
Výsledky práce nepotvrdili predpoklad vplyvu zatrávnenia na zníženie pôdneho zhutnenia,
ani nepreukázali zásadné rozdiely pôdneho zhutnenia u sledovaných technologických postupov.
Znížiť mieru pôdneho zhutnenia zlučovaním pracovných operácii možno iba za
predpokladu dôsledného dodržania všetkých agrotechnických opatrení, na viac je podmienené
dostatočným výkonom motoru traktoru. Nemožno však opomínať skutočnosť, že na jednu stranu
dôjde k zníženie počtu prejazdov medziradím viníc, ale na druhú stranu narastie celková hmotnosť
súpravy (prenos tlaku do väčšej hĺbky). Obdobná je situácia spojená s požiadavkou na vybavenie
traktoru kvalitnými pneumatikami a pohonom všetkých štyroch kolies. Určitým riešením, a súčasne
trendy vo vyspelých vinohradníckych krajinách to potvrdzujú, je využívanie multifunkčných
portálových nosičov, ktorých podvozky sa pohybujú stredom medziradia a priestor príkmenného
pásu nezasahujú.
Literatúra:
BERAN, P. a kol., 1990: Vymezení mechanicko-fyzikálních negativních faktorů úrodnosti půd;
(Výzkumná zpráva) Praha, 1987, VÚZZP, 28 s.
FIC, V., 1983: Soustava mechanizace racionálního zpracování půdy ve středních sponech révy
vinné; doktorská disertační práce, Brno: VŠZ.
HLUCHÝ, M., 2013: Utužení půd našich vinic a možnosti řešení tohoto problému. Vinařský obzor:
Odborný časopis pro vinohradníky, sklepní hospodářství a obchod vínem., roč. 2013, č. 78, s. 368-373. ISSN 1212-7884.
HŮLA, J., et al., 1997: Zpracování pôdy. 1. vyd. Praha: Nakladatelství Brázda, s.r.o., 144 s. ISBN
80209-0265-1.
HŮLA, J., 1998: Opatření k minimalizaci negativních vlivů zemědělské techniky na půdní
prostředí. 1. vyd. Praha: Ústav vědeckotechnických informací pro zemědělství.
LHOTSKÝ, J., 2000: Zhutňování půd a opatření proti němu; Praha: Ústav zemědělských a
potravinářských informací, ISBN 80-7271-067-2
NÉMETHY, L., 2006: Alternative soil management for study vineyards. ISHS Acta Horticulturae
640: XXVI International Horticultural Congress: Viticulture – Living with Limitations,
Hungari.
PEACOCK, B., 1999: Managing Compacted Soils in Vineyards. January 26, 1999, Symposium on
University of California Cooperative Extension – Tulare County
75
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
SVOBODA, J., ZEMÁNEK, P., 2005: Sledování vlivu organické hmoty na půdní zhutnění
v provozních podmínkách vinic na jižní Moravě. Workshop „Trendy ve výzkumu a vývoji
strojů a technologií ve vinohradnictví“ ZF MZLU v Lednici, s.10–16.
ŠAŘEC, O., HUDÍK, J., PROŠEK, V., 1998: Vliv mechanizace na zhutňování půd a měření
zhutnění půdy. Mezinárodní konference – Řepařství 1998. sborník s. 157–161. Praha.
ŠAŘEC, O., 1997: Vliv mechanizace na zhutňování půd a měření zhutnění půd. 4. mezinárodní
veletrh zemědělské techniky TECHAGRO Brno., s. 138–140.
ULRICH, R., 2004: Harvestorové technologie v lesním hospodářství v rámci programu SAPARD.
Krátkodobý seminář pro odborné pracovníky. Praha: ČZU, 1. vyd. 49 s. ISBN 80-2131154-1
Kontaktná adresa:
Ing. Juraj Ferianc,
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]
76
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
THE EFFECT OF SOWING QUALITY ON PRODUCTION OF OILSEED RAPE
BIOMASS
VPLYV KVALITY SEJBY NA TVORBU BIOMASY REPKY OLEJNEJ
PAVOL FINDURA, JÁN TURAN1, JÁN JOBBÁGY, MAREK ANGELOVIČ, ZUZANA
VALACHOVÁ, SOŇA FIANTOKOVÁ, ANNA KRAKOWIAK2, URSZULA ZIEMANCZYK2,
KAZIMIER RUTKOWSKI2
1
Slovak University of Agriculture in Nitra, Department of Machines and Production Systems
2
University of Novi Sad, University of Agriculture in Krakow
Abstract
The quality of sowing significantly affects the health of future vegetation and thus the amount of
future yield. Oilseed rape at the high intensification of its production is potentially a profitable
crop. The aim of this paper was to compare the seeders with continuous and intermittent sowing
from the perspective of spatial distribution of seeds. The experimental measurements were
performed on lands of Rišňovce agricultural company in accordance with the ISO 7256/1 and
7256/2 standards. For evaluation of the spatial distribution of seeds, a polygonal method was used.
During the seeding, the same amount of specimens (160 000) and various inter-row distances were
used for both seeders tested. The analysis of yield production components indicated more positive
results for seeders with intermittent sowing.
Keywords:
oilseed rape, sowing quality, seeder
ÚVOD
Kvalita sejby značne ovplyvňuje výšku budúcej úrody. Obzvlášť to platí pri sejbe malých
semien repky olejnej (vzhľadom k AT termínu a pôdnej vlhkosti). Na klíčivosť a vzchádzavosť
majú vplyv aj iné faktory, ako napríklad kvalita predsejbovej prípravy pôdy (Demo a kol., 1995).
Dosiahnutie vysokej vzchádzavosti (min. 70 %), ako hlavného predpokladu výsevu repky a ľanu je
vytvorenie optimálneho sejbového lôžka (Zubal, 1999). Pre normálny rozvoj rastlín je potrebné
zabezpečiť pre ich výživu určitú plochu, ktorej veľkosť je závislá nielen od druhu rastliny, ale aj od
miestnych podmienok jej pestovania. Základnou agrotechnickou požiadavkou je rovnomerné
rozdelenie semien v pôdnej vrstve v požadovanom množstve a za podmienok, aby semeno nebolo
výsevným mechanizmom poškodzované (Páltik, 1994). Pod pojmom kvalita rozmiestnenia osiva v
pôde budeme rozumieť horizontálne (plošné) a vertikálne (hĺbkové) rozmiestnenie osiva v pôde. Je
zrejmé, že kvalita rozmiestnenia osiva v pôde má bezprostredný vplyv na klíčenie, vzchádzavosť,
využitie vegetačného priestoru, ale aj na použitie vhodnej techniky v rámci sejby, ošetrovania a
zberu plodiny (Findura, 2005). Najbližšie k týmto požiadavkám má polygónová metóda. Využíva
sa Delaunay triangulácia a Thiessenov alebo Voronoiov rozklad polygónov (Griepentrog, H., W.
1999). Uvedenou problematikou sa zaoberali aj iní autori (Kuruc, 2013).
MATERIÁL A METÓDY
Výskum sa realizoval na poľnohospodárskom podniku Agrodružstvo Rišňovce. V rámci
uvedených meraní sme sa pokúsili porovnať rôzne spôsoby sejby polygónovou metódou. Pokúšali
sme sa porovnať sejbu sejačiek s prerušovaným výsevom so sejačkou s plynulým výsevom.
Metodiku práce môžeme rozdeliť:
•
sledovanie vlastností semien,
•
sledovanie pôdnych vlastností,
•
hodnotenie kvality sejby prostredníctvom tvarového faktora a reálnej plochy polygónov.
Metóda pre popísanie kvality plošného rozmiestnenia semien, zohľadňuje plochu
pripadajúcu na jedno semeno (rastlinu), pri zohľadnení parametrov pozdĺžneho rozloženia,
vzdialenosti riadkov a výsevu. Popísaná polygónová metóda by mala umožniť porovnať rôzne
77
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
spôsoby sejby definovaním jednotlivých priemerných plôch (životných priestorov) pre každú
rastlinu.
Keďže zisťovanie vzdialeností medzi semenami bezprostredne po sejbe je problematické,
uskutočnili sme tento úkon až po vzídení rastlín, a to ich digitalizovaním a následnou analýzou
obrazu.
Obrázok 1 – Algoritmus vyhodnocovania výsledkov (MALÝ, MAGA, 2006).
Tabuľka 1 – Technické parametre sejačky Monopill S
7
4
1
6
5
3
Obrázok 2 – Výsevná jednotka sejačky Monopill S a jej výbava pre sejbu cukrovej repy:
1 - paralelogram, 2 - predné zatlačovacie koleso, 3 - radličková výsevná pätka, 4 - výsevné ústrojenstvo, 5 stredné zatlačovacie koleso, 6 - zahrňovač, 7 - zadné zatlačovacie koleso - konkávne koleso
78
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Pre merania sme použili sejačky využívajúce rôzne spôsoby sejby a pracujúce na rôznych
princípoch práce. Bola použitá sejačka AMAZONE ED 300 s plynulým výsevom využívajúca
valčekové výsevné ústrojenstvo.
Druhou použitou sejačkou bola sejačka s prerušovaným výsevom Kverneland Accord
Monopill S. Ide o mechanické naberanie semien s vnútorným plnením výsevných otvorov. Sejačka
sa používa pre sejbu cukrovej repy a kukurice.
Plocha pripadajúca na rastlinu popísaná polygónom je charakterizovaná: veľkosťou plochy,
formou (tvarom), polohou rastliny (excentricitou).
Veľkosť plochy pripadajúca na jednu rastlinu má veľký význam pre výšku poľnej
vzchádzavosti a vývoj rastlín. Rovnaké výsevné množstvá majú za následok rovnakú priemernú
veľkosť plochy. Bolo dokázané, že pozdĺžne rozmiestnenie semien, vzdialenosť riadkov a veľkosť
plochy majú vplyv na úrodu. Polygóny s rovnakou veľkosťou plochy sa môžu rozlišovať v tvare
plochy pripadajúcej na jednu rastlinu. Ideálna plocha by mala mať tvar kruhu, ale takú nie sme
schopný súčasnými sejačkami dosiahnuť. Keďže kruh vykazuje pre danú plochu najmenší obvod,
má pomer vytvorený z ideálneho a reálneho obvodu platiť ako kritérium pre popísanie odchýlky
tvaru skutočnej plochy od ideálnej mernej plochy (životného priestoru). Pre hodnotenie tvaru
plochy sa zaviedol tzv. tvarový faktor (rovnica 1).
−
1
n
O
.i
ideal
∑
n i O .i
Tk =
=1
real
(1)
kde:
Oideal – ideálny obvod šesťuholníkového polygónu,
Oreal – skutočný obvod polygónu.
Ideálny obvod určíme na základe skutočnej veľkosti plochy polygónu podľa:
Oideal = 3,7224 Si
kde:
(2)
Si – plocha skutočného polygónu.
Skutočnú plochu polygónu Si dostaneme súčtom plôch trojuholníkov tvoriacich polygón
(obr. 3)
10
9
12
11
8
7
2
15
1´
13
1 2´
7´
3´
6´
5´ 4´
17
3
14
6
16
4
5
18
19
20
Obrázok 3 – Polygónové rozmiestnenie bodov (rastlín): 1 až 20 – rozmiestnenie bodov (rastlín); 1´až 7´–
trojuholníky tvoriace polygón vytvorený okolo bodu 1
79
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Okrem veľkosti plochy a tvaru plochy bude mať svoj význam aj poloha rastliny v rámci
polygónu (tzv. excentricita), je však oproti už uvedeným vlastnostiam menej podstatná a nie sú
vypracované metódy pre jej určenie.
Z hore uvedených poznatkov sme vychádzali pri vyhodnocovaní jednotlivých fotografií
z porastu repky, pričom sme použili software TfPoly M, ktorého autorom je doc. Dr. Ing. Juraj
Maga.
Pri využívaní uvedeného softwaru je potrebné najskôr fotky upraviť do formátu BMP
a orezať ich na rozmer fotiaceho rámu. Následne sa vyznačia jednotlivé rastliny a zvolí sa funkcia
vyznač susedné rastliny (obr. 4).
Obrázok 4 – Detail vyznačenia susedných bodov a ich vzájomnej interakcie
Následne je potrebné zvoliť funkciu tvorba polygónu a export výsledkov, kde sú už
hodnotiace ukazovatele ako tvarový faktor, skutočná plocha či skutočný obvod životnej plochy
okolo rastliny. Všetky uvedené aspekty hodnotenia nám dávajú prehľad o využívaní životnej
plochy okolo rastliny, o jej možnej konkurencieschopnosti v porovnaní s inými rastlinami
a zároveň nám umožňuje porovnávať rôzne spôsoby sejby.
Hodnotenie plošného rozmiestnenia osiva ma svoje opodstatnenie z pohľadu budúceho
rastu a vývoja rastliny. Čím je plocha pravidelnejšia v tvare kruhu tým je optimálnejšie čerpanie
vlahy, živín, slnečného svitu.
VÝSLEDKY A DISKUSIA
Merania prebiehali na hlinito-piesočnatých pôdach na podniku Agrodružstvo Rišňovce.
Výskum bol vyžiadaný zo strany praxe, kde bola základná myšlienka, či sa dá vysievať repka
olejná aj sejačkami s prerušovaným výsevom. Pri meraniach sme vychádzali z možností podniku,
kde sme porovnávali sejačku Amazone ED 309 s valčekovým výsevným mechanizmom a sejačku
Kverneland Monopill S - mechanickú s vnútorným plnením výsevných otvorov. V rovnakých
podmienkach pri rôznych pracovných rýchlostiach, rôznych výsevkoch sme sa zamerali na plošné
rozmiestnenie semien po sejbe.
Tabuľka 2 – Výsledky laboratórneho hodnotenia pôdnych vlastností
80
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Norma ISO 7256/1 a 7256/2 predpisuje charakterizovanie podmienok, za ktorých bolo
meranie uskutočnené. Išlo o pôdu so svahovitosťou 0 - 1°, BPEJ0145001, FOSFOR 128 mg.kg-1,
DRASLIK 145 mg.kg-1, HORCIK 159 mg.kg-1, pH 7,3. Po predsejbovom spracovaní pôdy sme
dosiahli požadovanú drobnohrudkovitú štruktúru. Pôdne vzorky sme odoberali prostredníctvom
Kopeckého valčekov.
Rovnako sme sa snažili zhodnotiť aj penetrometrický odpor prostredníctvom digitálneho
penetrometra (obr. 5).
Obrázok 5 – Priebeh penetrometrického odporu nameraného na rôznych stanoviskách
Pre merania bolo použité osivo firmy Pioneer PR46W20, z hľadiska naberacieho procesu je
dôležité, aby osivo dosahovalo približne guľovitý tvar. Priemerná dĺžka dosiahla hodnotu 1,71 mm,
šírka 1,66 mm a hrúbka ako najmenší rozmer 1,65 mm. Z týchto hodnôt vychádzame pri výpočte
tvarových koeficientov, kde čím je menší rozdiel medzi koeficientmi tým je guľatejšie osivo.
Tabuľka 3 – Porovnanie hodnotených parametrov jednotlivých alternatív použitých v Rišňovciach
Tabuľka 4 – Hodnoty tvarového faktora (Tf), mernej plochy (S) pri medziriadkovej vzdialenosti 0,125 m
a sejačke AMAZONE pri rôznych pracovných rýchlostiach
Na základe nameraných údajov môžeme konštatovať, že u sejačky Amazone ED 300
s medziriadkovou vzdialenosťou 0,125 m bola zaznamenaná maximálna hodnota tvarového faktora
0,9 pri pracovnej rýchlosti 6,2 km.h-1 a najmenšia hodnota 0,74 bola dosiahnutá pri pracovnej
rýchlosti 8 km.h-1. Podobný priebeh bol zaznamenaný aj pri hodnotení skutočnej plochy, ktorú má
rastlina v priebehu vegetácie k dispozícii. Tento priebeh je zaznamenaný na obrázku 6, pričom
krivka má polynomický tvar.
81
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Skutočná plocha, mm2
5950
5900
5850
y = 111,69x2 - 1723x + 12291
5800
R2 = 1
5750
5700
5650
5600
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
Pracovná rýchlos t, km.h-1
Obrázok 6 – Závislosť skutočnej plochy rastliny na pracovnej rýchlosti stroja Amazone ED
Na základe nameraných a vyhodnotených údajov môžeme konštatovať, že pre sejačku
Amazone ED 300 s kývavým kypričom a s medziriadkovou vzdialenosťou 0,125 m je
najvýhodnejšia pracovná rýchlosť 6,2 km.h-1.
Treba povedať, že hodnotiacim kritériom pravidelnosti polygónu ju tvarový faktor. Ideálny
tvar pre vývoj rastliny je tvar kruhu, ktorý má hodnotu 1. Preto čím bude bližšie hodnota, ktorú
dosiahneme pri meraní k tejto hodnote, tým bude sejba ideálnejšia z pohľadu tvaru.
ZÁVER
Kvalitná a presná sejba, ktorou zabezpečíme maximálnu klíčivosť a vzchádzavosť rastlín je
dôležitým faktorom z hľadiska minimalizovania vstupov do výrobného procesu, ale aj z hľadiska
maximálnych výnosov, a teda aj celkovým ohodnotením celosezónnej práce. Už aj v našich
podmienkach sa uvažuje o sejbe repky olejnej sejačkami s prerušovaným výsevom. Hľadá sa
optimálny počet jedincov a ideálna medziriadková vzdialenosť medzi rastlinami.
Výrobcovia osív šľachtením nových hybridov, ktoré sa rozkonárujú plytko nad pôdnym
povrchom, taktiež ponúkajú nové možnosti v pestovaní tejto významnej plodiny. Na základe
získaných výsledkov môžeme konštatovať, že z pohľadu tvaru životného priestoru rastliny a teda aj
z pohľadu spôsobu sejby lepšie výsledky dosiahla sejačka s prerušovaným výsevom Monopill S.
Najvhodnejšou medziriadkovou vzdialenosťou bola vzdialenosť 0,450 m, a to hlavne pri nižších
pracovných rýchlostiach.
Literatúra:
DEMO, M. et al. 1995. Obrábanie pôdy. Nitra: VŠP, 1995, 309 s. ISBN 80-209-0048-9.
FINDURA, P. 2005. Sejba širokoriadkových plodín. In.: Moderná mechanizácia
v poľnohospodárstve. 2005, č. 3, s. 5-7.
GRIEPENTROG, H. W. 1999. Zur Bewertung der Flächenverteilung von Saat gut. In.:
Agrartechnische Forschung. 1999, Nr. 5, H 2, s. 117-124.
JAMBOROVÁ, M. 1999. Olejniny: Situačná a výhľadová správa. Bratislava: VÚEPP, 1999, 23 s.
ISBN 80-8058-108-8.
KRAUSKO, A. et al. 1992. Rastlinná výroba I. Nitra: VŠP, 1992, 207 s. ISBN 80-7137-058-4.
PÁLTIK, J., RATAJ, V., BAŠEK, P. 1994. Vplyv opotrebenia výsevnej pätky na rozmiestnenie
semien v riadku. In.: Acta Technologica Agriculturae. Nitra: VŠP, roč. 24, 1994, s. 67-77.
ZUBAL, P. 1999. Vzájomné pôsobenie rozhodujúcich vkladov pri pestovaní olejnín – repka olejka
forma ozimná, repka olejka forma jarná, horčica biela: Záverečná správa. Piešťany: VÚRV,
1999, 19 s.
Príspevok vznikol s finančnou podporou Európskeho spoločenstva v rámci projektu: Vybudovanie
výskumného centra „AgroBioTech", projekt číslo 26220220180.
Kontaktná adresa:
doc. Ing. Pavol Findura, PhD. ([email protected])
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovenská republika
82
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
HARVESTING MACHINE CLAAS LEXION 570 TERRA TRAC – EVALUATION
DURING HARVEST OF GRAIN CROPS
HODNOCENÍ SKLÍZECÍ MLÁTIČKY CLAAS LEXION 570 TERRA TRAC PŘI
SKLIZNI OBILOVIN
MILAN FRÍD, JOSEF FROLÍK, IVO CELJAK, RADEK CIRHAN
University of South Bohemia in České Budějovice, Faculty of Agricultural Department of
agricultural, transport and manipulation machinery
Abstrakt
Quality of straw crushing, while harvesting spring barley, winter wheat and winter oilseed rape,
was evaluated at harvesting machine CLAAS LEXION 570 TERRA TRAC. During spring barley
harvest, 70,13% of particles were measured smaller than 50 mm. With grain moisture content of
14,9%, the ratio of particles smaller than 50 mm was 68%. During winter wheat harvest with grain
moisture content of 13,5%, 75,6% of measured particles were smaller than 50 mm. With grain
moisture content 16,1%, the ratio of those particles came up to 63,55%. During winter oilseed rape
harvest with grain moisture content of 7,8%, it was measured, that the ratio of particles smaller
than 50mm reached 64,81%, contrary to 54,32% at grain moisture content of 9,1%. The required
criteria that 90% of particles have size under 80 mm, was fulfilled at all observed crops (spring
barley, winter wheat, winter oilseed rape). While evaluating quality of scattering it was ascertained,
that the greatest amount of straw is scattered in the track where the harvesting machine tyres
passed. In the direction from the middle of the harvesting machine the ratio of plant rests decreases.
Key words:
straw crushing, scattering of straw particles, grain moisture content, winter wheat,
spring barley, winter oilseed rape.
Souhrn
U sklízecí mlátičky CLAAS LEXION 570 TERRA TRAC byla hodnocena kvalita drcení slámy
jarního ječmene, ozimé pšenice a ozimé řepky. Při sklizni jarního ječmene bylo naměřeno 70,13 %
částic menších než 50 mm. Při vlhkosti zrna 14,9 % byl podíl částic menších než 50 mm 68 %. Při
sklizni ozimé pšenice bylo naměřeno 75,6 % částic menších než 50 mm při vlhkosti 13,5 %. Při
vlhkosti 16,1 % podíl těchto částic dosahoval 63,55 %. Během sklizně řepky ozimé při vlhkosti 7,8
% bylo naměřeno, že podíl částic menších než 50 mm dosáhl 64,81 % oproti 54,32 % při vlhkosti
9,1 %. Požadované kritérium 90 % částic mající velikost do 80 mm nebyl splněn u všech měřených
plodin (jarní ječmen, ozimá pšenice, ozimá řepka). Při hodnocení kvality rozptylu bylo zjištěno, že
největší podíl množství slámy je rozhozen v místech, kde projela kola sklízecí mlátičky. Směrem
od středu sklízecí mlátičky se podíl rostlinných zbytků zmenšuje.
Klíčová slova: drcení slámy, rozptyl částic slámy, vlhkost zrna, ozimá pšenice, jarní ječmen,
ozimá řepka.
ÚVOD
Hlavním úkolem sklízecích mlátiček je výmlat sklízené plodiny. Další pracovní operací
sklízecí mlátičky vedle výmlatu zrna je úprava slámy. Sláma může být zpracovávána sklízecí
mlátičkou dvojím způsobem. První možností je položení nepoškozené slámy do řádku pro
zpracování další mechanizací. Druhou možností je drcení a následné rovnoměrné rozmetání na
povrch pozemku v celém záběru žací lišty. K tomu, aby mohla být sláma drcena a rozmetána, je
nutné, aby byla sklízecí mlátička vybavena drtičem slámy. Takovéto drtiče slámy se skládají ze tří
celků: řezací ústrojí, rozmetací ústrojí a rozmetač plev (KUMHÁLA et al., 2001). KMOCH (2004)
rozděluje drtiče slámy podle osy rotace na:
- - drtiče se svislou osou rotace (vícerotorové),
- - drtiče s vodorovnou osou rotace (jednorotorové).
83
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tangenciální sklízecí mlátičky mají drtič slámy umístěný za klávesovým vytřásadlem.
Nadrcená sláma je poté rozptylována usměrňovacími plechy po celé šířce záběru sklízecí mlátičky.
U axiálních sklízecích mlátiček je drtič slámy tvořen zároveň odmítacím bubnem axiálního
mláticího a separačního ústrojí. Proto je ustrojí uloženo uvnitř stroje. Rozdrcená sláma je následně
dopravována na dvojici rozmetacích kotoučů, které zajišťují rovnoměrný rozptyl v celém záběru
stroje. Zadní část mlátičky může být ještě vybavena deflektory, které umožňují ovládání šířky
rozptylu posklizňových zbytků (KUMHÁLA et al., 2001). Sklízecí mlátičky New Holland řady CX
jsou vybaveny drtičem Dual – Chop. Systém zajišťuje rovnoměrné drcení delších stébel slámy
pomocí dvojího protistří. Drtič umožňuje tři způsoby zpracování posklizňových zbytků. První
možností je nasměrování plev do slámy. Druhou možností je rozmetání plev na strniště, ještě než
sláma dopadne na zem. Třetí možností je foukání plev do slámy určené k drcení, takže se plevy
rozmetají společně s nadrcenou slámou (GRISSO, 2009). Cílem práce bylo hodnocení kvality práce
drtiče sklízecí mlátičky Claas Lexion 570 Terra Trac při sklizni obilovin a řepky olejky.
MATERIÁL A METODIKA
Kvalita drcení slámy
Pro odebrání vzorku se použije odběrná plachta o rozměrech 200 cm x 1 000 cm a obdélník
o délce rovnající se šířce záběru žacího stolu a takové šířce, aby měrná plocha S2 odpovídala 1m2.
Odběrná plachta se roztáhne mezi přední a zadní kola sklízecí mlátičky a po zajetí do porostu se
položí na strniště. Po projetí SM se na plachtu přiloží připravený obdélník a z něho se sesbírá
podrcená sláma, ze které se odebere průměrný vzorek a rozdělí se do jednotlivých skupin
s velikostí částic 0÷50 mm, 50÷75 mm, 75÷100 mm, 100÷125 mm, 125÷150 mm, nad 150 mm.
Zjistí se hmotnostní podíly jednotlivých frakcí na celkovém množství slámy a vyjádří se
procentuální zastoupení každého intervalu. Kvalitně rozdrcená sláma obsahuje 90 % částic menších
než 80 mm. Kvalita drcení slámy se stanoví dle vztahu 1.
Kd =
m sk
* 100
mc
[%]
(1)
Kd-kvalita drcení [%],
msk-hmotnost jednotlivé skupiny částic [kg],
mc - celková hmotnost zachycené slámy [kg].
Zjištění rozptylu slámy v celém záběru sklízecí mlátičky
Podrcená sláma ležící na odběrné podložce ve tvaru obdélníku se rozdělí po 0,5 m v celém
záběru lišty sklízecí mlátičky. Tím vzniknou vzorky, které se označí D1 až Dx dle obrázku 1.
Odběr vzorků se provede dvakrát, vzorky se zváží a vypočte se průměr hmotnosti obou vzorků z
příslušné části záběru SM dle vztahu 2. Následně se stanoví procentické zastoupení na celkovém
množství slámy v celém záběru sklízecí mlátičky dle vztahu 3.
Obrázek 1 – Schéma odebírání a značení vzorků
84
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
Rsk =
ISSN 1802-2391
D x1 + D x 2
2
[kg]
Rsk
* 100
Rc
[%]
(2)
Rsk – hmotnost slámy určené skupiny [kg],
Dx1, Dx2 – hmotnost vzorků ze stejné části záběru [kg].
Rx =
(3)
Rx – procentické zastoupení jednotlivých skupin [%],
Rsk – celková hmotnost všech skupin [kg],
Rc – celková hmotnost zachycené slámy [kg].
VÝSLEDKY A DISKUSE
Kvalita drcení při sklizni jarního ječmene
Veškerá měření proběhla na pozemcích v k.ú. Dříteň na okrese České Budějovice. Měření
číslo 1 bylo provedeno při vlhkosti zrna 13,5 % na půdním bloku číslo 0803/9, výnos zrna byl 6,93
t.ha-1. Měření číslo 2 bylo provedeno na půdním bloku číslo 3701/6 při vlhkosti zrna 14,9 %, výnos
zrna byl 7,01 t.ha-1. Výsledky jsou uvedené v tabulce 1.
Tabulka 1 – Naměřené hodnoty kvality drcení sklízecí mlátičky Claas Lexion 570 TerraTrac při sklizni
jarního ječmene
Velikost
částic
mm
0÷50
50÷75
75÷100
100÷125
125÷150
nad 150
Vlhkost 13,5 %
Hmotnost skupiny
Kvalita drcení
msk
Kd
kg
0,216
0,0415
0,026
0,015
0,007
0,0025
%
70,13
13,44
8,44
4,87
2,27
0,81
Vlhkost 14,9 %
Hmotnost skupiny
Kvalita drcení
msk
Kd
kg
0,2285
0,064
0,024
0,0065
0,0095
0,004
%
68
19
7,1
1,93
2,82
1,19
Kvalita drcení při sklizni pšenice ozimé
Měření proběhla na pozemcích v k.ú. Dříteň na okrese České Budějovice na půdním bloku
číslo 2503/1 o výměře 24,07 ha, při sklizni pšenice ozimé odrůdy Federer a vlhkosti zrna 13,5 %.
Výnos zrna byl 7,3 t.ha-1. Dále byla měření provedena při sklizni pšenice ozimé odrůdy Bohemia
na pozemku číslo 2503/1 o výměře 24,07 ha, při vlhkosti zrna 16,1 % . Výnos zrna byl 7,58 t.ha-1.
Výsledky jsou uvedené v tabulce 2.
Tabulka 2 – Naměřené hodnoty kvality drcení sklízecí mlátičky Claas Lexion 570 TerraTrac při sklizni
pšenice ozimé ze dne 21. 8. 2012
Velikost
částic
mm
0÷50
50÷75
75÷100
100÷125
125÷150
nad 150
Vlhkost 13,5 %
Hmotnost skupiny
Kvalita drcení
msk
Kd
kg
0,189
0,033
0,019
0,0045
0,004
0,00005
%
75,6
13,2
7,6
1,8
1,6
0,2
85
Vlhkost 16,1 %
Hmotnost skupiny
Kvalita drcení
msk
Kd
kg
0,173
0,056
0,022
0,0095
0,008
0,004
%
63,55
20,51
8,06
3,48
2,93
1,47
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Kvalita drcení při sklizni řepky ozimé
Měření proběhla na půdním bloku číslo 9601 v katastrálním území Knín při sklizni řepky
ozimé odrůdy Rohan, vlhkost 7,8 %, výměra půdního bloku byla 14,46 ha. Výnos semen byl 3,9
t.ha-1. Dále byla měření provedena při sklizni řepky ozimé odrůdy Rohan, na půdním bloku číslo
9602, vlhkost semen byla 9,1 %, výnos semen dosáhl 4,05 t.ha-1.
Tabulka 3 – Naměřené hodnoty kvality drcení sklízecí mlátičky Claas Lexion 570 TerraTrac při sklizni
řepky ozimé ze dne 26. 7. 2012
Velikost
částic
mm
0÷50
50÷75
75÷100
100÷125
125÷150
nad 150
Vlhkost 7,8 %
Hmotnost skupiny
Kvalita drcení
msk
Kd
kg
0,186
0,059
0,027
0,0085
0,005
0,001
%
64,81
20,55
9,41
2,96
1,74
0,35
Vlhkost 9,1 %
Hmotnost skupiny
Kvalita drcení
msk
Kd
kg
0,1635
0,0825
0,029
0,0145
0,006
0,0055
%
54,32
27,41
9,63
4,82
1,99
1,83
Rozptyl slámy při sklizni jarního ječmene
Na obrázku 2 je uvedeno plošné rozptýlení ječné slámy. Na obrázku 3 je uveden rozptyl
pšeničné slámy. Rozptyl řepkové slámy je na obrázku 4.
Obrázek 2 – Rozptyl slámy stroje Claas Lexion 570 TerraTrac při sklizni jarního ječmene
86
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 3 – Rozptyl slámy sklízecí mlátičky Claas Lexion 570 TerraTrac při sklizni ozimé pšenice
Při drcení slámy jarního ječmene bylo při prvém měření 85,3% a při druhém měření
88,42% částic menších než 80 mm. Při drcení pšeničné slámy při vlhkost 16,1% bylo 85,7% částic
menších než 80 mm, při vlhkosti 13,5% bylo 90,3% částic menších než 80 mm. Při drcení řepkové
slámy při vlhkosti semen 7,8% bylo 87,3% části menších než 80 mm, při vlhkosti 9,1% to bylo
pouze 83,7%. Drtič pracoval na dobré úrovni, ale požadavek 90% částic menších než 80 mm splnil
pouze u pšeničné slámy při vlhkosti 13,5%.
Obrázek 4 – Rozptyl slámy stroje Claas Lexion 570 TerraTrac při sklizni ozimé řepky
ZÁVĚR
Kvalita rozptylu rostlinných zbytků je téměř shodná u všech sklízených plodin. Při rozptylu
rostlinných zbytků se u všech plodin projevilo nerovnoměrné rozprostření. Nejvíce omlatu bylo
rozhozeno za sklízecí mlátičkou v polích D8 až D12. Více omlatu bylo zaznamenáno na místech,
kde projela kola sklízecí mlátičky. Vlhkost nijak podstatně drcení ani rozptyl rostlinných zbytků
neovlivnila.
87
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Literatura:
GRISSO, R., ALLEY, M., MCCLELLAN, P. 2009. Precision Farming Tools: Yield Monitor. In:
Virginia cooperative extension [online]. 2009 [cit. 2012-03-30]. Dostupné z:
http://pubs.ext.vt.edu/442/442-502/442-502_pdf.pdf
KUMHÁLA, F., KROULÍK, M., KVÍZ, Z. 2001. Úprava rozmetadla slámy u sklízecích mlátiček
Case IH. Agroweb [online]. 30. 10. 2001 [cit. 2012-03-30]. Dostupné z:
http://stary.agroweb.cz/projekt/clanek.asp?cid=9335
KMOCH, J. 2004. Rozmetadla slámy a plev. Mechanizace zemědělství. 2004, č. 4. ISSN 03736776
Kontaktní adresa:
Ing.Milan Fríd, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra
zemědělské, dopravní a manipulační techniky a služeb, Studentská 13, 370 05 České Budějovice,
[email protected]
Ing. Josef Frolík, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra
zemědělské, dopravní a manipulační techniky a služeb, Studentská 13, 370 05 České Budějovice,
[email protected]
Ing. Ivo Celjak, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra
zemědělské, dopravní a manipulační techniky a služeb, Studentská 13, 370 05 České Budějovice,
[email protected]
Radek Cirhan, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Studentská 13, 370 05
České Budějovice.
88
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
EVALUATION OF HARVESTING MACHINES JOHN DEERE 9880 STS AND NEW
HOLLAND CR 9080 DURING HARVEST OF WINTER WHEAT AND WINTER
OILSEED RAPE
HODNOCENÍ VÝKONNOSTÍ SKLÍZECÍCH MLÁTIČEK JOHN DEERE 9880 STS A
NEW HOLLAND CR 9080 PŘI SKLIZNI OZIMÉ PŠENICE A ŘEPKY OZIMÉ
MILAN FRÍD, JOSEF FROLÍK, IVO CELJAK
University of South Bohemia in České Budějovice, Faculty of Agricultural Department of
agricultural, transport and manipulation machinery
Abstract
The harvesting machines were evaluated based on throughput value, fuel consumption (diesel) and
their operational performance. The greatest throughput value was achieved while harvesting winter
wheat with harvesting machine New Holland CR9080, where the throughput value was 15.25kg.s-1;
which is by 1.66 kg.s-1 greater value than at John Deere 9880 STS. Smaller value of throughput
was achieved at both harvesting machines during harvest of winter oilseed rape, at harvester New
Holland CR 9080 the throughput value was 8.43 kg·s-1 and at John Deere 9880 STS it was 7.83
kg·s-1. The fuel consumption at both machines was slightly higher during harvest of winter wheat
than during harvest of winter oilseed rape. During the harvest of winter wheat the fuel consumption
measured at harvester New Holland CR 9080 was 17.1 l·ha-1, while during the harvest of winter
oilseed rape it was 16.2 l·ha-1. The fuel consumption measured at John Deere 9880 STS during
harvest of winter wheat was 16.7 l·ha-1 and during harvest of winter oilseed rape it was 15.1 l·ha-1.
During one work shift with harvesting machine New Holland, 32.5ha (1818.4tons grain) of winter
wheat and with harvesting machine John Deere, 30ha i.e. 163.5tons of winter wheat grain had been
harvested. During the harvest of winter oilseed rape with harvesting machine New Holland, 30ha
(98.6tons grain) and with harvesting machine John Deere, 28ha i.e. 82.7tons grain had been
harvested. Planar operational performance during the harvest of winter wheat was 4.06ha.h-1 at the
harvester New Holland, yield performance was 22.67t.h-1. Planar operational performance during
the harvest of winter wheat was 3.75ha.h-1 at the harvester John Deere 9880 STS, yield
performance was 20.44t.h-1.
Key words:
throughput value, operational performance, fuel consumption (diesel).
Souhrn
Sklízecí mlátičky byly hodnoceny na základě průchodnosti, spotřeby nafty a výkonnosti. Nejvyšší
průchodnosti bylo dosaženo při sklizni pšenice sklízecí mlátičkou New Holland CR 9080. Byla
naměřena průchodnost 15,25 kg·s-1, to je o 1,66 kg·s-1 vyšší než u mlátičky John Deere 9880 STS.
Nižší průchodnosti bylo dosaženo u obou mlátiček při sklizni řepky, kdy New Holland CR 9080
měla průchodnost 8,43 kg·s-1 a John Deere 9880 STS 7,83 kg·s-1. Spotřeba pohonných hmot byla u
obou strojů nepatrně vyšší při sklizni pšenice než při sklizni řepky ozimé. U mlátičky New Holland
CR 9080 byla naměřena spotřeba 17,1 l·ha-1při sklizni ozimé pšenice, u řepky ozimé 16,2 l·ha-1.
John Deere 9880 STS měla spotřebu 16,7 l·ha-1při sklizni ozimé pšenice, u řepky ozimé 15,1 l·ha-1.
Za jednu pracovní směnu bylo sklizeno mlátičkou New Holland 32,5 ha pšenice a 181,4 t zrna.
Mlátičkou John Deere bylo sklizeno 30 ha a 163,5 t zrna pšenice. Při sklizni řepky bylo sklizeno
mlátičkou New Holland 30 ha a 98,6 t zrna. Mlátičkou John Deere bylo sklizeno 28 ha řepky a 82,7
t zrna. Plošná provozní výkonnost při sklizni pšenice byla u stoje New Holland CR 9080 4,06 ha.h1
, hmotnostní výkonnost 22,67 t.h-1. Plošná provozní výkonnost byla při sklizni pšenice u stoje
John Deere 9880 STS 3,75 ha.h-1, hmotnostní výkonnost 20,44 t.h-1.
Klíčová slova: průchodnost, provozní výkonnost, spotřeba PHM (nafty)
89
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ÚVOD
Sklízecí mlátičky mají nezastupitelnou roli při sklizni luštěnin a obilovin. Jsou to stroje,
které jsou neustále vyvíjeny s cílem zvýšení výkonnosti při nižších ztrátách zrna a snižování
provozních nákladů. Základním úkolem sklízecích mlátiček je šetrná separace zrna od slámy a
nečistot. Pro tyto účely se využívají v současné době dva druhy mláticích systémů sklízecích
mlátiček. Nejrozšířenější je tangenciální mechanizmus. Tento mechanizmus řada výrobců
zdokonaluje přidáním vkládacího, separačního či odmítacího bubnu (JANDA, 2003). Dalším
systémem je axiální mláticí a separační mechanizmus. Ten je méně energeticky náročný a šetrnější
k zrnu než předchozí (BŘEČKA a kol., 2001). V současné době se stávají stále více oblíbené
hybridní sklízecí mlátičky. Ty kombinují jak tangenciální, tak axiální ústrojí (JAVOREK, 2009).
Cílem práce bylo zhodnotit a porovnat činnost a kvalitu práce sklízecích mlátiček John
Deere 9880 STS a New Holland CR 9080 při sklizni obilovin a ozimé řepky z hlediska
průchodnosti sklízecí mlátičky, spotřeby pohonných hmot a výkonností.
MATERIÁL A METODIKA
Zjišťování provozních parametrů sklízecích mlátiček
Při měření průchodnosti sklízecí mlátičky se měří množství hmoty, které projde celou
sklízecí mlátičkou v kg·s-1. Měří se při zcela zaplněném mlátícím ústrojí. Pro objektivní měření je
nejlepší se pohybovat minimálně 30 metrů od okraje pole v nezamokřených oblastech. Průchodnost
se stanoví dle vztahu (1).
Q = Bp . vpr . ch
(1)
Q..............průchodnost SM [kg·s-1],
Bp.............průměrný záběr žacího stolu [m],
vpr............skutečná pracovní rychlost [m·s-1],
ch.............výnos hmoty [kg·m-2].
Spotřeba PHM sklízecí mlátičky
Spotřeba se měří dočerpáním paliva po hrdlo nádrže za dobu jedné směny. Spotřeba PHM
se poté stanoví podle vztahu (2).
m phm =
Ol
P
(2)
mphm….......spotřeba PHM [l·ha-1],
Ol………..objem dočerpaného paliva [l],
P………….sklizená plocha [ha].
Metody zjištění výkonností
Výkonnosti se stanoví dle metodiky (VELEBIL a kol., 1984). Plošná výkonnost se
vypočítá ze zjištěné sklizené plochy P za určitý čas T. Zjišťovány byly výkonnosti plošné pW1
(efektivní), pW02 (operativní), výkonnost pW04 (produktivní) a pW07 (provozní).
Hmotnostní výkonnost se vypočítá ze zjištěné hmotnosti získaného vzorku m za určitý čas
T. Výpočtem zjišťujeme výkonnost hmotnostní mW1 (efektivní), mW02 (operativní), mW04
(produktivní) a mW07 (provozní). Čas pracovní činnosti sklízecí mlátičky se stanoví na základě
vypracování časového snímku, jeho vyhodnocení a stanovení času hlavního T1 pro výkonnost
efektivní W1, času T02 pro výkonnost operativní W02 , času T04 pro výkonnost produktivní W04 a
času T07 pro výkonnost provozní W07.
VÝSLEDKY A DISKUSE
Měření bylo prováděno v rozmezí dvou dnů na 6 pozemcích uvedených v tabulce 1.
90
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 1 – Základní charakteristika sklízených pozemků
Pozemek
Sklízecí mlátička
Plodina
Výměra
[ha]
Výnos
[t.ha-1]
Vlhkost zrna vz
[%]
1.
2.
3.
4.
5.
6.
John Deere 9880 STS
John Deere 9880 STS
John Deere 9880 STS
New Holland CR 9080
New Holland CR 9080
New Holland CR 9080
Ozimá pšenice
Ozimá pšenice
Ozimá řepka
Ozimá pšenice
Ozimá pšenice
Ozimá řepka
12,3
8,7
14,2
9,7
7,1
15,9
5,45
4,91
2,95
5,16
5,58
3,28
16,7
15,1
12,4
15,2
17,9
12,6
Průchodnost sklízecí mlátičky
Průchodnosti jednotlivých mlátiček jsou pro pšenici ozimou uvedeny v tabulce 2 a pro
řepku ozimou v tabulce 3.
Tabulka 2 – Průchodnost sklízecích mlátiček při sklizni pšenice ozimé
Sklízecí
mlátička
Pole č.
Výnos
hmoty ch
[kg·m-2]
Průměrná
pracovní
rychlost
vp [m·s-1]
Průměrný
záběr Bp [m]
Průchodnost
Q [kg·s-1]
John Deere 9880 STS
New Holland CR 9080
1
5
1,14
1,20
1,68
1,79
7,1
7,1
13,59
15,25
Tabulka 3 – Průchodnost sklízecích mlátiček při sklizni řepky ozimé
Sklízecí
mlátička
Pole č.
Výnos
hmoty ch
[kg·m-2]
Průměrná
pracovní
rychlost
vp [m·s-1]
Průměrný
záběr Bp [m]
Průchodnost
Q [kg·s-1]
John Deere 9880 STS
New Holland CR 9080
3
6
0,84
0,86
1,31
1,38
7,1
7,1
7,83
8,43
Spotřeba pohonných hmot je velmi důležitý ukazatel při výpočtu nákladů na sklizený
hektar. U sklízecí mlátičky John Deere byla měřena při sklizni pšenice ozimé na poli č. 1 a u
sklízecí mlátičky New Holland na poli č. 5. Při sklizni řepky ozimé byla měřena na poli č. 3 pro
John Deere a na poli č. 6 pro New Holland. Spotřeba jednotlivých mlátiček je uvedena v tabulce 4.
Tabulka 4 – Spotřeba PHM jednotlivých mlátiček při sklizni pšenice a řepky ozimé
Sklízecí mlátička
Spotřeba pohonných hmot m phm [l.ha-1]
Řepka ozimá
Pšenice ozimá
John Deere 9880
New Holland CR 9880
15,1
16,2
16,7
17,1
Výkonnosti sklízecích mlátiček
Časové snímky byly zaznamenány u sklízecích mlátiček na poli č. 1 a 5 při sklizni ozimé
pšenice a při sklizni řepky ozimé na poli č. 3 a 6. Plošné výkonnosti jsou uvedeny v tabulkách 5 a
6, hmotnostní výkonnosti jsou uvedeny v tabulkách 7 a 8.
91
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 5 – Plošná výkonnost při sklizni pšenice ozimé (měřeno na poli č. 1 a 5)
Plošná výkonnost
pW
pW1 efektivní
pW02 operativní
pW04 produktivní
pW07 provozní
John Deere 9880
New Holland CR 9080
ha·h-1
ha·h-1
6,82
5,36
4,38
3,75
6,77
5,70
4,61
4,06
Tabulka 6 – Hmotnostní výkonnost při sklizni pšenice ozimé (měřeno na poli č. 1 a 5)
Hmotnostní výkonnost
mW
mW1 efektivní
mW02 operativní
mW04 produktivní
mW07 provozní
John Deere 9880
New Holland CR 9080
t·ha-1
t·ha-1
37,17
29,20
23,87
20,44
37,79
31,82
25,73
22,67
Tabulka 7 – Plošná výkonnost při sklizni řepky ozimé (měřeno na poli č. 3 a 6)
Plošná výkonnost
pW
pW1 efektivní
pW02 operativní
pW04 produktivní
pW07 provozní
John Deere 9880
New Holland CR 9080
ha·h-1
ha·h-1
6,22
5,19
4,09
3,50
6,45
5,31
4,32
3,75
Tabulka 8 – Hmotnostní výkonnost při sklizni řepky ozimé (měřeno na poli č. 3 a 6)
Hmotnostní výkonnost
mW
mW1 efektivní
mW02 operativní
mW04 produktivní
mW07 provozní
John Deere 9880
New Holland CR 9080
t·ha-1
t·ha-1
18,37
15,31
12,07
10,34
21,21
17,46
14,19
12,33
ZÁVĚR
Sklízecí mlátičky sice nepracovaly na stejném pozemku, ale sklizňové podmínky (počasí,
členitost pozemku, terén) byly téměř shodné. Měření byla prováděna v rozmezí dvou dnů. Nejvyšší
průchodnosti bylo dosaženo při sklizni pšenice sklízecí mlátičkou New Holland CR 9080, kde byla
průchodnost 15,25 kg·s-1, to je o 1,66 kg·s-1 vyšší než u mlátičky John Deere 9880 STS. Nižší
průchodnosti bylo dosaženo u obou mlátiček při sklizni řepky, kdy New Holland CR 9080 měla
průchodnost 8,43 kg·s-1 a John Deere 9880 STS 7,83 kg·s-1. Za jednu pracovní směnu bylo sklizeno
mlátičkou New Holland CR 9080 32,5 ha pšenice a 181,4 t zrna. Mlátičkou John Deere 9880 STS
bylo sklizeno 30 ha a 163,5 t zrna pšenice. Při sklizni řepky bylo mlátičkou New Holland CR 9080
sklizeno 30 ha a 98,6 t zrna. Mlátičkou John Deere 9880 STS bylo sklizeno 28 ha a 82,7 t zrna.
Spotřeba pohonných hmot byla u obou strojů nepatrně vyšší při sklizni pšenice než při
sklizni řepky ozimé. To je způsobeno vyšší pracovní rychlostí, kterou sklizeň pšenice dovoluje a
tím vyšší průchodností. John Deere 9880 STS měla spotřebu PHM 16,7 l·ha-1, New Holland CR
92
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
9080 17,1 l·ha-1. Při sklizni řepky měla mlátička John Deere 9880 STS spotřebu 15,1 l·ha-1 a
mlátička New Holland CR 9080 spotřebu 16,2 l·ha-1.
Literatura
BŘEČKA, J., HONZÍK, I., NEUBAUER, K. 2001. Stroje pro sklizeň pícnin a obilovin. Praha.
Power Print Praha, 2001. ISBN 80-213-0738-2.
JANDA, D. 2003. Mlátící a separační mechanismy sklízecích mlátiček. Agroweb [online]. 11. 8.
2003 [cit. 2012-03-30]. Dostupné z: http://kombajny.wz.cz/document/mlatsep.pdf
JAVOREK, F. 2009. Trendy v konstrukci sklízecích mlátiček. Mechanizace zemědělství. 2009, č.
4. ISSN 0373-6776.
VELEBIL,M. a kol. 1984. Zemědělské technologické systémy. Teoretické základy. Praha, SZN
Praha, 1984.
Kontaktní adresa:
Ing. Milan Fríd, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra
zemědělské, dopravní a manipulační techniky a služeb, Studentská 13, 370 05 České Budějovice,
[email protected]
Ing. Josef Frolík, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra
zemědělské, dopravní a manipulační techniky a služeb, Studentská 13, 370 05 České Budějovice,
[email protected]
Ing. Ivo Celjak, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra
zemědělské, dopravní a manipulační techniky a služeb, Studentská 13, 370 05 České Budějovice,
[email protected]
93
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
COMPARISON OF ROUND BALERS CLAAS ROLLANT 46 SILAGE AND LELY
WELGER RP 245 DURING HARVEST OF HAY-CROP SILAGE AND STRAW
POROVNÁNÍ SBĚRACÍCH LISŮ CLAAS ROLLANT 46 SILAGE A LELY WELGER RP
245 PŘI SKLIZNI PÍCE A SLÁMY
MILAN FRÍD, JOSEF FROLÍK, IVO CELJAK
University of South Bohemia in České Budějovice, Faculty of Agricultural Department of
agricultural, transport and manipulation machinery
Abstract
Objective of this work was comparison of round balers Claas Rollant 46 Silage a Lely Welger RP
245. Quality of cutting, compressibility of bales, while harvesting hay, hay-crop silage and straw
were compared at both balers types. At the baler Claas Rollant 46 Silage we identified 56% of
particles smaller than 100mm, 28% of particles were in range of 100-150mm and 16% of particles
were greater than 150mm. At the baler Lely Welger RP 245 9 were identified 48% particles smaller
than 100mm, 43% particles were in range of 100-150mm and 9% were greater than 150 mm while
cutting hay-crop silage. The compressibility at the baller Claas Rollant 46 Silage achieved
following values: hay 163,24kg.m-3, hay-crop silage 329,79kg.m-3 and straw 109,92kg.m-3. At the
baller Lely Welger RP 245 the compressibility was for hay 182,27kg.m-3, for hay-crop silage
383,31kg.m-3 and for straw 127,64 kg.m-3.
Keywords:
round baler, particle lenght of chopped forage, compressibility, hay-crop silage,
hay, straw
Souhrn
Cílem práce bylo porovnání lisů Claas Rollant 46 Silage a Lely Welger RP 245. U lisů se
porovnávala kvalita řezání, slisovanost balíků při sklizni sena, senáže a slámy. U lisu Claas Rollant
46 Silage jsme zjistili 56 % částic menších než 100mm, 28 % částic bylo v rozsahu 100-150 mm a
16 % bylo větších než 150 mm. U lisu Lely Welger RP 245 bylo při řezání senáže zjištěno 48 %
částic menších než 100 mm, 43 % částic bylo v rozsahu 100-150 mm a 9 % bylo větších než 150
mm. Slisovanost sklízené plodiny u lisu Claas Rollant 46 Silage dosahovala následujících hodnot,
seno 163,24 kg.m-3, senáž 329,76 kg.m-3 a sláma 109,92 kg.m-3. U lisu Lely Welger RP 245 byla
slisovanost sena 182,27 kg.m-3, senáže 383,31 kg.m-3 a slámy 127,64 kg.m-3.
Klíčová slova: svinovací lis, délka řezanky, slisovanost, senáž, seno, sláma
ÚVOD
Přirozené sušení píce pomocí slunce je jedním z nejstarších a za příznivých klimatických
podmínek nejlevnějších způsobů její konzervace, provádí se především u lučních porostů
(ŠPELINA et al., 1996). Příprava siláže je známa více než 3 000 let, neboť již staří Egypťané
a Řekové používali skladování obilí a krmiva z celých rostlin v silech. Silážovat uměli již také
Aztékové a staří Číňané. KIRSTEIN v roce 1963 publikoval, že v ruinách Kartága byla nalezena
sila pro konzervaci pícnin. V současné době je technologie konzervace krmiv silážováním hlavní
a nejdůležitější způsob konzervace. Tímto způsobem se konzervuje více než 75 % objemných
krmiv (DOLEŽAL, 2006). Senážování je konzervace píce o sušině 40 ÷ 50 %. Ztráty jsou zde v
rozmezí od 12 do 15% a pH u kvalitní hotové senáže dosahuje hodnot od 4,9 do 5,2. V současné
době nabývají na významu pracovní postupy silážování píce do fólie v balících pravoúhlého typu
a balících válcových (ŠPELINA et al., 1996). Nejčastěji se při silážování používají lisy s variabilní
komorou na válcové balíky, u kterých se dosahuje vyššího utužení sklízené hmoty než u lisů
s pevnou komorou. Vázání balíků se provádí pomocí motouzů nebo sítě. Následně je možné balíky
obalit několika vrstvami fólie. Výhoda tohoto způsobu je v tom, že nemusíme budovat silážní žlaby
nebo věže, nejsou problémy s únikem šťáv do vodotečí a jiných vodárenských zdrojů (ROH et al.,
1996). Pro sklizeň senáže, sena a slámy, je možné zvolit svinovací lisy s řezacím ústrojím.
94
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
V takovém případě je vkládání tvořeno spirálovitým rotorem s hustými vkládacími prsty. Řezací
ústrojí je zpravidla osazeno 12-ti až 26-ti noži v závislosti na šířce kanálu, respektive lisovací
komory. Zpravidla jsou individuálně uloženy a je možné je zařazovat do záběru po skupinách,
a tím nastavovat intenzitu řezání. U těchto lisů je teoretická délka řezanky nastavitelná od
50 do 70 mm (JAVOREK, 2010). Použití řezacího ústrojí u lisů přináší mnoho výhod, které
vyplývají z lisování kratšího, nařezaného materiálu. Balíky jsou snadněji rozebírány, lze dosáhnout
vyšší slisovanosti. Vyšší objemová hmotnost také zlepšuje transport balíků a znamená i úsporu
vázacích motouzů nebo fólie (NEUBAUER et al., 1989). Cílem práce bylo porovnání lisu Claas
Rollant 46 Silage a lisu Lely Welger RP 245 při sklizni pícnin a slámy z hlediska kvality práce. U
lisů byla hodnocena kvalita řezání a slisovanost balíků sena, senáže a slámy.
MATERIÁL A METODIKA
Kvalita řezání
Při hodnocení kvality řezání se odeberou vzorky o hmotnosti 50 g vždy ze tří balíků senáže
zpracované každým z obou strojů. Od každého stroje vznikne celkem jeden smíšený vzorek
o hmotnosti 150 g. Vzorky se roztřídí na částice: menší než 100 mm, 100÷150 mm a větší než 150
mm. Poté se jednotlivé oddělky zváží a podle vztahu (1) se vypočte procentuelní podíl částic
v řezance.
x=
mi
⋅ 100
mc
[%]
(1)
x - zastoupení částic [%],
mi - hmotnost částic jedné velikosti [g],
mc - hmotnost vzorku [g].
Slisovanost balíku
Slisovanost balíků sena, senáže a slámy se určí z průměru, šířky a hmotnosti balíku.
Průměr a šířka balíku se změří vysouvacím metrem, hmotnost balíku se zjistí na mobilní váze.
Z průměru a šířky se vypočte objem balíku podle vztahu (2). Dále z objemu a hmotnosti, podle
vztahu (3), se stanoví objemová hmotnost, tj. slisovanost. Pro každý typ balíku se provedou tři
měření.
V =
π ⋅ D2
4
⋅b
[m3]
(2)
V- objem balíku [m3],
D - průměr balíku [m],
b - šířka balíku [m].
U=
m
V
[kg.m-3]
(3)
U – slisovanost balíku [kg.m-3],
m – hmotnost balíku [kg],
V – objem balíku [m3].
VÝSLEDKY A DISKUSE
Claas Rollant 46 Silage je lis s pevnou lisovací komorou. Je vybaven sběracím zařízením
o šířce 1,80 m. Lis je vybaven řezacím ústrojím se 14-ti řezacími noži.
Lely Welger RP 245 je lis s pevnou lisovací komorou o průměru 1,25 m s 18 ocelovými
válci. Hodnocený lis byl vybaven řezacím ústrojím Mastercut s 13-ti řezacími noži a nejkratší
možná délka řezanky byla 90 mm.
Kvalita řezání
Senáž byla sklízena na konci května na pozemku p.č. 2383/1 v k.ú. Těšínov. Při sklizni
byly použity všechny řezací nože u obou lisů. Výsledky kvality řezání u lisu Claas Rollant 46
Silage jsou uvedeny v tabulce 1, výsledky kvality řezání u lisu Lely Welger RP 245 jsou v tabulce
95
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
2. Porovnání procentuelního zastoupení jednotlivých kategorií délky řezanky je zřejmé z grafu na
obrázku 1.
Tabulka 1 – Kvalita řezání senáže lisem Claas Rollant 46 Silage
Délka řezanky
mm
<100
100 -150
>150
Hmotnost mi
g
84
42
24
150
Zastoupení x
%
56
28
16
100
Tabulka 2 – Kvalita řezání senáže lisem Lely Welger RP 245
Délka řezanky
mm
<100
100 -150
>150
Hmotnost mi
g
72
64
14
150
Zastoupení x
%
48
43
9
100
Slisovanost balíků
Výsledky měření a vypočtené hodnoty jsou uvedeny v tabulkách 3÷8. Vypočtené hodnoty
slisovanosti jsou také znázorněny v grafu na obrázku 2.
Slisovanost lisem Claas Rollant 46 Silage
Slisovanost sena
Měření probíhalo na pozemku p.č. 2812/1 v k.ú. Olešnice u Trhových Svinů. Naměřené
hodnoty jsou uvedeny v tabulce 3.
Slisovanost senáže
Senáž byla sklízena na konci května 2012 na pozemku parc. č. 2383/1 v k.ú. Těšínov.
Naměřené hodnoty pro výpočet objemu a slisovanosti senáže jsou zaznamenány v tabulce 4.
Slisovanost slámy
Sláma byla sklízena v srpnu 2012 na pozemku parc. č. 2426/4 v k. ú. Trhové Sviny.
Naměřené hodnoty jsou uvedeny v tabulce 5.
Tabulka 3 – Slisovanost sena lisem Claas Rollant 46 Silage
Balík
Šířka balíku b [m]
Průměr balíku D [m]
Hmotnost balíku m [kg]
Objem balíku V [m3]
Slisovanost balíku U [kg.m-3]
Měření č.1
Měření č.2
Měření č.3
1,18
1,25
260,00
1,45
179,55
1,20
1,35
265,00
1,72
154,28
1,22
1,30
255,00
1,62
157,47
Průměr
měření
1,20
1,30
260,00
1,59
163,24
Tabulka 4 – Slisovanost senáže lisem Claas Rollant 46 Silage
Balík
Šířka balíku b [m]
Průměr balíku D [m]
Hmotnost balíku m [kg]
Objem balíku V [m3]
Slisovanost balíku U [kg.m-3]
Měření č.1
1,19
1,21
455,00
1,37
332,12
Měření č.2
1,22
1,20
459,00
1,38
332,66
96
Měření č.3
1,25
1,00
450,00
1,41
318,31
Průměr měření
1,22
1,20
455,00
1,38
329,76
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Porovnání procentuelního zastoupení jednotlivých kategorií
délky řezanky pro lis Claas Rollant 46 Silage a Lely Welger RP 245
90
56%
Hmotnostní podíl
[g]
80
48%
70
43%
Claas Rollant 46 Silage
Lely Welger RP 245
60
50
28%
40
30
16%
20
9%
10
0
<100 mm
100 -150 mm
>150 mm
Délka řezanky [mm]
Obrázek 1 - Porovnání jednotlivých kategorií délky řezanky pro lis Claas Rollant 46 Silage a Lely Welger RP
245
Tabulka 5 – Slisovanost slámy lisem Claas Rollant 46 Silage
Balík
Šířka balíku b [m]
Průměr balíku D [m]
Hmotnost balíku m [kg]
Objem balíku V [m3]
Slisovanost balíku U [kg.m-3]
Měření č.1
Měření č.2
Měření č.3
1,22
1,25
178,00
1,50
118,89
1,21
1,31
180,00
1,63
110,37
1,23
1,33
176,00
1,71
102,99
Průměr
měření
1,22
1,30
178,00
1,62
109,92
Slisovanost lisem Lely Welger RP 245
Slisovanost sena
Měření probíhalo v k.ú. Bukvice u Trhových Svinů. Naměřené hodnoty jsou uvedeny
v tabulce 6.
Slisovanost senáže
Senáž byla sklízena na konci května 2012 na pozemku parc. č. 599/1, k.ú. Pěčín
u Trhových Svinů. Naměřené hodnoty pro výpočet objemu a slisovanosti senáže jsou zaznamenány
v tabulce 7.
Slisovanost slámy
Sláma byla sklízena v srpnu 2012 k.ú. Pěčín u Trhových Svinů. Naměřené hodnoty jsou
uvedeny v tabulce 8.
Tabulka 6 – Slisovanost sena lisem Lely Welger RP 245
Balík
Šířka balíku b [m]
Průměr balíku D [m]
Hmotnost balíku m [kg]
Objem balíku V [m3]
Slisovanost balíku U [kg.m-3]
Měření č.1
Měření č.2
Měření č.3
1,24
1,30
295,00
1,65
179,24
1,20
1,30
300,00
1,59
188,35
1,28
1,29
305,00
1,67
182,31
97
Průměr
měření
1,24
1,30
300,00
1,65
182,27
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 7 – Slisovanost senáže lisem Lely Welger RP 245
Balík
Měření č.1
Měření č.2
Měření č.3
1,19
1,25
560,00
1,46
383,47
1,21
1,27
558,00
1,54
364,04
1,20
1,22
571,00
1,40
407,05
Měření č.1
Měření č.2
Měření č.3
1,20
1,26
200,00
1,50
133,67
1,23
1,32
205,00
1,68
121,79
1,20
1,32
210,00
1,64
127,88
Šířka balíku b [m]
Průměr balíku D [m]
Hmotnost balíku m [kg]
Objem balíku V [m3]
Slisovanost balíku U [kg.m-3]
Průměr
měření
1,21
1,25
563,00
1,47
383,31
Tabulka 8 – Slisovanost slámy lisem Lely Welger RP 245
Balík
Šířka balíku b [m]
Průměr balíku D [m]
Hmotnost balíku m [kg]
Objem balíku V [m3]
Slisovanost balíku U [kg.m-3]
Průměr
měření
1,21
1,30
205,00
1,61
127,64
ZÁVĚR
Kvalita řezání je ovlivňována počtem a ostřím řezacích nožů, dále pak délkou a stářím
sklízeného materiálu. Řezání je závislé na velikosti řádků a uložení hmoty v řádku. Slisovanost u
měřených lisů byla ovlivněna vlhkostí materiálu, s vyšší vlhkostí slisovanost rostla. U píce sklízené
na senáž je slisovanost ovlivněna také délkou řezanky. Vyšší slisovanosti bylo dosaženo u všech
sklízených materiálů lisem Lely Welger RP 245. Nejnižších hodnot bylo dosaženo při lisování
slámy od 121,79 do 133,67 kg.m-3, u sena bylo dosaženo hodnot od 179,24 do 188,35 kg.m-3.
Nejvyšších hodnot slisovanosti bylo dosaženo u senáže a to od 364,04 do 407,05 kg.m-3. Porovnání
slisovanosti sklízených materiálů pro oba lisy je uvedené v grafu na obrázku 2.
Slisovanost balíku U [kg.m3
]
Porovnání slisovanosti sena, senáže a slámy mezi
lisy Claas Rollant 46 Silage a Lely Welger RP 245
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
383,31
329,76
Claas Rollant 46 Silage
Lely Welger RP 245
163,24
182,27
109,92
seno
senáž
127,64
sláma
Obrázek 2 – Porovnání slisovanosti sena, senáže a slámy mezi lisy Claas Rollant 46 Silage a Lely Welger RP
245
98
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Literatura:
DOLEŽAL, P. 2006. Konzervace, skladování a úpravy objemných krmiv: (přednášky). 1. Vyd. 1.,
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2006, 247 s., ISBN 80-715-7993-9.
JAVOREK, F. 2010. Volba vhodné techniky pro senážování. Mechanizace zemědělství, Profi Press
s.r.o . Praha, 2010, LX., č. 10, s. 30-34. ISSN 0373-6776.
NEUBAUER, K. a kol.1989. Stroje pro rostlinnou výrobu..Vyd.1, SZN Praha, 1989, 716 s., ISBN
80-209-075-6.
ROH, J., KUMHÁLA, F., HEŘMÁNEK, P. 1997. Stroje používané v rostlinné výrobě. Vyd. 1.,
Credit Praha, 1997, 275 s., ISBN 80-213-0327-1.
ŠPELINA, M., ABRHAM, Z., KOVÁŘOVÁ, M. 1996. Zemědělská technika formou služeb. Vyd.
1.: Institut výchovy a vzdělávání ministerstva zemědělství České republiky Praha, 1996, 41
s., ISBN 80-710-5122-5.
Kontaktní adresa:
Ing. Milan Fríd, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra
zemědělské, dopravní a manipulační techniky a služeb, Studentská 13, 370 05 České Budějovice,
[email protected]
Ing. Ivo Celjak, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra
zemědělské, dopravní a manipulační techniky a služeb, Studentská 13, 370 05 České Budějovice,
[email protected]
Ing. Josef Frolík, CSc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra
zemědělské, dopravní a manipulační techniky a služeb, Studentská 13, 370 05 České Budějovice,
[email protected]
99
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
FIELD TESTING OF HOP STRINGS AND THEIR ATTACHMENTS
POLNÍ EXPERIMENTY CHMELOVODIČŮ A JEJICH ÚCHYTŮ
PETR HEŘMÁNEK, IVO HONZÍK, ADOLF RYBKA, JIŘÍ MAŠEK, LUBOMÍR VENT1
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
1
CHMEL-Vent spol. s r.o.
Souhrn
Příspěvek se zabývá různými variantami zavěšení chmelovodičů a vlastním měřením při polním
pokusu. Experiment zahrnuje měření strhávací síly, zjišťování samovolně spadlých rév a sledování
místa přetržení úchytu nebo chmelovodiče při běžném strhávání strhávačem. Na závěr jsou
výsledky měření vyhodnoceny.
Klíčová slova: chmel, chmelovodič, úchyt
ÚVOD
Experiment navazuje na pokusy uskutečněné již od roku 2011. Skládá se z polního měření
při strhávání chmele na pokusné chmelnici a zjišťování samovolně spadlých rév. Pro měření byly
použity materiály, které se osvědčily v minulých letech – ocelový žíhaný drát a motouz z konopí a
juty. V loňském roce byl též použit pevný závěs na chmelnici. Při strhávání byla použita měřicí
aparatura z minulých let, která se velmi osvědčila.
MATERIÁL A METODY
Polním pokusem byly sledovány pevnostní vztahy mezi vodicím drátem (chmelovodičem)
a jeho úchytem, popř. pevným závěsem. V průběhu pokusu se uskutečnilo měření pevnosti drátů a
motouzů při strhávání chmelových rév. Polní pokus zahrnul sedm variant uchycení chmelovodičů
k nosnému drátu chmelnice s celkovým počtem 54 navěšených řádků odrůdy Žatecký poloraný
červeňák. Varianty uvádí obr.1. a tab. 1.
Tab. 1 – Varianty zavěšení chmelových rév a počet samovolně spadlých rév u jednotlivých variant
Číslo
varianty
1
2
3
4
5
6
7
Počet
řádků
ks
18
18
2
2
2
6
6
Průměr
drátu
mm
1,06
1,06
1,06
1,06
1,12
1,06
1,12
Motouz
Druh
úchytu
Konopí 2,5 mm
Juta 1700x3
Sponka
Pevný závěs
Drát na drát
Konopí 1,8 mm
Konopí 1,8 mm
dvojitý
dvojitý
není
není
není
dvojitý
dvojitý
Samovolně spadlé
révy
ks
%
0
0,00
2
0,06
4
1,02
1
0,26
3
0,76
4
0,34
8
0,68
Během vegetačního období chmele bylo sledováno samovolné padání chmelových rév
způsobené přetržením chmelovodiče nebo úchytu. U úchytů docházelo k přetržení při poklesu
pevnosti způsobené působením mikroklimatu chmelnice na použitý materiál. U chmelovodičů se
převážně jednalo o odlomení nebo předření o nosný drát chmelnice. Počet spadlých rév je uveden v
tabulce 1.
Pro měření síly při přetržení chmelovodiče nebo úchytu bylo využito zařízení používané
v minulých letech [1, 2]. U každé varianty byly náhodně zvoleny řádky.
Měření bylo vždy provedeno za souvislého nepřerušovaného strhávání chmele v jedné řadě
pokusné chmelnice, při kterém bylo zaznamenáno minimálně deset hodnot měření. Réva byla
odstřižena od země ve výšce cca 0,8 m a provlečena do oka na rameni snímače. Pojezdem traktoru
s vozem byla réva napnuta při sklonu 45° a plynulým tahem došlo k přetržení chmelovodiče nebo
100
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
úchytu. Po stržení byla chmelová réva uložena na voze. V průběhu strhávání byla snímačem
v časové frekvenci 50 Hz měřena tahová síla. Příklad naměřených hodnot jednoho měření ukazuje
graf na obrázku 2.
Obr. 1 – Zavěšení chmelovodičů (zleva): konopný motouz 1,8 mm, konopný motouz 2,5 mm, jutový motouz
1700x3, bavlněný knot, sponka [5], drát na drát a pevný závěs [4]
Obr. 2 – Příklad grafu průběhu měření tahové síly při strhávání
VÝSLEDKY A DISKUZE
Naměřené a vypočtené hodnoty ze všech variant jsou uvedeny v tabulce číslo 2.
Směrodatná odchylka i variační koeficient ukazují u motouzů na poměrně vysokou
variabilitu změřených sil, naopak ustálené hodnoty jsou u varianty drát na drát.
Od každé měřené varianty s úchytem z motouzu byl vybrán řádek, na kterém byl spočítán
počet chmelovodičů. Poté následovalo strhávání běžným strhávačem. Po stržení celého řádku byl
zjištěn počet chmelovodičů, kde došlo k přetržení v drátu a počet přetržení v motouzu. Z hlediska
101
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
kvality práce je výhodnější přetržení v motouzu, kdy je z chmelnice zcela odstraněn drát
chmelovodiče a částečně nebo zcela motouz úchytu (tab. 3).
Tab. 2 – Výsledky polního měření
Číslo varianty
Počet řádků
Číslo řádku
Číslo měřeného
řádku
Materiál
Úchyt
Průměr drátu
mm
Číslo měření
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Průměr
Směrodatná
odchylka
Variační
koeficient [%]
1
18
1-18
2
18
19-36
3
2
37-38
3a
20 rév
38
4
2
39-40
5
2
41-42
6
6
43-48
7
6
49-54
16
22
38
38
39
42
44
50
Konopí
2,5mm
dvojitý
JUTA
1700x3
dvojitý
Sponka
není
Bavlněný
knot
jednod.
Pevný
závěs
není
Drát na
drát
není
Konopí
1,8 mm
dvojitý
Konopí
1,8 mm
dvojitý
1,06
1,06
1,06
1,06
1,06
1,12
1,06
1,12
[N]
433
366
290
254
304
412
248
311
339
265
322
[N]
303
386
416
375
200
347
287
350
317
407
339
[N]
255
324
261
476
341
345
304
403
488
289
349
Síla při přetržení [N]
[N]
[N]
433
389
454
447
353
307
375
323
339
347
235
366
517
331
357
297
429
341
378
365
387
351
[N]
409
412
390
418
407
422
384
393
389
414
404
[N]
163
216
246
215
196
234
229
264
180
197
214
[N]
331
304
230
274
266
374
216
348
284
360
299
61
62
78
73
42
13
29
51
19
18
22
19
12
3
14
17
V minulých letech byly ještě odebírány vzorky motouzu i drátu pro laboratorní měření
pevnosti materiálu před zavěšováním na chmelnici i po sklizni. V loňském roce tomu bylo taktéž.
Výsledky zde neuvádíme, protože trhací zkouškou bylo zjištěno, že pevnost drátu je
mikroklimatem chmelnice ovlivněna zcela minimálně. U motouzů se potvrdilo, že velikost síly při
přetržení klesá s délkou vegetačního období chmele [3].
Tab. 3 – Zjištění místa přetržení v jednom řádku chmelnice pro každou měřenou variantu
Číslo
varianty
Číslo
měřeného
řádku
1
2
14
22
3
38
4
39
5
42
6
7
44
50
Materiál
Úchyt
Průměr
drátu
Celkový
počet rév
Přetržení v
drátu
Přetržení v
motouzu
mm
[ks]
[ks] [%] [ks] [%]
Konopí 2,5 mm
dvojitý 1,06
178 110
62
68
38
JUTA 1700x3
dvojitý 1,06
175
49
28 126
72
Sponka + bavlněný
není
1,06
x
x
x
x
x
knot
prověšení nosného drátu - posun sponek, cca 10 cm drátu zůstalo na sponkách,
bavlněný knot - přetržení v drátu
Pevný závěs
není
1,06
x
x
x
x
x
cca 10 cm pod nosným drátem přetrženo
Drát na drát
není
1,12
x
x
x
x
x
utržení těsně pod omotaným drátem, 5 špiček rév zůstalo nahoře
Konopí 1,8 mm
dvojitý 1,06
180
9
5 171
95
Konopí 1,8 mm
dvojitý 1,12
168
0
0 168 100
102
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
U variant, kde je přímo drát chmelovodiče navázán na nosný drát chmelnice, přisponkován
nebo navěšen na pevný úchyt z drátu bylo sledováno chování tohoto zavěšení při strhávání. Ideálně
nesmí zavěšený chmelovodič při strhávání popojíždět po nosném drátu.
•
Řádek 37-38 sponka: při strhávání se sponka pozvolna otevírá a popojíždí po nosném drátu
chmelnice. Možnost použití je pouze za předpokladu, že z obou stran budou vytvořené
zarážky pro zamezení popojíždění při strhávání.
•
Řádek 39-40 pevný závěs: bez závad, zcela vyhovuje.
•
Řádek 41-42 drát na drát: je velmi variabilní v samovolném padání rév, což se ukázalo i
v minulých letech, a proto je tento způsob zavěšení nevhodný.
ZÁVĚR
Z výsledků polního měření je patrné, že polypropylénový motouz může být plně nahrazen
motouzem z přírodního materiálu juty nebo konopí. Při strhávání bylo u konopného motouzu o
průměru 1,8 mm dosaženo v jednom případě 100% a v druhém 95% přetržení v místě motouzu při
samovolném padání rév 0,68% a 0,34% během vegetace. U konopného motouzu o průměru 2,5 mm
bylo přetržení v motouzu pouze u 38% rév, ovšem při nulovém samovolném padání rév během
vegetace. Velmi dobré výsledky vykazoval i jutový motouz, kde k přetržení v motouzu došlo u
72% rév při samovolném padání pouze u 0,06% rév.
Zavěšení pomocí sponek se ani v loňském roce neosvědčilo. Sponky během strhávání
popojíždí a během vegetačního období docházelo k samovolnému otevírání a pádů rév.
U pevného závěsu byly velmi dobré výsledky jak z hlediska samovolného padání rév
během vegetace, tak i při strhávání. S ohledem na jednoduchost a rychlost zavěšování by bylo
dobré tento typ závěsu dále zkoušet.
Literatura:
[1]
HEŘMÁNEK, P., HONZÍK, I., RYBKA, A., JOŠT, B., VENT, L., MAŠEK, J. Zavěšování
chmelovodičů. Komunální technika, 2013, roč. 7, č. 5, s. 89-93. ISSN 1802-2391.
[2]
HONZÍK, I., RYBKA, A., HEŘMÁNEK, P., JOŠT, B. Návrh zařízení pro měření tahové
síly v chmelovodiči. Komunální technika, 2013, roč. 7, č. 5, s. 104-107. ISSN 1802-2391.
[3]
HEŘMÁNEK, P., HONZÍK, I., RYBKA, A., JOŠT, B., VENT, L., MAŠEK, J.
Comparison of variant solutions of hop strings and attachments. In: Trends in Agricultural
Engineering 2013 03.09.2013, Praha. Praha: Czech University of life Sciences Prague,
Faculty of Engineering, 2013. s. 203-207. ISBN 978-80-213-2388-9.
[4]
HEŘMÁNEK, P., HONZÍK, I., RYBKA, A., JOŠT, B., PODSEDNÍK, J., VENT, L. Pevný
úchyt pro zavěšení chmelovodiče. Úřad průmyslového vlastnictví; č. dokumentu: 24784.
Majitel: Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Praha - Suchdol;
Chmelařství, družstvo Žatec; CHMEL-Vent spol. s r.o., Kněžice datum registrace
přihlášky: 30.10.2012, datum zápisu vzoru: 07.01.2013.
[5]
HONZÍK, I., HEŘMÁNEK, P., RYBKA, A., JOŠT, B., PODSEDNÍK, J., VENT, L.
Sponkový závěs pro zavěšení chmelovodiče. Úřad průmyslového vlastnictví; č. dokumentu:
24783. Majitel: Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Praha - Suchdol;
Chmelařství, družstvo Žatec; CHMEL-Vent spol. s r.o., Kněžice datum registrace
přihlášky: 30.10.2012, datum zápisu vzoru: 07.01.2013.
Tento příspěvek vznikl za přispění MZe ČR jako součást řešení výzkumného projektu NAZV
QI101B071.
Kontaktní adresa:
doc. Ing. Petr Heřmánek, Ph.D.
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
Kamýcká 129, 165 21 Praha 6 – Suchdol
Telefon: +420 224 383 126
E-mail: [email protected]
Web: www.czu.cz
103
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
DETECTION OF ANCHORING COLUMNS IN LOW TRELLIS SYSTEM
DETEKCE NOSNÝCH SLOUPŮ V NÍZKÉ CHMELNICOVÉ KONSTRUKCI
DAVID HOFFMANN1, ADOLF RYBKA1, MILOSLAV LINDA2, MILAN KŘÍŽ2
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
2
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra elektrotechniky a automatizace
1
Souhrn
Nízká chmelnicová konstrukce se objevila v České republice v polovině devadesátých let 20.
století. Pěstování chmele v nízké konstrukci již bylo testováno v roce 1991. Nicméně, v té době
nedostatek adekvátních odrůd (tzv. trpasličích) a speciální techniky zabránily jejich rozšíření.
Vysoké náklady při pěstování chmele na vysokých konstrukcích a nedostatek pracovníků vrátil
otázku nízkých konstrukcí zpět. Pro plné využití této nové technologie je třeba mechanizace, která
se již v současné době vyvíjí. Článek představuje jeden ze senzorů použitých při měření. Pro
laboratorní zkoušky byl vytvořen model nízké konstrukce zahrnující suché chmelové révy, na
kterém byl uvedený senzor testován. V závěru jsou doporučení pro navazující měření a výzkum.
Klíčová slova: chmel, snímač, nízká konstrukce
ÚVOD
V technologii pěstování chmele na nízké konstrukci je velmi důležitý jarní mechanický řez,
na jehož kvalitě závisí pozdější výnos (Ebersold, 2004; Srečes a kol., 2013). Experimentální model
mechanického ořezávače (obrázek 1) je vyvíjený na Katedře zemědělských strojů TF České
zemědělské univerzity v Praze. Tento model mechanického ořezávače je umístěn na
mezinápravovém nosiči traktoru. Ořezávací kotouč mechanického ořezávače se pohybuje přímo
v ose chmelového řadu (pod podpůrnou sítí) nízké konstrukce. Ve stejné ose se ale nacházejí
i nosné dřevěné sloupy, kterým je nutné se během agrotechnické operace co nejtěsněji vyhnout.
Přes veškeré výhody, které mechanický řez přináší, není ořezávač v současné době sériově
vyráběn (Křivánek et al., 2008; Křivánek, Ježek, 2010; Krofta, Ježek, 2010; McAdam et al., 2013).
Obrázek 1 – Experimentální model mechanického ořezávače umístěný na traktoru
Popis nízké konstrukce pro pěstování chmele
Nízká konstrukce (obrázek 2) je v porovnání s tradiční chmelnicovou konstrukcí
materiálově i pracovně mnohem méně nákladná (Štranc a kol., 2012). Konstrukce podobného typu
se již osvědčila ve vinohradech, a proto lze obdobné provedení využít i na chmel.
104
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 2 – Chmelnice s nízkou konstrukcí
Hlavními částmi nízké konstrukce zobrazené na obrázku 3 jsou nosné sloupy, opěrná síť,
ocelová lana, kotvy a kapková závlaha. Nosné sloupy bývají maximálně 3 m dlouhé, ve většině
případů dřevěné, ale mohou být i z lisovaného betonu vyztužené armaturami, z pozinkovaných
ocelových profilů a z dalších materiálů (Křivánek a kol., 2008). Životnost betonových nosných
sloupů je nejvyšší ze všech zmíněných, ale při sklizni jejich abrazivní povrch obrušuje česací prsty
mobilního sklízeče (hlavně na jejich špičce). Při probroušení česacího prstu vznikají dva špičaté a
ostré hroty, které se zachytávají za podpůrnou síť a ta je jimi poškozována (trhána). Z dosavadních
poznatků vyplývá, že nejvíce se osvědčily impregnované dřevěné nosné sloupy o průměru 100 až
150 mm. Vzdálenost nosných sloupů je 8 až 10 m.
Obrázek 3 – Kotvení nízké konstrukce
1 – kotva, 2 – nosná ocelová lana, 3 – krajní nosný sloup, 4 – nosný sloup, 5 – podpůrná síť, 6 – kapková
závlaha
Plastová síť se zpravidla používá v bílém nebo černém barevném provedení s velikostí ok
150 x 150 mm (např. od firmy Netafim). Síť je od povrchu chmelnice vzdálena 250 mm, kde je na
ocelovém laně zavěšena kapková závlaha. Při vzdálenosti podpůrné sítě od země větší než 350 mm
se snižuje samozaváděcí schopnost chmelových rév. (Štranc a kol., 2012)
Celkové náklady na výstavbu nízké konstrukce se pohybují v rozmezí 200 až
240 tis. Kč.ha-1. V případě vybudování kapkové závlahy se celkové náklady zvyšují o 50 až
70 tis. Kč.ha-1. (Štranc a kol., 2012)
MATERIÁL A METODY
Detekce polohy nosných sloupů nízké konstrukce je klíčovým krokem k automatizaci celé
operace mechanického řezu chmele. Obsluha traktoru se může plně věnovat samotné jízdě
ve chmelovém meziřadí. Současné manuální ovládání pohybu mezinápravového nosiče
s mechanickým ořezávačem by bylo příliš nebezpečné. Při nepřesnosti (zpoždění) odklonu nosného
105
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ramene by došlo ke kontaktu ořezávacího kotouče s nosným sloupem nízké konstrukce, což by
vedlo k poškození stroje nebo vybavení chmelnice. Zároveň je snaha o co nejpřesnější kopírování
nosného sloupu ořezávacím kotoučem tak, aby byly ořezány i chmelové babky rostoucí v jeho
bezprostřední blízkosti (vzdálenost babky od nosného sloupu je cca 150 mm, i když doporučená
vzdálenost je 500 mm). (Štranc a kol., 2007)
Při nepřesné jízdě traktoru ve chmelovém meziřadí může traktor poškodit podpůrnou síť
nebo vyvrátit (příp. zlomit) nosné sloupy nízké konstrukce.
Postup kopírování nosného sloupu je zobrazen na obrázku 4.
Obrázek 4 – Kopírování nosného sloupu ořezávacím kotoučem
Laboratorní model nízké konstrukce
Pro účely měření snímačů byl v laboratoři Katedry zemědělských strojů TF ČZU v Praze
vytvořen model nízké konstrukce.
Model je kopií běžné nízké konstrukce s tím rozdílem, že jeho výška je pouze 1,3 m.
Model se skládá ze dvou nosných sloupů o průměru 80 mm (obrázek 5 – levý sloup) a 100 mm
(obrázek 5 - pravý sloup) a z bílé plastové podpůrné sítě porostlé suchými chmelovými révami.
Průměry nosných sloupů jsou stejné, jako se používají v praxi. Množství rostlinných zbytků bylo
stejné jako v polních podmínkách. Mezi nosnými sloupy byla napnuta dvě ocelová lana o průměru
6 mm, které zvyšují pevnost podpůrné plastové sítě. Spodní napínací lano se nachází 250 mm a
druhé 1200 mm nad zemí. Nosné sloupy mají osovou vzdálenost 1200 mm a k podlaze jsou
připevněny pomocí kotev ve tvaru L. Laboratorní model a jeho umístění v laboratoři je vidět na
obrázku 5.
106
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obrázek 5 – Laboratorní model nízké konstrukce
Laboratorní měření mělo ověřit vhodnost použití jednotlivých typů snímačů. Cílem bylo
zjistit, zda měřený snímač dokáže opakovaně rozlišit dřevěný nosný sloup od podpůrné plastové
sítě s rostlinnými zbytky.
Měření snímačem Efector pmd 3d
Na laboratorním modelu bylo měřeno infračerveným snímačem (IR) Efector pmd 3d
camera 03D201, který byl po dobu měření umístěn na vlastním fotostativu s osazeným speciálním
úchytem.
Efector pmd 3d (obrázek 6) je IR senzor od společnosti Ifm Electronic určený pro měření
vzdálenosti. Pracuje na principu time-of-flight: procházející světlo vyžaduje určitý čas na cestu
k objektu (kde se odrazí) a vrací se zpět k senzoru. (PMD technology, 2013).
PMD je zkratka Photo Mixer Device: senzor i vyhodnocovací elektronika jsou integrovány
na jednom křemíkovém čipu. Zařízení má rozlišení 64x50 pixelů (px).
Obrázek 6 – Senzor Efector pmd 3d camera 03D201
VÝSLEDKY A DISKUZE
Přehledový snímek
Byly naměřeny tzv. přehledové snímky ze vzdálenosti 2000 mm od kraje modelu nízké
konstrukce, na kterých jsou zobrazeny jak nosné sloupy, tak i podpůrná síť. Měření probíhalo tak,
že se provedlo odměření vzdálenosti všech bodů ve výřezu optiky senzoru a dle naměřené
vzdálenosti jim byl přidělen odstín šedi. Červená barva na obrázku (obrázek 7) značí místa, která
byla svou vzdáleností mimo měřicí rozsah snímače.
Čím světlejší barva, tím je měřený objekt blíže snímači. Nosný sloup je na obrázku dobře
patrný navzdory tomu, že některé suché chmelové révy byly i o 70 mm blíže snímači.
Po odběru dat byla provedena vizualizace snímku, a to konkrétně 32. řady obrazových
bodů – počítáno od horního okraje snímku (obrázek 7 - vodorovná linka na obrázku). Vizualizace
107
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
probíhá tak, že ke každému výstupnímu napětí je přiřazen odstín barvy. Výstupní napětí dané řady
lze proto vybrat a zobrazit samostatně v grafu. Vizualizovaná naměřená data 32. řádky jsou
zobrazena v grafu na obrázku 8.
Obrázek 7 – Přehledový snímek s vyznačenou polohou vizualizovaných dat snímku (režim intenzity).
Obrázek 8 – Naměřené výstupní napětí pravého přehledového snímku.
Na grafu (obrázek 8) je dobře patrná výchylka, která dosahuje téměř hodnoty 3,5. Právě
v tomto místě je detekován sloup – na obrázku 7 je zobrazen nejsvětlejší barvou. Pro lepší
představu lze graf naměřeného výstupního napětí přiložit na přehledový snímek. Výsledek překrytí
je zobrazen na obrázku 9. Na něm je dobře patrná závislost naměřeného výstupního napětí (žlutá
křivka) na odstínu barvy.
Obrázek 9 – Překrytí přehledového snímku grafem naměřených výstupních napětí
108
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ZÁVĚR
Z grafické analýzy je dobře patrné, že pro detekci polohy nosných sloupů je snímač Efector
pmd 3d vhodný. Při této vzdálenosti detekuje snímač staré révy s podpůrnou plastovou sítí jako
jeden prvek a nedochází k průchodu laserového paprsku skrz měřený objekt. Dále jsou nosné
sloupy, měřené na této vzdálenosti, mnohem lépe rozlišitelné od zbytku vybavení nízké konstrukce.
V současné době probíhá měření na laboratorním modelu i s jinými snímači, jako je např.
infračervený IR senzor SHARP (GP2Y0A21YK0F) nebo ultrazvuk (UK1C-E1-0E). Posledním
krokem bude vytvoření aplikace, která na základě detekovaného nosného sloupu vydá řídící impulz
k odklonu mezinápravového nosiče.
Literatura:
EBERSOLD, R. 2004. Feasiblity study on low-trellis hop production. Chambre d´Agriculture du
Bas-Rhin (CABR), Rome, Italy, pp. 3. Available at:
<http://adha.us/sites/default/files/downloads/French%20Low%20Trellis%20Feasability.pdf
>
KROFTA, K., JEŽEK, J. 2010. The effect of time of cutting on yield and the quality of
the hop hybrid varieties Harmonie, Rubín and Agnus. Plant, Soil and Environment.
Volume 56, Issue 12, pp. 564-569. ISSN: 1214117
KŘIVÁNEK, J., JEŽEK, J. 2010. The importance of cut and verification German prototype
machines for hop cutting designed for a low trellis system in ÚH Stekník. Chmelařství 83,
No. 4 (2010), pp. 45-48.
KŘIVÁNEK, J., PULKRÁBEK, J., CHALOUPSKÝ, R., KUDRNA, T., POKORNÝ, J. 2008.
Response of the Czech hybrid hop cultivar Agnus to the term of pruning, depth
of pruning and number of trained bines. Plant, Soil and Environment, Volume 54, Issue 11,
pp. 471-478. ISSN: 12141178
McADAM, E.L., FREEMAN, J.S., WHITTOCK, S.P., BUCK, E.J., JAKSE, J., CERENAK,
A., JAVORNIK, B., KILIAN, A., WANG, C.H., ANDERSEN, D., VAILLANCOURT,
R.E., CARLING,
J., BEATSON,
R., GRAHAM,
L., GRAHAM,
D., DARBY,
P., KOUTOULIS, A. 2013. Quantitative trait loci in hop (Humulus lupulus L.) reveal
complex genetic architecture underlying variation in sex, yield and cone chemistry. BMC
Genomics, Volume 14, Issue 1, 30, Article number 360. ISSN: 14712164
PMD technology, 2013. PMD technology . Available at:
<http://www.ifm.com/ifmuk/web/pmd.htm>
ŠTRANC, P., ŠTRANC, J., JURČÁK, J., ŠTRANC, D., PÁZLER, B. 2007. Řez chmele. ČZU in
Prague, pp. 42-43. ISBN 978-80-87111-03-1.
Tento článek vznikl jako výstup řešení projektů TA ČR No. TA03021046, MZe NAZV
No. QI101B071 a IGA 2013:31160/1312/3112.
Kontaktní adresa:
Ing. David Hoffmann
University of Life Sciences Prague, Faculty of Engineering, Department of Agricultural Machines
[email protected]
109
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ANALYSIS OF DENSITY OF BIODEGRADABLE WASTE FROM MAINTENANCE OF
LAWNS
ANALÝZA OBJEMOVÉ HMOTNOSTI BRO Z ÚDRŽBY TRAVNATÝCH PLOCH
DAVID HOUŠKA, PETR HÁJEK, ONDŘEJ TŮMA, VLASTIMIL ALTMANN
ČZU, TECHNICKÁ FAKULTA, KATEDRA VYUŽITÍ STROJŮ
Abstract
For effective planning logistics sorted waste collection and its subsequent reuse, it is desirable to
know its physical properties, especially density, which has a decisive character to select suitable
containers for refuse and other waste handling from point of origin to the place of processing.
Measurement, which is based on this post, was implemented at two golf courses, where, for reasons
of different frequencies maintenance lawns also different length of cut grass. This fact was
exploited and taken into account in the measurement. The rate is determined by the intensity of
maintenance desired resulting quality playing surfaces and the aesthetic value of the expected
course. Intervals range from daily maintenance to maintenance performed once a year. The
measurement result is obtained values of density of biodegradable waste, which in this case was
chopped as product maintenance lawns to golf courses. Density varying length of cut showed
distinct values that are presented in the sequel article.
Keywords:
physical properties, sorted waste, waste management, logistic
Souhrn
Pro efektivní plánování logistiky svozu tříděného odpadu a jeho následné další použití je žádoucí
znát jeho fyzikální vlastnosti, zejména objemovou hmotnost, která má určující charakter pro volbu
vhodných nádob pro svoz i další manipulaci s odpadem. Měření bylo realizováno na dvou
golfových hřištích, kde je z důvodů různé frekvence údržby travnatých ploch také různá délka
řezanky posečené trávy. Tento fakt byl využit a zohledněn při měření. Míra intenzity údržby je
dána požadovanou výslednou jakostí hracích ploch a očekávanou estetickou hodnotou hřiště.
Intervaly se pohybují v rozmezí každodenní údržby až po údržbu prováděnou jedenkrát ročně.
Výsledkem měření jsou získané hodnoty objemové hmotnosti biologicky rozložitelného odpadu,
kterým v tomto případě byla řezanka jako produkt údržby travnatých ploch na golfových hřištích.
Objemové hmotnosti různě dlouhé řezanky vykazovaly odlišné hodnoty, které jsou prezentovány
v pokračování článku.
Klíčová slova: fyzikální vlastnosti, tříděný odpad, odpadové hospodářství, logistika
ÚVOD
Mezi občany nejrozšířenějším systémem sběru BRO je nádobový nebo kontejnerový
systém sběru, který je založen na opakovaném použití sběrných nádob. Často používané nádoby při
svozu BRO z domácností jsou nádoby (viz Obrázek 1) o objemu 120 a 240 l. Nádoby určené pro
sběr BRO se od nádob o stejném objemu určených pro sběr ostatních komodit komunálního odpadu
odlišují provzdušňovacími otvory na bocích a nad dnem umístěným roštem, který zajišťuje
oddělení vody od odpadu vloženého do nádoby. Při měření hmotnosti v nádobách umístěného
odpadu, je vhodné použít plošinovou váhu o přiměřené váživosti, jednotkách a nejmenším dílku
hmotnostní jednotky váhy. Nejmenším dílkem se rozumí přesnost, s jakou dokáže váha určit
naměřenou hodnotu hmotnosti.
Pro producenty biologicky rozložitelného odpadu a společnosti (svozové firmy), které
s BRO po vložení do sběrných nádob dále nakládají, může mít velký význam znalost objemové
hmotnosti BRO a hodnot kterých dosahují a mohou dosahovat v závislosti na délce řezanky.
Svozové společnosti mohou motivovat své zákazníky k nakládání či produkci BRO takovým
způsobem, aby výsledné hodnoty objemové hmotnosti odpadu dosahovaly vyšších hodnot.
Přínosem pro svozové firmy je efektivnější využití nákladového prostoru svozových vozů. Pro
110
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
občany z domácností, kteří využívají k likvidaci BRO sběrné nádoby, je přínosem větší míra
využití objemu sběrné nádoby. Cílem příspěvku je potvrdit nebo vyvrátit, že čím je délka řezanky
větší, tím je objemová hmotnost vzniklého biologicky rozložitelného odpadu nižší.
MATERIÁL A METODY
Pro zjišťování objemové hmotnosti BRO lze využít metodu, kdy je vážen známý objem
materiálu a z navážené hodnoty je pomocí uvedeného vztahu (1) dopočítána objemová hmotnost.
Pro výpočet je nutné za m dosadit hmotnost materiálu, který je zvážen v nádobě, kde zabírá
známý objem V.
[kg.m-3]
(1)
m
mV = k . V
kde:
mV - výsledná objemová hmotnost [kg.m-3]
m - hmotnost vzorku [ kg ]
k - přepočítávací koeficient
V - objem nádoby [ l ]
Vlastní měření objemové hmotnosti bylo prováděno za použití tenzometrické plošinové
váhy o váživosti 500 kg a nejmenším dílku 0,1 kg, na kterou byla umísťována nádoba o objemu
120 l naplněná BRO vzniklým při sečení travnatých ploch ve formě řezanky. Plnění nádoby je
prováděno volným sypáním odpadu do nádoby bez stlačování nebo střásání. Zaznamenané hodnoty
hmotností a známý objem 120 l plněné nádoby jsou zpracovány za použití uvedeného vztahu pro
výpočet objemové hmotnosti.
Obrázek 1 – Nádoba na sběr BRO (120 l)
Z každého vzorku biologicky rozložitelného odpadu z údržby travnatých ploch golfového
hřiště, bylo náhodně vybráno 10 stébel řezanky. Délka stébla byla měřena za použití posuvného
měřítka a vysunovacího metru. Délka byla zaznamenávána v centimetrech (viz Tabulka 1). Dalším
krokem pro zjištění průměrné délky řezanky bylo zjištění modusu náhodně vybraných stébel
posečené trávy. Modus je definován jako nejčetnější hodnota znaku, je tedy hodnotou nejtypičtější
pro daný soubor. Prostý aritmetický průměr se počítá ze všech hodnot znaku v souboru, změna
libovolné hodnoty se na něm okamžitě odrazí. Z toho důvodu byl upřednostněn modus před
aritmetickým průměrem.
VÝSLEDKY A DISKUSE
Při údržbě travnatých ploch golfového hřiště se používají různé typy travních sekaček. Pro
sečení greenů se používají vřetenové sekačky z důvodu velmi krátké výšky seče, která se pohybuje
kolem hodnoty 2 mm. Na odpalištích se také používají vřetenové sekačky s výškou seče kolem
2 cm. Rough a heavy rough jsou jedny z nejvyšších travnatých ploch golfových hřišť. Jejich výška
seče bývá v rozmezí 5 až 15 cm. Posledním a nejvyšším vzorkem měření je okrasný trávník, který
se seče i pouze jednou za rok a vyznačuje se nejdelší řezankou.
V Tabulce 1 jsou zobrazeny hodnoty namátkově vybraných a následně změřených stébel
pro každý druh travnaté plochy. Z naměřených hodnot je pro každý druh travnaté plochy golfového
hřiště vypočten modus délky řezanky.
111
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Nejkratší řezanka je po sečení greenů a dosahuje délky 0,8 a 0,9 cm. Naopak nejdelší
řezanka vzniká po sečení okrasných trávníků, přičemž modus její délky dosahuje 59 cm.
Tabulka 1 – Výpočet délky řezanky
Délka řezanky na golfovém hřišti
číslo
měření
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
MODUS
green 1
green 2
odpaliště
[mm]
[mm]
[mm]
5
8
6
3
9
7
10
6
8
7
8
9
10
10
4
9
12
7
5
12
11
9
18
23
16
24
11
14
22
21
19
23
23
rough
[mm]
98
120
116
83
130
117
125
130
117
119
130
heavy
rough
[mm]
220
250
190
260
230
250
240
160
210
170
250
okrasný
trávník
[mm]
390
590
660
630
590
470
620
600
490
570
590
Obrázek 2 – Grafické znázornění délky řezanky a objemové hmotnosti
Na obrázku 2 jsou graficky znázorněny naměřené hodnoty objemových hmotností a délek
řezanky. Z grafického znázornění je patrné, že čím je délka řezanky delší, tím je objemová
hmotnost posečené traviny nižší. Nezodpovězenou otázkou a námětem pro další měření je
porovnání ploch a hmotnosti vzniklého biologicky rozložitelného odpadu o různé délce řezanky.
ZÁVĚR
Objemová hmotnost měřených vzorků travní řezanky vzniklých při údržbě hřiště je
v rozsahu 33 až 320 kg.m-3. Na základě těchto znalostí je možné při navrhování svozu BRO
optimalizovat velikost zvolených nádob a intervalů systému svozu, který zajistí včasnou likvidaci
biologicky rozložitelného odpadu z místa vzniku a zabrání jeho nežádoucímu hromadění.
Z výsledků měření je patrné, že v případě údržby travnatých ploch bylo zjištěno, že čím je délka
řezanky vyšší, tím je hodnota objemové hmotnosti nižší a naopak.
112
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Literatura:
[1]
SVATOŠOVÁ, L.; KÁBA, B.:Statistické metody; ČZU Praha, Powerprint s.r.o., ISBN
978-20- 213-1672-0, 2007. 1. Vydání, 134 s;
[2]
VOŠTOVÁ, V., ALTMANN, V., FRÍS, J., JEŘÁBEK, K.: Logistika odpadového
hospodářství; ČVÚT Praha, 5 – Technické vědy, ISBN 978-80-01-04426-1, 2009. 1.
vydání, 349 s;
[3]
SVOBODOVÁ, M.: Trávníky; Česká zemědělská univerzita v Praze, ISBN 80-213-0380-8,
2006, 81 s.
Tento příspěvek byl zpracován v rámci řešení výzkumného projektu ČZU v Praze,
č. 31900/1181/1818, financovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České
republiky.
Kontaktní adresa:
1) Ing. David Houška, Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Kamýcká 129, 165 21 Praha
– Suchdol, 224 38 3152, [email protected]
2) Ing. Petr Hájek, Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Kamýcká 129, 165 21 Praha –
Suchdol, 224 38 3140, [email protected]
3) Ing. Ondřej Tůma, Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Kamýcká 129, 165 21 Praha –
Suchdol, 224 38 3152, [email protected]
4) doc. Ing. Vlastimil Altmann, Ph.D., Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Kamýcká
129, 165 21 Praha – Suchdol, 224 38 3144, [email protected]
113
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
SPEED OF SEEDS FLIGHT IN THE SEEDING TUBES
RYCHLOST PRŮLETU OSIVA V HADICOVÝCH SEMENOVODECH
JOSEF HŮLA, ADOLF RYBKA, IVO HONZÍK
Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
Abstract
Development and innovation trend in exact seeding-machines is a placement of a central storage
box and a central sowing unit on these seeding-machines. These construction changes of seedingmachines need a new solution in the transport of seeds from the central sowing unit to the seeding
coulters. As the preferred solution is the use of plastic seeding tubes. Speed of wheat seets was
higher then seeds of maize but the differences were not statistically significant. With increasing
length of seeding tubes the speed of seeds flight was decreasing. On the speed of seeds flight in the
plastic seeding tubes had further the influence the lead of seeding tubes (straight, curved).
Keywords:
exact seeding, plastic seeding tubes
ÚVOD
U strojů pro přesné setí jsou dosud využívány jednotlivé zásobní skříně na osivo pro
každou výsevní jednotku, osivo padá z malé výšky z výsevního mechanismu přímo do rýhy v půdě
vytvořené secími botkami. V poslední době se výrobci strojů na přesné setí orientují na vývoj strojů
s uplatněním centrální zásobní skříně na osivo a centrálního výsevního ústrojí z důvodů provozních
výhod tohoto řešení. Pneumatická doprava osiva v semenovodech je jedním z důležitých faktorů
správné funkce secích strojů. Je důležité, aby semena byla proudem vzduchu unášena v hadicových
semenovodech v pravidelných vzdálenostech, což je podmínkou dodržení agrotechnických
požadavků na přesné setí.
Východiskem pro studium průletu osiva hadicovými semenovody jsou údaje v literatuře se
zaměřením zejména na aerodynamické poměry v potrubí, tlak a rychlost vzduchového proudu a na
přetlakovou dopravu zrnin (Russo, 2011; Jech a kol., 2011).
Cílem měření průletu osiva hadicovými semenovody bylo upřesnit vliv základních
parametrů (délka a tvar vedení hadic) na přesnost dopravy vybraných osiv do secích botek
v podmínkách přesného setí.
MATERIÁL A METODY
Hadicové semenovody o vnitřním průměru 16 mm byly připojeny na vývod ventilátoru
používaného u secích strojů FARMET Excelent. Ventilátor byl poháněn hydrogenerátorem
s možností plynulé změny frekvence otáčení rotoru ventilátoru (obr. 1).
Po změření rychlosti vzduchu v hadicových semenovodech o vnitřním průměru 16 mm a
při jejich různých délkách, při různé frekvenci otáčení rotoru ventilátoru a při přímém i zakřiveném
vedení semenovodů (Vítek a kol., 2013), se uskutečnilo měření rychlosti průletu semen kukuřice a
ozimé pšenice těmito hadicovými semenovody. Při měření průletu semen byly využity optické
snímače BALLUFF, typ BLG 30C-005-S4, ve spojení s měřicí ústřednou. Měřil se průlet osiv vždy
na přímém vedení semenovodů a následně na vedení zakřiveném. Zakřivení hadic bylo zvoleno
v souladu s předpokládaným uložením hadicových semenovodů v secím stroji. Byla zvolena
frekvence otáčení rotoru ventilátoru 3500.min-1. Z naměřených časových úseků byla vypočítána
rychlost průletu semen. Měření se uskutečnila v deseti opakováních.
114
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 1 – Ventilátor poháněný hydrogenerátorem (hydrogenerátor je v pozadí)
VÝSLEDKY A DISKUSE
Při měření rychlosti průletu osiva kukuřice a pšenice hadicovými semenovody se ukázalo,
že při nižší frekvenci otáčení rotoru ventilátoru (rozmezí 1000 až 2500.min-1) není dosaženo
rychlosti proudění vzduchu v hadicových semenovodech, potřebné pro plynulý pohyb osiv
v semenovodech. Pro statistické zpracování dat proto byly zvoleny hodnoty rychlosti průletu semen
při frekvenci otáčení rotoru ventilátoru 3500.min-1.
Z grafu na obr. 2 je patrné, že u přímého vedení semenovodů byla naměřena vyšší rychlost
průletu semen než u vedení zakřiveného (délka semenovodu 2 m). U varianty 3 byly v tomto znaku
hodnoty statisticky významně nižší než u variant s přímým vedením hadic. Obdobný trend
v rozdílech mezi variantami měření byl zjištěn při délce semenovodu 3 m, avšak statisticky
významný rozdíl byl pouze mezi variantami 3 a 2 – graf na obr. 3.
Obr. 2 – Rychlost průletu semen při délce semenovodu 2 m
Varianty:
1 – Kukuřice, přímé vedení
2 – Ozimá pšenice, přímé vedení
3 – Kukuřice, zakřivené vedení
4 – Ozimá pšenice, zakřivené vedení
115
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 3 – Rychlost průletu semen při délce semenovodu 3 m
U délky semenovodů 4 m byla naměřena nejnižší rychlost průletu semen pšenice při
přímém vedení semenovodů, což představuje odlišnost od výsledků měření při délce semenovodů 2
a 3 m (obr. 4). Statisticky významný rozdíl byl zjištěn pouze mezi variantami 1 a 2.
Předpokládanou příčinou jsou parametry zakřivení semenovodu při jeho délce 4 m. Při největší
délce semenovodů (5 m) se rychlost průletu semen mezi variantami měření statisticky významně
nelišila (obr. 5).
Obr. 4 – Rychlost průletu semen při délce semenovodu 4 m
116
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 5 – Rychlost průletu semen při délce semenovodu 5 m
K objasnění rozdílů rychlosti průletu semen semenovody mohou přispět výsledky
předchozích měření rychlosti proudění vzduchu v hadicových semenovodech. Rychlost proudění
vzduchu při stejné frekvenci otáčení rotoru ventilátoru stoupala se snižující se délkou hadic. Při
zakřiveném vedení hadic byla rychlost proudění vzduchu v hadicích nižší než při jejich přímém
vedení.
Výsledky měření jsou v souladu s literárními prameny, které pojednávají o principech
proudění vzduchu v potrubí a pneumatické dopravě zrnin (Flandro, McMahon, Roach, 2012; Jech a
kol., 2011). Současně však ukazují na specifické problémy, které je nutné řešit při přesném setí
stroji s centrální zásobní skříní na osivo a s centrálním výsevním ústrojím.
ZÁVĚR
Výsledky měření rychlosti průletu semen v hadicových semenovodech ukázaly na problém
spojený s použitím hadicových semenovodů nestejné délky u nové generace strojů na přesné setí.
Při nestejné délce hadicových semenovodů může docházet k rozdílům rychlosti průletu semen
v jednotlivých semenovodech a tím ke zhoršení parametrů přesného setí. Dalším zdrojem
nepřesnosti setí může být způsob vedení hadicových semenovodů. Byly naměřeny i rozdíly
rychlosti průletu semen pšenice a kukuřice. Výsledky jsou informačním podkladem využitelným
při vývoji strojů na přesné setí s požadavky na kvalitu výsevu při relativně vysoké pojezdové
rychlosti strojů.
Literatura:
FLANDRO, G.A., McMAHON, H.M., ROACH, R.L., 2012. Basic aerodynamics. Cambridge:
University Press. 419 p. ISBN 978-0-521-80582-7.
JECH, J. a kol., 2011. Stroje pre rastlinnú výrobu 3. Praha: Profi Press, s.r.o., 368 s. ISBN 978-8086726-41-0.
RUSSO, G. P., 2011. Aerodynamic measurements. Cambridge: Woodhead Publishing, Ltd., 257 p.
ISBN 978-1-84569-992-5.
VÍTEK, P., HŮLA, J., RYBKA, A., HONZÍK, I., 2013. Parametry proudění vzduchu v hadicových
semenovodech. Komunální technika, 7, 5, s. 249-252. ISSN 1802-2391.
Tento příspěvek vznikl za přispění MPO ČR jako součást řešení výzkumného projektu č. FRTI3/069.
Kontaktní adresa:
prof. Ing. Josef Hůla, CSc.
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, katedra zemědělských strojů
117
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
INFLUENCE OF TECHNOGENIC SOIL COMPACTION ON THE POROSITY AND
INFILTRATION CHARACTERISTICS OF THE SOIL
VLIV TECHNOGENNÍHO ZHUTNĚNÍ PŮDY NA PÓROVITOST A INFILTRAČNÍ
VLASTNOSTI PŮDY
JAN CHYBA, MILAN KROULÍK, FRANTIŠEK KUMHÁLA, PETR NOVÁK, JAKUB LEV
Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů
Souhrn
Cílem tohoto experimentu bylo zjistit jaký vliv má zpracování a zhutnění půdy na infiltrační
vlastnosti a pórovitosti půdy. Experiment byl proveden na pozemku rozděleném do dvou hlavních
variant: řízený provoz strojů a konvenční zpracování půdy. Obě tyto varianty byly na části
pozemku, před založením experimentu, hluboce prokypřeny (hloubka 0,45 m) a následné měření
bylo provedeno uvnitř a mimo stopu zemědělských strojů. Výsledky prokázaly statisticky
významný vliv zhutnění půdy na infiltrační vlastnosti půdy, byl zaznamenán vliv hlubokého
kypření na infiltrační vlastnosti půdy a vztah mezi nasycenou hydraulickou vodivostí a
celkovou/nekapilární pórovitostí. Vztah mezi nasycenou hydraulickou vodivostí a kapilární
pórovitostí nebyl prokázán.
Klíčová slova: nasycená hydraulická vodivost, pórovitost, zhutnění půdy, zpracování půdy
ÚVOD
Důležitý faktor, který ovlivňuje hydraulickou vodivost půd, je zhutnění půdy. Zhutnění
půdy je primárně způsobeno přejezdy zemědělských strojů a jeho měřitelnými příznaky jsou
snížené hodnoty pórovitosti a naopak zvýšené hodnoty objemové hmotnosti půdy. Jmenované
parametry ovlivňují negativně infiltrační vlastnosti půdy v případě porovnání zhutněné půdy
s nezhutněnou půdou (Liebig et al., 1993; Yuxia et al., 2001; Hamza et al., 2005 a Raper, 2006).
Pórovitost půdy se vztahuje k části objemu půdy, který není zaplněn půdními částicemi
nebo organickým materiálem, ale je vyplněn plyny nebo vodou (White, 2006). Pórovitost půdy je
důležitý faktor, protože ovlivňuje tok kapalin a ukládání vody dostupné pro plodiny (Sort et al.,
1999). Sort et al. (1999) sledovali krátkodobý vliv velkého zatížení (19 t) na jílovitou půdu a
velikost distribuce pórů. Alakukku (1996) zjistila, že jednou přejetá oblast měla sníženou
pórovitost půdy v hloubce od 0 do 0,3 m, zatímco čtyři přejezdy zemědělskou technikou ovlivňují
hlavně oblast v hloubce od 0,3 do 0,5 m.
Mechanická pevnost půdy má významný vliv na hydraulickou vodivost půd a řídí se
především půdní strukturou. Keller et al. (2010) tvrdí, že hydraulická vodivost půdy je dobrým
vodítkem pro zjištění půdní struktury testované půdy. Půdní struktura může být měřena nasycenou
hydraulickou vodivostí (kfs)(Bagarello et al., 2004), pro kterou je vhodná metoda SFH (Simplified
Falling-Head). Bagarello et al. (2006) provedli dvoustupňovou analýzu SFH. Výsledky těchto
měření jsou prakticky ekvivalentní s hodnotami nasycené hydraulické vodivosti, které byly získány
jinými, detailnějšími analýzami. Na základě výsledků bylo doporučeno využívat v praxi metodu
SFH na místo podrobnějších postupů.
Zhutnění půdy znemožňuje kořenovému systému rostlin dosáhnout do hlubších vrstev půdy
a tím získat vodu z těchto vrstev (Li et al., 2007). Například jeden přejezd již významně snižuje čas
k ustálení míry kumulativní infiltrace v porovnání s nezhutněnou půdou. Nezhutněná půda má 4 – 5
krát vyšší míru infiltrace než zhutněná (přejetá) půda (Yuxia et al., 2001; Chamen, 2011). Yuxia et
al. (2001) prezentovali, že zhutnění půdy má větší vliv na míru infiltrace než zpracování půdy.
V případě zhutněné půdy došlo k hromadění stojaté vody po 5 – 7 minutách srážek a k dosažení
stabilní infiltrace došlo po 15 minutách. Hlavním zjištěním v této studii bylo, že nezhutněná půda
má celkovou infiltraci vody 77% z celkových srážek a zhutněná půda pouze 25% z celkových
srážek. Přes tyto výsledky existuje odporující tvrzení, že povrch zhutněné půdy nemá významný
vliv na parametry infiltrace (van Dijck et al., 2002).
118
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MATERIÁL A METODY
Měření bylo provedeno na experimentálním pozemku Červený Újezd. Lokalita, kde byl
experimentální pozemek založen, spadá do oblasti mírně teplé, mírně suché, převážně s mírnou
zimou. Dle TKSP (taxonomický klasifikační systém půd) je genetický půdní typ na pozemku
hnědozem modální (Haplic Luvisol). Podíl jednotlivých frakcí: prachové částice 41,4 %, jíl 46,3 %,
jemný písek 7,9 % a písek 4,4 %. Experimentální měření bylo provedeno na variantách, kde byl
aplikován řízený provoz strojů (controlled traffic farming – CTF, kypření do hloubky 0,15 m) a při
použití konvenčního zpracování půdy s orbou (orba do hloubky 0,2 m). Veškeré varianty byly
měřeny uvnitř a mimo stopy zemědělské techniky. Před založením pokusu bylo na části pozemku
provedeno hluboké kypření do hloubky 0,45 m.
Pro měření fyzikálních vlastností půdy (pórovitostí) byla zvolena metoda odběru
neporušených a porušených půdních vzorků (Valla et al., 2011). Neporušené půdní vzorky se
odebírají do ocelových válečků o objemu 100 cm3, a analyzují se vodní a vzdušné poměry, provádí
se stanovení pórovitosti atd. Odběr vzorků se provádí v terénu ze středu jednotlivých horizontů do
Kopeckého ocelových válečků. Pro zjištění hodnot fyzikálních vlastností půdy je třeba provést
několik měření. Celkovou pórovitost P lze vypočíst ze vzorce:
[%obj.]
(1)
kde: ρz – specifická hmotnost (zdánlivá hustota ) pevných částic zeminy [g.cm ], ρd – objemová
hmotnost [g.cm-3].
Přičemž objemovou hmotnost lze získat poměrem čisté hmotnosti vzorku po vysoušení při
105°C ku objemu fyzikálního válečku a specifickou hmotnost ρz lze vyhodnotit dle vzorce:
-3
[g∙cm-3]
(2)
kde: n – navážka pro stanovení specifické hmotnosti [g], pH2O – hmotnost pyknometru s vodou [g],
pz – hmotnost pyknometru se zeminou [g].
Pórovitost kapilární (Pk) [%obj.] je rozdíl hodnot hmotností vzorku po 24 h odsávání a
vzorku po vysoušení při 105 °C. Pórovitost nekapilární (Pn) [%obj.] lze vypočíst dle vzorce:
[%obj.]
(3)
kde: P – pórovitost celková [%obj.], Gc – vzorek po ½ h odsávání [g], Gf – vzorek po vysoušení
při 105 °C [g]
Pro měření infiltračních vlastností půdy byla použita metoda nasycené hydraulické
vodivosti SFH (Bagarello et al., 2004). Pro měření na pozemku Červený Újezd byl použit prstenec
o vnitřním průměru 150 mm (A), výšce 150 mm a tloušťce stěny 2 mm. Pro měření obsahu vlhkosti
v půdě bylo použito zařízení Theta probe (type HH2 Moisture meter, Delta T Devices). Aplikovaný
objem vody byl 0,5 l (V). Parametr α* byl zvolen 12 m-1.
Postup měření SFH byl následující: Prstenec byl vložen/vtlučen do půdy alespoň do
hloubky 0,04 m a zároveň se změřila a zaznamenala vlhkost půdy (θi) [m3.m-3] v nejbližším okolí
prstence tak, aby nebyla porušena půdní vrstva ohraničená prstencem. Následně na plochu
ohraničenou prstencem byla aplikována voda o známém objemu (V) [l], přičemž se začal měřit čas
infiltrace (ta) [s]. Ve chvíli, kdy byla voda vstřebána do půdy, byl zaznamenán čas infiltrace (ta) a
zároveň proběhlo měření a zaznamenání vlhkosti (θfs) [m3.m-3] půdy ohraničené prstencem.
Výsledné hodnoty (Δθ=θfs-θi [m3.m-3]; D=V/A [l.mm-1]; Ho=D [l]) byly vyhodnoceny pomocí
následující rovnice:
[mm.h-1]
(4)
Pro statistické zpracování dat byl využit software Statistica 12 s nástrojem ANOVA
Tukeyův HSD test. Pro porovnávání a hledání závislostí mezi jednotlivými veličinami byl zvolen
korelační koeficient pro posuzování věcné významnosti statisticky testovaných rozdílů, síla
závislosti byla hodnocena dle Chrásky (2000).
119
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
VÝSLEDKY A DISKUZE
Pórovitosti při průměrných hodnotách vlhkosti půdy 30 % obj. jsou uvedeny v tabulce 1.
Z tabulky je zřejmý pokles pórovitostí ve stopě zemědělských strojů především u varianty s orbou a
to do hloubky 0,15 m. U varianty CTF bal zaznamenán větší pokles pórovitosti v hloubce 0,05-0,15
m u varianty ve stopě s hlubokým kypřením.
Tab. 1 – Tukeyův HSD test homogenních skupin pro celkovou pórovitost
a,b.. - Homogenní skupiny v řádku; 1,2.. - Homogenní skupiny v sloupci; α = 0.05
CTF - řízený pohyb strojů; +HK - hluboké kypření; M - mimo stopu; S - ve stopě
Hloubka
[m]
0–
0,05
0,05 0,10
0,10 0,15
0,15 0,20
0,20 0,25
CTF
CTF M
M+HK
a
a,b
53.55
49.02
1
1
a
a
47.19
45.98
1.2
1
a,b
a
43.15
44.12
2
1
a
a
42.24
44.72
2
1
a
a
42.25
43.63
2
1
Celková pórovitost P [% obj.]
CTF
CTF S
Orba M
S+HK
a,b
a,b
a,b
51.00
50.44
46.67
1
1
1
a,b
b
a,b
44.54
40.76
45.07
2
2
1.2
a,b
b
a,b
40.34
39.03
41.57
2
2
2
a
a
a
40.22
40.38
44.52
2
2
1.2
a
a
a
39.75
38.99
43.00
2
2
1.2
Orba
M+HK
a,b
50.97
1
a,b
44.93
1.2
a
43.96
2
a
44.05
2
a
44.15
2
Orba S
47.29
41.22
41.76
41.73
41.00
a,b
1
b
2
a,b
2
a
2
a
2
Orba
S+HK
a
44.22
1
b
40.75
1
a,b
40.73
1
a
39.99
1
a
38.92
1
Pórovitosti kapilární jsou uvedeny v tabulce 2. Je zřejmé, že hodnoty do hloubky 0,05 m
nejsou ovlivněny jednotlivými typy zhutnění a zpracování půdy. Ve větších hloubkách byly
nalezeny významnější statistické rozdíly především u varianty CTF mimo stopu s hlubokým
kypřením.
Hodnoty nekapilární pórovitosti jsou uvedeny v tabulce 3. Vzhledem k tomu, že výpočet
nekapilární pórovitosti je na základě celkové pórovitosti nedochází ke statisticky významným
odchylkám v porovnání s hodnotami celkové pórovitosti. Výsledky korespondují s řadou autorů,
například (Alakukku, 1996; Sort et al., 1999; Gysi, 2001; Defossez et al., 2002; Ekwue et al.,
2010).
Tab. 2 – Tukeyův HSD test homogenních skupin pro kapilární pórovitost
a,b.. - Homogenní skupiny v řádku; 1,2.. - Homogenní skupiny v sloupci; α = 0.05
CTF - řízený pohyb strojů; +HK - hluboké kypření; M - mimo stopu; S - ve stopě
Hloubka
[m]
0–
0,05
0,05 0,10
0,10 0,15
0,15 0,20
0,20 0,25
CTF M
31.15
32.93
33.82
33.41
32.99
a
1
a,b
1
a
1
a,b
1
a
1
CTF
M+HK
a
31.64
1
b
30.12
1
a,b
31.11
1
b
30.66
1
a
30.43
1
Pórovitost kapilární Pk (% obj.)
CTF
CTF S
Orba M
S+HK
a
a
a
34.47
31.76
33.51
1
1
1
a
a,b
a
34.83
32.82
34.26
1
1
1
a,b
a,b
a,b
33.99
31.84
34.13
1
1
1
a,b
a,b
a
33.79
31.86
35.30
1
1
1
a
a
a
34.38
31.79
34.63
1
1
1
120
Orba
M+HK
a
29.13
1
a,b
31.42
1
a,b
31.72
1
a,b
32.12
1
a
34.26
1
Orba
S+HK
a
a
31.42
32.63
1
1
a
a,b
34.59
32.88
1.2
1
b
a,b
35.11
34.41
2
1
a
a
35.27
34.32
2
1
a
a
34.76
33.97
1.2
1
Orba S
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tab. 3 – Tukeyův HSD test homogenních skupin pro nekapilární pórovitost
a,b.. - Homogenní skupiny v řádku; 1,2.. - Homogenní skupiny v sloupci; α = 0.05
CTF - řízený pohyb strojů; +HK - hluboké kypření; M - mimo stopu; S - ve stopě
Hloubka
[m]
0–
0,05
0,05 0,10
0,10 0,15
0,15 0,20
0,20 0,25
CTF M
16.19
9.21
4.71
4.48
4.75
CTF
M+HK
a
a
10.42
1
1
a
b
9.13
1.2
1
a
a
6.08
2
1
a,b
b
6.67
2
1
a
a
6.36
2
1
Pórovitost nekapilární Pn (% obj.)
CTF
Orba
CTF S
Orba M
Orba S
S+HK
M+HK
a
a
a
a
a
11.21
11.30
8.08
14.49
9.95
1
1
1
1
1
b
a,b
a,b
a,b
a
6.01
3.29
5.90
7.72
3.30
2
2
1.2
2
2
a
a
a
a
a
3.15
2.56
3.17
6.09
3.09
2
2
2
2
2
a,b
a,b
a
a,b
a
2.89
3.89
4.26
4.20
2.91
2
2
1.2
2
2
a
a
a
a
a
2.00
3.12
4.76
5.26
3.06
2
2
1.2
2
2
Orba
S+HK
5.98
3.54
2.04
1.58
3.70
a
1
a
1
a
1
a
1
a
1
Výsledné hodnoty nasycené hydraulické vodivosti měřené pomocí metody SFH jsou
uvedeny na obrázku 1. Z hodnot je zřejmý vliv zhutnění půdy na infiltrační vlastnosti půdy
(porovnání hodnot uvnitř stopy a mimo stopu). Byl také zjištěn vliv hlubokého kypření na
infiltrační vlastnosti půdy, který se projevil na průměrných hodnotách nasycené hydraulické
vodivosti jak negativně u nezhutněné půdy (mimo stopy zemědělských strojů), tak pozitivně u
hodnot měřených uvnitř stop zemědělských strojů. Nárůst v hluboce prokypřené půdě může být
podporou pro tvrzení, že povrch zhutněné půdy nemá významný vliv na parametry infiltrace (van
Dijck et al., 2002).
Obr. 1 – Nasycená hydraulická vodivost
CTF - řízený pohyb strojů; +HK - hluboké kypření; M - mimo stopu; S - ve stopě
Všeobecně lze říci, že výsledky nasycené hydraulické vodivosti korespondují s literárními
prameny (Liebig et al., 1993; Yuxia et al., 2001). Například Chamen (2011) zjistil významný vliv
zhutnění půdy na infiltrační vlastnosti půdy s nárůstem průměrných infiltračních hodnot na
nezhutněné půdě o 200-400% v porovnání se zhutněnou půdou.
Závislosti nasycené hydraulické vodivosti na jednotlivých typech pórovitostí jsou uvedeny
na obrázku 2. Z obrázku je zřejmé, že nasycená hydraulická vodivost závisí především na celkové
pórovitosti P (koeficient korelace |R|=0,57, střední závislost) a nekapilární pórovitosti Pn (|R|=0,51,
střední závislost). Velmi nízké hodnoty korelace byly získány při sledování závislosti nasycené
hydraulické vodivosti na kapilární pórovitosti (|R|=0,19, neprůkazné).
121
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 2 – Závislost nasycené hydraulické vodivosti na celkové, kapilární a nekapilární pórovitosti
P - pórovitost celková; Pk - pórovitost kapilární; Pn - pórovitost nekapilární
ZÁVĚR
Výsledné hodnoty pórovitostí nepřinesly velkou statistickou variabilitu výsledků u
jednotlivých variant (CTF, orba, s i bez hlubokého kypření, měření ve stopě a mimo stopu),
nicméně lze říci, že varianty měřené ve stopě zemědělských strojů vykázaly snížené hodnoty
pórovitostí v průměrných hodnotách.
Výsledky nasycené hydraulické vodivosti ukazují na to, že jsou ovlivněny přejezdy
zemědělských strojů a to velmi silně. Vliv technologie zpracování půdy na nasycenou hydraulickou
vodivost nebyl prokázán mezi variantami CTF a orbou, naopak byl zjištěn vliv hlubokého kypření.
Vliv hlubokého kypření na nasycenou hydraulickou vodivost byl zjištěn negativní (došlo k poklesu
hodnot nasycené hydraulické vodivosti) a statisticky významný v případě nezhutněné půdy (mimo
stopu). Naopak byl zaznamenán pozitivní vliv hlubokého kypření na průměrné hodnoty nasycené
hydraulické vodivosti měřené ve stopě, nicméně tyto výsledky neměly statisticky významnou
průkaznost.
Zkoumané závislosti potvrzují vztah mezi nasycenou hydraulickou vodivostí a
celkovou/nekapilární pórovitostí. Vztah mezi nasycenou hydraulickou vodivostí a kapilární
pórovitostí nebyl prokázán.
Literatura:
ALAKUKKU, L., 1996. Persistence of soil compaction due to high axle load traffic. I. Short-term
effects on the properties of clay and organic soils. Soil and Tillage Research, 1996, 4, 37,
211-222. ISSN 0167-1987.
BAGARELLO, V., IOVINO, M., ELRICK, D., 2004. Simplified Falling-Head Technique for
Rapid Determination of Field-Saturated Hydraulic Conductivity. Soil Science Society of
America Journal, 2004, 68, 66-73. ISSN 0361-5995.
BAGARELLO, V., ELRICK, D., IOVINO, M., SGRO, A., 2006. A laboratory analysis of falling
head infiltration procedures for estimating the hydraulic conductivity of soils. Geoderma,
2006, 135, 322-334. ISSN 0016-7061.
DEFOSSEZ, P., RICHARD, G., 2002. Models of soil compaction due to traffic and their
evaluation. Soil and Tillage Research, 2002, 1, 67, 41-64. ISSN 0167-1987.
EKWUE, E., HARRILAL, A., 2010. Effect of soiltype, peat, slope, compactioneffort and their
interactions on infiltration, runoff and raindrop erosion of some Trinidadian soils.
Biosystems Engineering, 2010, 1, 105, 112–118. ISSN 1537-5110.
GYSI, M., 2001. Compaction of a Eutric Cambisol under heavy wheel traffic in Switzerland: Field
data and a critical state soil mechanics model approach. Soil & Tillage Research, 2001, 34, 61, 133-142. ISSN 0167-1987.
HAMZA, M., ANDERSON, W., 2005. Soilcompaction in croppingsystems: A review of the nature,
causes and possible solutions. Soil & Tillage Research, 2005, 2, 82, 121-145. ISSN 01671987.
CHAMEN, T., 2011. The effect of low and controlled traffic systems on soil physical properties,
yields and the profitability of cereal crops on a range of soil types, Cranfield University. Práce předložená při plnění požadavků pro udělení titulu Ph.D.
122
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
CHRÁSKA, M., 1998. Základy výzkumu v pedagogice. Olomouc: Vydavatelství Univerzity
Palackého, 1998. ISBN - 978-80-706-7798-8
KELLER, T., SUTTER, J., NISSEN, K., RYDBERG, T., 2010. Soil structure explains some
within-field variation in crop yield. In.: International Conference on Agricultural
Engineering - AgEng 2010: towards environmental technologies. Clermont-Ferrand:
Cemagref, 2010. REF374. ISBN 978-2-85362-684-2.
LI, Y., TULLBERG, N., FREEBAIRN, M., 2007, Wheel traffic and tillage effects on runoff and
crop yield. Soil & Tillage Research, 2007, 2, 97, 282–292. ISSN 0167-1987.
LIEBIG, M., JONES, A., MIELKE, L., DORAN, J., 1993. Controlled Wheel Traffic Effects on Soil
Properties in Ridge Tillage. Soil Science Society of America Journal, 1993, 57, 1061-1066.
ISSN 1435-0661.
RAPER, R., KIRBY, J., 2006. Soil compaction: How to do it, undo it, or avoid it. In.: Agricultural
Equipment Techonology Conference. Louisville, Kentucky, USA, 2006. 14.
SORT, X., ALCAÑIZ, J., 1999. Modification of soil porosity after application of sewage sludge,
Soil & Tillage Research, 1999, 4, 49, 337–345. ISSN 0167-1987.
VALLA, M., KOZÁK, J., NĚMEČEK, J., MATULA, S., BORŮVKA, L., DRÁBEK, O., 2000.
Pedologické praktikum. Praha : Česká Zemědělská Univerzita v Praze, 2011. ISBN 978-80213-0914-2.
VAN DIJCK, S., VAN ASCH, TH., 2002. Compaction of loamysoils due to tractortraffic in
vineyards and orchards and its effect on infiltration in southern France. Soil and Tillage
Research, 2002, 3-4, 63, 141–153. ISSN 0167-1987.
WHITE, R., 2006. Principles and practice of soil science. Oxford : Blackwell, 2006. ISBN-10: 0632-06455-2.
YUXIA, L., TULLBERG, J., FREEBAIRN, D., 2001. Traffic and residue cover effects on
infiltration. Australian Journal of Soil Research, 2001, 39, 239-247. ISSN 0004-9573
Práce vznikla v rámci projektů CIGA: 20123006 - Hodnocení rychlosti infiltrace vody do půdy a
chování herbicidů v půdním prostředí při simulovaných srážkách a rozdílných technologiích
zpracování půdy a za přispění MPO ČR jako součást řešení výzkumného projektu č. FR-TI3/069.
Kontaktní adresa:
Ing. Jan Chyba, Ph.D.
Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, Katedra zemědělských strojů, Kamýcká 129
165 21 Praha 6 – Suchdol, +420 22438 3160, [email protected]
123
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
EVALUATION OF PHYSICAL PROPERTIES OF SOILS IN TERMS OF SUSTAINABLE
DEVELOPMENT VINEYARDS
HODNOCENÍ FYZIKÁLNÍCH VLASTNOSTÍ PŮD V PODMÍNKÁCH TRVALE
UDRŽITELNÉHO VÝVOJE VINIC
MARTA JANKOVIČOVÁ, PATRIK BURG
Mendelova univerzita Brno, Zahradnická fakulta, Ústav zahradnické techniky
Abstract
The paper deals with evaluation of selected physical properties of soils in between rows of
vineyards in the region of South Moravia. The issue of excessive compaction of soils has recently
increased all the more important. Soil compaction contributes to limit the growth of cultivated
plants drop their yield, reduces microbiological activity and retention capacity of soils. The main
causes of soil compaction may now be considered inadequate supply of soil organic matter
(manure), but also the increasing intensification of horticultural production, which is in many cases
associated with numerous crossings of mechanization. From the initial measurements show that
bulk density at all three sites exceeds the limit value of 1.45 g.cm-3 according to the reported
LHOTSKY (2000).
Key words:
viticulture, soil compaction, water and air characteristics, organic matter
Souhrn
Příspěvek se zabývá hodnocením vybraných fyzikálních vlastností půd v meziřadí vinic v regionu
jižní Moravy. Problematika nadměrného zhutnění půd nabývá v poslední době na stále větším
významu. Zhutnění půd přispívá k omezení růstu pěstovaných rostlin, poklesu jejich výnosu,
snižuje se mikrobiologická aktivita i retenční schopnost půd. Za hlavní příčiny půdního zhutnění
lze v současnosti považovat nedostatečné zásobení půd organickou hmotou (statkovými hnojivy),
ale také rostoucí intenzifikaci zahradnické produkce, která je v řadě případů spojena s četnými
přejezdy mechanizace. Z počátečních měření vyplývá, že objemová hmotnost na všech třech
stanovištích přesahuje limitní hodnotu 1,45 g.cm-3 udávanou dle LHOTSKÉHO (2000).
Klíčová slova: vinohradnictví, zhutnění půdy, vodní a vzdušné charakteristiky, organická hmota
ÚVOD
Půdní vlastnosti závisí na řadě geologických, geomorfologických, klimatických a
hydrických podmínkách konkrétního stanoviště a jejich vývoji. Nejvýznamnějším faktorem
měnícím přirozené vlastnosti půdy je lidská a hlavně zemědělská činnost (KACÁLEK et al., 2007).
Antropogenní faktor (člověk) a faktory tvořící půdu mohou působit buď závisle na sobě
nebo nezávisle na sobě. Proto je člověk nedílnou součástí ekosystému a biosféry (DUDAL, 2004).
Půdní zhutnění způsobené mechanizačními prostředky se stává významným problémem
nejen pro pěstování plodin, ale také pro životní prostředí (USOWICZ, 2009). Dá se říci, že
prakticky každá zemědělská půda je půda označovaná jako antropogenní půda (NAETH et al.,
2012)
Půdní zhutnění je obecným a neměnným problémem na většině zemědělsky
obhospodařovaných půdách. Těžké zemědělské stroje mohou vytvářet trvalé zhutnění podloží.
Zhutnělé půdy se vyznačují především omezením kořenového růstu, nedostatkem kyslíku
v kořenové zóně a většími ztrátami dusíku při denitrifikaci (HOORMAN, 2011). JAVŮREK,
VACH (2008) uvádějí, že v České republice je nadměrným zhutněním půdy postihnuto skoro 45 %
zemědělské půdy. Z toho zhruba 15% jsou půdy zhutnělé geneticky. Jedná se hlavně o těžké půdy.
Zbývající podíl připadá na technogenní zhutnění způsobené nevhodným strojním obděláváním.
Péče o spodnější vrstvy půdy je dost problematická, protože běžná hloubka obdělávání je
kolem 30 cm. V této vrstvě půdy se díky jejímu obdělávání zmírňuje zhutnění a zvyšuje se aerace i
124
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
infiltrace vody. V hlubších vrstvách půdy lze dočasně zabránit zhutnění díky prorůstání
kořenového systému hluboce kořenících rostlin (REEDER, WESTERMANN, 2006).
Cílem příspěvku je stanovení vybraných fyzikálních vlastností půd ve vinohradnických
podmínkách jižní Moravy s důrazem na stanovení míry půdního zhutnění.
MATERIÁL A METODIKA
Pokusná stanoviště
Úvodní experimentální měření byla prováděna na podzim 2013 na třech stanovištích
v katastrálních územích Lednice, Velké Bílovice a Klentnice. Jedná se o plodné vinice,
zapěstované na vrcholový tvar, s řezem na 1 tažeň, vysázené ve sponu 2,5 x 1,0 m. Pedologicky
leží území v oblasti černozemních půd. Na stanovišti v k.ú Velké Bílovice se jedná o půdy
hlinité, na spraších, v k.ú. Klentnice o půdy hlinité, vápenité a v k.ú. Lednice o půdy hlinité, na
spraších.
Spolupracující subjekty
V současnosti jsou vinice obhospodařovány následujícími subjekty:
•
k.ú. Velké Bílovice – Josef Vlk (samostatně hospodařící rolník)
•
k.ú. Klentnice – AGROPOL Mikulov, spol s r.o.
•
k.ú Lednice – MENDELEUM – MENDELU v Brně
Místo odběru půdních vzorků
Na každém stanovišti jsou odebírány vzorky půdy v kultivovaném i zatravněném meziřadí
v oblasti jeho středu, v oblasti kolejových stop. Kontrolní vzorky půdy jsou odebírány v ose řádků.
U všech odběrných variant jsou vzorky odebírány z hloubky 100, 200 a 300 mm.
Metodika odběru
Odběry neporušených půdních vzorků jsou prováděny pomocí Kopeckého fyzikálních
válečků, způsobem předepsaným v metodice, kterou uvádí JANDÁK (2003). Odebrané vzorky se
zajistí víčky, aby nedošlo k osychání a jsou ve svislé poloze převáženy k laboratorním analýzám.
Hodnocené parametry
Rozbor neporušených vzorků byl prováděn podle metodiky, kterou uvádí JANDÁK,
POKORNÝ, PRAX (2007). Pozornost byla zaměřena zejména na stanovení a vyhodnocení půdních
hydrolimit a vzdušných charakteristik.
Metody statistického vyhodnocení
Pro statistické hodnocení byly využity výpočty aritmetických průměrů a směrodatných
odchylek. Uvedené ukazatele byly aplikovány pomocí počítačového softwaru MS Excel.
VÝSLEDKY A DISKUSE
V Tab.1–Tab.3 jsou uvedeny průměrné hodnoty z úvodních měření provedených na
experimentálních stanovištích na podzim 2013, které budou v dalším období vždy na jaře a na
podzim zopakovány.
125
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 1 – Stanoviště Lednice
Hloubka Objemová
Měrná
Směrodatná
Směrodatná Pórovitost
Směrodatná
odběru
hmotnost
hmotnost
odchylka
odchylka
odchylka
(%
obj.)
(mm)
(g.cm-3)
(g.cm-3)
100
1,62
0,03
1,62
0,06
62,54
8,83
A
200
1,63
0,02
1,63
0,04
62,72
5,23
300
1,67
0,02
1,73
0,01
75,96
2,24
100
1,63
0,01
1,68
0,04
70,42
7,50
B
200
1,69
0,03
1,65
0,06
61,38
8,92
300
1,70
0,01
1,62
0,05
57,20
7,22
100
1,62
0,05
1,68
0,07
70,32
14,76
C
200
1,68
0,04
1,70
0,06
71,26
9,86
300
1,59
0,03
1,67
0,08
72,58
13,47
100
1,72
0,01
1,70
0,02
68,19
3,51
D
200
1,72
0,02
1,71
0,04
69,73
7,87
300
1,64
0,03
1,65
0,05
65,30
9,10
100
1,64
0,02
1,70
0,03
73,01
4,99
E
200
1,65
0,01
1,71
0,03
74,38
5,23
300
1,65
0,03
1,69
0,03
71,99
3,37
Pozn.: A – zatravněné meziřadí, střed; B - zatravněné meziřadí, kolejová stopa; C – černý úhor, střed; D –
černý úhor, kolejová stopa; E – kontrola, osa řádku
Varianta
pokusu
Tabulka 2 – Stanoviště Velké Bílovice
Hloubka Objemová
Měrná
Směrodatná
Směrodatná Pórovitost
Směrodatná
odběru
hmotnost
hmotnost
odchylka
odchylka
(% obj.)
odchylka
-3
-3
(mm)
(g.cm )
(g.cm )
100
1,42
0,02
1,62
0,04
73,31
8,11
A
200
1,41
0,01
1,61
0,05
73,59
7,41
300
1,55
0,08
1,70
0,02
78,54
6,07
100
1,49
0,01
1,67
0,01
77,31
2,58
B
200
1,48
0,01
1,69
0,06
80,79
8,09
300
1,53
0,00
1,72
0,01
82,98
2,06
100
1,41
0,02
1,63
0,05
76,41
8,99
C
200
1,66
0,05
1,65
0,06
64,54
10,79
300
1,68
0,01
1,67
0,04
66,36
6,01
100
1,51
0,02
1,66
0,06
75,07
9,38
D
200
1,60
0,04
1,72
0,03
78,65
2,45
300
1,63
0,06
1,66
0,07
67,71
7,89
100
1,46
0,01
1,64
0,02
75,89
2,48
E
200
1,41
0,02
1,73
0,00
91,91
1,17
300
1,62
0,01
1,68
0,01
72,02
14,86
Pozn.: A – zatravněné meziřadí, střed; B - zatravněné meziřadí, kolejová stopa; C – černý úhor, střed; D –
černý úhor, kolejová stopa; E – kontrola, osa řádku
Varianta
pokusu
Významnou veličinou charakterizující intenzitu půdního zhutnění je objemová hmotnost.
Jak je z počátečních výsledků patrno, objemová hmotnost na všech třech stanovištích přesahuje
limitní hodnoty pro daný typ půdy, jak uvádí LHOTSKÝ (2000). Hodnoty překračujíci kritickou
mez jsou v Tab.1–Tab.3 vyznačeny žlutě. Znamená to tedy, že na všech zkoumaných stanovištích
jsou nevyhovující podmínky pro správný růst révy vinné. Dané výsledky také korelují i s dalšími
autory uvádějícími hodnoty pro objemovou hmotnost u zhutnělých půd. Vyšší hodnoty objemové
hmotnosti ve vinicích jsou běžné díky opakovaným pojezdům mechanizace (USOWICZ, 2009;
LAGACHERIE et al., 2006). Výsledky dále potvrzují, že s přibývající hloubkou se zhutnění půd
zhoršuje. Nejvyšších hodnot dosahovala objemová hmotnost právě v hloubce 300 mm u všech
odběrových míst na všech zkoumaných stanovištích.
126
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Tabulka 3 – Stanoviště Klentnice
Hloubka Objemová
Měrná
Směrodatná
Směrodatná Pórovitost
Směrodatná
odběru
hmotnost
hmotnost
odchylka
odchylka
(%
obj.)
odchylka
(mm)
(g.cm-3)
(g.cm-3)
100
1,59
0,03
1,64
0,06
66,65
8,14
A
200
1,61
0,01
1,63
0,05
64,26
7,64
300
1,63
0,01
1,65
0,08
66,49
13,17
100
1,60
0,02
1,58
0,04
56,12
8,19
B
200
1,55
0,03
1,67
0,02
73,32
5,38
300
1,59
0,01
1,65
0,06
68,79
8,25
100
1,65
0,01
1,65
0,04
65,45
5,77
C
200
1,64
0,02
1,62
0,07
60,76
11,74
300
1,71
0,00
1,65
0,03
60,52
5,12
100
1,66
0,01
1,66
0,02
66,24
4,24
D
200
1,65
0,03
1,59
0,04
54,57
7,36
300
1,70
0,01
1,69
0,01
69,13
2,62
100
1,44
0,03
1,65
0,07
76,81
9,76
E
200
1,57
0,00
1,61
0,04
64,17
6,96
300
1,59
0,01
1,67
0,02
71,51
2,27
Pozn.: A – zatravněné meziřadí, střed; B - zatravněné meziřadí, kolejová stopa; C – černý úhor, střed; D –
černý úhor, kolejová stopa; E – kontrola, osa řádku
Varianta
pokusu
ZÁVĚR
Problematika půdního zhutnění nabývá na aktuálnosti. Stále více je zabírána zemědělská
půda, což vede k nutnosti zvyšování úrodnosti zbývající půdy. S měnícími se klimatickými
podmínkami, jako je nedostatek srážek, delší období sucha nebo vysoké teploty hrozí větší rozvoj
chorob a škůdců. Vinaři jsou pak často nuceni vyjíždět do vinic s mechanizací i za podmínek, ne
zrovna příznivých pro optimální stav půdy – za mokra. Jednou z možných alternativ, jak zabránit
nežádoucímu zhutňování a erozím půdy je zapravování organické hmoty do půdy.
Literatura:
DUDAL, R. 2004. The six factor of soil formation [on line] dostupné z
http://www.itc.nl/~rossiter/research/suitma/Dudal_6thFactor.pdf
HOORMAN, J. J., 2011. The biology of soil compaction. Crops & soils magazine 2011, ISSN:
2325-36064
JAVŮREK, M., VACH, M., 2008. Negativní vlivy zhutnění půd a soustava opatření k jejich
odstranění [on line] dostupné z www.vurv.cz/files/Publications/ISBN978-80-87011-577.pdf
KACÁLEK, D., NOVÁK, J., ET AL., 2007. Přeměna půdního prostředí zalesněných zemědělských
pozemků na půdní prostředí lesního ekosystému – přehled poznatků. Zprávy lesnického
výzkumu, vol. 4, ISSN 1805-9872
LAGACHERIE, P. ET AL., 2006. Spatial variability of soil compaction over a vineyard region in
relation with soil and cultivation operation. Geoderma, vol. 134, ISSN 0016-7061
LHOTSKÝ, J., 2000. Zhutňování půd a opatření proti němu; Praha: Ústav zemědělských a
potravinářských informací, ISBN 80-7271-067-2
NAETH, A., M., ET AL., 2012. Propossed classification for human modified soils in Canada:
Anthroposolic order. Canadian journal of soil science, vol. 92/1, ISSN 0008-4271
REEDER, R., WESTERMANN, D., 2006. Soil management practices in Environmental Benefits
of Conservation on Cropland: The Status of Our Knowledge, 1.ed., Schnepf, M. and Cox,
C. editoři, ISBN 978-0-9769432-3-5
USOWICZ, B., LIPIEC, J. 2009. Spatial distribution of soil penetration resistence as affected by
soil compaction: The fractal approach. Ecological Complexity, vol. 6, ISSN: 1476945X
Kontaktní adresa:
Ing. Marta Jankovičová, Mendelova univerzita v Brně, Zahradnická fakulta, Ústav zahradnické techniky,
Valtická 337, 691 44 Lednice, CZ, e-mail: [email protected]
127
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
APLICATION OF THE HOSE REEL IRRIGATION MACHINE AT THE POTATOES
IRRRIGATION IN THE AGRICULTURAL COMPANY
APLIKÁCIA PÁSOVÝCH ZAVLAŽOVAČOV PRI ZAVLAŽOVANÍ ZEMIAKOV
V POĽNOHOSPODÁRSKOM PODNIKU AGROCOOP IMEĽ
JÁN JOBBÁGY, PAVOL FINDURA, MAREK ANGELOVIČ, HENRICH BLEHO, ANDREJ
VANČO
SPU Nitra, Katedra strojov a výrobných systémov
Abstract
In a selected farm the quality of work selected reel hose irrigation machines - Bauer Rainstar 85 Tx
was verified. To assess the quality of irrigation machine there were applied standard ISO 8224-1
and TNV 754037, where the coefficient of uniformity by Christiansen Cu, was used as an indicator.
At first examined irrigation machine was Christiansen coefficient of Cu 64.46% (no overlap) and
the second Cu 81.21% (no overlap). The two confirmed cases can be concluded that the
introduction of overlap increases the value of the coefficient of uniformity and thus increase the
quality of work. Based on the results it can be concluded that the technical condition of the second
irrigation machine is almost satisfies the requirements of Christiansen, although does not satisfying
the requirements of the standard. It is highly recommended that the first irrigation machine should
be subjected to technical maintenance and then repeat of the measurement should follow.
Key words:
quality of work, coefficient of uniformity Cu
Súhrn
Vo vybranom poľnohospodárskom podniku sa overila kvalita práce vybraných pásových
zavlažovačov – Bauer Rainstar 85 Tx. Na zhodnotenie kvality práce pásového zavlažovača sme
aplikovali normu STN ISO 8224-1 a TNV 754307, použitý ukazovateľ bol koeficient
rovnomernosti podľa Christiansena Cu. U prvého skúmaného zavlažovača sme dosiahli hodnotu
christiansenovho koeficienta Cu 64,46 % (bez prekrytia) a u druhého Cu 81,21 %. U oboch
overených prípadov možno konštatovať, že zavedenie prekrytia zvýši hodnotu koeficienta
rovnomernosti a tým zvýši aj kvalitu práce. Keďže prekrytie znižuje hodnotu efektívneho záberu
stroja, je treba postupovať jeho zavádzaním opatrne a v spojitosti s časovými a ekonomickými
položkami. Na základe získaných výsledkov môžeme konštatovať, že technický stav druhého
zavlažovača je takmer vyhovujúci požiadavkám Christiansena, aj keď nespĺňa požiadavky normy.
U prvého zavlažovača bude treba vykonať technickú údržbu a merania následne opakovať.
Kľúčové slová: kvalita práce, koeficient rovnomernosti Cu
ÚVOD
Regulácia vodného režimu pôdy a úprava vodných pomerov v poľnohospodárskej krajine
má nezastupiteľné miesto v celej sústave hospodárenia na pôde (Rehák, Novotný, 1996). Kvalita
zavlažovania sa posudzuje správnou intenzitou a rovnomernosťou zavlažovania. Intenzita
vyjadruje množstvo vody v mm dodané zavlažovačom za časovú jednotku. Rovnomernosť
zavlažovania závisí od správnej činnosti zavlažovačov a najmä od:
•
vhodného výberu otvoru dýzy zavlažovača,
•
tlaku vody v prúdnici,
•
vhodnej voľby sponu a vzdialenosti susedných stanovíšť (Jobbágy, 2011).
Růžička (1996) uvádza, že pri koeficiente 70 % je rovnomernosť postreku uspokojujúca.
Klementová a Heinige (1999) považujú za dobrú rovnomernosť postreku minimálne hodnotu Cu =
80 %. Norma TNV 754307 u priečnej rovnomernosti doporučuje rovnomernosť postreku pri
koeficiente rovnomernosti podľa Christiansena CU = 90 %. Sledovaním vlhkosti pôdy sa
128
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
nezaoberajú len pri riadení závlahových režimov, ale aj pri sledovaní prevádzkových vlastností
traktorov v poľných podmienkach (Tkáč a kol., 2006; Kosiba a kol., 2010).
MATERIÁL A METÓDY
Poľnohospodársky podnik Agrocoop a.s. Imeľ sa nachádza na juhozápadnom Slovensku
v okrese Komárno. Terén územia poľnohospodárskeho podniku je rovinný, so svahovitosťou v
rozmedzí 0 - 2°. Podľa pôdno-klimatických pomerov patrí podnik do kukuričnej výrobnej oblasti.
Na záujmovom pozemku sa pestovali zemiaky (odroda Lady Claire). Praktické merania pre
hodnotenie kvality práce pásového zavlažovača Bauer Rainstar 85 Tx sme aplikovali na
zameranom pozemku o rozlohe 8,1 ha. Na záujmovom pozemku prebiehal v rokoch 2011 a 2012
výskum efektívneho pestovania plodiny s podporou priestorovo diferencovaného zavlažovania.
Pásový zavlažovač bol v spojení s ďalekoprúdovým postrekovačom (obr.). Základné časti stroja sú
nasledovné:
•
Základný zavlažovač (rám s tiahlom, bubnom a ovládacím počítačom resp. riadiacou
jednotkou),
•
snímač dĺžky hadice a riadkovacie zariadenie,
•
napájacia hadica,
•
PE hadica – priemer 90 mm, dĺžka 300 m,
•
Závlahový statív s postrekovačom.
Zamerali sme sa popri ostatných vstupných parametroch techniky aj na hodnotenie kvality
práce závlahovej techniky. Správna funkcia zavlažovačov je nevyhnutná pre správne nastavenie
rôznych vstupných nastavení a následné dosiahnutie očakávaných vysledkov.
Súbor hodnôt závlahových dávok podľa normy TNV 754307 (medzinárodná norma STN
ISO 7749-2) sa získa v zrážkomerných nádobách po jednom prechode zavlažovača. Stroj pri poľnej
skúške musí pracovať na rovnom teréne (maximálne sklon 1 %). Rýchlosť vetra počas skúšky
nesmie prekročiť hodnotu 1,5 m.s-1. Ako základ sme si zvolili dva pásové zavlažovače Bauer
Rainstar 85 Tx s priemerom hadice 90 mm a s celkovou dĺžkou 300 m.
Obr. 1 – Miesto merania
Tabuľka 1 – Technické parametre zavlažovača Bauer 85Tx
A, mm
90
H, MPa
3,5 – 10
B, m
300
I, kg
1850
D, m
340
J, kg
3270
E, K, mm
5350
F, mm
16 – 30
L, mm
3700
G, m3.h-1
17 – 65
M, mm
1500-1800
A – priemer PE hadice, B – dĺžka PE hadice, D – max. dĺžka zavlažovaného pásu, E – typ turbíny, F – rozsah
priemeru dýz, G – rozsah prietokov vody, H – spojovací tlak (min.-max.), I – celková hmotnosť bez vody, J –
celková hmotnosť s vodou, K – celková dĺžka vrátane stroja, L – dĺžka bez statívu, M – celková šírka
129
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Obr. 2 – Zavlažovač Bauer Rainstar 85 Tx pri závlahe, zavlažovač 1 a zavlažovač 2
Pre hodnotenie kvality práce pásových zavlažovačov sa uplatňuje metóda hodnotenia
rovnomernosti postreku koeficientom rovnomernosti CU podľa CHRISTIANSENA z roku 1942, in
ZDRAŽIL a SPITZ (1966):
n

hi − h m
∑

CU = 100.1 − i =1
n.hm









[%]
(1)
kde:
hi – závlahová dávka na elementárnych plochách, mm,
hm
– priemerná závlahová dávka na skúmanej ploche, mm,
n
– počet elementárnych rovnako veľkých plôch, ks,
n
∑h
i =1
i
− hm - absolútna suma odchýliek od priemernej zrážky.
Distribúcia voda bola zabezpečená potrubnou sieťou v spojení čerpadlo + elektromotor.
Obr. 3 – Čerpacia stanica (elektromotor s čerpadlom) – zdroj závlahovej vody
VÝSLEDKY A DISKUSIA
Na základe dohody s manažmentom poľnohospodárskeho podniku sa vybrali dva pásové
zavlažovače, ktorých kvalita práce sa otestovala. Podľa získaných výsledkov sa navrhnú opatrenia
pre podrobný servis techniky, výmenu dýz resp. aplikácie prekrytí. Prípravné práce pozostávali
z prípravy zavlažovača, čo v podstate zabezpečil podnik v spolupráci s nami. Na meranie sa použili
stojany a k nim prislúchajúce zrážkomerné nádoby z plastickej hmoty, kruhového tvaru o objeme
1250 mm3. Rozstup nádob naprieč zavlažovanú plochu bol 2 m. Nádoby sme rozmiestnili podľa
normy a to kolmo na smer pohybu zavlažovača po oboch stranách s rovnakým počtom. Rýchlosť
vetra bola v norme definovanej tolerancii.
Závlahová dávka v odmerných – zrážkomerných nádobách sa stanovila prostredníctvom
kalibračných valcov. Merania sa uskutočnili v roku 2011 v poľnohospodárskom podniku Agrocoop
Imeľ. Teplota vzduchu sa pohybovala v intervale 22-25 °C. Štatistické zhodnotenie sa uviedlo
130
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
v tabuľke 2. Z výsledkov pre meranie kvality práce zavlažovača 1 vyplynulo, že pri zavádzaní
prekrytia sa zvyšuje nielen priemerná závlahová dávka ale aj hodnota koeficienta rovnomernosti
postreku CU. Zvyšovaním koeficienta rovnomernosti postreku na druhej strane docielime
znižovanie hodnoty variačného koeficienta, čo je aj naším cieľom.
U zavlažovača 2 bola situácia trochu pozmenená. Zavádzaním prekrytia a jeho zvyšovaním
dochádza zvyšovanie priemernej hodnoty závlahovej dávky až o 46 % čo predstavuje aj značné
zvýšenie nákladov pri závlahe niekoľkých hektárov. Na rozdiel od zavlažovača 1 u druhého došlo
k zmenám pri hodnotení variačného koeficienta, pretože pri prekrytí 4 m klesol a následné vzrástol.
Z toho vyplýva, že je výhodné aplikovať prekrytie 4 m, pri ktorom sa dosiahne hodnota variačného
koeficienta 15,77 %. Pri týchto podmienkach bola hodnota koeficienta rovnomernosti postreku
87,01 %. V tabuľke 4 sme uviedli výsledky koeficienta Cu pri nulovej hodnote prekrytia, kde sa
ukázalo, že zavlažovač 2 je v poriadku a zavlažovač 1 vyžaduje úpravu. Trendom pri aplikácii
pásových zavlažovačov je zavádzať určité prekrytie, avšak to nesmie spôsobiť nadmerné zvýšenie
nákladov. Grafické zobrazenia výsledkov sme uviedli na obr. 4 (zavlažovač 1) a obr. 5 (zavlažovač
2).
Tabuľka 2 – Popisná štatistika, prekrytie – p, zavlažovač 1
Parameter
Stredná hodnota, mm
Rozdiel max – min, mm
Minimum, mm
Maximum, mm
Súčet, mm
Počet, ks
Variačný koeficient, %
p=0m
28,08
44,14
0,31
44,45
926,52
33,00
44,71
Hodnota
p=4m
p=8m
29,61
31,73
41,38
33,39
3,07
11,06
44,45
44,45
977,01
1046,97
33,00
33,00
35,17
24,55
p = 16 m
37,76
22,33
24,89
47,22
1246,18
33,00
15,09
Tabuľka 3 – Popisná štatistika, prekrytie – p, zavlažovač 2
Parameter
Stredná hodnota, mm
Rozdiel max – min, mm
Minimum, mm
Maximum, mm
Súčet, mm
Počet, ks
Variačný koeficient, %
p=0m
33,46
39,54
8,19
47,73
1003,74
30,00
25,31
Hodnota
p=4m
p=8m
35,95
39,91
23,15
25,40
24,58
27,86
47,73
53,26
1078,51
1197,43
30,00
30,00
15,77
19,36
p = 16 m
48,38
38,41
30,32
68,73
1451,43
30,00
23,50
Tabuľka 4 – Rovnomernosť postreku, prekrytie 0 m
Výsledky merania rovnomernosti zadažďovania podľa ISO 7749-2
Meraný zavlažovač: Bauer Rainstar 85 Tx, zavlažovač 1
Priemer Vi, mm
Suma Vi, ml
Suma Vi, mm
Suma IVi-VI, mm
28,08
9046
926,52
329,28
Výsledok
CU, %
64,46
Meraný zavlažovač: Bauer Rainstar 85 Tx, zavlažovač 2
Priemer Vi, mm
Suma Vi, ml
Suma Vi, mm
Suma IVi-VI, mm
33,46
9800
1003,74
188,59
Výsledok
CU, %
81,21
Tabuľka 4 – Hodnoty CU pri rôznych prekrytiach
Poradové číslo
1
2
3
4
CU, zavlažovač 1
64,46
72,64
81,98
88,33
Prekrytie, m
0
4
8
16
131
CU, zavlažovač 2
81,21
87,01
83,97
79,54
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
50,00
50,00
45,00
45,00
40,00
40,00
35,00
35,00
30,00
30,00
B, mm
B, mm
Metódy merania rovnomernosti postreku sa delia podľa toho, či ide o závlahu
postrekovačmi umiestnenými pozične v sponoch, závlahu pivotovými širokozáberovými
zavlažovačmi alebo závlahu pásovými zavlažovačmi (Látečka, 2000).
Frielinghaus (1992), ktorý uvádza ako uspokojivú rovnomernosť hodnotou
Christiansenovho koeficientu rovnú 70 %.
25,00
20,00
25,00
20,00
15,00
15,00
10,00
10,00
5,00
5,00
0,00
0,00
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
1
3
5
7
9
11
13
15
A ,-
50,00
19
21
23
25
27
29
31
33
19
21
23
25
27
29
31
33
50,00
45,00
45,00
40,00
40,00
35,00
35,00
30,00
30,00
B, mm
B, mm
17
A,-
25,00
20,00
25,00
20,00
15,00
15,00
10,00
10,00
5,00
5,00
0,00
0,00
1
3
5
7
11
9
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
1
33
3
5
7
9
11
13
15
17
A, -
A, -
Obr. 4 – Závlahová dávka, A – poradové číslo nádoby, B – závlahová dávka v mm, prekrytie: a) 0 m , b) 4 m,
c) 8 m, d) 16 m
60,00
60,00
50,00
50,00
40,00
B, mm
B, mm
40,00
30,00
20,00
30,00
20,00
10,00
10,00
0,00
0,00
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
1
3
5
7
9
11
13
A ,-
15
17
19
21
23
25
27
29
17
19
21
23
25
27
29
A,-
60,00
80,00
50,00
70,00
60,00
B, mm
B, mm
40,00
30,00
50,00
40,00
30,00
20,00
20,00
10,00
10,00
0,00
0,00
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
1
29
3
5
7
9
11
13
15
A, -
A, -
Obr. 5 – Závlahová dávka, A – poradové číslo nádoby, B – závlahová dávka v mm, prekrytie: a) 0 m , b) 4 m,
c) 8 m, d) 16 m
132
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
ZÁVER
Pre aplikáciu správnej závlahovej dávky vyžadujeme, aby závlahová technika spĺňala
základné požiadavky kvality práce. Týka sa to hlavne funkčnosti a spoľahlivosti stroja na jednej
strane a na strane druhej technológie práce a jej kvality. Preto sme sa rozhodli overiť kvalitu práce
niekoľkých pásových zavlažovačov v poľnohospodárskom podniku Agrocoop Imeľ. Popri
technických parametroch zavlažovača, kvalitu práce ovplyvňujú aj ďalšie vonkajšie činitele ako
napr. tvar závlahovej krivky, spon a vplyv poveternostných podmienok. Z výsledkov meraní
vyplynulo, že kvalita práce bola podľa niektorých autorov (napr. Frielinghaus) postačujúca, avšak
podľa normy ISO nie. U oboch overených prípadov možno konštatovať, že zavedenie prekrytia
zvýši hodnotu koeficienta rovnomernosti a tým zvýši aj kvalitu práce. Keďže prekrytie znižuje
hodnotu efektívneho záberu stroja, je treba postupovať jeho zavádzaním opatrne a v spojitosti s
časovými a ekonomickými položkami.
Literatúra:
REHÁK, Š. – NOVOTNÝ, M. 1996. Voda v poľnohospodárskej krajine: odborno-pedagogická
príručka. Bratislava : VÚZH, VÚPÚ , 1996, 40 s. ISBN 80-85361-24-8.
FRIELINGHAUS, M. 1992. Uniformity of water-distribution and differences in soil moisture
before and after sprinkler irrigation, Zeitschrift für Kulturtechnik und Landentwicklung,
1992, r. 33, č. s. 278-285, ISSN 0934 - 0666
JOBBÁGY, J. 2011. Hodnotenie závlahovej techniky z hľadiska rovnomernosti závlahy
postrekom. In : vedecká monografia, SPU Nitra, 2011, ISBN 978-80-552-0617-2, 123 s.
KLEMENTOVÁ, E. - HEINIGE, V. 1999. Hydromeliorácie Slovenska na prahu 21.storočia. In:
Závlaha postrekom pásovým zavlažovacom. Bratislava: SEMISOFT, s.r.o., 1999., s. 227232.
KOSIBA, J. – DRABANT, Š. – TKÁČ, Z. – JABLONICKÝ, J. – TULÍK, J. 2010.
Operating measuring of temperature and perssure in hydraulic circuit of tractor. In Traktori
i pogonske mašine = Tractors and power machines. – Novi Sad : Jugoslovensko društvo za
pogonske mašine, tractore i održavanie. - ISSN 0354-9496. - Vol. 15, no. 1 (2010), s. 4852.
LÁTEČKA, M. 2000. Rovnomernosť postreku pri závlahe otáčavými postrekovačmi. In:
Monografia. Nitra, 2000. 58 s. ISBN 80-7137-678
RŮŽIČKA, M. 1996. Technika a kvalita zavlažování: Studíjní informace ÚZPI. Praha: Ústav
zemědělských a potravinářských informací, 1996. 50 s. ISSN 0862-3562.
STN ISO 8224-1: 1998, Pásové zavlažovače. Časť 1: Metodika labortorních a provozních zkoušek.
TKÁČ, Z. – DRABANT, Š. – ABRAHÁM, R. – MAJDAN, R. – CVÍČELA, P. 2006. Meranie
tlakov v hydraulickom systéme traktora Zetor Forterra (Measurement of pressure in the
hydraulic system of a Zetor Forterra tractor) In Acta technologica agriculturae. Nitra :
Slovenská Poľnohospodárska Univerzita. ISSN 1335-2555. Roč. 9, č. 4 (2006), s. 85-88.
TNV 754307: 1998. Závlahové zariadenie podrobné pre postrek.
ZDRAŽIL, K. – SPITZ, P. 1966. Stanovení optimálních dešťomerných křivek u otočných
postřikovačů. In: Vod. Hosp., 1966, č. 5, s. 203-204.
The paper arises within frame of preparation and solution of science research project VEGA
č. 1/0407/11 ”Research of the effectiveness of arable crops with the support of spatially
differentiated irrigation” solved on Department of Machines and Production systems, SPU in Nitra
in the years 2011-2012.
Kontaktná adresa:
doc. Ing. Ján Jobbágy, Ph.D. Slovak University of Agriculture in Nitra, Faculty of Engineering,
Department of Machines and Production systems, Tr. A. Hlinku 2, Nitra 949 76, Slovak Republic
phone: + 421 376 414 796, e-mail: [email protected]
133
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
MODERN METHODS OF USING GPS IN AGRICULTURE MACHNINES
MODERNÍ METODY VYUŽITÍ GPS V ZEMĚDĚLSKÉ TECHNICE
MICHAL JUKL, ADAM POLCAR, JIŘÍ ČUPERA
Mendel University in Brno, Faculty of Agronomy, Department of Engineering and Automobile
Transport, Zemědělská 1, 61300 Brno, Czech Republic
Abstract
With increasing operating costs of an agricultural or municipal machinery owners are focusing on
its maximum utilization. If the companies are small, family farms often, the costs associated with
the machinery operation can be better controlled than in larger companies with dozens of machines
and extensive land fond. One way how to control the using of machines (the tractor itself, or next
equipment) may be monitoring of machine using a system of GPS positioning. The collected
information can be used not only for feedback control of the machine position but also eg. for
checking the hours worked by agriculture machinery. With advanced software programs, it is
possible to process the boundaries of land parcels form the LPIS system. Management or senior
manager of the company can then have an overview of what is happening on the farmed area nearly
in real time.
Keywords:
Global position system, monitoring, agriculture machines, efficiency
INTRODUCTION
The GPS (Global Position System) is an integral part of modern agriculture. The GPS
(Global Position System) is an integral part of modern agriculture. Its advantages are useful
especially when driving on land - there is a difference compared to road transport, where GPS is
used largely "only" to determine the position of the vehicle. The route of the vehicle in road
transport can be planned; roads and highways are sufficiently drawn map data. For the tracking of
such vehicle will therefore sufficient when information about position will sent once a certain
period (30s).
During the work operations on the land in agriculture is necessary to observe as a
maximum speed of vehicles or the connection to the previous operation. All this raises the demand
for higher accuracy and faster data acquisition to monitoring system of agricultural machinery.
Here is common to collect data in period of 1s. Application of GPS in agriculture opened a large
space for increasing operational efficiency of machinery. GPS can also be used to guide the tractor
or sprayers during the application, which can save working time and operating costs for fuel, seed
or applied substance.
The beginnings of developing a satellite system GPS date back to the sixties of the 20th
century. Even though the GPS system has an extensive civilian use, it is primarily a military
system, which was developed by U.S. Department of Defense. The development of a satellite
system belongs to the NAVSTAR - GPS program. The first satellite was launched to orbit the Earth
on the 14th July 1974.
Advantages and reasons for the popularity of GPS can be summarized in a few points: [1]
•
relatively high positional accuracy,
•
the ability to determine the speed and time with an accuracy corresponding positional
accuracy,
•
availability of signal anywhere on earth: on the surface, at sea, in the air,
•
standard positioning service is available to civilian users without limitation, free of any
charge,
•
System operates in all weather conditions, is available 24 hours a day,
•
The position can be specified also in three-dimensional space.
The principle of function of the global GPS system is based on the receiving of signals
from satellites orbiting the Earth at an altitude of 20190 m. Satellites rotate around the Earth with
134
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
an inclination of 55 ° to the plane of the equator. The number of satellites to reach full operational
capability is the 24. The quality of position determining depends on the used equipment.
¶
Figure 1 – Orbit of GPS satellites [6]
RESULTS AND DISCUSION
Monitoring of agricultural machinery
In agricultural practice, there are more manufacturers who focus on monitoring the work of
agricultural machine working at the parcel. They differ in on-board units’ hardware equipment, and
in the subsequent data visualization for the customer.
Generally, for operation of monitoring system is necessary to ensure two levels::
•
data collecting on the machine,
•
data processing for the user.
By data collecting on the machine is meant the installation of on-board units directly on the
machine. In principle, these units are not tied to a specific manufacturer and type of machine, if it is
not directly the OEM solution. On - board unit will ensure data collecting from the machine and
send them to the company server where the data are stored.
Hardware solutions
The data that can be collected:
•
Information about the position,
•
information about travel speeds,
•
information about altitude,
•
Information about the state of fuel level,
•
Information about the ignition (ON/OFF),
•
Basic information from the vehicle CAN networks.
These first three points - namely. position, speed and altitude are standards and are based
on the common use of GPS. What is different is the frequency with which the information about
position of the working machine is recorded and sent. The most advanced systems can gather
information about the position once per second, which enhances the clarity about events on the
parcel.
Another important parameter is the frequency of the data transmission. Data are sending as
a package once for a given period. Sending period is in time less than one minute (often 30
seconds). Here we encounter the technical possibilities of the data network. – data sending, data
transferring, data storage, data loading by the user. The user is therefore displays the current
position after 30 seconds, including the history (the data are still sampled at a frequency of 1 Hz).
Because the agriculture machinery often works in remote locations where there is weak or no
signal for data transmission, the on-board unit must be able to store the collected information till
the communication is not reconnected.
135
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
The following figure 2 shows the diagram of communication between objects in the
monitoring of machine. The basis of scheme is a vehicle with on-board unit or identification device
for logging of operator. This device collects data about the position and the vehicle, and then sends
it via a data transmission via GPRS in the company server. Each user can then work with data on
the server. Data are also backed up on the server in case of data loss.
Figure 2 – Communication between vehicle and server [5]
The collecting of additional information from of the vehicle is linked to the version of a
monitoring system. Today, the information about fuel is nearly becoming to be a standard. But it is
necessary to distinguish whether it is the information about the state of fuel level in the fuel tank or
the actual fuel consumption. Monitoring of the fuel level in the fuel tank on vehicles with level
sensor can work easily and non-invasively through connecting to the voltage output of the sensor.
After calibration user gets an overview of the fuel tank level. Another possibility is to install a flow
meters [4] which will capture the current fuel consumption.
Actual fuel consumption [2,3] and much more other information vehicle can also be read
from the vehicle's data network (CAN-Bus), which some manufacturers already offer. Using a
special converter connected to the vehicle CAN-Bus can read information and forward them to the
on-board units, which send them to the user.
The on-board units can have both of analog and digital signal inputs. The analog input can
be used for example for the above-mentioned monitoring of the level of fuel in the tank. The digital
input is used for variables that are characterized by ON / OFF status, such as the ignition state. The
following figure 3 shows the on-board unit Atlas (Hungarian manufacturer of monitoring systems
Itineris) where you can see the control indicators in the front panel of the unit.
Figure 3 – Atlas (on-board unit) [5]
136
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Since this is a device designed primarily for work on agriculture parcels, monitoring device
is also equipped with a work operations selector. Selector also serves as a chip card reader, through
it the operator is identified to the system. Device (DMK) is shown in Figure 4.
Figure 4 – Digital work process selector [5]
Software solutions
The collected data can be processed either directly to the manufacturer's website, where the
user via their access logs (OEM solutions). Another solution is to download the collected RAW
data from the server to the customer's computer (hundreds kB). Then, the user is not depend on the
provider’s server. If the computer is still connected to the internet data are downloading
continuously.
Software examples for the above-mentioned equipment Atlas is a WayQuest (figure 5)
program by the same developer. The main advantage of the program is the possibility to work with
land parcels from the LPIS.
Figure 5 – WayQuest software with map background [5]
Another advantage of the WayQuest software is the creation of well arranged reports about
driving, work on the parcels, machine working hours, etc. Each aggregated machine has entered the
working width - so it is possible to calculate the worked area on the parcel.
137
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Work processes according to parcel - see figure 6.
Figure 6 – Work process report [5]
CONCLUSION
Monitoring of machines in agricultural practice with appropriate software can facilitate
enterprise management with extensive land fond. The big advantage that can also be seen with the
user is in the ease of working with parcels, which can be arbitrarily labeled, sorted into groups or
included into crop rotation plan. It should be strongly benefit from generating various reports that
are useful in accounting system. If the software allows you to view the route in the past, it is
possible to re-check the work on parcel as well as outside. In the map backgrounds are displayed
the machine stops that are outside the premises set by the user. The modern version of the software
works also in portable devices such as tablets and smart phones. These simpler software version are
specialized more on determining the position of machines and the specification of their current
work. All this creates the preconditions for reliable overview of machines work in real time, but
also retrospectively.
References:
[1]
RAPANT P., 2002: Družicové polohové systémy. VŠB – Technická univerzita Ostrava,
Ostrava,
[2]
BAUER F., SEDLÁK P., ČUPERA J., POLCAR A., FAJMAN M., ŠMERDA T., KATRENČÍK J.,
2013: Traktory a jejich využití. ProfiPress s.r.o., Praha, 224 s.
[3]
ŠTĚRBA P., ČUPERA J., POLCAR A., 2011: Automobily – Diagnostika
motorových vozidel II. Avid s.r.o., Brno, 182 s.
[4]
SEDLÁK P., BAUER F., ČUPERA J., 2011: Využití digitální sítě CAN-BUS ke stanovení
parametrů motoru. Sborník přednášek. 1. vyd. BRNO: VUT BRNO, , s. 20--24. ISBN 97880-214-4323-5.
[5]
ITineris Informatics Ltd., 2014, [Online], http://www.itineris.hu/.
[6]
Garmin, 2014, [Online], http://www.garmin.com.
This study was supported by the project no. IP 14/2014 “Diagnostic protocol OBD-2 based on
SAE J1939” and financed by Internal Grant Agency Mendel University in Brno, Faculty of
Agronomy.
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
Contact address
Ing. Michal Jukl, e-mail: [email protected],
Ing. Adam Polcar, e-mail: [email protected],
doc. Ing. Jiří Čupera, Ph.D., e-mail: [email protected],
Ústav techniky a automobilové dopravy, Mendelova univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká
republika
138
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
INFLUENCE SPRING AGRONOMIC TREATMENTS ON THE DENSITY AND
STRENGTH OF LOAM SOIL
WPŁYW WIOSENNYCH ZABIEGÓW AGROTECHNICZNYCH NA ZAGĘSZCZENIE I
WYTRZYMAŁOŚĆ GLEBY GLINIASTEJ
JAN JURGA, MACIEJ TOMCZEWSKI
Katedra Budowy i Użytkowania Urządzeń Technicznych
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Abstract
The aim of the study was to identify the values of selected physical properties characterizing the
density and strength of loam soil in spring. Before field work was significant soil moisture, bulk
density in the plow layer does not exceed 1.5 g • cm-3, and the values of the module unit increased
with increasing deformation of the soil. Conducted tillage resulted in increased soil compaction and
ruts are simultaneous increase its resistance to load. The bulk density was increased in both the
topsoil and in the subsoil layer. Unit module showed a local maximum at the deformation of the
soil does not exceed 2 mm.
Keywords:
bulk density, compaction, strength, soil cultivation
Streszczenie
Celem badań była identyfikacja wartości wybranych właściwości fizycznych charakteryzujących
zagęszczenie oraz wytrzymałość gleby gliniastej w okresie wiosny. Przed przystąpieniem do prac
polowych gleba miała znaczną wilgotność, gęstość objętościowa w warstwie ornej nie przekraczała
1,5 g·cm-3, a wartości modułu jednostkowego wzrastały wraz z przyrostem deformacji gleby.
Przeprowadzone zabiegi uprawowe spowodowały zwiększenie zagęszczenia gleby w strefie
koleiny i jednoczesny przyrost jej wytrzymałości na obciążenie. Gęstość objętościowa uległa
zwiększeniu zarówno w warstwie ornej jak i w warstwie podornej, zaś moduł jednostkowy
wykazywał lokalne maksimum przy deformacji gleby nie przekraczającej 2 mm.
Słowa kluczowe: gęstość objętościowa, zagęszczenie, wytrzymałość, uprawa roli
WPROWADZENIE
Do jednego z najistotniejszych czynników powodujących pogarszanie stanu środowiska
glebowego należy zaliczyć zagęszczanie gleby wywołane przejazdami pojazdów rolniczych. Skala
zagrożenia powodowanego ugniataniem gleby przez koła i zespoły robocze urządzeń rolniczych
zależy przede wszystkim od intensywności zabiegów, stopnia zmechanizowania prac polowych,
technologii uprawy, poziomu wilgotności gleby w okresie prac polowych oraz od gatunku gleby
(Walczykowa, 1995).
Zagęszczenie gleby pod wpływem ugniatania zależy przede wszystkim od jej wilgotności.
Podczas niskiej wilgotności zachodzą stosunkowo małe zmiany gęstości nawet pod wpływem
ugniatania znacznymi siłami .Ugniatanie gleby niszczy jej agregatową budowę, zmniejsza
pojemność wodną oraz ilość wody dostępnej dla roślin (Ślusarczyk, 1992).
W naturalnych warunkach gleba charakteryzuje się zdolnością do agregacji cząstek
elementarnych. Na polach uprawianych rolniczo proces naturalnej agregacji zostaje zakłócony,
ponieważ w niewielkim przedziale wilgotności gleby nacisk kół sprzętu uprawowego niszczy
gruzełki, ale również doprowadza kruszone bryły do stanu agregatowego (Ślusarczyk, 1992).
Bardzo niekorzystny jest pierwszy przejazd po spulchnionej glebie, który powoduje od 60 do 80%
wszystkich zmian powodowanych kolejnymi przejazdami. Stąd bardzo dużą uwagę należy zwracać
na ograniczenie ugniatania podczas pierwszego przejazdu (Błaszkiewicz, 1996). W czasie prac
wiosennych nacisk kół na glebę nie powinien przekraczać 50 kPa. Przy letnich i jesiennych pracach
uprawowych nacisk ten można zwiększyć do 80 i 200 kPa (Erl 1997).
139
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Prowadzone badania w kraju i za granicą, wykazują, że poważnym problemem
ekologicznym staje się stopniowy wzrost zagęszczenia warstwy podornej, co jest szczególnie
niepożądanym zjawiskiem, jako że zmiany te mają najczęściej charakter nieodwracalny, w
przeciwieństwie do zmian występujących w warstwie ornej, poddawanej zabiegom uprawowym.
Warstwa podorna na skutek wieloletniej orki na jednakową głębokość oraz nacisku kół ciągników i
maszyn, ulega silnemu zagęszczeniu. Zjawisko to jest nazywane ,,podeszwą płużną”.
Uniemożliwia ona przerastanie korzeni do głębszych warstw gleby oraz zmniejsza
przepuszczalność wody i ogranicza wymianę gazową (Pabin, 1998).
Zagęszczenie gleby określa gęstość objętościowa oraz porowatości, które należą do tzw.
podstawowych fizycznych właściwości gleby. Gęstość objętościowa w istotny sposób decyduje o
wartości użytkowej gleby. Zbyt duży nacisk kół jezdnych na glebę, zwłaszcza w warstwie podornej
prowadzi do fizycznej degradacji gleby, która skutkuje pogorszeniem retencji wodnej, wzrostem
zwięzłości prowadzącym do ograniczenia rozwoju systemu korzeniowego roślin oraz wzrostem
oporu gleby w czasie pracy narzędzi i maszyn uprawowych (Dzienia i Wereszczaka, 2003).
Zagęszczenie gleb położonych na zboczach zwiększa zagrożenie erozją wodną. Wzrost
zagrożenia erozją oznacza zwiększony spływ powierzchniowy wód opadowych i wzmożone
wymywanie gleby, a w tym części spławianych, składników odżywczych roślin - związków potasu,
fosforu, azotu, a także mikroelementów, które przekazywane są do ścieków i różnych zbiorników
wodnych, powodując ich skażenie lub eutrofizację (Śnieg, 1999).
CEL PRACY I PROBLEMY BADAWCZE
Celem niniejszej pracy była identyfikacja wartości wybranych właściwości fizycznych
charakteryzujących zagęszczenie oraz wytrzymałość gliny średniej w okresie wiosny.
Aby zrealizować wyżej podany cel pracy, sformułowano następujące problemy badawcze:
1.
Jakie są wartości wilgotności i gęstości objętościowej gliny średniej w okresie wiosny?
2.
Jaka jest zależność między naciskiem jednostkowym i jednoosiową deformacją gleby?
3.
Jak wpływa jednoosiowa deformacja gleby na wartości modułu jednostkowego?
4.
Jak zmienia się gęstość objętościowa w zależności od nacisku jednostkowego wywieranego
na glebę?
MATERIAŁY I METODY
Na podstawie składu mechanicznego glebę sklasyfikowano jako glinę średnią pylastą.
Próbki gleby do badań pobrano z warstw o miąższości 5-10, 15-20 i 25-30 cm w trzech terminach:
A - wczesną wiosną przed rozpoczęciem prac uprawowych,
B - po wykonaniu orki wiosennej 22cm i zastosowaniu agregatu uprawowo-siewnego,
C - po przejeździe ciągnika z wozem asenizacyjnym, 30 dni po wysiewie pszenżyta.
W terminach B i C próbki pobierano ze strefy koleiny. Do prac polowych zastosowano
ciągnik Ford TW20 TW20 o masie własnej 5835 kg i ogumieniu 14.9R24 oraz 520/70R38, pług
Atlas, agregat uprawowy U772/B1, siewnik Poznaniak 6 (SO43C2) oraz jednoosiowy wóz
asenizacyjny o masie całkowitej 8 ton i ogumieniu 11.5/80R15.3.
Gęstość objętościową oraz wilgotność oznaczano według typowej metodyki,
wykorzystując próbki gleby o nienaruszonej strukturze, pobierane do metalowych cylindrów o
objętości 100 cm3 i średnicy 50 mm.
Zależność nacisku jednostkowego od jednoosiowej deformacji gleby sporządzono w
oparciu o wyniki badań wytrzymałościowych wykonanych na maszynie Instron 5582. Badanie
polegało na obciążeniu próbki gleby stemplem o średnicy 35 mm. Prędkość robocza zagęszczania
gleby wynosiła 10 mm·min-1. Podczas procesu mierzono przesunięcie stempla oraz opór stawiany
przez glebę. Dane rejestrowano w komputerze wchodzącym w skład maszyny wytrzymałościowej.
Moduł jednostkowy wytrzymałości gleby (MJ) obliczano na podstawie następującego
wzoru:
MJ =
dNJ
dH
gdzie:
140
[Pa·mm-1]
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
NJ – nacisk jednostkowy,
H – jednoosiowa deformacja gleby.
Do obliczeń gęstości objętościowej w zależności od nacisku jednostkowego wywieranego
na glebę wykorzystano poniżej przedstawiony wzór:
G2 =
gdzie:
G1 ⋅ h1
h2
G – gęstość objętościowa gleby,
h – wysokość gleby w cylinderku,
1 – indeks dolny dotyczy gleby przed obciążeniem,
2 – indeks dolny dotyczy gleby obciążonej znanym naciskiem jednostkowym.
WYNIKI BADAŃ I ICH ANALIZA
Na poniżej przedstawionym wykresie (rys.1) zamieszczono średnie wartości wilgotności
badanej gleby przed i po przeprowadzonych zabiegach agrotechnicznych.
Rys. 1 – Wyniki oznaczeń wilgotności gleby (W)
W okresie realizacji badań, wilgotność gleby była dość duża i wahała się w przedziale
pomiędzy 15,3 a 18,6% wilgotności wagowej. Przed wykonaniem zabiegów agrotechnicznych
dużą wilgotność gleby (17,6 %) stwierdzono w warstwie położonej najpłycej (5 cm). Na
głębokości 15 cm gleba miała wilgotność nieco mniejszą (16,8), niż w warstwie
przypowierzchniowej. Wilgotność na głębokości 25 cm była znacznie większa i wynosiła 17,2%.
Po przeprowadzonych zabiegach agrotechnicznych największą wilgotność gleby (18,4-18,6%)
stwierdzono w warstwie przypowierzchniowej na głębokości 5 cm. W miarę zwiększania
głębokości pobierania prób gleby wilgotność malała i na głębokości 25 cm wynosiła około 15,316,1%.
Przed przystąpieniem do zabiegów agrotechnicznych, w warstwie o miąższości do 20 cm,
gleba charakteryzowała się umiarkowaną gęstością objętościową 1,50 g·cm-3 (rys. 2). Gęstość
objętościowa gleby pobranej z głębokości 25 cm była już znaczne większa i wynosiła 1,65 g·cm-3.
Po przeprowadzeniu zabiegów uprawowo-siewnych gęstość gleby w warstwie do 20 cm
zwiększyła się do poziomu 1,54-1,60 g·cm-3. Na głębokości 25-30 cm gęstość była znacznie
większa 1,73 g·cm-3. Kolejne, przeprowadzone po upływie jednego miesiąca pomiary wykazały
141
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
znaczne zmiany zagęszczenia gleby w całym badanym profilu. Przejazd beczkowozu z gnojowicą
spowodował przyrost wartości gęstości objętościowej. W warstwie 5-10 cm gęstość wynosiła 1,63
g·cm-3, w warstwie 15-20 – 1,70 g·cm-3, zaś w warstwie najgłębiej położonej tj. na głębokości 2530 cm średnia wartość gęstości objętościowej wynosiła 1,76 g·cm-3.
Rys. 2 – Wyniki oznaczeń gęstości objętościowej gleby (G)
Na rys. 3 zamieszczono wykresy zależności nacisku jednostkowego od odkształcenia
gleby. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że przyrosty nacisku jednostkowego na
jednostkę odkształcenia są najmniejsze w początkowej fazie obciążenia. W miarę zwiększenia
odkształcenia zależność obu wielkości przechodzi w proporcjonalną. W warstwie gleby położonej
na głębokości 5-10 cm, zarówno przed przystąpieniem do wiosennych prac agrotechnicznych, jak i
po nawożeniu gnojowicą, przebieg zmienności nacisku jednostkowego był podobny. Przy
deformacji gleby o 2 mm wynosił on około 150 kPa i szybko zwiększał się wraz z przyrostem
odkształcenia badanej próbki gleby – po odkształceniu o 4 mm nacisk jednostkowy wynosił ponad
400 kPa. Po wiosennych pracach uprawowych stwierdzono znacznie mniejsze wartości nacisku
jednostkowego dla gleby pobranej z warstwy przypowierzchniowej, przy odkształceniu badanej
gleby o 2 mm uzyskano wartość około 65 kPa. Nieco mniejszą wytrzymałością charakteryzowała
się gleba w warstwie o miąższości 15-20 cm. Przy odkształceniu badanej próbki gleby o 2 mm
stwierdzono nacisk jednostkowy wynoszący około 74 kPa. W najgłębiej położonej warstwie gleby
tj. 25-30 cm nacisk jednostkowy odpowiadający odkształceniu 2 mm był największy i wynosił 200
kPa. Po obciążeniu gleby beczkowozem do wywozu gnojowicy stwierdzono znaczne zwiększenie
wartości nacisku jednostkowego w warstwie gleby o miąższości do 20 cm. Pomimo, że przyrost
nacisku jednostkowego przebiegał początkowo łagodnie, po odkształceniu próbki gleby o 2 mm
wynosił około 260 kPa. Próbki gleby pobrane z warstwy 25-30 cm przy odkształceniu o 2 mm
wykazywały znacznie mniejsze wartości nacisku jednostkowego wynoszące 160 kPa.
Na podstawie uzyskanych wyników (rys.4) można stwierdzić, że w warstwie gleby
położonej na głębokości 5-10 cm zarówno przed przystąpieniem do wiosennych prac
agrotechnicznych, jak i po nawożeniu gnojowicą przebieg zmienności modułu jednostkowego był
podobny. Jego początkowa wartość wynosiła mniej niż 50 kPa·mm-1 i szybko zwiększała się wraz
z odkształceniem badanej próbki gleby.- po odkształceniu o 2 mm moduł jednostkowy wynosił
około 140 kPa·mm-1. Znacznie mniejsze wartości modułu jednostkowego gleby pobranej z
warstwy przypowierzchniowej stwierdzono po wiosennych pracach uprawowych. Początkowa
wartość modułu wynosiła 20 kPa·mm-1 i po odkształceniu gleby o 2 mm nie przekraczała wartości
50 kPa·mm-1.
142
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
400
400
400
NJ [kPa]
NJ [kPa]
NJ [kPa]
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
300
300
200
200
200
100
100
100
H [mm]
0
1
2
3
4
H [mm]
H [mm]
0
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]
H [mm]
0
2
3
Termin C, 5-10 cm
4
4
H [mm]
0
1
3
NJ [kPa]
300
0
2
400
NJ [kPa]
NJ [kPa]
1
Termin B, 25-30 cm
400
400
4
NJ [kPa]
300
0
3
400
NJ [kPa]
NJ [kPa]
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. 3 – Zależność nacisku jednostkowego (NJ) od deformacji (H)
143
2
4
zvláštní vydání časopisu Komunální technika
ISSN 1802-2391
Przed przystąpieniem do prac wiosennych moduł jednostkowy gleby pobranej z warstw o
miąższości 15-20 i 25-30 cm charakteryzował się przebiegiem, w którym można wyróżnić wartość
maksymalną oraz redukcję następującą przy dalszym odkształceniu gleby. Przy odkształceniu o
około 0,5 mm gleby pobranej z warstwy o miąższości 15-20 cm wartość modułu osiągnęła
największą wartość wynoszącą nieco ponad 105 kPa·mm-1. Następnie, wraz z dalszym
odkształceniem próbki wartość modułu zmniejszała się do poziomu 95-100 kPa·mm-1. Moduł
jednostkowy gleby z warstwy 25-30 cm był znacznie większy i wynosił około 220 kPa·mm-1.
Przyrost obciążenia gleby powodował gwałtowny spadek jego wartości. Po wykonaniu prac
uprawowych przebieg wartość modułu jednostkowego dla tej samej warstwy gleby był inny. Przy
deformacji gleby wynoszącej około 1,8 mm moduł osiągnął wartość maksymalną 150 kPa·mm-1.
Dalszemu odkształceniu gleby towarzyszyło niewielkie zmniejszenie wartości modułu. Po
przejeździe zestawu do nawożenia, badania gleby z warstwy 25-30 cm wykazały niewielkie
zmiany przebiegu zależności modułu jednostkowego od odkształcenia.
Przejazd przyczepy asenizacyjnej wywołał znaczne zmiany wartości modułu
jednostkowego gleby z warstwy o miąższości 15-20 cm. Przy odkształceniu 2 mm wartość modułu
ustabilizowała się na poziomie około 250 kPa·mm-1, co oznacza przyrost w stosunku do wyniku
sprzed nawożenia o około 200 kPa·mm-1.
Na rys. 5 zamieszczono wykresy zależności gęstości objętościowej od wywieranego
obciążenia. Po przekroczeniu nacisku jednostkowego 100 kPa we wszystkich przypadkach
przebieg zmienności podanej zależności był zbliżony do liniowego.
Po zwiększeniu nacisku jednostkowego do 100 kPa, gęstość gleby pobranej w terminie A z
warstwy 5-10cm wynosiła 1,55 g·cm-3. Podany nacisk jednostkowy zagęścił gleb pobraną z
warstwy 15-20 cm do wartości 1,64 g·cm-3, zaś glebę pobraną z warstwy 25-30 cm do wartości
wynoszącej 1,66 g·cm-3. Po obciążeniu gleby naciskiem jednostkowym 100 kPa największy
przyrost gęstości objętościowej (0,05 g·cm-3) zaobserwowano w glebie pobranej z warstwy
przypowierzchniowej, zaś najmniejszy (0,03 g·cm-3) dotyczył warstwy o miąższości 25-30 cm.
Po przeprowadzeniu prac uprawowych, gęstość objętościowa gleby w
przypowierzchniowej warstwie koleiny była taka sama jak przed uprawą. Po obciążeniu próbek
pobranych z warstwy o miąższości 5-10 cm naciskiem wynoszącym 100 kPa, nastąpiło
zagęszczenie gleby do wartości 1,59 g·cm-3. Nacisk jednostkowy 100 kPa na próbki pobrane z
warstwy 15-20 cm spowodował zagęszczenie gleby do wartości 1,63 g·cm-3. W obu opisanych
próbach przyrost zagęszczenia był jednakowo duży i wynosił 0,09 g·cm-3. Obciążenie gleby z
warstwy o miąższości 25-30 cm naciskiem jednostkowym 100 kPa spowodowało zwiększenie
gęstości objętościowej o 0,04 g·cm-3, tj. do wartości 1,74 g·cm-3.
Po nawożeniu organicznym stwierdzono znaczne zwiększenie gęstości objętościowej w
całym badanym profilu gleby. W warstwie położonej najpłycej tj. na głębokości 5-10 cm gęstość
objętościowa wynosiła 1,65 g·cm-3. Po obciążeniu próbki badanej gleby naciskiem jednostkowym
wynoszącym 100 kPa gęstość objętościowa uległa zwiększeniu do wartości 1,70 g·cm-3. Taki sam
nacisk jednostkowy spowodował zwiększenie gęstości objętościowej gleby pobranej z warstwy o
miąższości 15-20 cm do wartości 1,77 g·cm-3, zaś gleby pobranej z warstwy 25-30 cm – do
wartości 1,81 g·cm-3.
144
Download

Sborník Praha 2014 - Komunální technika