МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования «Гомельский государственный
технический университет им. П.О. Сухого»
Реферат
по дисциплине:
«Инновационные технологии в отраслях АПК »
на тему:
«Снижение энергоемкости технологических процессов в растениеводстве »
Выполнила: студентка гр. ЗУА-11с Свириденко Е.М.
Проверил: преподаватель
Гомель 2012
Содержание
Введение
1. Основные принципы энергосбережения и снижения энергоемкости технологических процессов в АПК.
2. Малоэнергоемкие приемы обработки почвы.
3. Малоэнергоемкие технологии при возделывании и уборке сельскохозяйственных культур.
4. Малоэнергоемкие технологии процессов посева, внесения удобрений и применения ядохимикатов.
5. Малоэнергоемкие технологии при уборке, доработке и хранении урожая.
Введение
Отрасли агропромышленного комплекса Республики Беларусь являются весьма сложными и своеобразными объектами с точки зрения энергообеспечения, поэтому проблема энергосбережения в них достаточно актуальна.
Современное состояние отечественного сельского хозяйства характеризуется:
· низким уровнем производительности труда в сравнении со странами Запада (странами большой семерки). В настоящее время она составляет лишь около 10% от американского уровня;
· высокой энергоемкостью производимой продукции, в 4-6 раз выше, чем в странах Запада;
· большим набором используемых технологических и энергетических средств при малом коэффициенте полезного использования;
· сложной структурой топливно-энергетического баланса, основными составляющими которого являются следующие виды топливно-энергетических ресурсов (ТЭР): дизельное топливо и автобензин (около 1/3), электроэнергия (12%), твердое топливо (более 1/3), газ, жидкое печное топливо и др.;
· устаревшим оборудованием и коммуникаций - около 90% их работает за пределами сроков амортизации;
· дефицитом работоспособных кадров необходимой квалификации.
Особенности функционирования сельскохозяйственной отрасли связаны с тем, что в качестве объекта воздействия энергетических технологий чаще всего выступают биологические объекты: почва, растение, животное. Это накладывает отпечатки на особенности потребления и распределения энергии, а также возможные энергетические источники.
Для увеличения производства продукции сельское хозяйство должно развиваться интенсивно, используя инновационные энергоресурсосберегающие технологии, а этот процесс неразрывно связан с возрастанием потребления энергии: на сегодняшний день прирост продукции на 1 % влечет за собой увеличение расхода энергоресурсов на 2 - 3 %. В Беларуси на 1 га пашни затрачивается до 250-280 кг условного топлива, тогда как, например, в США -140 кг.
Поэтому в современных условиях вопросы снижения энергоемкости технологических процессов в АПК приобретают особую остроту.
Стратегия технологического развития Республики Беларусь на период до 2015 года предусматривает снижение энергоемкости в сельском хозяйстве на 10–12 %.
Решение этой задачи в перспективе связано с внедрением в сельскохозяйственное производство прорывных инновационных технологий и новейших научных разработок, призванных вывести сельскохозяйственные организации на качественно новый уровень.
Основными направлениями технологического развития сельского хозяйства в растениеводстве будут являться:
→ развитие технологий точного земледелия;
→ создание высокопродуктивных сортов и гибридов, адаптированных к различным зональным особенностям республики, с потенциальной урожайностью зерновых 100–120 ц/га, что позволит свести к минимуму государственные дотации;
→ внедрение технологий по биологизации земледелия и производству органической продукции;
→ разработка технологии драгирования семян злаковых, бобовых и технических культур с нанесением на них удобрений, микро- и макроэлементов на основе гуматов, встроенных в матрицу полифункционального полимера с пролонгированным периодом действия («умные удобрения»);
→ внедрение технологии СВЧ-обработки семян злаковых, бобовых и технических культур;
→ внедрение технологии селективной очистки семян злаковых и бобовых культур с использованием лазерно-оптических систем;
→ развитие информационных систем для обеспечения организации и контроля выполнения технологических процессов в растениеводстве с использованием ГИС-технологий и GPS-навигации;
→ разработка технологических приемов реабилитации техногенно загрязненных сельскохозяйственных земель с применением многофункциональных полимерных сорбентов.
Основные принципы энергосбережения и снижения энергоемкости технологических процессов в АПК.
Снижение энергоемкости становится в настоящее время доминирующим критерием эффективности ведения сельскохозяйственного производства и рационального использования ресурсов, вовлеченных в него: почвенных, водных, энергетических, биологических, финансовых и трудовых.
Продовольственная безопасность Республики Беларусь во многом определяется показателем устойчивости развития сельского хозяйства и эффективностью использования земельных ресурсов. Научно обоснованное растениеводство позволяет, с одной стороны, наращивать масштабы сельскохозяйственного производства, а с другой – обеспечивать экологическое равновесие окружающей среды, ее сохранение и воспроизводство.
В основе формирования любой технологии лежит понимание системы взаимосвязей между элементами технологии растениеводства и факторами внешней среды.
Задачи энергосберегающего растениеводства:
· улучшение почвенных условий жизни растений путем лучшего накопления и рационального расходования влаги, элементов питания за счет мульчирования поверхности почвы растительными остатками, повышения биологической активности почвы;
· сокращение затрат топливно-энергетических ресурсов и труда на основе использования современной техники и технологий возделывания, основанных на минимальной и нулевой обработке почвы;
· снижение затрат на средства химизации путем подбора севооборотов, а также наиболее продуктивных, экономически выгодных культур и сортов, устойчивых к абиотическим и биотическим стрессам;
· устранение процессов эрозии и деградации почвы;
· совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур и повышение рентабельности на основе использования геоинформационных систем и глобальной системы позиционирования.
В основе энергосберегающих технологий лежат следующие принципы:
Øотсутствие или минимизация механической обработки почвы;
Øсохранение растительных остатков на поверхности почвы;
Øиспользование севооборотов, включающих рентабельные культуры и культуры, улучшающие плодородие почв;
Øинтегрированный подход в борьбе с вредителями и болезнями.
Для организации энергосбережения в растениеводстве необходимы:
- анализ структуры и объемов энергопотребления; выявления причин потерь энергии и путей их устранения или сокращения;
- внедрение энергосберегающих процессов и оборудования;
- сбор сведений о наличии местных и вторичных энергоресурсов и разработка предложений по их использованию;
- определение перечня энергоемкого оборудования, подлежащего замене;
- изучение и внедрение передового опыта по экономии ресурсов;
- налаживание учета расхода энергоресурсов и разработка мер по поощрению за экономию.
В качестве основного показателя, характеризующего энергоемкость процесса, технологии, сорта растений или породы животных принимается полная энергоемкость, представляющая собой сумму прямых и овеществленных затрат, отнесенных к объему производственной продукции:
(1)
где: Епр, Епо – соответственно прямые и овеществленные энергозатраты;
В – количество продукции.
К прямым относят затраты связанные с выполнением работ расходы энергоносителей.
К овеществленным относятся энергозатраты на изготовление, хранение и транспортировку с/х средств, а также к ней относится энергия расходуемая на добычу, переработку и доставку энергоносителя к энергопотребителям.
Выбор системы обработки почвы должен быть таким, чтобы затраты на рыхление пласта были минимальными. Наибольший эффект дает переход на нетрадиционные почвозащитные (бесплужные, сокращенные, минимальные и нулевые) системы. Вспашка — наиболее энергоемкая операция по обработке почвы, на которую приходится свыше 50 % общего расход топлива. На вспашку 1 га высокоокультуренной почвы в оптимальные сроки расходуется 12–14 кг топлива, а на пахоту 1 га сильно засоренной пыреем почвы требуется не меньше 20–25 кг топлива. Уменьшение глубины вспашки с 20...22 см до 16... 18 см зачастую не снижает урожайность озимых культур и позволяет сэкономить до 12 % топлива. Значительная экономия топлива может быть получена от применения оборотных плугов. Движение пахотного агрегата челночным способом сокращает расход топлива на холостой ход во время поворотов и переездов, который при традиционном способе вспашки в свал и развал составляет более 10 % от общего расхода. Применение оборотных плугов исключает необходимость проведения операций разбивки поля на загоны и регулировки плуга для прохода первой борозды. Эти операции занимают много рабочего времени и в реальных условиях часто проводятся некачественно, в результате чего увеличиваются энергетические затраты на заделку стыковых борозд, гребней и огрехов пахоты на границе загонов.
Минимизация обработки почвы. Высокая затратность существующих в республике технологий обработки почвы связана, прежде всего, с тем, что в настоящее время в сельскохозяйственных предприятиях основная обработка проводится, главным образом, с помощью отвальной вспашки, а предпосевная – за счет многократного использования однооперационных почвообрабатывающих орудий.
В то же время, по мнению зарубежных специалистов, в наибольшей степени требованиям ресурсосбережения и природоохранности отвечает нулевая и минимальная система обработки почвы, предусматривающая отказ от ряда технологических операций и широкое использование прямого посева.
Минимальная обработка почвы включает одну или ряд мелких обработок почвы культиваторами и/или боронами. Солома и стерня находятся в виде мульчи в верхнем слое почвы (мульчирующий слой). По мелко обработанной почве в мульчирующий слой осуществляется мульчированный посев.Мульчирующий слой уменьшает испарение влаги, устраняет опасность водной и ветровой эрозии. При этом эксплуатационные затраты (расходы на топливо) сокращаются, плодородие почвы повышается, ее структура улучшается. Создаются благоприятные условия для развития почвенной фауны.
Нулевая обработка почвы (No-Till) предусматривает прямой посев,который производится по необработанному полю с отказом от всех видов механической обработки почвы. Растительные остатки (стерня и измельченная солома), которые сохраняются на поверхности поля, способствуют задержанию снега, замедлению эрозионных процессов, улучшению структуры почвы, защите озимых культур от низких температур, накоплению питательных веществ. Значительно увеличивается популяция дождевых червей и почвенных микроорганизмов. Существенно снижаются производственные затраты, в том числе на топливо, сохраняется окружающая среда.
Важнейшее значение минимизация обработки почвы имеет для удержания в почве углерода, который является основой для формирования гумуса и создает основу плодородия. Содержания органического вещества является динамическим показателем и реагирует на изменение методов обработки почв.
Достоинством ресурсосберегающих технологий является минимальное воздействие, а при нулевой обработке вообще отсутствие вмешательства в естественные процессы биологической «пульсации гумуса» и взаимосвязи органического вещества и углерода в почве.
Установлено также, что применение энергосберегающих технологий создает оптимальное структурно-агрегатное состояние почвы: по сравнению постоянной вспашкой увеличивается количество глыбистых фракций (диаметром более 10 мм) и в 2–2,5 раза уменьшается количество пылеватых, эрозионно-опасных частиц (диаметром менее 0,25 мм).
Применение энергосберегающего растениеводства целесообразно вести в комплексе с технологиями точного (прецизионного) земледелия.
Точное земледелие – это стратегия управления, которая использует информационные технологии, извлекая данные из множественных источников для принятия правильных решений по управлению сельскохозяйственным предприятием.
В точном земледелии используются компьютеризированная техника, геоинформационные системы и навигационные приборы, которые позволяют точно управлять развитием растений через спутники и локальные сенсоры.
Технологии точного земледелия позволяют снизить затраты и минимизировать воздействие на окружающую среду. Они базируются на картографических программах, позволяющих обрабатывать пространственные данные и осуществлять картографию границ полей, картирование урожайности, с помощью навигационных приемников глобальной системы позиционирования производить определение плодородия почв и дифференцированное внесение удобрений, а также наблюдение за посевами в процессе развития. Схема системы энергосберегающего растениеводства представлена на рисунке 2.
Применение системы сберегающего земледелия позволяет осуществлять анализ и грамотный менеджмент деятельности предприятия, что дает возможность экономить материальные, трудовые, финансовые ресурсы и повышает рентабельность.
В целом внедрение системы энергосберегающего растениеводства дает очевидные преимущества: повышает эффективность работы всего предприятия, его конкурентоспособность, делает аграрное производство более эффективным и экологичным, что чрезвычайно актуально в настоящее время.
Рисунок 2 – Модель современного менеджмента и технического оснащения сельскохозяйственного предприятия
Еще большего эффекта можно достичь, если применять высокопроизводительные комбинированные почвообрабатывающее – посевные агрегаты, которые позволяют за один проход по полю выполнить все операции предпосевной обработки почвы и посева, что обеспечивает повышение производительности труда до 60 % и снижение расхода топлива на 1,5-2 кг/га по сравнению с применением однооперационных агрегатов.
Кроме того, техника, применяемая в рамках минимальной и нулевой технологии возделывания сельскохозяйственных культур, отвечает требованиям энергоресурсосбережения, сокращает потребность в тракторах, горючих и смазочных материалах, позволяет на 7–10 дней раньше обычных агротехнических сроков проводить посевные работы, а сельскохозяйственным предприятиям в 2 раза снизить нагрузку на использование техники.
Замена вспашки полей, чистых от многолетних сорняком, на дискование, плоскорезную обработку и чизелевание позволяет значительно (до 5 кг/га) снизить затраты топлива на основную обработку. При безотвальной обработке не тратится энергия на подъем и оборот пласта.
Расход топлива на дискование на 28-36 % меньше, чем на плужную обработку. Обработка почвы чизельными культиваторами или плугами, а также рыхлителями-щелевателями со стрельчатыми рыхлящими лапами позволяет в 1,3-1,5 раза уменьшить общие энергозатраты, а также улучшает агрофизические свойства почвы и повышает урожайность культур. В настоящее время для условий Беларуси разработаны безотвальные почвозащитные технологии, включающие в себя лущение стерни на глубину 8-10 см и рыхление на глубину 20-25 см в сочетании с предпосевной обработкой почвы в различных вариантах. В целом применение безотвальных технологий позволяет снизить расход топлива на 13,4-27,8 кг/га, металла — на 11,6-12,9 кг/га и затрат труда — на 0,9-1,33 чел.-ч/га.
Выполнение операций одним комбинированным агрегатом при подготовке почвы к посеву вместо применения набора однооперационных машин является перспективным направлением, позволяющим уменьшить затраты энергии, топлива, труда и сохранить плодородие почвы. По данным белорусских ученых, применение комбинированных агрегатов позволяет снизить расход дизельного топлива: при совмещении вспашки и прикатывания — на 12-16 %; культивации, боронования и прикатывания — на 15-20 %. При этом существенно повышается и производительность труда.
Важным аспектом энергосбережения при обработке почвы является снижение влияния пространственных факторов на энергетическую эффективность процессов Правильная организация работ, выбор способа движения, разбивка поля на загоны должны свести до минимума затраты топлива на поворотах и переездах почвообрабатывающих агрегатов, которые иногда превышают 20 % от общего расхода.