A meteorológiai tényezők szerepe a mezőgazdasági üzemi géprendszerek méretezésében

Járművek és Mobilgépek, III.évf. (2011) No.I .pp.65 - 82

A meteorológiai tényezők szerepe a mezőgazdasági üzemi géprendszerek méretezésében Husti István

Ajánlom dolgozatomat Sitkei György akadémikus úrnak 80. születésnapja alkalmából, jókívánságaim mellé, tiszteletem és nagyrabecsülésem jeléül. Bevezetés A közelmúltban megjelent egyik munkám bevezetőjében (is) utalok arra, hogy a „mezőgazdálkodás örökös harc az ember és a természet erői között”. Ezzel a megállapítással arra a klasszikus és sokak által deklarált igazságra kívánok ráerősíteni, hogy a mezőgazdasági termelés számtalan ponton kapcsolódik a természeti-környezeti viszonyokhoz, azon belül pedig meteorológiai jellemzőkhöz. Kézenfekvő, hogy az ember számára ebben a küzdelemben a legfőbb cél: nem szenvedni túl gyakran és túl nagy vereségeket, mindeközben maximálisan kihasználni a természeti adottságokat, illetve az időjárás által kínált lehetőségeket. Más megközelítésben: aki mezőgazdálkodásból kíván megélni, legyen tisztában azzal, hogy az időjárás esetenként még a legjobban kimunkált elgondolásokat is felboríthatja, veszélyeztetve ezzel a gazdálkodás sikerét. Azt gondolom, hogy a XXI. század első évtizede bőséggel szolgáltatott példákat ezen állítás igazolására. A mezőgazdálkodásban meghatározó növénytermesztés sikerességének egyik előfeltétele, hogy megteremtsük a termesztendő kultúra ökológiai igényei és az adott terület, illetve környezet ökológiai adottságai között az összhangot. A feladat azért sem egyszerű, mert amíg az ökológiai igények adottak és szinte állandónak tekinthetők, addig a környezeti adottságok dinamikusan változnak, sokszor az emberi szándéktól teljesen függetlenül. Utóbbira szemléletes példák sokaságát adja a meteorológiai jellemzők változása, illetve a változások kiszámíthatatlansága. Az elméleti szakembereket éppúgy, mint a gyakorló gazdálkodókat régóta foglalkoztató kérdés: mit lehet(ne) tenni az időjárás szeszélyeinek korlátozására, illetve hogyan lehet sikeresen gazdálkodni meteorológiai bizonytalanságok közepette is? A kérdésekre adható válaszok az idők során szaporodtak, s tartalmukban gazdagodtak.


Jelen tanulmányban a mezőgazdálkodás és az időjárási viszonyok kapcsolatával és összefüggéseivel egy sajátos terület, a mezőgazdasági gépesítés, illetve géprendszer-tervezés kapcsán foglalkozom. 1. A meteorológiai tényezők A mezőgazdasági termelés, különösen a növénytermesztés, a meteorológiai viszonyoktól erősen függő termelési-technológiai folyamatok halmaza. A meteorológiát szokás „időjárástannak”, esetleg „légkörtannak” is nevezni azon az alapon, hogy a Föld levegőburkában végbemenő folyamatokkal foglalkozó tudomány. Az időjárás a légkör pillanatnyi fizikai állapotainak egymásutánja, míg az éghajlat ezen állapotváltozások valamely területen érvényesülő rendszere. A meteorológiai tényezők integráns részét képezik a különböző mezőgazdasági modelleknek. Ennek illusztrálására szolgál az 1. ábra.

METEOROLÓGIAI

NÖVÉNY-jellemzők

SUGÁRZÁS

FAJTA

CO2

ÁLLAPOT

FOTOSZINTÉZIS

HŐMÉRSÉKLET

LEVÉLFELÜLET

LÉGZÉS

NEDVESSÉG

SZÁR

BIOMASSZA

KÁROS ELEMEK

GYÖKÉR

TALAJNEDVESSÉG

TÁPANYAGELLÁTOTTSÁG

TALAJHŐMÉRSÉKLET

TALAJ-jellemzők

TÁPANYAGUTÁNPÓTLÁS

NÖVÉNYVÉDELEM

EGYÉBELJÁRÁSOK

AGROTECHNIKAI tényezők

1. ábra: A meteorológiai tényezők kapcsolata a „talaj-növény-technika” rendszeréhez (Ács, 2010 alapján saját szerkesztés) A meteorológiai tényezők hatással vannak: – a növénytermesztéshez kapcsolódó munkákra (talajművelés, vetés stb.); – az agrotechnikai eljárásokra (műtrágyázás, növényvédelem stb.);


– a

növények

biológiai

folyamataira

(életfolyamataikra,

fejlődésükre,

termésképzésükre stb.). A környezet számos alkotóeleme befolyásolja a termeszthető növényfajokat, azok terméseredményeit és a termelés költségeit. A fény, a hőmérséklet (és a hőösszeg), továbbá a víz jelenléte vagy hiánya, kiegészülve az ásványi tápanyagokkal, eldöntheti a növénytermelés esélyeit. E tényezők adnak mással nem helyettesíthető jelentőséget az agrometeorológiának, mely Smith (1970) megfogalmazása szerint „a mezőgazdasági meteorológia (agricultural meteorology) kifejezés rövidített alakja. A meteorológia tudományát a mezőgazdaság szolgálatába állítja, hogy a különböző termelési területen megvalósuljon egy tudatos földhasználat, illetve növelhető legyen a termés, a természeti erőforrások kizsákmányolása nélkül.” Az agrometeorológia célja, hogy az éghajlatra vonatkozó ismereteket a mezőgazdaság számára hasznos információkká alakítsa. A gépesítéssel kapcsolatban az 1. ábrán látható meteorológiai tényezők sorából kettő érdemel különös figyelmet, melyek a gépi munkavégzés feltételeit alapvetően érintik, illetve befolyásolják. Ez a két tényező a sugárzás és a nedvesség. A sugárzást leginkább befolyásoló három fő éghajlati tényező: o a nap sugárzó energiája, o a sugárzást felfogó földfelszín alakja, o az előbbiek hatásait tovaszállító tenger- és légáramlatok befolyásolják. A zöld növények energiaforrása a napsugárzás, amely az elektromágneses spektrum 0,4 és 0,7 mikrométer közötti hullámhossz-tartományát foglalja el. Lényeges a fény erőssége, mert a különböző növényfajok más-más mértékben képesek hasznosítani az eltérő erősségű fényt. Fontos a nappalok hossza is. A földrajzi szélesség, a tengerszint feletti magasság és az égbolt borultsága egyaránt befolyásolja a nappalok hosszát, illetve a napfény erősségét. Növekedésük során a növények két fő fényforrást hasznosítanak: a közvetlen napfényt és az égbolt szórt fényét. A növény zöld részei a „fénybegyűjtő” felületek. A fotoszintézishez


szükséges levélzet felületének jelentősége nyilvánvaló, azonban fontos szerepe lehet a levél alakjának és helyzetének, sőt a termés geometriai viszonyainak is. Watson, 1947 (in Spedding, 1978) vezette be az egységnyi levélfelület-index fogalmát, az egységnyi földfelületre jutó összes levélfelület jelölésére. Ez kifejezi a fotoszintézishez rendelkezésre álló felület nagyságát. Jó tudni azonban, hogy számos növénynél a szár, a kifejletlen levélburok és a virágzat is segíti a fotoszintézist. Részben összefügg a sugárzással a hőmérséklet is, amely különböző módon és mértékben befolyásolja a növények fejlődését, illetve a munkavégzés feltételeit. A hőmérséklet a földrajzi szélességtől függ és napi, illetve évszakos ingadozást mutat. Értékét befolyásolja a tengerszint feletti magasság is: csapadékmentes viszonyok között a tengerszint feletti magasság minden egyes kilométere kb. 10 C0 csökkenést jelent. Ha a levegő nedves, akkor ez az „adiabatikus anomália” kb. 6 C0/km értékre csökken. A szárazföldön az élővilág léte a csapadéktól függ, amely gyakorlatilag nulla és több ezer mm között változik évente. Ezen belül mind az éves, mind az évszakos értékek jelentős ingadozást mutathatnak. Ugyancsak tág határok között változik a párolgás sebessége is. A nedvességet leginkább a víz talajfelszínen történő mozgása befolyásolja. Ugyanis a felszínre érkező vízáram (csapadék) két részre oszlik: •

a felszíni lefolyásra (ez az a vízáram, ami nem jut be a talaj mélyebb rétegeibe) és

•

a felszíni beszivárgásra és infiltrációra (ez az a vízáram, ami bejut a talaj mélyebb rétegeibe).

A talajfelszínre érkező vízáramok megoszlása függ a felszín domborzati karakterisztikáitól és a talaj tulajdonságaitól (elsősorban a talaj fizikai jellemzőitől és aktuális nedvességétől). A meteorológusok szemszögéből a talaj és a növényzet víztározóként funkcionálnak. A talajban tárolható vízmennyiség sokkal nagyobb, mint a növényi testben tárolható, amely viszont lényegesen nagyobb, mint a növény felszínén tárolható vízmennyiség. (Az arány, viszonylag durva leegyszerűsítéssel: 100:10:1.) Mindkét víztározó töltődik és ürül, de a növényi párolgás és a gyökér általi vízfelvétel révén kapcsolatban is vannak egymással.


A talaj-növény rendszerben megfigyelhető vízáramok közül a szakemberek általában három (A – C) csoportot különítenek el, az áramok nagysága alapján. A) A legnagyobb áramok: a csapadék, a lefolyás és a párolgás. A csapadékról és a lefolyásról korábban már szóltunk. A párolgás három összetevőből áll: - a növényi párolgásból (transzspiráció), - a talaj és - a növényi felszínen levő víz párolgásából (evaporáció). A csapadék és a párolgás a meteorológusokat érdekli, míg a lefolyás a hidrológusok szakterülete. B) Közepesen nagy, de fontos áram az intercepció (víz tárolása a növényzet felszínén), illetve az intercepiált víz párolgása. Ez a víz – be sem jutva a talajba – gyorsan visszakerül a légkörbe. Így a talajba az intercepiált víz mennyiségével csökkentett csapadékmennyiség jut. Ezzel gyorsabbá válik a vízkörforgás, erősítve a lokális időjárási folyamatokat. Ez a jelenség a trópusokban a legkifejezettebb és ott nagy fontossággal is bír. C) A legkisebb volumenű vízáramok: •

harmatképződés (a levegőben levő vízgőz kicsapódása a növényzet felszínén),

•

disztiláció (a talaj evaporációjából származó vízgőz kicsapódása a növényzet felszínén),

•

gutáció (az a jelenség, amikor a növényi testből víz választódik ki a nővény felszínére) és

•

vízabszorpció (az a jelenség, amikor a növényzet felszínén levő vizet a növényzet elnyeli, ez nyilvánvalóan a gutációval ellentétes folyamat).

Ezek az áramok meteorológiai szempontból általában kisebb jelentőségűek, azonban a gépi munkavégzés feltételeit befolyásolják. A fényt, a hőmérsékletet és a vízellátást egyaránt befolyásolhatjuk, azonban az első két elemnél az emberi beavatkozás lehetőségei meglehetősen korlátozottak. Jobb a helyzet a talaj vízellátását illetően, itt az öntözés jelentős mértékben alakíthatja az aktuális helyzetet. Tudni kell, hogy a növények eltérő módon „hálálják meg” a mesterséges vízellátást, ezért az öntözővíz mennyiségére és a kijuttatás időbeni eloszlására egyaránt ügyelni kell.


A vízellátással kapcsolatban – különösen olyan kontinentális viszonyok között, mint ami hazánkra jellemző – leginkább a vízhiány pótlására gondolunk. Gyakran megesik azonban, és erre bőven akad hazai példa is, hogy a belvizek levezetése jelent feladatot. A gépek alkalmazása szempontjából a belvíz sokkal nagyobb probléma, mint a szárazság. Spedding (1978) hívja fel a figyelmet arra, hogy az eddig tárgyaltak mellett a környezetnek számos olyan vonatkozása van, amely a növények fejlődése szempontjából fontos. A talaj, a domborzat, a lejtésszög, a tengerszint feletti magasság és a geomorfológiai paraméterek azonban főleg a már említett csoportok valamelyikének közvetítésével hatnak. Megjegyzendő még, hogy ahol nem tudjuk érdemben megváltoztatni a környezeti jellemzőket, ott érdemes a termesztendő növény célszerű kiválasztásával igazodni a körülményekhez. 2. A talaj és néhány jellemzője Számos szakíró deklarálta már, hogy a mezőgazdasági gépesítéssel összefüggésben kiemelt jelentősége van a talaj-jellemzőknek. Rázsó Imre (1965*) hívta fel a figyelmet arra, hogy a mezőgazdasági

gépek

vizsgálatainak

„nemcsak

a

gép

munkájának

minőségére,

megbízhatóságára és tartósságára kell kiterjedniük, hanem a géppel kölcsönhatásban lévő mezőgazdasági anyagok, valamint a talaj fizikai-mechanikai tulajdonságaira is. Ez utóbbiak vizsgálatára és az ezekkel kapcsolatos új vizsgálati módszerek kidolgozására különös gondot kell fordítani, mivel a tervezési bizonytalanságok egyik fő oka a géppel kölcsönhatásban lévő anyag fizikai-mechanikai tulajdonságainak nem kielégítő ismerete.” (*Rázsó Imre professzor 1964-ben elhunyt, azonban hivatkozott gondolatai 1965-ben, halála után, jelentek meg nyomtatásban.) Sitkei György már egy viszonylag korai (1967) munkájában is ráerősít az előzőekre, amikor azt írja, hogy „az új mezőgazdasági gépek és technológiai folyamatok kidolgozása során mind több alkalmazott, sőt alapkutatásra van szükség, amelyek csaknem mindig kapcsolatosak a mezőgazdasági

anyagok

fizikai-mechanikai

tulajdonságaival.”

Sitkei

professzor

munkásságának egyik központi területe ez idő szerint a talajokhoz kapcsolódott. Érdeklődésének indokaként említi, hogy „a legtöbb mezőgazdasági gép valamilyen kapcsolatban áll a talajjal: -

egy részük közvetlenül a talajt munkálja meg (ekék, tárcsák, boronák, hengerek stb.),


-

más részük a talajból szed fel, vagy a talajba juttat növényi vagy egyéb szerves anyagokat (vetőgépek, burgonya- és répakiszedő gépek stb.),

-

míg az egyéb mezőgazdasági gépek a talajon közlekednek (erőgépek, betakarítógépek, szállítóeszközök stb.).

A talaj tehát a mezőgépészetben az az anyag, melynek a fizikai-mechanikai tulajdonságai a legritkább esetben hagyhatók figyelmen kívül.” A máig alapműnek tekinthető Mészáros-Sitkei (1965) kézikönyv is egyértelművé teszi ezt a megállapítást azzal is, hogy egy önálló fejezetet szentel a talaj legfőbb jellemzőinek és azok vizsgálati eljárásainak bemutatására Kégl László tollából. Részletes leírást találunk a talajon elvégezhető szöveti vizsgálatokról a következő felosztásban: -

fajsúly,

-

nedvességtartalom,

-

szemcseösszetétel,

-

kötöttség,

-

higroszkóposság,

-

kapilláris vízemelés,

-

vízkapacitás,

-

konzisztencia,

-

zsugorodás, duzzadás.

Hasonlóan alapos

betekintést

nyerhetünk

a talajművelés

során beálló

közvetlen

változásokról, illetve azok mérési módszereiről úm.: -

a lazultságról és a lazításról,

-

a térfogatsúlyról és az összes pórusról,

-

a fajlagos és az összes belső pórusról,

-

az aprításról és az aprózódottságról.

A felsorolt tényezők szinte mindegyike időjárás-függő, azaz az adott helyen és időben mérhető konkrét értékeik jelentős mértékben függnek az időjárási viszonyoktól. A meteorológiai jellemzők döntően befolyásolják a gépi munkavégzésre alkalmas időtartam hosszát (napok számát) és ezzel az adott munkafeladat elvégzéséhez szükséges géppark


teljesítőképességének nagyságát. Ez a körülmény a gépesítési kutatások, vizsgálatok során is figyelmet érdemel és indokolja a témával való foglalkozást. 3. A mezőgazdasági üzemi géprendszerek tervezése A sikeres mezőgazdálkodás egyik alapeleme a gazdaságos gépesítésben, illetve a racionális géphasználatban rejlik. A gyakorlatban ez annyit tesz, hogy a ma már szinte minden mezőgazdasági műveletre kiterjedő gépkínálatból olyan üzemi géprendszert állítsunk össze, amely: -

méreténél és funkcionális jellemzőinél fogva alkalmas az adott gazdaságban alkalmazott termelési technológiák megfelelő volumenben, optimális időben és minőségben történő végrehajtására,

-

kedvező fajlagos ökonómiai mutatókkal rendelkezik, mindenekelőtt a beruházási, illetve a géphasználati költség tekintetében.

A gyakorlatban a jelzett kritériumokat kielégítő, ún. „optimális üzemi/vállalati géprendszer” kialakításának számos módszere terjedt el. Jóllehet az optimális géppark elméleti kategória, a gyakorlati munka során mégis arra kell törekedni, hogy minél jobban megközelítsük azt. Ez a törekvés biztosít kiemelt jelentőséget a géprendszerek méretezésének, illetve tervezésének. Ha ugyanis egy vállalkozás gépparkja „alul-méretezett”, akkor veszélybe kerül a tervezett feladatok elvégzése a megkívánt időhatárok között. Ha a géppark „túlméretezett”, akkor nem biztosítható olyan mértékű kihasználtsága, amely a gazdaságos géphasználat előfeltétele. Valamennyi, a géprendszer meghatározására, illetve fejlesztésére irányuló számítás elvi alapja az, hogy a géprendszer teljesítőképessége összhangban legyen az adott időszakban jelentkező gépimunka-igénnyel. Ez az alapfeltétel a következő általános formulával (mérlegegyenlettel) írható le: m≤ x⋅ h⋅ p

ahol: m: az adott időszakban elvégzendő munka mennyisége (például: 300 ha zöldtakarmány silózása), x: az adott időszakban szükséges gépek darabszáma (db), h: az adott időszakban rendelkezésre álló időtartam (például üzemórában), p: az adott gép, vagy gépcsoport időegységre jutó teljesítménye (például ha/óra).


Jóllehet a bemutatott összefüggés matematikailag egyszerű, a vele való géprendszermeghatározás mégis igen körülményes. Ennek okai: − a számítást minden egyes műveletre külön-külön el kell végezni és a részeredmények időegységenkénti összeadása adja csak a végső eredményt; − az egyes tényezők valós meghatározása több buktatót rejt magában, különösen vonatkozik ez: A) az adott időszakban rendelkezésre álló időtartamra, továbbá B) az adott gép, vagy gépcsoport időegységre jutó teljesítményadataira.

A) Az adott időszak alatt munkavégzésre fordítható időtartamot befolyásoló tényezők A

mezőgazdasági

meghatározott

termeléstechnológiák

időtartam

áll

egyes

rendelkezésre.

műveleteinek Szokás

elvégzésére

általában

„biológiailag-agrotechnikailag

optimális” időtartamokról beszélni, mint olyanokról, amelyek alatt az adott munkavégzés lehetőségei (az igények és a feltételek oldaláról egyaránt) a legkedvezőbbek. Ezen időtartamok ismerete nélkülözhetetlen a mezőgazdasági termelésben, annak szervezésében. Meghatározásukhoz különféle szakirodalmi utalásokat, technológiai receptúrákat vehetünk alapul (például a Mezőgazdasági Gépesítési Intézet (illetve jogelődjei) géprendszervizsgálati tesztsorozata). Az így nyerhető adatok, mint országos „átlag”, jól orientálhatják a szakembereket. Könnyű belátni azonban, hogy konkrét üzemi figyelembevételük – elsősorban az adott térségre jellemző „helyi sajátosságok”, illetve meteorológiai jellemzők miatt – csak bizonyos korrekciókkal ajánlható. A továbbiakban – a teljességre törekvés igénye nélkül – a legfontosabb korrekciós szempontokat vesszük sorra, amelyek a szántóföldi növénytermesztés során mindig figyelmet érdemelnek.

1/ Általános az az összefüggés, hogy minden szántóföldi műveletre meghatározható egy optimális kezdési és befejezési időpont. Az időhatárok „kijelölését” döntően az időjárási viszonyok, illetve azokkal összefüggésben a termény-gép kapcsolatra visszavezethető munkaminőségi jellemzők alapján végezhetjük el.

2/ A számítások során a helyi meteorológiai viszonyokat feltétlenül figyelembe kell venni, hiszen területenként az országos viszonyoktól jelentős eltérések lehetnek. Jól igazolja ezt a 2.


ábra, amely Szolnok és Kaposvár (nagyjából a Duna két partjának geometriai „súlypontjai”) meteorológiai állomásain július első 18 napján mért adatok alapján készült. Ez az időszak tekinthető hazánkban a kalászosok betakarítási dömpingjének. Az ábra világosan megmutatja, hogy a munkavégzésre alkalmas napok száma szinte minden esetben kevesebb, mint a biológiailag-agrotechnológiailag optimális időhatárok közé eső napok száma. Az ábrán szereplő példa esetén csak mintegy 5-6 %-ban (68 év közül csak 3-ban) állt ténylegesen rendelkezésre a teljes időtartam, azaz 18 nap.

Gyakoriság (68 év = 100%)

Napok száma

1. 2. 3. 4.

2. ábra: Szolnok (

) és Kaposvár (

) meteorológiai eredményeinek 68 évre (1909-1967)

vonatkozó összesítése (Bánházi, 1977 alapján saját szerkesztés) A munkavégzésre rendelkezésre álló napok becslésénél négyféle becslést alkalmazunk, amelyek eredményeként átlagos hazai viszonyok között a gabona betakarítására rendelkezésre álló munkanapok száma a következő: •

1.: teljes biztonsággal (100 %-os valószínűséggel): 4-8 nap,

•

2.: optimális biztonsággal (mintegy 80-85 %-os valószínűséggel): 9-10 nap,

•

3.: átlagos körülmények között (nagyjából 50 %-os valószínűséggel): 12-13 nap és

•

4.: a legkedvezőbb körülmények között (10 % alatti valószínűséggel): 18 nap.)


Azokban az esztendőkben, amikor a betakarítás kezdete időben eltolódik, a fajtalépcső felbomlása miatt („összeérés”) a rendelkezésre álló időtartam akár 20-30 %-kal is megrövidülhet, azaz a jelzett értékeknél alacsonyabbak figyelembevétele indokolt. A 3. ábrán az előző adatsor alapján szerkesztett diagram látható logaritmikus

10 20 30 5 1

% 0,1

Gyakoriság (%)

50

70 80

90 95

99

99,9

függvénykapcsolatban.

3. ábra: Az aratásra alkalmas napok valószínűségi eloszlása (július hó) (Bánházi, 1977 alapján saját szerkesztés) Hasonló okfejtést követve közöl adatokat Hunt (1983) az Iowában szántóföldi munkákra alkalmas napok becsült számára vonatkozóan, különböző valószínűségi szinteken. Az összeállítás kivonata látható az 1. táblázatban. 1. táblázat A szántóföldi munkákra alkalmas napok becsült száma Iowában (részlet) Hét Dátum … … 18. 06.28 – 07.04 19. 07.05 – 07.11 20. 07.12 – 07.18 … … Forrás: Hunt, 1983.

0,24

0

Valószínűség (esély) 0,50 0,76

Átlag … 0,2 … … 0,8 … 0,4 0,6 1,0 5,1A megfigyelési 6,3időszak (18 nap) 5,2relatív értékei4,6 5,5 6,4 5,8 5,2 5,3 6,0 5,6 4,6 … … … …

0,88 … 4,2 4,6 4,1 …


A hazai adatokkal való összevethetőség érdekében tudni kell, hogy amíg hazánkban az időlépték a dekád (= 10 naptári nap), addig az Iowa-i adatok 7 napos munkahétre vonatkoznak. Az adatok egyértelműen jelzik, hogy annak igen alacsony a valószínűsége (itt: 0,24), hogy 7 munkanapból 6-ot lehessen dolgozni, viszont lényegesen jobbak annak az esélyei (itt: 0,88), hogy 4 nap alkalmas lesz a szántóföldi munkavégzésre.

3/ A számításokat az is bonyolíthatja, hogy az azonos célra szolgáló berendezések „időjárásérzékenysége” eltérő. Tökéletesebb gépek alkalmazásával a rendelkezésre álló időalap esetenként 50-80 %-kal is növelhető.

4/ A rendelkezésre álló időalap nagyságát befolyásolják a gépi munkák adott üzemben alkalmazott szervezési elvei. Nyújtott-, illetve több-műszak alkalmazásával jelentősen növelhető a naponként ledolgozható munkaórák száma és így a rendelkezésre álló időalap is. Az előzőekben egy-egy művelet végzésére fordítható időtartamok meghatározásával foglalkoztunk, hasonló megfontolásokkal élhetünk éves viszonylatban is. A továbbiakban olyan adatokat mutatunk be, amelyből kitűnik a szántóföldi munkák végzésére alkalmas napok száma dekádonkénti bontásban (2. táblázat). 2. táblázat A szántóföldi munkák végzésére alkalmas napok száma dekádonkénti bontásban Január Február Március Április Május Június Július Augusztus Szeptember Október November December

1. dekád 3 4 7 7 8 7 8 8 8 7 7 7

2. dekád 4 4 7 7 8 7 8 8 8 7 7 7

3. dekád 5 4 7 7 8 7 8 8 8 7 6 6

Összesen 12 12 21 21 24 21 24 24 24 21 20 20

Forrás: Bánházi, 1977. Az előzőekben vázolt korrekciós igények értelemszerűen ebben az esetben is fennállnak, hiszen a helyi adottságok figyelembevétele éves szinten is éppen olyan fontos, mint rövidebb, kampányidőszakok esetén.


Az eddigiekből is kitűnik, hogy az adott időszakban ténylegesen rendelkezésre álló időtartam meghatározása nem egyszerű feladat. Fontos, hogy a rendelkezésre álló időtartam és az adott művelet elvégzésének optimális időintervalluma megfelelő viszonyban álljanak egymással, azaz a rendelkezésre álló időtartamok „beleférjenek” az optimális intervallumokba. Fontos ez azért is, mert az optimális időintervallumon belüli munkavégzés egyúttal a jó minőség előfeltétele. Ha tehát az alkalmazni kívánt gépek darabszámát növeljük, akkor nőnek a termelés költségei, viszont a munka elvégzéséhez szükséges időtartam lerövidül, ami az optimális időhatárokon belüli munkavégzésnek nagyobb valószínűséget ad. Ezzel ellentétes hatásokat vált ki az, amikor – elsősorban költségcsökkentés címén – a gépek darabszámát csökkentjük, ami a munkavégzésre fordítandó időtartam meghosszabbodásához vezet és így csökkennek az optimális időhatárokon belüli munkavégzés esélyei. A helyi optimum kialakítása – ami a két ellentétes hatású tényező adott körülmények közötti szinkronba hozásával jön létre – további megfontolásokat igényel. Fontos, hogy a bizonytalansági tényezőket teljes körűen számba vegyük és ütköztessük a várható költségtöbbletet az elmaradó haszonnal. B) A mezőgazdasági gép, vagy gépcsoport időegységre jutó teljesítményét befolyásoló tényezők A

mezőgazdasági

tömegteljesítményről

gépi (t/h)

munkáknál beszélünk.

többnyire Adott

területteljesítményről gép,

vagy

berendezés

(ha/h),

illetve

megítélésénél

alapinformációként kell kezelni a teljesítményt, hiszen az a használó szempontjából legfontosabb tulajdonságról, a teljesítőképességről tájékoztat. Értéke számítás vagy mérés útján határozható meg, méghozzá elvileg egyszerű módon. Azonban a mindenkori teljesítmény konkrét értékét, egy sor tényező és használati körülmény befolyásolja. (Például a talajban dolgozó eszközök területteljesítménye függ a talaj kötöttségétől, állapotától és nedvességi viszonyaitól, a művelés mélységétől és szélességétől, a művelőszerszám kialakításától és állapotától stb.) A VM MGI ajánlásai alapján a gyakorlatban általában háromféle teljesítményadattal dolgozunk. Ezek: − Az alapidőre vetített gépteljesítmény, az ún. technikai teljesítmény (Alapidő: az az időtartam, amelynek során a gép rendeltetésének megfelelő munkát végez - például szánt, permetez stb.). A technikai teljesítmény jele: W1, dimenziója: ha/h, t/h.


− A produktív időre vetített teljesítmény (Produktív idő: az alapidő és a gép munkavégzéséhez szükséges egyéb időelemek - például fordulási, feltöltési stb. idők összege). Jele: W01, dimenziója: ha/h, t/h. − A műszakórára vetített gépteljesítmény. (Műszakidő: a gép munkában töltött teljes időtartama.) Jele: W03, dimenziója: ha/h, t/h. Adott esetben az egyes teljesítményadatok között kimutatható kapcsolat áll fenn. Ezt illusztrálja a 4. ábra.

P

W1 W01 W03

t

alapidő produktív idő műszakidő

4. ábra: Az alapidőre, a produktív időre és a műszakórára jutó teljesítmény közötti kapcsolatok egy lehetséges esete (Saját szerkesztés) A gyári adatok üzemi korrekciójára, ugyancsak a VM MI által javasolt módszer lényege a következő: A vizsgálni kívánt gép tényleges munkavégzése során 100 méteres mérőszakaszon: − meg kell mérni több helyen a gép „gyakorlati” munkaszélességét (amely többnyire eltér a gép szerkezeti munkaszélességétől) és ezekből átlagos munkaszélességet kell számítani, − meg kell mérni a 100 méter megműveléséhez szükséges időt másodpercben. A mérőszakasz kiválasztásánál törekedni kell arra, hogy az tükrözze a terület átlagos jellemzőit. Fontos emellett a vizsgált berendezés helyes beállítása is.


A kapott eredmények alapján a gép technikai teljesítménye a következők szerint határozható meg: W1 =

B ⋅ 36 t

ahol: W1: a vizsgált berendezés technikai teljesítménye (ha/h), B: a gép mért - tényleges - átlagos munkaszélessége (m), t: a 100 méteres mérőszakasz megtételéhez szükséges időtartam (s). Az így kapott teljesítményérték már lényegesen megbízhatóbb, mint a „prospektus adat”, hiszen egy sor helyi tényezőt (talajviszonyok, termény-jellemzők) figyelembe vesz. Természetes, hogy ezeken túlmenően számításba kell még venni néhány olyan további tényezőt is, amelyek a konkrét üzemi viszonyok közötti teljesítményt feltétlenül befolyásolják, azonban hatásuk a mérőparcellán nem érződik (ilyenek például a tábla alakja és mérete, a műszaki kiszolgálás színvonala, a szervezési megoldások milyensége). A sokféle hatás komplex figyelembevételére, vizsgálatok egész sorának tapasztalatai alapján, a VM MGI – USA-beli forrásokra támaszkodva – az un. „szántóföldi hatásfok” tényező alkalmazását javasolja. Ennek értéke 0,45 és 0,90 között változik, a munkaműveletek függvényében. Az ajánlott értékeket a 3. táblázat tartalmazza. A táblázatban közölt intervallumon belül az alsó határérték közelében kell a szántóföldi hatásfok-tényező értékét meghatározni abban az esetben, ha: − az üzemi táblaméretek relatíve kicsinyek, − a táblák alakja többnyire szabálytalan, − kedvezőtlenek a gépi munkához a domborzati adottságok, − a műszaki kiszolgálás színvonala alacsony, − kedvezőtlenek a gazdaság szervezési adottságai, − a gépek többségének üzembiztonsága gyenge.


3. táblázat Szántóföldi hatásfok-tényezők értékei Talajművelés ágyeke tárcsás borona, tárcsás eke szántóföldi kultivátor rugósfogú borona sorművelő kultivátor küllős kapa

0,75-0,85 0,77-0,90 0,75-0,85 0,65-0,80 0,65-0,80 0,75-0,85

Vetés önálló kukorica-vetőgép kombinált kukorica-vetőgép (műtrágya, herbicid stb.) gabonavetőgép szórvavetőgép Betakarítás kaszálógép rendsodrók bálázók szálas szénaszállítók járvaszecskázók gabonakombájn kukorica csőtörő Egyéb növényvédő gépek

0,60-0,75 0,45-0,65 0,65-0,80 0,65-0,70 0,75-0,85 0,65-0,90 0,65-0,80 0,65-0,80 0,50-0,70 0,60-0,75 0,55-0,70 0,55-0,65

(Forrás: Bowers, 1981) A „szántóföldi hatásfok”-tényező ismeretében az előzőekben bemutatottak szerint meghatározott technikai teljesítményből a műszakórára vetített teljesítmény a következők szerint határozható meg: W03 = W1 ⋅ q sz

ahol: W03: a műszakórára vetített teljesítmény (ha/h), W1: a technikai teljesítmény (ha/h), qsz : a szántóföldi hatásfok. Az így kapott eredményt már viszonylag megnyugtató módon figyelembe lehet venni az egyes gépek, gépcsoportok várható műszakóra-teljesítményeként.


Meg kell jegyezni, hogy a teljesítményadatok valós számbavételét – a sok bizonytalansági tényező mellett is – jól segítik az üzemi tapasztalatok, a következetes megfigyelések. Ezek a vezetői erények igen jól segíthetik a gépszükségleti számítások reális megalapozását is. Összegzés A szántóföldi növénytermesztés és azon keresztül a mezőgazdálkodás sikere több ponton függ a meteorológiai jellemzőktől. Ezek közül a sugárzás és a nedvesség a gazdálkodás lehetőségeit és eredményességét nagyban befolyásolják és a gépesítésre is hatással vannak. A sugárzással kapcsolatban a termesztendő növények hőigénye, míg a nedvességgel kapcsolatban a vízigény érdemel kiemelt figyelmet. A gépesítéssel kapcsolatban ezek a tényezők részben a munkavégzés feltételeit, részben pedig a vállalkozói géppark összetételét és nagyságát befolyásolják. A sikeres gazdálkodás érdekében törekedni kell arra, hogy egy adott vállalkozás optimális géprendszerrel rendelkezzen, azaz a gépparkja alkalmas legyen valamennyi műveletet az előírt minőségben, a biológiailag-agrotechnológiailag optimális időhatárok között elvégezni úgy, hogy a kapcsolódó ökonómiai kritériumok (fajlagos beruházási költség, géphasználati költség és élőmunka-felhasználás) is kedvező értékeken teljesüljenek. Jelen dolgozatban a meteorológiai tényezők mezőgazdasági gépesítésre gyakorolt potenciális hatásaival foglalkozunk. A témakör multidiszciplináris jellege igényli, hogy rövid áttekintést adjunk a meteorológiai tényezőkről és azoknak a talaj-növény rendszerrel való kapcsolatáról, továbbá a mezőgazdasági üzemi géprendszerek tervezésekor, illetve használatakor figyelembe veendő elméleti-módszertani tényezőkről. A dolgozat legfőbb következtetései megerősítik, hogy: -

a meteorológiai jellemzők halmazából a mezőgazdasági gépesítést leginkább a nedvességgel kapcsolatos tényezők (csapadék, belvíz) befolyásolják, különösen a talaj fizikai-mechanikai tulajdonságain keresztül;

-

a géprendszerek tervezésekor, illetve a géphasználat szervezésekor számolni kell a meteorológiai tényezőkkel elsősorban az adott időszak alatt munkavégzésre rendelkezésre álló időtartam hosszának, illetve az adott gép/gépcsoport időegységre eső teljesítményének meghatározásakor.

A dolgozat legfőbb üzenete: a mezőgazdasági gépesítést (vagy kissé tágabban: a mezőgazdasági műszaki fejlesztést) soktényezős, összetett, multidiszciplináris feladatnak kell tekinteni, s ennek megfelelő komplex szakmai tudással kell kezelni. Ebben az


ismerethalmazban nagy jelentősége van a géprendszerek tervezését és a géphasználat szervezését is befolyásoló meteorológiai jellemzők ismeretének is.

Irodalom [1.] Ács F.: Agrometeorológia (ELTE Földrajz- és Földtudományi Intézet. Meteorológiai Tanszék) http://docs.google.com/viewer? a=v&q=cache:TB3iRQJdlBwJ:nimbus.elte.hu/~acs/pdf/OKTATAS/agrometeorologia.pdf. Letöltés: 2010. október 1. [2.] W. Bowers: Fundamentals of Machine Operation. Deere and Company, Moline, IL, Second ed.1981. [3.] D.R. Hunt: Farm power and machinery management. Eight ed. 1983, ISU Press, Ames, IO. 342 p. [4.] Husti I.: A termelőberendezések kihasználásának alapkérdései a mezőgazdaságban. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1995. [5.] Mészáros I. – Sitkei Gy.: A mezőgazdasági gépek vizsgálata. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1965. [6.] Sitkei Gy.: A mezőgazdasági gépek talajmechanikai problémái. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1967. [7.] Gy. Sitkei: Mechanics of agricultural materials. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1986. ISBN 963 05 3912 8 [8.] Spedding C.R.W.: A mezőgazdasági rendszerek biológiai alapjai. Mezőgazdasági Könyvkiadó, Budapest, 1978.

A meteorológiai tényezők szerepe a mezőgazdasági üzemi géprendszerek méretezésében

Recommend Documents