TECHNOLOGICKÉ SYSTÉMY PRO APLIKACI KEJDY Zdeněk Abrham, Pavel Kovaříček Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Praha ÚVOD Kejda je cenným statkovým hnojivem, v kterém jsou dusík a draslík dominujícími živinami. Základním předpokladem pro efektivní využití je vytvořit v zájmové oblasti pro hnojení kejdou takový systém rostlinné výroby, aby se zde veškerá kejda spotřebovala. Optimální využití hnojení kejdou nacházíme zejména u plodin s vysokými požadavky na dusík – řepka, kukuřice, cukrovka, brambory a na zaorávanou slámu. Krátké agrotechnické lhůty pro hnojení kejdou vyžadují vysokou výkonnost používaných strojních linek. MATERIÁL A METODIKA Technologické systémy aplikace kejdy Volba stroje a sestavení celé linky je závislé na ročním objemu aplikované kejdy. Zužováním osevních postupů na tři až čtyři tržní plodiny zkracuje disponibilní dobu na hnojení a způsobuje požadavek na vysokou výkonnost kejdovačů. Podmínkou pro dosažení požadované výkonnosti jsou výkonné vakuokompresory (500 m3.h-1 vzduchu a více) nebo čerpadla (3 m3.h-1 kejdy a více). Při povrchové aplikaci kejdy je nutné počítat s požadavkem na její následné zapravení do půdy. Největší objem kejdy se aplikuje v posklizňovém období obilnin (červenec až září) na strniště, často spolu i na rozdrcenou slámu. V těchto teplých letních měsících by operace zpracování půdy měla následovat prakticky ihned po aplikaci (50 % ztrát nastane do 4 hodin), nejpozději do 24 hodin. Výhodnější je přímá podpovrchová aplikace kejdy, při ní je únik emisí do ovzduší nejmenší, cca do 5 % obsahu čpavkového dusíku. V podzimním chladném počasí již není nutností okamžité zapravení kejdy při aplikaci na strniště. V těchto podmínkách vyhovuje i následné zapravení do 2 až 4 hodin po povrchové aplikaci. Kejdovačem s hadicovým rámem lze přihnojovat i obilniny. Kejda se přivede přímo na povrch půdy, nepotřísní se jí porost. Plošné rozdělení hadicovým rámem vyhovuje oproti rozstřiku fekálními cisternami požadavku na rozmetání dusíkatých hnojiv (± 15 %). Zapojený porost snižuje cirkulaci vzduchu a ztráty čpavkového dusíku emisí se snižují oproti aplikaci naširoko na polovinu. Hadicový aplikátor umožňuje přihnojování i neseparovanou kejdou, kterou za vegetace plošně rozstřikem naširoko nelze provádět. Kejdou se hnojí vysokými dávkami, používají se dva typy pracovních postupů: - přímý – kejdovač zajišťuje jak dopravu kejdy na pole tak i vlastní aplikaci kejdy - dělený – dovoz kejdy na pole je zajišťován samostatně cisternami, na poli se kejda přečerpává do kejdovače a ten zajišťuje vlastní aplikaci kejdy Vliv zvoleného pracovního postupu na strukturu času a tedy i na výkonnost je zřejmá z obr. 1. V přímém pracovním postupu platí, že zdvojnásobením užitečného objemu kejdovače se doba aplikace zvýší o cca 10 %. V děleném pracovním postupu s „dokonalým“ zásobováním nemá zvyšování velikosti zásobníku podstatný vliv na dobu trvání hlavního času vlastní aplikace. Při kejdování je často využíván dělený pracovní postup, který má výrazně příznivější využití pracovního času a tedy i vyšší výkonnost . Aby kejda v zásobníku aplikačního stroje vystačila na celý přejezd dlouhého pozemku, zásobuje se kejdovač na obou souvratích. Pokud to příjezdové podmínky nedovolují, doporučuje se založit dočasnou zásobovací cestu napříč
pozemku ve středu pracovních jízd. Aplikátor se na souvratích otáčí a pracovní délka je rovna jednomu průjezdu pozemku. Příklad vlivu sestavení linky na její výkonnost a celkové prostoje je uveden na obr. 2 Hodnoty výkonnosti a prostojů zde jsou vypočítány pro hektarovou dávku kejdy 20 t.ha-1. Aplikační souprava je plněna na jedné souvrati, objem zásobníku 10 m3. Hodnoceny jsou linky, ve kterých je kejdovač zásobován 1, 2 nebo až 3 automobilními cisternami CAS 11 na vzdálenost 10 km. Linka s jednou cisternou CAS 11 má vysoké prostoje kejdovače z důvodu čekání na zásobující cisternu v rozsahu 0,7 h.ha-1. Při délce pozemku 500 m se výkonnost skokem zvýší o 20 %. To je případ, kdy se zásobník vyprázdní zároveň s dokončením přejezdu pozemku a souprava má kratší neproduktivní jízdy. Tato výhoda se zvětšením délky pozemku ztrácí, výkonnost linky klesá. Zařazením druhé cisterny CAS 11 se výkonnost zvýší, a to u pozemků s délkou nad 500 m dokonce o více než 50 %. Prostoje kejdovače do délky pozemku 500 m a u větších i prostoje cisteren jsou v únosné míře. Další posílení zásobování kejdou o 3. cisternu CAS 11 však podstatně nezvýší výkonnost linky, podstatně však zvýší prostoje dopravních cisteren. Časovou ztrátu na propojení dopravního s aplikačním prostředkem a plnění kejdou snižuje využívání nízkých čerpacích ramen s trychtýřovou spojkou a hydraulických ovládáním. Dosahovaná sezónní výkonnost linky je od 15 do 25 tisíc t.rok-1. Kromě toho dělený postup přináší i některé další výhody: - široké pneumatiky u aplikačního stroje zaručují nízký měrný tlak na půdu, - nevýhoda zvýšení šířky stroje se omezuje jen na přejezdy, - je sníženo vynášení nečistot na komunikace, - silniční prostředky mají při dopravě vyšší přepravní rychlost. Výkonnost aplikačního stroje je pro každou hektarovou dávku a pracovní záběr limitována velikostí zásobníku a délkou pozemku (viz tab. 1). U hektarových dávek větších než je velikost zásobníku kejdovače: − klesá výkonnost při zvětšování hnojeného pozemku, − dochází k výraznému zvýšení výkonnosti při shodě užitečné hmotnosti v zásobníku a požadované hmotnosti hnojiva na celý průjezd přes pozemek, − je vhodné upravit aplikovanou dávku nebo pracovní záběr tak, aby materiál v zásobníku vystačil na celý počet jízd přes pozemek. VLASTNÍ VÝSLEDKY Stroje na aplikaci kejdy a močůvky V současné době jsou rozšířeny tři charakteristické typy strojních souprav na zapravení kejdy: 1. V provozu počtem nejčetnější je vakuokompresorová fekální cisterna v agregaci s traktorem, která se sama plní, dopravuje kejdu na pole a tam ji rozstřikuje pomocí centrální nárazové hlavy. Takové vybavení je vhodné pro menší roční objemy kejdy a přepravní vzdálenost pod 3 km. Cisterna vyhovuje i pro zásobování vodou v ochraně rostlin, což umožňuje rozšířit využití stroje cca o 250 h za rok. Agrotechnické požadavky na dodržení dávky a rovnoměrnost aplikace lze dodržet jen v optimálních podmínkách při přísném dodržování pracovního záběru a rychlosti. 2. Traktorové rozmetadlo kejdy s hadicovým aplikačním rámem považujeme pro nejbližší období za převládající stroj pro hnojení kejdou. Umožňuje i přihnojování za vegetace, má ve srovnání s rozstřikem centrální hlavou zaručenou příčnou rovnoměrnost. Pro dosažení
dostatečné výkonnosti se zařazuje do linky s fekálními cisternami, které zajišťují dopravu kejdy na pole a plnění aplikátoru. U nás rozšířené automobilní cisterny mají výhodu oproti traktorovým ve vyšší manévrovatelnosti v terénu. Jejich objem nádrže 8 až 11 m3 je při hektarových dávkách 10 až 40 t.ha-1 malý. Traktorové fekální cisterny s objemem nad 15 m3 a povolenou přepravní rychlostí do 40 km.h-1 se do vzdálenosti 15 km automobilním výkonnostně vyrovnají. Rozdělení aplikace a dopravy přináší výhody. Široké pneumatiky u aplikačního stroje zaručují nízký měrný tlak na půdu, nevýhoda zvýšení šířky stroje se omezuje jen na přejezdy. Je sníženo vynášení nečistot na komunikace, silniční prostředky mají při dopravě vyšší přepravní rychlost. Časovou ztrátu na propojení dopravního s aplikačním prostředkem a plnění kejdou snižuje využívání nízkých čerpacích ramen s trychtýřovou spojkou a hydraulických ovládáním. Dosahovaná sezónní výkonnost linky je od 15 do 25 tisíc t za rok. 3. Samojízdné stroje dosáhnou ekonomické rentability při aplikaci nad 30 tisíc t kejdy za rok. V současné době tomu odpovídá produkce největších výkrmen prasat v republice. Mezi drobnějšími producenty lze takového objemu dosáhnout ve sdružení, v kterém se kejda aplikuje ve službě společnou linkou. V této lince již počítáme u aplikátoru se dvěma zaměnitelnými nástavbami - s hadicovým aplikačním rámem pro přihnojování a zapravovacím kypřičem pro předseťové hnojení na jaře nebo po sklizni při podmítce. Pro výkonnost linky je nutná plynulost zásobování. Při větších dopravních vzdálenostech nebo u linek se zásobujícími cisternami o větším objemu než je zásobník aplikátoru se doporučuje přerušit pevnou vazbu mezi dopravním prostředkem a aplikátorem převozným vyrovnávacím mezizásobníkem (3 až 4 násobek zásobníku aplikačního stroje). Umožní snížit prostoje způsobené vzájemným čekáním. U samojízdného stroje patří drtič příměsí v kejdě mezi standardní vybavení. Hodnocení strojních linek Výběr vhodné zemědělské techniky, způsob jejího pořízení a využívání je značně náročný na objektivní podklady k rozhodování. Současná nabídka strojů na trhu je velmi široká. Stroje se liší konstrukcí, technickou úrovní, spolehlivostí, výkonností, komfortem pro obsluhu a samozřejmě i pořizovací cenou a provozními náklady. Pro strojní linky, které jsou v zemědělském provoze nejrozšířenější, jsou v následujících tabulkách přílohy uvedeny normativy provozních nákladů včetně nákladů na obsluhu spolu se stručným popisem předpokládaných technologických a provozních parametrů: - pro přímý pracovní postup – v tabulkách P1, P2 - pro dělený pracovní postup - v tabulkách P3, P4 Celkové provozní náklady jsou rozčleněny na fixní náklady a variabilní náklady a jsou vztaženy na 1 ha. Normativy provozních nákladů byly vypočteny s využitím modelovacího programu AGROTEKIS (VÚZT Praha). ZÁVĚR Vysoké hektarové dávky od 10 t.ha-1 do 60 t.ha-1 zvyšují a prodražují operaci dopravou velkých objemů kejdy. Pro dosažení rentability a spolehlivosti systému hnojení kejdou podle plánu hnojení v zájmovém území je nutná dobrá znalost kvalitativních a exploatačních možností při navrhování strojní linky pro hnojení kejdou včetně ekonomických předpokladů. Ukazatele u porovnávaných typů strojních linek pro hnojení kejdou mohou napomoci k objektivnímu výběru varianty pro dané provozní podmínky. Informace je možné rovněž využít pro plánování a hodnocení ekonomiky jednotlivých operací a pro podporu rozhodování o potřebě, využití a obnově strojů.
Souhrn: Krátké agrotechnické lhůty pro hnojení kejdou vyžadují vysokou výkonnost používaných strojních linek. Výběr vhodné zemědělské techniky, způsob jejího pořízení a využívání je značně náročný na objektivní podklady k rozhodování. Příspěvek popisuje základní pracovní postupy a technologické systémy pro aplikaci kejdy. Pro nejrozšířenější typické strojní linky v zemědělském provoze, jsou ve formě tabulek uvedeny normativy technologických a provozních parametrů a dále normativy provozních nákladů. Celkové provozní náklady jsou rozčleněny na fixní náklady a variabilní náklady a jsou vztaženy na 1 ha. Informace je možné využít především pro plánování a hodnocení ekonomiky jednotlivých operací a pro podporu rozhodování o potřebě, využití a obnově strojů. Klíčová slova: kejda, hnojení; pracovní postupy;strojní linky; provozní náklady
Abstract: Short terms of cultural practices for slurry application require high performance of utilized machine lines. A choice of suitable agricultural mechanization, way of its purchase and exploitation is very strict to objective basis for decision. The contribution describes basic working procedures and technological systems for slurry application. For the most utilized typical machine lines in agricultural practice are presented norms of technological and operational parameters and those of operational costs in form of tables. Total operational costs are assorted to the fixed and variable costs and regarded to 1 ha. Information can be utilized mainly for planning and evaluation of individual operations economy and for support of decision about machines consumption, exploitation and innovation. Keywords: slurry, fertilization, working processes, machine lines, operational costs
SEZNAM LITERATURY: Abrham, Z., Kovářová, M., Duda, J., Kocánová, V.Využití a obnova zemědělské techniky. Praha, VÚZT, 2002, 78 s. ISBN 80-238-9954-6 Kavka, M. a kol. Normativy pro zemědělskou a potravinářskou výrobu. Praha, ÚZPI, 2006, 395 s. ISBN 80-7271-163-6 Kovaříček, P., Vlášková, M. Pracovní postupy hnojení. Mechanizace zemědělství, 2004, č. 9, s. 39-44. Kovaříček. P. Pracovní postupy aplikace kejdy. Agro, 2000, č. 5, s. 37-38. Vaněk, V. a kol. Výživa a hnojení polních plodin, ovoce a zeleniny. Praha. Redakce časopisu farmář a zemědělské listy. 1999, 124 s. ISBN 80-902413-1-X Kovaříček, P., Abrham, Z., Hůla, J., Vlášková, M. Strojní linky na hnojení. Praha, VÚZT prosinec 2005, 86 s. IBSN 80-86884-10-4
Výsledky uvedené v publikaci byly získány při řešení výzkumného záměru MZE0002703101 „Výzkum nových poznatků vědního oboru zemědělské technologie a techniky a aplikace inovací oboru do zemědělství České republiky“. 2007
Kontaktní adresa: Ing. Zdeněk Abrham, CSc. r.č.: 460425/026 č.ú.: 2641511504/0600 Výzkumný ústav zemědělské techniky Praha Drnovská 507, 161 01 Praha 6 – Ruzyně tel. 233 022 399 fax 233 022 313 e-mail:
[email protected],
Ing. Pavel Kovaříček, CSc., tel. 233 022 236
[email protected]
DOKUMENTACE
Přímý pracovní postup Ostatní čas nepracovní 5% Doprava 38% Plnění 15%
Aplikace 42%
Dělený pracovní postup
Ostatní čas nepracovní 9% Plnění 24% Aplikace 67%
Obr.1 Porovnání struktury času při přímém a děleném pracovním postupu
30
0,7
25
0
20
-0,7
15
-1,4
10
-2,1
5
-2,8 200
300
400
500
600
700
800
900
1000
-1
1,4
Prostoj stroje [h.ha ] při záporné hodnotě prosto CAS 11
-1
Směnová výkonnost stroje [t.h ]
35
1100
Délka pozemku [m] Wsm -1 CAS
Wsm - 2 CAS
Wsm - 3 CAS
Prostoj - 1 CAS
Prostoj - 2 CAS
Prostoj - 3 CAS
Obr. 2 Výkonnost a prostoj linky s kejdovačem Vysvětlivky: Prostoj u kejdovače (kladné hodnoty) vzniká nedostatečnou výkonností dopravy kejdy. Pokud má prostoj zápornou hodnotu, mají prostoj přepravníky CAS 11 pro zásobování kejdovače a jeho plnění kejdou. Provozní parametry linky – hektarová dávka = 20 t.ha-1, pracovní záběr = 9 m, pracovní rychlost = 6 km.h-1, přepravní vzdálenost pro zásobování = 10 km
Tab. 1 Dosažitelná hektarová dávka [kg.ha-1] pro pracovní záběr [m], velikost zásobníku [t] a délku pozemku [m] při splnění podmínky pro jízdu tam a zpět Pracovní záběr
Velikost zásobníku
[m]
[t]
10
12
Dosažitelná hektarová dávka [kg.ha-1] při splnění podmínky pro jízdu tam a zpět Délka pozemku [m] 200
300
600
800
1000
1200
10
25000
16667
8333
6250
5000
4167
14
35000
23333
11667
8750
7000
5833
18
45000
30000
15000
11250
9000
7500
22
55000
36667
18333
13750
11000
9167
3
6250
4167
2083
1563
1250
1042
5
10417
6944
3472
2604
2083
1736
8
16667
11111
5556
4167
3333
2778
12
25000
16667
8333
6250
5000
4167
P1 Doprava a rozmetání kejdy s traktorovým návěsným kejdovačem rostřikovacím Přímý pracovní postup, linka využívána pro dopravu kejdy ze skladu na pole, její rozmetání a následné zapravení
Plnění cisterny ve skladu traktorový návěsný kejdovač plněný ze stáčecího ramena vyskladňovaní linky skladu výkonnost 60 t.h-1
Doprava kejdy na pole přepravní rychlost po silnici 25 km.h-1 mezi pozemky po místních komunikacích 15 km.h-1 přepravní vzdálenost 5 km
Zapravení kejdy talířový kypřič 4 m + traktor 4x4, 150 kW zahloubení 0,10 m časový požadavek pro zapravení kejdy do 4 h po rozmetení
Rozmetání kejdy traktorový návěsný kejdovač 6 až 10 t příkon 15 kW.t-1 užitečné hmotnosti aplikace rozstřikem na povrch průměrná dávka 25 t.ha-1
Ekonomika strojní linky
Varianta
Operace
Doprava a rozmetání 1
Zapravení kejdy
Specifikace technického zajištění Traktor 80 kW Návěs fekální 5 t Traktor 110 kW + kypřič 4,5 m
Poř. cena Roční (bez DPH) nasazení tis. Kč
h.r-1
1350
1600
180
800
-
-
Celkem Doprava a rozmetání 2
Zapravení kejdy
Traktor 120 kW Návěs fekální 10 t Traktor 110 kW + kypřič 4,5 m
2300
1800
350
800
-
-
Celkem Doprava a rozmetání 3
Zapravení kejdy
Traktor 150 kW Návěs fekální 15 t Traktor 110 kW + kypřič 4,5 m Celkem
2750
2000
500
800
-
-
Normativy
ha.h-1
Potřeba času h.ha-1
Spotřeba PH l.ha-1
0,4
2,50
25,0
3,0
0,33
-
Výkonnost
Variabilní náklady [Kč.ha-1]
Celkové
Souprava
Celkem
Kč.ha-1
250
1005
1255
1775
5,5
33
243
276
465
2,83
30,5
283
1248
1531
2240
0,5
1,92
21,0
192
888
1080
1700
3,0
0,33
5,5
33
243
276
465
-
2,25
26,5
225
1131
1356
2165
0,7
1,54
20,0
154
726
880
1655
3,0
0,33
5,5
33
243
276
465
-
1,87
25,5
187
969
1156
2120
Práce
P 2 Doprava a rozmetání kejdy s traktorovým návěsným kejdovačem hadicovým Přímý pracovní postup, linka využívána pro dopravu kejdy ze skladu na pole, její rozmetání a následné zapravení
Plnění cisterny ve skladu traktorový návěsný kejdovač plněný ze stáčecího ramena vyskladňovaní linky skladu výkonnost 60 až 100 t.h-1
Doprava kejdy na pole přepravní rychlost po silnici 30 km.h-1 mezi pozemky po místních komunikacích 15 km.h-1 přepravní vzdálenost 5 km
Zapravení kejdy talířový kypřič 4 m + traktor 4x4 150 kW zahloubení 0,10 m časový požadavek pro zapravení kejdy do 4 hodin po rozmetení
Rozmetání kejdy traktorový návěsný kejdovač 10 t příkon 15 kW.t-1 užitečné hmotnosti hadicový aplikátor pracovní záběr 9 m průměrná dávka 25 t.ha-1
Ekonomika strojní linky
Operace
Doprava a rozmetání Zapravení kejdy
Poř. cena Specifikace technického zajištění (bez DPH)
Roční nasazení Výkonnost
tis. Kč
h.r-1
Traktor 120 kW
2300
1800
Hadicový aplikátor 10 t
1000
600
-
-
Traktor 110 kW + kypřič 4,5 m Celkem
ha.h-1
Normativy Potřeba času h.ha-1
Spotřeba PH l.ha-1
Práce
Souprava
Celkem
Celkové náklady Kč.ha-1
Variabilní náklady [Kč.ha-1]
0,8
1,25
20,0
125
795
920
1425
3,0
0,33
5,5
33
243
276
465
-
1,58
25,5
158
1038
1196
1890
P 3 Doprava a rozmetání kejdy s traktorovým návěsným kejdovačem a následné mělké zapravení kultivátorem Dělený pracovní postup, linka využívána pro dopravu kejdy na pole, její aplikaci a následné zapravení
Plnění cisterny ve skladu traktorová přepravní cisterna 10 t plněna ze stáčecího ramene vyskladňovaní linky skladu výkonnost 60 až 100 t.h-1
Doprava kejdy na pole traktorová přepravní cisterna 10 t, traktor 4x4, příkon 10 až 15 kW.t-1 přepravní rychlost po silnici 30 km.h-1 mezi pozemky po místních komunikacích 15 km.h-1 přepravní vzdálenost 5 km
Plnění kejdovače manipulační plnící rameno výkonnost plnění120 t.h-1
Rozmetání kejdy traktorový návěsný kejdovač 10 t, příkon 20 kW.t-1 užitečné hmotnosti hadicový aplikátor pracovní záběr 9 m průměrná dávka 25 t.ha-1 přejezd k plnění do 1 km
Zapravení kejdy talířový kypřič 4 m + traktor 4x4, 150 kW zahloubení 0,10 m časový požadavek pro zapravení kejdy do 4 hodin po rozmetení
Ekonomika strojní linky
Operace
Poř. cena Specifikace technického zajištění (bez DPH) tis. Kč
Doprava Rozmetání Zapravení kejdy Celkem
Traktor 100 kW + návěs 10 t
Roční nasazení Výkonnost h.r-1
-
-
Traktor 120 kW
2300
1800
Hadicový aplikátor 10 t
1000
600
-
-
Traktor 110 kW + kypřič 4,5 m
ha.h-1
Normativy Potřeba času h.ha-1
Spotřeba PH l.ha-1
Práce
Souprava
Celkem
Celkové náklady Kč.ha-1
Variabilní náklady [Kč.ha-1]
0,4
2,38
5,7
238
426
664
1430
1,0
1,00
12,0
100
480
580
855
3,0
0,33
5,5
33
243
276
465
-
3,71
23,2
371
1149
1520
2750
P4 Doprava a podpovrchové zapravení kejdy návěsným kejdovačem Dělený pracovní postup, linka využívána dopravu kejdy ze skladu na pole a podpovrchové zapravení
Plnění cisterny ve skladu traktorová přepravní cisterna 18 t plněna ze stáčecího ramene vyskladňovaní linky skladu výkonnost 100 t.h-1
Plnění kejdovače manipulační plnící rameno výkonnost plnění 120 t.h-1
Doprava kejdy na pole traktorová přepravní cisterna 18 t traktor 4x4, příkon 1 kW.t-1 přepravní rychlost po silnici 30 km.h-1 mezi pozemky po místních komunikacích 15 km.h-1 přepravní vzdálenost 5 km
Rozmetání kejdy traktorový návěsný kejdovač 10 t příkon 25 kW.t-1 užitečné hmotnost zapravovací rám pracovní záběr 9 m průměrná dávka 25 t.ha-1 přejezd k plnění do 1 km
Ekonomika strojní linky
Operace
Poř. cena Specifikace technického zajištění (bez DPH) tis. Kč
Doprava Rozmetání Celkem
Traktor 125 kW + návěs 18 t
Roční nasazení Výkonnost h.r-1
-
-
Traktor 200 kW
4000
2000
Podpovrchový kejdovač 10 t
1300
500
ha.h-1
Normativy Potřeba času h.ha-1
Spotřeba PH l.ha-1
Práce
Souprava
Celkem
Celkové náklady Kč.ha-1
Variabilní náklady [Kč.ha-1]
0,6
1,82
5,7
182
426
608
1430
1,0
1,00
22,0
100
1213
1313
1835
-
2,82
27,7
282
1639
1921
3265
