Termin A, 5-10 cm Termin A, cm Termin A, cm

zvláštní vydání časopisu Komunální technika

400

ISSN 1802-2391

400

400 M [kPa·mm-1]

-1

-1

M [kPa·mm ]

M [kPa·mm ] 300

300

300

200

200

200

100

100

100 H [mm] H [mm]

H [mm] 0

0 0

1

2

3

0 0

4

Termin A, 5-10 cm

1

2

3

4

0

Termin A, 15-20 cm M [kPa·mm-1] 300

300

200

200

200

100

100

100

H [mm]

H [mm]

H [mm]

0 1

2

3

4

0 0

Termin B, 5-10 cm

1

2

3

4

0

Termin B, 15-20 cm

300

300

200

200

200

100

100

100

H [mm] 0 2

3

Termin C, 5-10 cm

4

4

H [mm]

H [mm]

0

3

M [kPa·mm-1]

M [kPa·mm-1]

300

1

2

400

M [kPa·mm-1]

0

1

Termin B, 25-30 cm

400

400

4

M [kPa·mm-1]

300

0

3

400

M [kPa·mm-1]

0

2

Termin A, 25-30 cm

400

400

1

0 0

1

2

3

Termin C, 15-20 cm

4

0

1

3

Termin C, 25-30 cm

Rys. 4 – Zależność modułu jednostkowego (MJ) od deformacji (H)

145

2

4


1,90

ISSN 1802-2391

1,90

1,90

G [g·cm-3]

G [g·cm-3]

G [g·cm-3]

1,80

1,80

1,70

1,70

1,80

1,70

1,60

1,60 1,60

NJ [kPa] 1,50

NJ [kPa] 1,50

0

100

200

300

400

0

100

200

300

400

NJ [kPa]

1,50 0

Termin A, 5-10 cm

Termin A, 15-20 cm

G [g·cm-3] 1,80

1,80

1,70

1,70

1,70

1,60

1,60

1,60

NJ [kPa]

NJ [kPa] 1,50

100

200

300

400

NJ [kPa] 1,50

0

Termin B, 5-10 cm

100

200

300

400

0

Termin B, 15-20 cm

1,90

G [g·cm-3] 1,80

1,80

1,70

1,70

1,70

1,60

1,60

1,60 NJ [kPa]

NJ [kPa] 1,50 200

300

Termin C, 5-10 cm

400

300

400

G [g·cm-3]

1,80

100

200

1,90

G [g·cm-3]

0

100

Termin B, 25-30 cm

1,90

1,50

400

G [g·cm-3]

1,80

0

300

1,90

G [g·cm-3]

1,50

200

Termin A, 25-30 cm

1,90

1,90

100

NJ [kPa] 1,50

0

100

200

300

Termin C, 15-20 cm

400

0

100

200

Termin C, 25-30 cm

Rys. 5 – Zależność gęstości objętościowej gleby (G) od nacisku jednostkowego (NJ)

146

300

400


ISSN 1802-2391

WNIOSKI Na podstawie przeprowadzonych badań sformułowano następujące wnioski: 1. Przed przystąpieniem do prac polowych związanych z przygotowaniem gleby do siewu, wilgotność w całym badanym profilu glebowym była nie mniejsza niż 17,6%. Po przeprowadzonych zabiegach uprawowych i nawożeniu stwierdzono znaczną wilgotność gleby jedynie w warstwie przypowierzchniowej. Wraz ze wzrostem głębokości wilgotność gleby ulegała zmniejszeniu. 2. Przed rozpoczęciem prac polowych gęstość objętościowa gleby w warstwie ornej wynosiła 1,5 g·cm-3 a w podornej - 1,65 g·cm-3. Przejazdy maszyn spowodowały zwiększenie wartości gęstości objętościowej w warstwie ornej do 1,63-1,73 g·cm-3, w podornej do 1,76 g·cm-3. 3. Moduł jednostkowy wytrzymałości gleby z warstwy przypowierzchniowej oraz bezpośrednio po uprawie zwiększał się wraz z przyrostem deformacji jednoosiowej. W pozostałych przypadkach, podczas procesu deformacji zaobserwowano lokalne maksimum, po którym wartości modułu jednostkowego ulegały wyraźnemu zmniejszeniu. 4. Przebieg zależności nacisku jednostkowego od odkształcenia gleby był uzależniony od początkowego stanu zagęszczenia gleby. Bezpośrednio po uprawie zaobserwowano znacznie większą deformacje jednoosiową niż w przypadku gleby odleżałej. 5. Dynamika przyrostu wartości gęstości objętościowej gleby w badanym profilu glebowym była największa w początkowej fazie obciążenia. Przy obciążeniu większym od około 100 kPa przebieg zależności gęstości objętościowej od nacisku jednostkowego był zbliżony do liniowego. Bibliografia: Błaszkiewicz Z. 1996. Jak ograniczyć szkodliwe ugniatanie gleby. Poradnik Gospodarki, 2. Erl R. 1997. Assessment of the behaviour of field soil Turing compression. J. Agric. Eng Res. 68, 147-157. Pabin J. 1998. Kiedy jest potrzebny głębosz? Top Agrar Polska, 6. Śnieg M., 1999. Metoda wyznaczania podatności gleby na ugniatanie. Rozprawa doktorska, Szczecin, AR, (maszynopis). Ślusarczyk E. 1992. Wpływ przejazdu ciągników kołowych na właściwości fizyczne gleb. Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa, Puławy. Walczykowa M. 1995. Wybrane techniczne i technologiczne aspekty ugniatania gleb rolniczych agregatami ciągnikowymi, Zeszyty Naukowe AR w Krakowie, Rozprawy, 108. Dzienia S., Wereszczaka J. 2003. Direct drilling effect on physical properties of soil. International Workshop on Soil Physical Quality. Institute of Soil Science and Plant Cultivation. Puławy. Adres autora: dr hab. inż. Jan Jurga [email protected] Katedra Budowy i Użytkowania Urządzeń technicznych Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie ul. Papieża Pawła VI nr 3, 71–459 Szczecin Poland

147


ISSN 1802-2391

MULTICRITERIAL EVALUATION OF COMMERCIAL VEHICLES MUTLIKRITERIÁLNÍ HODNOCENÍ UŽITKOVÝCH AUTOMOBILŮ MIROSLAV KAVKA, FRANTIŠEK KUMHÁLA Česká Zemědělská Univerzita v Praze, Katedra využití strojů, Česká republika

Souhrn Vyspělý trh s automobily v České republice klade na potenciální uživatele vysoké nároky jak při výběru a nákupu, tak při provozu. Na trhu přibývá nových automobilů a je čím dál složitější si mezi nimi dobře vybrat ten nejvhodnější vůz. Existuje celá řada způsobů a metod jak usnadnit a nebo zdokonalit výběr. Prezentovaný článek řeší problematiku multikriteríálního výběru. Hlavní metodou multikriteriálního výběru byla PATTERN (Planning Assistance Trough Technical Evaluation of Relevant Numbers) vhodná ke vzájemnému porovnání nehomogenních kritérií s cílem sestavit pořadí významnosti jednotlivých variant. Klíčová slova: multikriteriální hodnocení, kritérium, váha významnosti, index změny, tendence změny ÚVOD

Vyspělý trh s automobily v České republice klade na potenciální uživatele vysoké nároky jak při výběru a nákupu, tak při provozu. Na trhu přibývá nových automobilů a je čím dál složitější si mezi nimi dobře vybrat ten nejvhodnější vůz. Existuje celá řada způsobů a metod jak usnadnit a nebo zdokonalit výběr. Prezentovaný článek řeší problematiku multikriteríálního výběru užitkových automobilů.

METODIKA Užitkovými vozidly jsou míněny automobily označované jako dodávky. Mezi metody které zohledňují při výběru více kritérií (neboli faktorů), patří metoda multikriteriálního (vícefaktorového) porovnání nazývaná PATTERN (Planning Assistance Trough Technical Evaluation of Relevant Numbers), vhodná ke vzájemnému porovnání nehomogenních kritérií s cílem sestavit pořadí významnosti jednotlivých variant. Algoritmus metody PATTERN je následující: 1. Výběr kritérií pro porovnání vozidel. 2. Definování požadované tendence změny vybraných kritérií (rostoucí, klesající). 3. Stanovení váhy významnosti jednotlivých kritérií. 4. Výpočet indexů změn vybraných kritérií pro porovnávané automobily. 5. Stanovení pořadí porovnávaných automobilů. Počet hodnotících kritérií nesmí být příliš malý (1-2), kdy vzniká nedostatek prostoru pro popsání rozdílu mezi jednotlivými hodnocenými prvky (vozidly) a zároveň počet hodnotících kritérií nesmí být příliš velký, protože dochází ke snížení rozlišovací schopnosti výběru. Postup řešení metodou PATTERN umožňuje rozlišit tendenci změny každého kritéria. V praxi to znamená, že pro každé vybrané kritérium je možné definovat, za jakých podmínek bude výsledek pro uživatele výhodnější. Použitá kritéria a tendence jsou uvedeny v tab. 1. Metoda porovnání v trojúhelníku párů Byly porovnávány kritéria 1 až 8 uspořádané v párech do schématu trojúhelníku, čímž pro porovnání vznikl potřebný počet kombinací PK.

PK = kde:

m

m(m + 1) 9(9 − 1) = = 36 2 2

je počet porovnávaných kritérií

148

[1]


ISSN 1802-2391

Tab. 1 – Použitá kritéria a tendence Poř. č.

Užitkové automobily Kritérium

1 Cena 2 Výkon motoru 3 Spotřeba paliva 4 Provozní náklady 5 Objem zavazadlového prostoru 6 Užitečná hmotnost 7 Zkušenost se značkou vozidla 8 Výbava 9 Počet míst k sezení Poznámka: K – tendence klesající; R – tendence rostoucí

Tendence K R K K R R R R R

Metoda porovnání v trojúhelníku párů Byly porovnávány kritéria 1 až 8 uspořádané v párech do schématu trojúhelníku, čímž pro porovnání vznikl potřebný počet kombinací PK.

PK =

m(m + 1) 9(9 − 1) = = 36 2 2

[1]

Názory jednotlivých hodnotitelů byly následně zpracovány a stanoveny bodové hodnoty významnosti a váhy významnosti jednotlivých kritérií. Bodová hodnota významnosti byla stanovena jako: p

∑ PHij

BHV j =

i =1

[2]

p

kde: BHVj PHij P

bodová hodnota významnosti j-tého kritéria počet hlasů přidělených i-tým hodnotitelem, j-tému kritériu počet hodnotitelů

Váhu významnosti je možné stanovit jako:

qj =

BHV j

[3]

m

∑ BHV j =1

j

kde: qj

váha významnosti j-tého kritéria

Objektivizovat stanovení váhy významnosti zvolených kritérií použitím názorů více hodnotitelů je použitelné, ale k využití získaných výsledků je nutné zjistit i úroveň shody názorů jednotlivých hodnotitelů. K jejímu zjištění je možné využít následující vztah: 2 m  p p(m + 1     12 ∑  ∑ nij − 2    j =1  i = j  W = 2 3 p ( m − m)

kde:

• •

p nij

počet hodnotitelů pořadí j-tého kritéria přiděleného i-tým hodnotitelem

W=1 W=0

úplná shoda názorů (výsledky jsou jednoznačně použitelné) naprostý rozdíl v názorech (použití výsledků je vážně diskutabilní)

149

[4]


ISSN 1802-2391

V případě výrazné neshody názorů oslovených hodnotitelů, je nutné korigovat zjišťování váhy hodnotících kritérií, a to: 1. Změnou počtu hodnotitelů (nejčastěji rozšířením jejich počtu. Rozšíření počtu oslovených hodnotitelů však nemusí vést ke zvýšení shody názorů!), 2. Úpravou výběru hodnotících kritérií. •

Výpočet indexů změn bylo nutné realizovat následovně: Pokud byla TENDENCE požadovaných změn ROSTOUCÍ

I jx =

H jx H jMIN

[5]

kde: Hjx HjMIN •

hodnota j-tého parametru, x-tého prvku, nejmenší hodnota j-tého parametru sledovaných prvků

Pokud byla TENDENCE požadovaných změn KLESAJÍCÍ

I jx =

H jMAX H jx

[6]

kde: Hjx HjMAX

hodnota j-tého parametru, x-tého prvku, nevětší hodnota j-tého parametru sledovaných prvků

Následně je nutné stanovit pro každý prvek vážený index změn jako:

I jx v = I jx .q j

[7]

kde: qj

váha významnosti j-tého parametru

Stanovení pořadí porovnávaných prvků (prvek s největší hodnotou Sx je nejvýhodnější) je možné zajistit seřazením součtů vážených indexů (vztah 8) změn každého prvku. k

S x = ∑ I jx .v

[8]

j =1

VÝSLEDKY S použitím vybraných kritérií pro užitkové vozy byl sestaven dotazník pomocí kterého bylo osloveno několik desítek manažerů, či osob na jiných řídících pozicích. Dotazník byl sestaven na principu metody stanovení váhy významnosti kritérií uspořádaných v párech do schématu trojúhelníku. Vzhledem k tomu, že dotazníkem byly zjišťovány priority kritérií vždy shodné pro užitkové automobily a pro osobní automobily, proto i zpracování první části dat je shodné vždy pro první a pro druhou skupinu automobilů. Pro užitková vozidla bylo stanoveno 9 kritérií, které byly za pomoci již zmiňovaného dotazníku porovnány 44 hodnotiteli a jejich hodnocení (tj. počty přidělených hlasů jednotlivým kritériím a pořadí, které na základě přiděleného počtu hlasů kritéria obsadila) byly uspořádány do tabulky. Za pomoci této tabulky byla dle vzorce 2 vypočtena „bodová hodnota významnosti zvolených kritérií - BHV“ a podle vzorce 3 „váha významnosti zvolených kritérií - q“.

150


ISSN 1802-2391

Tab. 2 – Posouzení váhy významnosti hodnotících kritérií od 44 hodnotitelů Hodno Kritérium 1 Kritérium 2 Kritérium 3 Kritérium 4 Kritérium 5 Kritérium 6 Kritérium 7 Kritérium 8 Kritérium 9 (i) j=1 j=2 j=3 j=4 j=5 j=6 j=7 j=8 j=9 PH n PH n PH n PH n PH n PH n PH n PH n PH n Σ 148 237 112 287 233 167 320 78 250 138 198 196 87 308 116 288 120 281 3,364 2,545 5,295 7,273 5,682 4,500 1,977 2,636 2,727 BHV 0,202 0,158 0,125 0,093 0,071 0,147 0,055 0,073 0,076 q

Z takto získaných hodnot byla za pomoci vzorce 4 zjištěna „úroveň shody názorů jednotlivých hodnotitelů – W“. Počet kritérií: m=9 Počet hodnotitelů: p = 44 Hodnota W pro užitková vozidla je v tomto případě: W = 0,44 To znamená, že ke shodě názorů hodnotitelů došlo ve 44%. Výsledné pořadí jednotlivých kritérií je zobrazeno na obr. 1. Důležitost kritérií při výběru užitkových automobilů

váha významnosti kritérií

0,250 0,202 0,200

0,158

0,147

0,125

0,150 0,093 0,100

0,076

0,073

0,071 0,055

0,050

en í

u

se z

vo z

et m ís tk Po č

Zk uš e

O

bj em

za va

av a

zn a e ts no s

lov é za d

Pr o

Vý b

čk o

u

os t os n

ho

vo z

N

ní n

pr o

st or u

ák la d

y

pa liv a ba tř e Sp o

m ot Vý ko n

C

en a

vo

zu

or u

0,000

Obr. 1 – Grafické zobrazení váhy významnosti kritérií od 44 hodnotitelů

Užitkové vozy: V tabulce 3 jsou uvedeny vstupní hodnoty porovnávaných kritérií užitkových automobilů typu malá dodávka. Jedná se o variantu automobilu se vznětovým motorem do výkonu 55kW, s dvěma místy k sezení a nosnost od 600 – do 730 kg. Tab. 3 – Hodnoty porovnávaných kritérií užitkových automobilů typu malá dodávka Parametr

Jednotka

Značka Typ Označení Název výbavy

Porovnávané lehké užitkové automobily - malé dodávky Citröen Berlingo Furgon 1,9D 600

VW Caddy skříň 2,0 SDI 2KAA32

Renault Kangoo Express 1,5 dCI Generique

Ford Connect 1,8 TDCI SWB 200

359900 51 5,5 2,73 3 600 4 2 2

378687 51 5,3 2,73 3,2 730 5 4 2

338100 48 5,5 2,29 2,75 689 3 2 2

359900 55 6,3 2,46 2,8 638 3 4 2

Součet Sx

1,063

1,195

1,090

1,121

Sx, %

100,0

112,4

102,5

105,5

Sx

0,89

1,00

0,91

0,94

4

1

3

2

Cena vozu Výkon motoru Spotřeba paliva Provozní náklady Objem zavazadlového prostoru Nosnost Zkušenost se značkou Výbava vozu Počet míst k sezení

Pořadí porovnávaných prvků

Kč kW l / 100 km Kč / km m3 kg body 1-5 body 1-5 ks

Indexy změn byly vypočteny v závislosti tendencí změn podle vzorce 5 v případě, že tendence kritéria je rostoucí a podle vzorce 6 v případě klesající tendence. Podle vzorce 7 byl zjištěn vážený index tendence změny a dle vzorce 8 bylo provedeno seřazení vážených indexů a tedy i pořadí výhodnosti automobilů. Z výsledků porovnání vyplývá, že:

151

zvláštní vydání časopisu Komunální technika • •

ISSN 1802-2391

pořadí automobilů podle výhodnosti je: Volkswagen Caddy, Ford Connect, Renault Kangoo a Citroën Berlingo, rozsah mezi porovnávanými vozy je maximálně 12,37 %.

DISKUSE A ZÁVĚRY V tab. 4 jsou souhrnně zpracovány výsledky hodnocení sledovaných automobilů. Z výsledků vyplývají následující závěry: Tab. 4 – Výsledky hodnocení užitkových vozů (LUV) LUV - menší VW Caddy

Ford Connect Renault Kangoo Citröen Berlingo

LUV - větší Peugeot Boxer

Ford Transit

VW Transporter

Mercedes Benz Sprinter

Pořadí Klady 1 spotřeba nosnost objem zavazadlového prostoru 2 výkon motoru výbava vozu 3 cena spotřeba 4 spotřeba objem zavazadlového prostoru

Zápory cena provozní náklady

Pořadí Klady 1 provozní náklady výbava vozu levný servis objem zavazadlového prostoru 2 cena provozní náklady nosnost zkušenost se značkou 3 výkon motoru spotřeba

Zápory cena spotřeba

4

cena výkon motoru

spotřeba výbava vozu objem zavazadlového prostoru nosnost výbava vozu

výkon motoru výbava vozu

výbava vozu cena objem zavazadlového prostoru nosnost výkon motoru zkušenost se značkou drahý servis provozní náklady

ZÁVĚR Na uvedených skupinách užitkových vozidel je vidět, že použitá metoda multikriteriálního porovnání PATTERN je lehce použitelná a přehledná pro porovnání automobilů při výběru a nákupu nových vozů. Nejobtížnější a časově nejnáročnější částí metody PATTERN je příprava dotazníku, sběr dat a jejich vyhodnocení. V případě, že shoda názorů je velmi nízká pak je nutné zvýšit počet hodnotitelů, nebo úpravu hodnotících kritérií. V případě použití jiných parametrů lze metodu použít i při porovnání jiných strojů, než jen osobních nebo užitkových automobilů. Pro ještě větší přehlednost a jednoznačnost výsledků je výhodnější použít menší množství porovnávaných parametrů. Pro jemnější porovnání bezrozměrných parametrů jakými jsou zkušenosti se značkou, nebo prestiž značky je výhodnější určit větší škálu hodnotící stupnice. Např. 0 – 20, či 0 – 100. Literatura: ABRHAM, Z. a kol. (2002): Obnova zemědělské techniky – současnost a perspektiva – 1. a 2. část, Agromagazin Praha, 3(4 a 5): 76 – 77. HAIR, J.F. at al. (2005): Multivariate data analysis. New Parsley: Prentice Hall, Inc., 768. SKOUPÝ, A. (2006): Multikriteriální posouzení volby technologií. In Sborník prací institucionálního výzkumu. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 6570. TOMEK, G. – VÁVROVÁ, V. (1999): Řízení výroby. Praha: Grada Publishing, 439. ZEMÁNEK, P. – ABRHÁM, Z. – BURG, P. (2004): Ekonomická efektivita nasazení mulčovačů. Horticultural Science, volume 31, Praha, 31(2): 76-80 Kontaktní adresa: Prof.Ing. Miroslav Kavka, DrSc. Česká zemědělská univerzita v Praze Kamýcká 129 16521 Praha - Suchdol

152


ISSN 1802-2391

SIMULTANEOUS DMA/DETA THERMAL ANALYSIS OF BEAN SPROUTS SIMULTÁLNÍ VYUŽITÍ DMA/DETA TERMICKÉ ANALÝZY FAZOLOVÝCH VÝHONKŮ MARTIN KINDL, JIŘÍ BLAHOVEC Czech University of Life Sciences in Prague, Faculty of Technology

Abstract The bean sprouts were tested using simultaneous dynamic mechanical analysis (DMA) and dielectric thermal analysis (DETA), in air with 90% humidity between 35 and 90ºC in the test chamber. For DMA temperature plots of storage (SM i.e. elastic), loss (LM i.e. inelastic) moduli and for DETA direct measurement of tree voltages in the circuit that contains the tested specimen were obtained. The SM and LM values were the basis for the calculation of the loss tangent (LT), the parameter expressing the ratio of inelastic to elastic parenchyma toughness. The tree voltages determine the real and the imaginary components of the complex permittivity. As expected, the tissue toughness decreased with increasing temperature and the electric resistance and capacity decreased. These changes were interpreted as a consequence of pore protein denaturation followed by changes of the internal structural changes in bean sprout tissue. Keywords:

bean sprout, deformation, DMA, DETA, dielectric

INTRODUCTION The role of temperature as an important external parameter for living organisms is generally known. Even if the knowledge of the partial processes caused by temperature variation is relatively good (Garret and Grisham, 2010), there is still a lack of information on the details of the parallel processes taking part in living cells and tissues during their heating. Internal structure of agro products substantially changes with deformation of the sample. One of the main changes is the amount of water content displaced through cell wall. Dynamical mechanical analysis is widely used in food industry and has wide application. Very often is used for investigating starch gelatinization (Biliaderis et al., 1985; Lelievre, 1974; Lelievre, 1976). Water content can be also detected by measuring electric conductivity (Nelson and Trabelsi 2005). Precise measurements of electrical conductivity can help to indicate processes, which affect displacing water from cells. Dielectrics are materials with low conductivity (in comparison to metals). Most of the agro products and live organisms conduct at some point electricity and are considered as dielectrics (Nelson, 2010). Many papers are focused on measuring dielectric properties, but they don’t take in account temperature changes or drying of sample during heating (Blahovec, 2008; Blahovec and Sobotka, 2007; Sobotka et al., 2006; Sobotka et al., 2007). In this paper, bean sprouts samples are simultaneously measured by both DMA and DETA analysis. Results of two different methods are compared and evaluated. MATERIAL AND METHODOLOGY Bean seeds (Phaseolus coccineus L.) were bought in local supermarket under marketing name Large Purple Black Speckled Kidney Beans, distributed by PODRAVKA – LAGRIS a.s. company. Beans were soaked in warm water for 3 hours and then placed in a warm dark place to stimulate germination for 3 days. After 3 days, germinated beans were selected, cleaned with fresh water and stored in a warm dark place for another 7 days. Exposing the sprouts to sunlight would cause them to start photosynthesizing, which will make them pale green. Samples in diameter 34 mm and length 30 mm were prepared from the fresh sprouts by cutting 10 mm from bean seed. The density of individual specimens was determined by weighing them in air and in water. Each specimen was mechanically fixed in two points so that the longitudinal axis was perpendicular to the fixing jaws. The free length of the specimen between the jaws was 20 mm. One of the jaws was fixed, while the other moved up and down with a constant amplitude = 1 mm at a frequency = 1 Hz. The force connected with the oscillation was recorded, being the basis for the 153


ISSN 1802-2391

complex modulus determination (storage-SM and loss-LM). Every experiment started at a temperature of 35°C and 90% air humidity in the test chamber. The humidity was kept constant during the whole experiment, while the temperature increased up to 90°C. Every test was replicated twenty times using fresh specimen. Three different heating rates of 1°C/min, 2°C/min and 3°C/min were chosen. Voltage measurement consisted of sample measurement ( ), total voltage measurement ( ) and voltage phase shift ( ). The experimental results were analyzed using the standard laboratory software Origin, OriginPro Ver. 8 (Origin Lab, Northampton, MA, USA) and Excel scripts. DMA The analysis was focused on temperature plots of SM (storage modulus) and LM (loss modulus) as basic for calculation of: (i) loss tangent LT = LM/SM and (ii) temperature slopes (derivatives) components and . Measured data were smoothed by Savitzky– Golay (Savitzky and Golay, 1964) filter with window width of 5 points followed by differentiating the smoothed data. Analysis data were classified and unified into classes of 1°C wide. The outliers were identified by Tukey outlier filter (Hoaglin et al., 1983) and filtered from data sets. Y < (Q1 − 1.5 IQR) and Y > (Q3 − 1.5 IQR) , where Q1, Q3 are the first and third quartiles, Y represents outlier. The interquartile range is calculated as follows IQR = (Q3 − Q1) . DETA DETA analysis had similar procedure, with some preliminary calculations – for more details see appendix. Measured data were smoothed by Savitzky–Golay (Savitzky and Golay, 1964) filter with window width of 10 points. Temperature plots of complex relative permittivity (real part) and and (ii) temperature (imaginary part) were basic for calculation of: (i) loss tangent LT = and . Analysis data were classified and slopes (derivatives) components unified into classes of 1°C wide. The outliers were identified by Tukey outlier filter (Hoaglin et al., 1983) and filtered from data sets. Y < (Q1 − 1.5 IQR) and Y > (Q3 − 1.5 IQR) , where Q1, Q3 are the first and third quartiles, Y represents outlier. The interquartile range is calculated as follows IQR = (Q3 − Q1) . RESULTS AND DISCUSSION Mean density and diameter of samples were 980.9±40.7 kg·m-3 and 3.47±0.27 mm. No significant differences were proved for samples used for different temperature rates. Typical DMA temperature plots for tree different heating temperature rates are shown on Figure 2. With increasing speed of heating rate, decrease of modules in area bellow 65°C was smaller. In area above 65°C we can see rapid decrease of module changes. Temperature rate 1°C/min has significantly simpler process than other rates. Changes are in temperature range, where higher permeability of cell walls takes place and are probably connected to this process.

Figure 2 – Typical DMA temperature plots of tree different heating temperature rates

154


ISSN 1802-2391

Typical DETA temperature plots for tree different heating temperature rates are shown on Figure 3. In a first part, real complex permittivity increases with increasing temperature. 2°C/min and 4°C/min rates have similar and compare to 1°C/min lover plots. In area above 65°C is rapid decrease in real complex permittivity, simpler for higher rates, more complex for lowest heating rate. Imaginary part of complex permittivity increase with increasing heating rate, which correspond with expected decrease of sample resistivity. In first area part below 60°C, increase for 2 and 4°C/min rates is similar, more significant change is for lowest heating rate. For faster heating rates is change of imaginary part of complex permittivity in range 60–70°C less visible compare to lowest heating rate. It is visible, those samples changes are not only function of temperature, but also depends on heating rate.

Figure 3 – Typical DETA temperature plots of tree different heating temperature rates

Slower heated tissue was less elastic at the end compare to higher rates. In contrast, the process of conductivity and capacity change was similar for all samples during increasing temperature and increasing heating rate, though the slowest heated sample had highest conductivity in final stage. Further details are expressed by the first derivatives of the temperature plots. Peaks in derivatives plots are the areas where local minima exist. In those areas, increasing/decreasing plot changes to decreasing/increasing plot. Except heating rate of 1°C/min, all slopes have one local peak, slowest heating rate consist of two local minima.

Figure 4 – Temperature slopes of tree different heating temperature rates for DMA and DETA real parts

Temperature values of local peaks are in Table 1. For DMA is visible linear shift to higher temperatures for higher heating rates. For DETA the shift was not linear and there is visible difference between corresponding DMA/DETA peak temperature values. 155


ISSN 1802-2391

Table 1 – Temperature values of local peaks for all heating rates, DMA and DETA complex parts, loss tangents.

Heating rate

Real complex permittivity

1°C/min 2°C/min 4°C/min

65.7°C 70.1°C 67.1°C

Imaginary Permittivity complex loss tangents permittivity 65.8°C 66.3°C 70.9°C 73.5°C 68.5°C 71.5°C

Storage modulus

Loss modulus

DMA loss tangents

65.6°C 71.2°C 79.7°C

65.8°C 71.5°C 80.0°C

65.5°C 70.8°C 79.6°C

CONCLUSION Temperature softening of bean sprouts tissue during their heating is not a uniform process. Its development depends on temperature and differs for different temperature rates. For the lowest rate of 1°C/min, temperature positions of the peaks for all six plots are very similar. Real part of complex relative permittivity 65.7°C, imaginary part of complex relative permittivity 65.8°C, loss tangent of complex relative permittivity 66.3°C and storage modulus 65.6°C, loss modulus 65.8°C and loss tangent 65.5°C. With increasing temperature rate, the temperature positions of the peaks was not so uniform and peaks were shifted to higher temperatures compare to temperature rate of 1°C/min. Peaks were observed in the higher temperature region (65°C), i.e. region, where some proteins (actin with temperature 60–80°C (Mikhailova et al., 2006)) folds (Maule, 2008) and cell walls open due increasing internal pressure. DMA as well as DETA can be suitable for the study of the temperature induced changes in cell wall pore proteins. References: BILIADERIS, C. G., PAGE, C. M., SLADE, L., & SIRETT, R. R. 1985. Thermal behavior of amyloselipid complexes. Carbohydrate Polymers, 5: 367–389. BLAHOVEC J. 2008. Dielectric properties of deformed early potatoes. Research in Agricultural Engineering, 54: 113–122 BLAHOVEC J., SOBOTKA J. 2007. Potato tuber permittivity during deformation in compression. Research in Agricultural Engineering, 53: 79–84. GARRET, R. H., GRISHAM, C. M., 2010. Biochemistry. fourth ed. Brooks/Cole, Boston. GUAN-HONG, L., YONG-HUI, S., HUAN, L., GUO-WEI, L. 2006. Antihypertensive effect of alcalase generated mung bean protein hydrolysates in spontaneously hypertensive rats. European Food Research and Technology, 01/2006,733-736. HOAGLIN, D., MOSTELLER, F., TUKEY, J. 1983. Understanding Robust and Exploratory Data Analysis. New York. KREJČÍ J. 2007. Measurement of impedance. Jemná mechanika a optika: 326–328. LELIEVRE, J. 1974. Starch gelatinization. Journal of Polymer Science, 18: 293–296. LELIEVRE, J. 1976. Theory of gelatinization in a starch water solute system. Polymer,17: 854858. MAULE A. J. 2008. Plasmodesmata structure function and biogenesis. Plant Biology, 11: 680–686 MIKHAILOVA V. V., KURGANOV B. I., PIVOVAROVA A. V., LEVITSKY D. I. 2006. Dissociative Mechanism of F Actin Thermal Denaturation. Biochemistry (Moscow), 71, 11: 1261-1269 NELSON S.O. 2010. Fundamentals of Dielectric Properties. Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy, 44 (2): 98-113 NELSON S.O., TRABELSI S. 2005. Permittivity measurements and agricultural applications. In: Kupfer K. (ed.): Electro-magnetic Aquametry. Springer Verlag, Berlin: 419–442. SAVITZKY, A., GOLAY, M. J. E. 1964. Smoothing and Diferentiation of Data by Simplified Least Squeres Procedures. Analytical Chemistry vol. 36: 1627-1639 SOBOTKA J., KREJČÍ J., BLAHOVEC J. 2006. Electric permittivity of potato during compression test. In.: The Hidden and the Masked in Agricultural and Biological Engineering. Czech University of Agriculture: 89–94.

156


ISSN 1802-2391

SOBOTKA J., KREJČÍ J., BLAHOVEC J. 2007. Equipment for the determination of dielectric properties of vegetable tissue during its mechanical loading. In.: Agricultural Engineering, 53: 143–148. Contact address: Mgr., Martin Kindl Czech University of Life Sciences in Prague, Technical Faculty, Prague, Czech Republic

APPENDIX Voltage maxima were transferred to effective values by: (1) and values of phase shift were converted from milliseconds to radians. (2) where represents used voltage frequency of generator. Third voltage ( was then calculated utilizing phase shift

) on normal resistor

Based on Figure 1, law of cosines was used: U N =U 2 +U S −2U NU S cosβ 2

2

(3)

Sample impedance can be calculated as: (4) Impedance of whole measurement circuit for voltage (5) Combination of equations (4) and (5) gives real and imaginary part of sample complex impedance (Sobotka et al., 2006) (6)

(7) For following calculations, model of real capacitor with parallel connection of resistor and capacitor was selected (Krejčí, 2007). (8) (9) Impedance values were used as basis for calculating dielectric property, especially complex relative permittivity (Blahovec and Sobotka, 2007). 157


ISSN 1802-2391

(10) (11) (12) where: – real and imaginary part of complex relative permittivity – voltage frequency – vacuum permittivity – sample length – area of samples base

Figure 1 – scheme of the electric circuit, vector diagrams of real capacitor

158


ISSN 1802-2391

VISUALIZATION OF WATER MOVEMENT IN THE SOIL PROFILE USING COLORED WATER VIZUALIZACE POHYBU VODY V PŮDNÍM PROFILU S VYUŽITÍM OBARVENÉ VODY MILAN KROULÍK, JAN CHYBA Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů

Souhrn V rámci experimentů byl hodnocen a popsán charakter průsaku vody do půdy v rozdílných půdních podmínkách, technologiích zpracování půdy a organizaci přejezdů po pozemcích. K vizualizaci průsaku vody bylo využito vody obarvené potravinářským barvivem E 133. Z výsledků měření je patrný vliv agrotechnických zásahů na distribuci vody v půdním profilu. Klíčová slova: zpracování půdy; infiltrace; brilantní modř ÚVOD

Vizualizace proudění vody v půdě a znalost preferenčních toků v půdním profilu je v současné době považována za důležitý faktor pro popis průběhu infiltrace vody do půdy. Preferenční tok vody může přispívat k vyplavování a zrychlenému pohybu živin a pesticidů v půdním prostředí (Kramers a kol., 2008). Pro účely vizualizace infiltrace vody bylo zavedeno použití značkovacího barviva (Flury a Wai, 2003). Jedná se o levný a rychlý způsob, jak získat informace o procesech infiltrace v terénních podmínkách. V literárních zdrojích se nejčastěji setkáváme s barvivem, které je označováno jako brilantní modř. Výhodou tohoto barviva je dobrá viditelnost v půdě i při koncentraci 1-4 g/l a relativně nízká toxicita. Použití fotografií půdních horizontů a vhodného programu pro analýzu obrazu, za účelem rozpoznání obarvené a neobarvené půdy, lze zaznamenat preferenční průtok vody půdou. Je také možné sledovat a charakterizovat vztah mezi morfologickými a fyzikálními vlastnostmi půdy a charakterizovat heterogenitu proudění vody v půdě (Morris a kol., 2004; Schlather a kol., 2005; Wang a kol., 2006 a Wang a kol., 2009). V rámci experimentů byl hodnocen a popsán charakter průsaku vody do půdy v rozdílných půdních podmínkách, technologiích zpracování půdy a organizaci přejezdů po pozemcích. K vizualizaci průsaku vody bylo využito vody obarvené potravinářským barvivem E 133. Z výsledků měření je patrný vliv agrotechnických zásahů na distribuci vody v půdním profilu. MATERIÁL A METODY Pro měření a vizualizaci toku vody byl použit 0,3% roztok barviva E133 brilantní modř CFC s vodou. Obarvená voda byla vždy rovnoměrně a šetrně aplikována na povrch půdy v dávce 10 l/m2. Po uplynutí 24 hodin po aplikaci byl odkryt svislý profil půdy do hloubky 0,4 m. Následně byly pořízeny snímky profilu o rozměru 0,4 x 0,6 m. Za účelem zajištění opakování bylo připraveno více profilů s odstupem cca 0,05 m. Pořízené snímky byly následně zpracovány pomocí analýzy obrazu pomocí BMPTools (Anken a kol., 2004). Výsledkem analýzy bylo rozdělení obrázků na plochy obarvené a neobarvené. Hodnoceno bylo procentuální zastoupení modré barvy v jednotlivých vrstvách půdy s krokem 0,05 m. VÝSLEDKY A DISKUSE Vliv zpracování půdy na charakter toku vody v půdě Výsledky reprezentují dopady rozdílné intenzity a hloubky zpracování půdy. Jednalo se o pozemek s dlouhodobými pokusy s monokulturou kukuřice. Na pozemku převládala jílovitohlinitá půda s podílem jílovitých částic 45,7 %. Pokusy byly založeny v lokalitě Višňové na jižní Moravě. Pokus byl založen v roce 2002 s následujícími variantami: - konvenční zpracování půdy s orbou do hloubky 0,20 m, jarní přípravou půdy kultivací a následným setí

159


ISSN 1802-2391

mělké kypření diskovým podmítačem a následnou přípravou kypřičem do hloubky 0,10 až 0,12 m - přímé setí, bez předchozího zpracování půdy Jednotlivá měření byla prováděna v podzimním termínu po sklizni kukuřice. Vizualizace proudění vody v půdě je zachycena na obrázcích 1. -

a)

b)

c)

Obrázek 1 – Vertikální profily půdy, kde byl sledován charakter průsaku vody. Bílá barva reprezentuje obarvenou plochu, černá barva představuje půdu: (a) orba; (b) mělké kypření; (c) přímé setí

Nejvyšší hodnoty koncentrace modré barvy byly zaznamenány u orby, kde intenzivně zpracovávaný profil půdy pojmul vyšší množství vody v porovnání s ostatními způsoby zpracování půdy. Zastoupení modré barvy se s hloubkou měření snižovalo. Z obrázku 1a je možné vypozorovat vliv utužené vrstvy podorničí, které bránilo dalšímu intenzivnějšímu zasakování. U variant s menší intenzitou a hloubkou zpracování půdy bylo zastoupení modré barvy výrazně ovlivněno hloubkou zpracování půdy. Z obrázku 1b si můžeme povšimnout stálého vlivu zhutnělého podorničí na průběh vsakování a navíc přibyla kompaktnější vrstva půdy pod úrovní hloubky mělkého kypření. Pro variantu přímého setí byly typické trhliny a makropóry, které vytvářely souvislé preferenční cesty (Obrázek 1c). Infiltrace modré barvy představovala pouze část aktivit na pokusném pozemku. Celkové hodnocení ukázalo, jaký vliv na infiltraci má také stav povrchové vrstvy půdy a pokryv rostlinnými zbytky. Přestože orebná technologie vykazovala nejvyšší infiltrační kapacitu zpracovávaného půdního profilu, došlo k tomu, že při simulované srážce zabránil intenzivně rozrušený povrch půdy s rozplavenými půdními agregáty průsaku vody do půdy a vyvolal časný odtok vody spojený s odnosem půdy v porovnání s ostatními variantami. Obrázek 2 přináší rovněž výsledky z měření infiltrace na rozdílně zpracovaných plochách. V tomto případě se jedná o výsledky měření z pozemků, které obhospodařuje ZD Klapý (okres Litoměřice). Jedná se o těžkou jílovitou půdu, půdního typu černozem karbonátová. Půda byla ponechána v hrubé brázdě, resp. nakypřená po podzimním zpracování půdy, před předseťovou přípravou a setím kukuřice. Pořízené snímky demonstrují průběh infiltrace v termínu na počátku jara, kdy povrch půdy byl již rozmrzlý, ale od hloubky 0,05 m až 0,1 m byla půda stále promrzlá. Je zde nepřímo patrný vliv intenzity zpracování půdy na prohřívání půdy. Alvi a Chen (2003) upozorňují na problém zvýšeného rizika povrchového odtoku vody a eroze během uvedeného 160


ISSN 1802-2391

období. I když může být infiltrační schopnost půdy větší než intenzita srážek, během zimy se vytvoří promrzlá vrstva, která infiltraci vody brání. Přítomnost promrzlé vrstvy je patrná z obou obrázků. Přesto se zoraná půda rychleji prohřívala a dokázala zadržet více vody. Docházelo i k průsaku do větších hloubek (Obrázek 2a). Mělké kypření radličkovým kypřičem do hloubky 0,14 m dovolilo nasycení pouze vrchní vrstvy půdy (Obrázek 2b). Z obrázku je patrný pokles v zastoupení modré barvy na nulové hodnoty. a)

b)

Obrázek 2 – Vertikální profily půdy, kde byl sledován charakter průsaku vody. (a) orba ; (b) mělké kypření

Vliv rozdílné technologie zpracování půdy a intenzity přejezdů na charakter průsaku vody V roce 2009 byl založen poloprovozní pokus na pozemku situovaném v lokalitě Červený Újezd ve středních Čechách pro hodnocení vlivu rozdílného způsobu organizace přejezdů zemědělské techniky po pozemku na stav půdního prostředí, porost a výnos. Do hodnocení byly zařazeny varianty orby a mělkého kypření se soustředěným pohybem pracovních strojů ve vymezených jízdních stopách. Každá varianta byla doplněna o plochu s jednorázovým hlubokým kypřením. Na pozemku rovněž převládala jílovitohlinitá půda. Graf na obrázku 3 ukazuje průměrné hodnoty pokrytí modrou barvou s intervaly spolehlivosti pro jednotlivé hloubky a varianty experimentu. Na základě vizuálního porovnání lze rozdělit výsledky do tří skupin. Je patrné, že varianty orby a kypření na nepřejeté ploše pozemku mají nejvyšší procentuální zastoupení modré barvy a vykazují tedy i nejvyšší infiltrační kapacitu. Následují hodnoty mimo stopy mechanizace s variantou hlubokého kypření. K výraznému poklesu zastoupení modré barvy došlo ve stopách mechanizačních prostředků. Vzhledem k vysoké četnosti přejezdů po zemědělské půdě, které jsou považovány za hlavní příčinu nežádoucího zhutnění půdy, je zapotřebí tyto poznatky promítnout do organizace jízdních stop a celkově minimalizovat příčiny vzniku nežádoucího zhutnění půdy. Na druhou stranu nelze přihlížet pouze k závěrům z jednoho výstupu. To potvrdily hodnoty infiltrace na plochách s předchozím hlubokým kypřením. Zde se naopak projevila absence opětovného utužení půdy po zasetí. Tato varianta vykázala pokles zastoupení modré barvy v profilu z důvodu výrazné preference toku vody. Kontinuální měření vodního potenciálu v půdě zaznamenalo, že po srážkové události voda rychleji pronikla do hlubších vrstev půdy. To s sebou přináší již výše popsaná rizika vyplavování živin, navíc tato skutečnost pravděpodobně vyvolala menší dostupnost vody pro rostliny, což v konečném důsledku vedlo k poklesu výnosu oproti jiným variantám. Distribuce srážek v porostech a podpora infiltrace vody do půdy za účelem jejího efektivního využívání Znalost pohybu vody v půdě má také význam, kromě omezování erozních událostí a transportu chemických látek nebo hnojiv, například pro zajištění cíleného kypření půdy za účelem specifikace míst pro cílené ukládání hnojiv a zajištění dostatku vody pro následné vzcházení a růst rostlin. Množství srážky, modifikace propadu srážek a soustředění vody, která dopadá na povrch půdy, je rovněž výrazně ovlivněna vegetačním krytem půdy. Z hlediska vývoje nových způsobů zpracování půdy, technologie diferencovaného zpracování půdy, hnojení a efektivních systémů hnojení, je potřebné se zaměřit na kvantifikaci porostní srážky v jednotlivých zónách meziřádků.

161


ISSN 1802-2391

Obrázek 3 – Indikace toku vody pomocí brilantní modři. CTF – soustředěný pohyb strojů; +HK – hluboké kypření; M – mimo stopu; S – ve stopě

Na obrázku 4 jsou patrné rozdíly v distribuci vody v půdě na pokusech s rozdílným zpracováním půdy k setí ozimé řepky. Pokusy byly založeny v lokalitě Budihostice ve středních Čechách, s cílem hodnotit prostorovou variabilitu půdního profilu při diferencovaném zpracování půdy. Diferencované zpracování půdy představuje vhodnější alternativu zpracování půdy oproti celoplošnému uniformnímu zpracování půdy. Zejména ve vztahu k zajištění podmínek pro růst a vývoj kořenového systému, hospodaření s vodou, ale vede také ke snížení energetické náročnosti zpracování půdy. a)

b)

Obrázek 4 – Vertikální profily půdy, kde byl sledován charakter průsaku vody. (a) orba ; (b) diferencované kypření. Šipky označují řádky porostu řepky

162


ISSN 1802-2391

Infiltrace vody byla hodnocena zhruba 3 týdny po zasetí řepky. Z jednotlivých variant jsou pro ukázku vybrány dvě varianty, klasická technologie, založená na orbě a cílené zpracování půdy zejména v místě budoucího výsevu, které vychází z technologie pásového zpracování půdy. Obrázek 4a představuje profil půdy na oraném pozemku. Na uvedeném příkladu je patrný vliv orby, kdy infiltrovaná voda preferovala především prostory mezi jednotlivými přiklopenými brázdami. Obrázek 4b ukazuje soustředěný tok do míst hlubšího kypření při diferencovaném zpracování půdy. Je zde dobře patrný přechod mezi vrstvou zpracovanou a nezpracovanou. ZÁVĚR Metoda infiltrace obarvené vody přináší možnost poměrně jednoduchým způsobem demonstrovat tok vody v půdě. Studie odtoku a infiltrace vody do půdy jsou významně limitovány závislostí na přírodních srážkách. V podmínkách České republiky je výskyt přívalových, erozně nebezpečných dešťů, nepravidelný a těžko předvídatelný. Zkoumání příčin eroze půdy je tedy v důsledku existence řady faktorů obtížné. Ve snaze přiblížit se reálné situaci srážky v polních podmínkách byl upraven a doplněn simulátor deště o příslušenství pro přimíchávání modré barvy do vody, aplikované během srážky. Simulace srážek umožňuje rychlý a reprodukovatelný sběr dat v laboratoři i v terénu. Pro cílenou eliminaci erozních událostí je navíc důležitá znalost distribuce srážek v porostech. Využití simulátoru deště umožní rovněž kvantifikaci propadu porostní srážky na jednotlivé části půdy v meziřádku a vody stékající po stéblech nebo stoncích. Bez zjednodušení experimentálních podmínek je sledování chování půdy, při posuzování řady faktorů, obtížné a ve většině případů nemožné. Literatura: ALVI, M. K., CHEN, S. The effect of frozen soil depth on winter infiltration hydrology in the Pataha Creek Watershed. ASAE Meeting Presentation, 2003, Paper No. 032160. ANKEN, T., WEISSKOPF, P., ZIHLMANN, U., FORRER, H., JANSA, J., PERHACOVA, K. Long-term tillage system effects under moist cool conditions in Switzerland. Soil and Tillage Research, 2004, 2, 78, s. 171-183. ISSN 0167-1987. FLURY, M., WAI, N. Dyes as tracers for vadose zone hydrology. Reviews of Geophysics 41, 2003, doi: 10.1029/2001RG000109. ISSN 8755-1209. KRAMERS, G., RICHARDS, K. G., HOLDEN, N. M. Assessing the potential for the occurrence and character of preferentialflow in three Irish grassland soils using image analysis. Geoderma, 2009, 3-4, 153, s. 362–371. ISSN 0016-7061. MORRIS, C., MOONEY, S. J. A high-resolution system for the quantification of preferential flow in undisturbed soil using observations of tracers. Geoderma, 2004, 1-2, 118, s. 133-143. ISSN 0016-7061. SCHLATHER, M., HUWE, B. A stochastic model for 3-dimensional flow patterns in infiltration experiments. Journal of Hydrology, 2005, 1-4, 310, s. 17–27. ISSN 0022-1694. WANG, K., ZHANG, R., HIROSHI, Y. Characterizing heterogeneous soil water flow and solute transport using information measures. Journal of Hydrology, 2009, 1-4, 370, s. 109–121. ISSN 0022-1694. WANG, K., ZHANG, R., YASUDA H. Characterizing heterogeneity of soil water flow by dye infiltration experiments. Journal of Hydrology, 2006, 3-4, 328. S. 559–571. ISSN 00221694. Práce vznikla v rámci projektu TA02010669. Kontaktní adresa: doc. Ing. Milan Kroulík, Ph.D. Katedra zemědělských strojů, Technická fakulta, ČZU v Praze, Kamýcká 129, 165 21, Praha 6 – Suchdol. [email protected]

163


ISSN 1802-2391

MEASUREMENT OF ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF THE MOP—60K FERTILIZER MĚŘENÍ ELEKTRICKÉ VODIVOSTI HNOJIVA MOP—60K JOSEF KRUPIČKA1, TOMÁŠ ŠIMA2, LADISLAV NOZDROVICKÝ2 1 Katedra zemědělský strojů CZU Praha, 2 Katedra strojov a výrobných systémov, SPU v Nitre

Souhrn Článek pojednává o měření elektrické vodivosti významných velikostních skupin minerálního hnojiva MOP—60K rozdělených ve vzduchovém proudu. Vzorky z těchto skupin byly rozpouštěny v destilované vodě a zjištěné hodnoty elektrické vodivosti zaznamenány. Měření bude použito pro sledování elektrické vodivosti dalších minerálních hnojiv a vytvoření etalonu pro kvalitativní posouzení roztoků hnojiv. Klíčová slova: elektrická vodivost, vzduchový proud, roztok hnojiva, koncentrace ÚVOD

Koncentrace hnojiv lze určit na základě elektrické vodivosti (vzrůstá s elektrickou vodivostí). Tato hodnota elektrické vodivosti muže sloužit pro precizní aplikaci hnojiv v kapalné formě. Podle elektrické vodivosti lze velmi přesně posoudit kvalitu měřené tekutiny a snadno z ní lze odvodit i jiné údaje, jako stupeň znečištění, koncentraci různých složek roztoku apod. (Kabeš 1999) Elektrická vodivost je převrácená hodnota elektrického odporu. Značí se písmenem S a její základní jednotka je Siemens (S). MATERIÁL A METODY Přístroje pro měření elektrolytické vodivosti patří mezi základní prostředky pro analyzování provozních kapalin, roztoků a finálních produktů v různých oblastech průmyslu. Podle elektrické vodivosti lze velmi přesně posoudit kvalitu měřené tekutiny a snadno z ní lze odvodit i jiné údaje, jako stupeň znečištění, koncentraci různých složek roztoku apod. (Kadlec 1999). Elektrická vodivost se měřila přístrojem Konduktometr WTW Inolab model Cond 720. Přístroje pro měření elektrolytické vodivosti, přesněji řečeno měrné elektrické vodivosti kapalin, se skládají z měřicí sondy, neboli snímače vodivosti, a z měřicího převodníku s vyhodnocovací jednotkou. Většina přístrojů je přizpůsobena i pro měření měrného odporu a váhové koncentrace některých složek roztoku, kterou lze z elektrické vodivosti odvodit. Jsou velmi citlivé a umožňují měřit obsah rozmanitých látek od velmi malých až po vysoké koncentrace a často se používají i pro řízení celé řady průmyslových procesů. (Kabeš 1999) Měření ve vzduchovém proudu probíhalo za teploty 22 °C a vlhkosti prostředí 22 %. Měření bylo provedeno pro minerální hnojivo MOP—60K, Rozdělení ve vzduchovém proudu bylo prováděno v laboratoři Katedry zemědělských strojů na laboratorní vzduchové třídičce K – 293 (viz. obrázek1).

164


ISSN 1802-2391

Obrázek 1 – Laboratorní vzduchová třídička K – 293 Popisky: 1 – stavitelné hradítko násypky, 2 – vertikální (aspirační) kanál, 3,4 – zásobníky, 5 – ovládací panel s tlačítky, 6 – malý a velký odměrný válec, 7 – regulační šrouby válců, 8 - ventilátor

Postup měření Nejdříve se na laboratorní třídičce K-293 určí rozsahy potřebného množství vzduchu, tj. minimální množství vzduchu, při kterém jsou unášeny částice hnojiva a naopak maximální množství vzduchu, při kterém je vzorek kompletně roztříděn. Za pomoci odměrných válců se zvolí interval postupného zvyšování rychlosti proudu vzduchu tak, aby počet tříd byl 7 až 10. Je nutno zajistit správnou plochu pro váhy tak, aby byla zajištěna přesnost měření. Váhy budou kalibrovány a nastaveny na nulu. Hnojivo se z důvodu přesnosti měření promísí a odebere se vzorek hnojiva o hmotnosti 500 g. Na laboratorním přístroji se za použití odměrných válců a regulačních šroubů nastaví odpovídající, předem stanovená, rychlost vzduchu. Vzorek hnojiva se nasype do zásobníku (1) s předem seřízeným hradítkem. Za pomocí vibrátoru se hnojivo dostává do vzduchového proudu ve vertikálním kanálu (viz. obrázek 2). Zde nastává separace. Granule s větší kritickou rychlostí než je nastavena, propadávají kanálem do zásobníku (3). Granule s menší kritickou rychlostí jsou vertikálně unášeny vzduchovým proudem a v rozšířené části kanálu padají do zásobníku (4). Množství hnojiva uneseného vzduchovým proudem do zásobníku (4) je následně umístěno do předem připravené a označené misky pro pozdější použití. Vyprázdněný zásobník (4) je umístěn zpět do přístroje a je zkontrolována rychlost proudu. Poté je hnojivo ze zásobníku (3) nasypáno do zásobníku (1) a na odměrném válci je nastavena další hodnota rychlosti vzduchového proudu. Tímto způsobem se pokračuje do té doby, než se postupně dostane do zásobníku (4) celý vzorek hnojiva. Celý postup se opakuje s osmi různými vzorky hnojiva pro zachování přesnosti a pro statistickou věrohodnost údajů měření.

165


ISSN 1802-2391

Obrázek 2 – Vertikální kanál (detailní pohled) Popisky: 1 – zásobník, 2 – vertikální kanál, 3 – zásobník, 4 – zásobník (hnojiva s menší kritickou rychlostí jsou vertikálně vynášena do tohoto zásobníku)

VÝSLEDKY A DISKUZE Ze vzorku naměřených ve vzduchovém proudu se odebraly vzorky o hmotnosti 5g z měření významného podílu, který byl 105, 115, 125 V [m3.h-1]. Proto byly z těchto vzorků vybrány vzorky o hmotnosti 5g v šesti opakováních. Následně byly promíchány a odebrány 5g vzorky, které byly rozpuštěny v destilované vodě o objemu 50 ml. Naměřené hodnoty viz tabulka 1. Měření vodivosti bylo prováděno po jedné hodině. Elektrické vodivosti G jsou uvedeny v jednotkách elektrické vodivosti G1, G2, G3 odpovídají granulím ze tříd 105, 115, 125. Tabulka 1 – Naměřené hodnoty elektrické vodivosti S hnojiva MOP—60K

Čas rozpouštění teplota [°C] 1 25,90 2 25,8 3 25,7 4 25,9 5 26 6 25,9 7 25,8 8 25,7 9 25,8 10 25,9 11 26 12 26 13 26

S1 7,7 45,8 85,8 134,6 162,6 182,6 196,7 200 206 207 209,1 209,6 209,8

Elektrická vodivost [S] S2 S3 6,6 10,70 52,4 54,9 95,8 93,5 148,1 145,6 169,2 171,2 191,1 194,3 204,6 211,1 210,1 219,2 211,1 226,4 213,2 229,5 215,5 230,4 216,4 231,1 217 231,6

S4 12,90 62,4 99,5 152,7 179,9 200 217 224 229,9 233 234 235,1 235,7

Průměr Sx 9,48 53,875 93,65 145,25 170,725 192 207,35 213,325 218,35 215,675 222,25 223,05 223,525

Nerozpuštěné zbytky byly zjištěny pomocí filtračního papíru – roztok byl filtrován a pevné částice byli zváženy a vysoušeny v sušičce při stále teplotě 105°C do stále hmotnosti. Tyto hmotnosti zde neuvádíme, protože zde nemůžeme určit množství nerozpuštěného hnojiva. Toto měření bylo prováděno jako orientační a na jeho základě byla provedena další měření, kdy vzorek byl rozpouštěn do té doby než se přestala měnit jeho elektrická vodivost tzn. bylo ukončeno jeho rozpouštění. Zbytky nerozpuštěného hnojiva byli zváženy.Zde by se dalo zjistit rozborem živin zda nerozpuštěný vzorek obsahuje živiny, a nebo se jedná o nosnou balastní látku.

166


ISSN 1802-2391

Obrázek 3 – Graf Závislost elektrické vodivosti roztoku na čase

ZÁVĚR Na základě elektrické vodivosti lze určit koncentraci rozpuštěného minerálního hnojiva. Tyto hodnoty jsou určující pro výrobu roztoků koncentrovaných minerálních hnojiv, která lze aplikovat pomocí postřikovačů. Provedené měření je orientační pro ověření metodiky, která bude dále použita při měření dalších vzorků obdobných hnojiv. Tyto výsledky budou využity pro precizní aplikaci hnojiv a mohou být použity jako etalon pro kvalitativní posouzení roztoků hnojiv. Literatura: BERNÁŠEK, K., BŘEČKA, J., Neubauer, K. 1974. Návody k laboratornímu měření,VŠZ, Praha, 1974, 98. KABEŠ, K. 1999. Přehled trhu – přístroje pro měření elektrolytické vodivosti. Automatizace, 1999, 42, č. 11, s. 826–832. KADLEC, K.1999 Snímače elektrolytické vodivosti kapalin. Automatizace, 1999, 42, č. 11, s. 823–825. Kontaktní adresa: Ing. Josef Krupička, CSc. Czech University of Life Sciences in Prague, Technical Faculty, 165 21 Praque 6, Czech Republik, Phone +420-2-24383127, E-mail: [email protected]

167


ISSN 1802-2391

NEW TRENDS IN THE HARVEST AND SEPARATION OF HOPS NOVÉ TRENDY PŘI SKLIZNI A SEPARACI CHMELE MARTIN KRUPIČKA, ADOLF RYBKA Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů

Souhrn Tento příspěvek se zabývá sklizní chmele a následnou separací. Novým trendem je jednoznačně pěstování chmele na nízkých konstrukcích. V příspěvku je proveden rozbor této pěstební technologie a její výhody. Dále je proveden rozbor procesu sklizně chmele z nízké konstrukce a následné separace chmelové hmoty na strojní separační lince. Na strojní separační linku jsou kladeny vysoké nároky, které jsou v příspěvku rovněž uvedeny. Klíčová slova: chmel, nízká konstrukce, separační linka ÚVOD

V současné době je možno jednoznačně uvést využití chmele jako základní suroviny pro výrobu piva. Jeho využití k jiným účelům není ve světových statistikách uváděno. Je však znám jeho význam ve farmacii a v kosmetice. [1] Česká republika patří mezi největší producenty chmele na světě. Výměra chmele v roce 2013 v České republice tvořila 9,4 % světové plochy. ČR tak zaujímá třetí místo mezi světovými pěstiteli chmele po Německu (37,1 % světové plochy) a USA (24,8 % světové plochy). Chmel v České republice se pěstuje ve třech oblastech a to v oblasti Žatecké, Úštěcké a Tršické. Mimořádné klimatické a půdní podmínky přispívají k výjimečnému aromatickému charakteru českých chmelů. Žatecký chmel je stále světově nejuznávanějším aromatickým chmelem. [2,3] Chmel náleží mezi naše nejintenzivněji pěstované plodiny a velmi významné exportní zemědělské komodity. Pěstování chmele je však náročné z několika hledisek. Především je to finanční náročnost, dále materiálová náročnost a náročnost z hlediska dodržení agrotechnických lhůt. U vysokých chmelnic je navíc potřeba velké množství značně kvalifikované a svědomité ruční práce. [4] Jedním z klíčových problémů našeho chmelařství je problematické zajišťování pracovních sil na nejnáročnější operace, kterými jsou zavěšování a zapichování chmelovodičů a zavádění rév. Zavádění chmelových rév je v současné době nejen pracovně nejnáročnější, striktně sezónní operací, kterou nelze uskutečnit bez složitého zajišťování brigádnické výpomoci, ale navíc vyžaduje od provádějících pracovníků značnou zručnost, výkonnost a svědomitost, neboť významně ovlivňuje výnos hlávek, a tím i celkovou ekonomiku produkce chmele. [4] Ruční lidská práce je potřeba i při realizaci dalších pěstebních zásahů, z nichž lze jmenovat např. zavádění odkloněných vegetačních vrcholů chmelových rév, úpravy a znovuzavedení chmelových rév po živelných poškozeních (krupobití, vichřice apod.), zavěšování spadlých keřů apod., které rovněž významně ovlivňují výnos hlávek. Mimoto situace se zajišťováním sezónních pracovníků pro jarní práce na chmelnicích se zhoršuje. [4] Z těchto důvodů někteří pěstitelé spontánně přecházejí na pěstování chmele na nízké konstrukci, kde se tyto operace již neprovádějí. V novém pěstebním systému se chmelová réva samovolně pne (ovíjí) po speciální plastové síti, která je podstatnou součástí nízké chmelnicové konstrukce. Budoucí rentabilita pěstitelů chmele nebude totiž založená na zvyšujících se cenách chmele, ale naopak na jejich schopnostech snižovat náklady na pěstování chmele. V úspoře nákladů tkví výrazná výhoda nízkých konstrukcí. Výnosy chmele z nízkých konstrukcí jsou sice v porovnání se stávajícími nižší, ale otevírá se zde obrovský prostor pro jejich zvyšování. Nesmíme také opomenout, že tento způsob pěstování je také výrazně ekologičtější (nižší spotřeba chemikálií na ošetření, snížení potřeby zavlažování atd.). [5] Vzhledem k nedostatku informací, hlubších poznatků a absenci specifických (zakrslých) tuzemských odrůd chmele, nejsou pěstitelské výsledky v tomto systému v současné době dostatečně uspokojivé. [4] 168


ISSN 1802-2391

Tradiční odrůdy chmele (vyšlechtěné pro vysoké konstrukce) při pěstování na nízkých konstrukcích však dosahují cca 63 % výnosu, který je dosahován na klasických konstrukcích. Nové „trpasličí“ odrůdy vyšlechtěné pro nízké konstrukce by podle vyjádření šlechtitelů a ekonomů měly dosahovat alespoň 80 % výnosu odrůd pěstovaných v klasických konstrukcích. [6,7] Pěstování chmele na nízkých konstrukcích je v České republice v experimentálním stádiu. Výměra nízkých chmelnic v České republice je v současné době necelých 50 ha. Z textu výše je patrné, že mezi hlavní výhody této pěstební technologie patří nižší pořizovací cena chmelnice a odstranění téměř veškeré lidské práce a tím snížení nákladů. [3] SKLIZEŇ CHMELE Z NÍZKÝCH KONSTRUKCÍ U klasické pěstební technologie probíhá sklizeň způsobem, kdy je rostlina odstřižena i s chmelovodičem asi 1,4 m nad zemí a následně stržena z nosné konstrukce na dopravní prostředek, kterým je dopravena k dalšímu zpracování na stacionární česací linku. [8] Chmel z nízké konstrukce se sklízí mobilním sklízečem, taženým traktorem. V ČR je v současné době sklizeň zajišťována mobilním sklízečem HUN 30 (obr. 1), vyrobeným v závodu Mechanizace, Chmelařství, družstvo Žatec. Konstrukce uvedeného stroje vychází z poměrně jednoduše, avšak velmi racionálně navrženého řešení sklízeče, který je předmětem patentu č. 4,913,680, podaného dne 3. 4. 1990 v USA. [9]

Obr. 1 – Mobilní sklízeč HUN 30 v agregaci s traktorem Zetor

Při tomto způsobu sklizně mobilní sklízeč v agregaci s traktorem odpovídající výkonové třídy projíždí nad řadem chmelových rostlin a zčesává chmelovou hmotu, tedy směs hlávek, listí a části pazochů. Podstatná nadzemní část chmelových rostlin však zůstává na chmelnicové konstrukci, bez odříznutí od podzemních orgánů. Následkem toho dochází k transportu asimilátů a živin do podzemních orgánů, a tím k jejich intenzivnějšímu rozvoji a současně i k menší potřebě minerálních živin v dalším vegetačním období. [5] ODVOZ CHMELE Chmelová hmota je od mobilního sklízeče odvážena na strojní separační linku. Odvoz chmele zajišťují traktorové soupravy složené z návěsu a traktoru odpovídající výkonové třídy. Mobilní sklízeč není vybaven zásobníkem na očesanou chmelovou hmotu a veškerá očesaná chmelová hmota je po dopravníku dopravována do dopravního prostředku. Proto je nutné, aby traktorová souprava jela vedle mobilního sklízeče v sousedním meziřadí a bylo umožněno plnění návěsu chmelovou hmotou. Ideálním dopravním prostředkem pro odvoz chmelové hmoty je traktorový návěs vybavený podlahovým dopravníkem nebo výtlačným štítem (obr. 2), aby bylo zajištěno plynulé vyprazdňování chmelové hmoty na vstupní pásový dopravník stacionární separační linky.

169


ISSN 1802-2391

Obr. 2 – Traktorový návěs s podlahovým dopravníkem

SEPARACE CHMELOVÉ HMOTY Chmelová hmota přivezená od mobilního sklízeče je podrobena separaci na strojní lince (obr. 3). Separace má zajistit oddělení chmelových hlávek od pazochů a listí. K separaci chmelové hmoty z nízké konstrukce se využívá strojní separační linka, která je oproti klasické strojní česací lince zjednodušena. Místo zavěšovacích drah a česacích stěn je pouze vstupní pásový dopravník (obr. 4) dopravující chmelovou hmotu na sítový dopravník (první separace hlávek), navazuje dočesávač a čistící mechanismy. [10]

Obr. 3 – Strojní linka na separaci chmele pěstovaném na nízké konstrukci

Na separační linku jsou kladeny vysoké nároky. Výsledkem separace musejí být čisté chmelové hlávky při minimálních ztrátách. Výsledný produkt by měl být v ideálním případě bez příměsí a chmelové hlávky by neměly být poškozeny. Proto jsou při separaci chmelové hmoty sledovány tři důležité parametry. Jde o ztráty, kdy chmelové hlávky odcházejí jako odpad spolu s pazochy a listím. Tyto ztráty vznikají nedokonalou separací chmelové hmoty. Dalším parametrem je čistota výsledného produktu a poškození chmelových hlávek, které může vzniknout při průchodu separační linkou.

170


ISSN 1802-2391

Obr. 4 – Vstupní pásový dopravník strojní separační linky

ZÁVĚR Při pěstování chmele na nízké konstrukci zcela odpadají veškeré práce související s přípravou, zavěšováním a zapichováním chmelovodičů, jakož 1. a 2. zavádění rév i zavádění jejich odkloněných vegetačních vrcholů. Proto předpokládáme celkovou úsporu (vč. úspory nákladů spojených s ubytováním, stravováním a dopravou brigádníků aj.) ve výši 45.000 - 50.000 Kč.ha -1. [4] Po sklizni se zbytky očesané chmelové révy nestrhávají a zůstávají na plastové síti. Na podzim dochází k přirozenému přesunu látek z nadzemní do podzemní části chmelové rostliny, čímž se snižuje potřeba hnojení, zejména dusíkem a potřeba závlahy. Snížením množství hnojiv (cca o 50 %, vzhledem k výrazně nižší spotřebě N hnojiv), vč. jejich aplikace, předpokládáme úsporu 5.000 - 7.000 Kč.ha -1. [4] Důležitou roli hraje volba odrůdy při pěstování chmele na nízké konstrukci. Současným problémem této pěstební technologie v České republice je absence specifických (zakrslých) tuzemských odrůd chmele. Proto většina pěstitelů momentálně vsází na odrůdu Sládek, která se ze čtyřletého pozorování a poznatků z dřívějších let jeví jako nejlepší pro rentabilní pěstování chmele na nízkých konstrukcích. [3] Tato pěstební technologie přináší mnoho výhod, ale i dosud nevyřešených problémů. V blízké budoucnosti by se měl výzkum věnovat šlechtění nových zakrslých odrůd chmele a optimalizaci technických zařízení pro sklizeň chmele a separaci chmelové hmoty. A dále zajistit, aby nedocházelo při sklizni a separaci ke ztrátám a výsledný produkt (chmelové hlávky) byl čistý bez příměsí a nepoškozený. Literatura: [1] VRZALOVÁ, J. – FRIC, V.: Rostlinná výroba – IV. Praha: ČZU v Praze, FAPPZ, 1994, str. 37, ISBN 80-213-0155-4 [2] SVAZ PĚSTITELŮ CHMELE ČESKÉ REPUBLIKY, Pěstování chmele [online]. [cit. 25.2.2014]. Dostupné z: < http://www.czhops.cz/index.php/cs/pestovani-chmele> [3] EAGRI: Situační a výhledová zpráva Chmel 2013 [online]. Poslední revize prosinec 2013 [cit.24.2.2014]. Dostupné z: http://eagri.cz/public/web/file/283356/SVZ_Chmel_a_pivo_12_2013.pdf> [4] ŠTRANC, P. - ŠTRANC, J. - HOLÝ, K. - ŠTRANC, D. – SKLENIČKA, P.: Pěstování vzrůstných odrůd chmele v nízké konstrukci, Praha: FAPPZ, ČZU v Praze a Zemědělská společnost při ČZU v Praze, 2012, ISBN 978-80-87111-33-8 [5] ŠTRANC, P. – ŠTRANC, J. – ŠTRANC, D. – HOLOPÍREK, F. – PODSEDNÍK, J. – ZÍDEK, J. – ALT, A. – VENT, L.: Přínos technologie nízkých konstrukcí [online]. Poslední

171


[6] [7]

[8]

[9] [10]

ISSN 1802-2391

revize 19.3.2010 [cit. 25.2.2014]. Dostupné z: LEWIS, G. K.: Low Trellis Hop Production Systém. Brewers Digest 65(9), 1990, str. 22– 29 DARBY, P.: Economic yield potential of dwarf hop varieties. In: New Procedures in Hop Growing, Proceedings of International Symposium, Hull, Bavaria, Federal Ministry of Food, Agriculture and Forestry, Germany , 1999, str. 36-38 KUMHÁLA, F., HEŘMÁNEK, P., MAŠEK, J., KVÍZ, Z., HONZÍK, I.: Zemědělská technika: stroje a technologie pro rostlinnou výrobu, Praha, ČZU v Praze, 2007, 426 s., ISBN 978-80-213-1701-7 DESMARAIS, D. A.: Low-Trellis mobile hop picker. US Patent, Patent umer: 4,913,680, Date 3.4.1990 JECH, J., ARTIM, J., ANGELOVIČOVÁ, M., ANGELOVIČ, M., BERNÁŠEK, K., HONZÍK, I., KVÍZ, Z., MAREČEK, J., KRNÁČOVÁ, E., POLÁK, P., PONIČAN, J., RYBKA, A., RUŽBARSKÝ, J., SLOBODA, A., SOSNOWSKI, S., SYPULA, M., ŽITŇÁK, M.: Stroje pre rastlinnú výrobu 3 : stroje a zariadenia na pozberovú úpravu rastlinných material, Praha, Profi Press s.r.o., 2011, 368 s., ISBN 978-80-86726-41-0

Tento příspěvek vznikl jako součást řešení výzkumného projektu NAZV č. QI101B071 a projektu TA ČR č. TA03021046. Kontaktní adresa: Ing. Martin Krupička Česká zemědělská univerzita v Praze Technická fakulta Katedra zemědělských strojů +420 22438 3160 [email protected]

172


ISSN 1802-2391

ANALYSIS OF WALKING DISTANCE AT SELECTED LOCATIONS ANALÝZA DOCHÁZKOVÉ VZDÁLENOSTI VE VYBRANÝCH LOKALITÁCH MARIE KŘÍŽOVÁ, VLASTIMIL ALTMANN ČESKÁ ZEMĚDĚLSKÁ UNIVERZITA V PRAZE, TECHNICKÁ FAKULTA, KATEDRA VYUŽITÍ STROJŮ

Souhrn Článek obsahuje výsledky analýzy docházkové vzdálenosti ke sběrným hnízdům ve vybraných lokalitách. Pro analýzu byly zvoleny 4 oblasti v různých krajích České republiky, s různým typem zástavby. Výsledky analýzy ve vybraných lokalitách poukazují na to, že někde nejsou vhodně navrženy svozy a objemy, či počty jednotlivých sběrných nádob na tříděný odpad. Data o počtu nádob, jednotlivých svozech a o objemech nádob jsou z roku 2013. Klíčová slova: odpadové hospodářství, donáškový sběr, docházková vzdálenost ÚVOD

Hierarchie odpadů, kterou tvoří prevence, využívání a následné šetrné a bezpečné odstraňování odpadů, v České republice zcela nefunguje. Převažuje odstraňování odpadů skládkováním či spalováním, což představuje zdroj znečištění ovzduší, vody a půdy. Nejlepším nakládáním a odstraněním odpadů se jeví třídění a recyklace odpadů, bohužel tyto způsoby stále nefungují, jak by měly, jak v podnikatelské sféře, tak zejména v občanské sféře. Autoři [4], [5] a [6] se ve svých publikacích shodují na hlavních cílech odpadového hospodářství, kterými jsou následující. - Předcházet nebo omezovat vznik odpadů. - Pokud odpady již vzniknou, je nutné nakládat s nimi tak, aby byly maximálně využity jako druhotné suroviny, buď v původní, nebo upravené formě a aby minimálně narušovaly životní prostředí. Autoři [3] a [6] shodně uvádějí, že donáškový sběr je způsob odděleného sběru, který je možno využít ve všech typech zástavby. Nádoby jsou umístěny buď v tzv. hnízdech (více nádob pro jednotlivé druhy odpadu na sběrném místě), nebo bývají vícekomorové (do jedné nádoby je odděleně sbíráno více druhů odpadů). Donášková vzdálenost by neměla být větší než (100 ÷ 150) m. Je prakticky ověřeno, že pokud vzdálenost, kterou musí občan ujít k nejbližšímu kontejneru, přesáhne 400 metrů, pak bude odpad třídit nejvýše 5% populace. Pro stabilní zapojení nejméně 65% spotřebitelů do třídění odpadu musí být sběrné kontejnery rozmístěny tak, aby běžná donášková vzdálenost nepřesahovala 150 metrů. Současná průměrná vzdálenost k nejbližšímu sběrnému místu je okolo 105 m [2]. MATERIÁL A METODY Analýza se prováděla ve čtyřech vybraných lokalitách. První lokalita se nachází v hlavním městě Praha, centrální zástavba – Praha 3 – Žižkov. Druhou oblastí je město Kladno nacházející se ve středočeském kraji, příměstská zástavba. Třetí oblast je vesnice Oříkov nacházející se ve středočeském kraji, příměstská zástavba. Poslední oblastí je město Pelhřimov v kraji Vysočina s centrální zástavbou. Byla zjišťována docházková vzdálenost ke sběrným hnízdům na tříděný odpad (papír, plast, sklo), dle [1] by měla být průměrná hodnota do 105 m. V docházkové vzdálenosti byl zjištěn počet nádob, druh nádob, jejich objem a četnost svozů. Ze zjištěných hodnot následně vypočítána maximální možná kapacita jednotlivých druhů nádob, která byla převedena dle hodnot v tabulce 1 z m3 na kg. Dle hodnot v tabulce 1 bylo zjištěno procentní zastoupení jednotlivých tříděných složek (papír, plast, sklo). Z tabulky 2 potom bylo zjištěno množství odpadu připadajícího na osobu. Výsledkem potom bylo zjištění počtu osob pro danou komoditu a porovnání se skutečným počtem obyvatel v dané oblasti. V oblastech taktéž byly provedeny

173


ISSN 1802-2391

pozorování týkající se zaplněnosti před svozy jednotlivých složek. Pozorování probíhalo 3 měsíce a pozorovala se zaplněnost jednotlivých nádob na tříděný odpad před svozem tříděného odpadu. Tabulka 1 – Průměrné hodnoty pro centrální a příměstskou oblast [1] Druh odpadu

Objemová hmotnost složek [kg.m-3] Centrální zástavba Příměstská zástavba 25 55 300

Plast Papír Sklo

25 55 300

Zastoupení složek v odpadu [%] Centrální zástavba Příměstská zástavba 16,8 9 22,7 7,6 7,7 8,9

Tabulka 2 – Průměrné týdenní měrné množství KO [1] Průměrné týdenní měrné množství KO – g (kg.obyvatel-1.týden-1) Typ zástavby/ topné a netopné období TO NO Centrální zástavba 2,5 2,5 Příměstská zástavba 3,8 2,3

VÝSLEDKY A DISKUSE Praha 3 – Žižkov, docházková vzdálenost do 105 m Tabulka 3 – Výchozí hodnoty pro sběrné místo Praha Odpad

Plast Papír Sklo čiré

Celkový počet nádob [ks] a objem [l] 1 (3 000 l) 1 (3 000 l) 1 (3 000 l)

Celkový objem nádob [l]

Četnost svozu

3 000 3 000 3 000

2x týdně 2x týdně 1x za 21 dní

Maximální roční kapacita [m3] 312 312 54

Maximální roční kapacita [kg] 7 800 17 160 16 200

Tabulka 4 – Zjištěný počet osob Druh odpadu Plast Papír Sklo čiré

Množství odpadu na osobu za týden [kg] 0,42 0,57 0,19

Množství odpadu na osobu za rok [kg] 22 29 10

Počet osob pro danou komoditu 357 582 1618

Na jedno sběrné místo v této oblasti připadá zhruba 1 500 obyvatel. Z tabulky 4 je patrné, že vypočtený počet osob pro komodity plast a papír je nižší, než skutečný počet osob žijících v této oblasti. Sběrné místo je nově vybudované, tvořené podzemními kontejnery (ke dni 1. 11. 2013). Z pozorování v této oblasti bylo zjištěno, že je systém navržen nevhodně, protože kontejnery na plast i papír jsou vždy přeplněné. Kladno, docházková vzdálenost 300 m Tabulka 5 – Výchozí hodnoty pro sběrné místo Kladno Odpad

Plast Papír Sklo smíšené



Četnost svozu

2 200 2 200 2 500

3x týdně 2x týdně 1x za 21 dní

174




ISSN 1802-2391

Tabulka 6 – Zjištěný počet osob Druh odpadu

Množství odpadu na osobu za týden [kg] TO NO 0,29 0,17 0,34 0,21 0,34 0,20


Množství odpadu na osobu za rok [kg] TO NO 9 3 11 4 11 4

Počet osob pro danou komoditu 668 827 863

V této oblasti žije zhruba 600 obyvatel. Z tabulky 6 je patrné, že navržený systém odpovídá skutečnému stavu. Z pozorování v dané oblasti bylo následně zjištěno, že pouze u plastu bývají kontejnery přeplněné, tudíž by bylo vhodná úprava například četnosti svozu. Oříkov, docházková vzdálenost 900 m Tabulka 7 – Výchozí hodnoty pro sběrné místo Oříkov Odpad

Plast Papír Sklo barevné



Četnost svozu

2 200 2 200 2 500

1x týdně 1x týdně 1x týdně



Tabulka 8 – Zjištěný počet osob Druh odpadu

Množství odpadu na osobu za týden [kg] TO NO 0,29 0,17 0,34 0,21 0,34 0,20


Množství odpadu na osobu za rok [kg] TO NO 9 3 11 4 11 4

Počet osob pro danou komoditu 179 467 1 348

Pro vesnici Oříkov je zřízeno pouze jedno sběrné místo. Ve vesnici žije zhruba 100 obyvatel. Z tabulky 8 je patrné předimenzování zejména u skla, kdy vypočtený počet vyšel 1 348 a skutečný počet obyvatel je 100. Z pozorování bylo zjištěno, že v obci nejsou dodržovány pravidelné jednotýdenní svozy. Svozy probíhají dle zaplněnosti jednotlivých nádob. Pelhřimov, docházková vzdálenost 105 m

Ulice Osvobození

Tabulka 9 – Sběrná místa v lokalitě Pelhřimov Sběrné místo čp. 1694 U Nonstopu 1691 U Vrbiček Nad Nonstopem lékárna

Plast 1 (1 100 l) 1 (1 100 l) 1 (1 100 l) 2 (1 100 l)

Počet nádob a objem nádob [l] Papír Sklo čiré

Sklo barevné

1 (6 500 l)

1 (1 300 l) 1 (1 300 l)

1 (1 300 l) 1 (1 300 l)

1 (3 250 l)

1 (1 300 l)

1 (1 300 l)

Maximální roční kapacita [m3] 286 507 66 66

Maximální roční kapacita [kg] 7 150 27 885 19 890 19 890

Tabulka 10 – Výchozí hodnoty pro sběrné místo Pelhřimov Odpad

Celkový počet nádob [ks]


Četnost svozu

Plast Papír Sklo čiré Sklo bar.

5 2 3 3

5 500 9 750 3 900 3 900

1x týdně 1x týdně 1x za 21 dní 1x za 21 dní

175


ISSN 1802-2391

Tabulka 11 – Zjištěný počet osob Druh odpadu Plast Papír Sklo čiré Sklo bar.

Množství odpadu na osobu za týden [kg] 0,42 0,57 0,19 0,19

Množství odpadu na osobu za rok [kg] 22 29 10 10

Počet osob pro danou komoditu 327 945 1987 1987

Pro sběrnou oblast na sídlišti Osvobození ve městě Pelhřimov připadá zhruba 400 obyvatel. V tabulce 11 je vypočtený počet osob pro plast nižší, než skutečný počet osob žijících v této oblasti. S přihlédnutím k faktu, že v dnešní době třídí zhruba 2/3 obyvatel [2], je tato komodita vhodně navržená. Papír i sklo jsou předimenzované, což bylo zjištěno i při pozorování, kdy nádoby jsou před svozem vždy poloprázdné. Kontejnery bývají velmi často zaplněné jen z poloviny, proto by bylo vhodné upravit svozy, objem kontejnerů, nebo jejich počet. ZÁVĚR Z výsledků výpočtů a pozorování ve všech zkoumaných lokalitách plyne, že systém třídění odpadů není navržen zcela správně. Docházková vzdálenost do 150 m je dodržena pouze ve městě Pelhřimov a v Praze. Ve městě Kladno a ve vesnici Oříkov vzdálenost přesahuje 150 m. Nevhodně navržené systémy sběru tříděných složek vedou k neefektivnosti využívání finančních prostředků a to vede ke ztrátám obcí. V Kladně a Oříkově by bylo vhodné zajistit docházkovou vzdálenost do 150 m, protože by došlo ke zvýšení množství vytříděného odpadu, zvýšilo by se i měrné množství vytříděného odpadu na osobu a to by mohlo vést ke zvýšení bonusů a odměn pro obce od společnosti EKO-KOM. Literatura: [1] ALTMANN, V., VACULÍK, P., MIMRA, M., Technika pro zpracování komunálního odpadu. 1. Vydání. Praha: Česká zemědělská univerzita v Praze, 2010. ISBN 978-80-2132022-2. [2] EKO-KOM, a.s. [online]. 2011 [cit. 2014-02-26]. Dostupné z www: http://www.ekokom.cz. [3] FILIP, J., BROŽEK, F., KOTOVICOVÁ, J. Komunální odpad a skládkování. 1. vydání. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2003. ISBN 80-7157-712-X. [4] KOLÁŘ, L., KUŽEL, S.. Odpadové hospodářství. 1. vydání. České Budějovice: Jihočeská univerzita, 2000. ISBN 80-7040-449-3. [5] VÁŇA, J., BALÍK J., TLUSTOŠ, P. Pevné odpady. 2. vydání. Praha: Česká zemědělská univerzita v Praze, 2005. ISBN 80-213-1097-9. [6] VOŠTOVÁ, V., ALTMANN, V., FRIES, J., JEŘÁBEK, K. 2009: Logistika odpadového hospodářství 1. vydání. Praha: Vydavatelství ČVUT. ISBN 978-80-01-04426-1. Tento příspěvek vznikl za podpory projektu „Analýza fyzikálních vlastností separovaných složek komunálního odpadu“ financovaného IGA TF vedeného pod číslem 31180/1312/3132. Kontaktní adresa: Ing. Marie Křížová, +420 22438 3160, [email protected] doc. Ing. Vlastimil Altmann, Ph.D. Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra využití strojů 165 21 Praha 6 Suchdol.

176


ISSN 1802-2391

MEASUREMENT DYNAMICS OF MOVEMENT OF POTATO TUBERS DURING HARVESTING MĚŘENÍ DYNAMIKY POHYBU HLÍZ BRAMBOR BĚHEM SKLIZNĚ MARTIN KUBÍN MENDELU v Brně, AF, Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky

Abstract The paper deals with the measurement of dynamic load of potato tubers at harvest the harvesting machine. During harvest potatoes occurs due to the action of the working mechanisms of harvesting machinery for mechanical damage. Improving the quality of the harvest can be achieved by suitable modifications of harvesting machinery. One of the possibilities how properly identify problem areas inside the harvesting machine is measured by special sensors. The measurement is realized by using a six-axis acceleration sensor and angular velocity. Measurement data can be used for the preparation of modification of the harvesting machine. Furthermore, the sensor can be used to verify the adjustments made. Keywords:

measurement dynamics, acceleration sensor, quality, special sensor

ÚVOD

Při sklizni brambor dochází k mechanickému namáhání hlíz vlivem práce pracovních mechanismů sklízecích strojů. Mechanické poškození hlíz je jedním z hlavních motivačních důvodů ke zlepšování technologie sklizně. Zvýšení kvality sklizně je možné dosáhnou vhodnými úpravami sklízecích strojů. Úpravy však nelze provádět bez předchozí analýzy celého technologického procesu. Jednou z možností jak správně identifikovat problémová místa a pracovní uzly uvnitř sklízecího stroje je měření pomocí speciálního snímače. Speciální snímač je založen na technologii MEMS a je uložen uvnitř speciální krabičky, která svojí velikostí a tvarem věrně kopíruje tvar hlíz brambor. Celý snímač bude při měření vložen do připraveného místa v řádku brambor a následně potom „sklizen“ sklízecím strojem. Zaznamenaná data ze snímače budou následně stažena ze snímače a vyhodnocena. Hlavní kontrolovanou veličinou budou zrychlení působící na snímač během průchodu strojem ve vazbě na místo, kde k nebezpečným zrychlením došlo. Na základě těchto zjištění je možné navrhnout úpravu stroje tak, aby bylo dosaženo zlepšení kvality sklizených brambor a tím např. prodloužena doba možného skladování. Měření pomocí snímače zatím nebylo realizováno a jsou k dispozici pouze data použitá ke kalibraci snímače. Dále jsou k dispozici metody a přípravy na vyhodnocení dat z měření. SNÍMAČ PŘÍČNÉHO ZRYCHLENÍ A ÚHLOVÉ RYCHLOSTI 6D MEMS Měření je realizováno pomocí šestiosého snímače zrychlení a úhlové rychlosti od firmy ORFANIC Telemetry System s.r.o. Snímače jsou firmou vyvíjeny speciálně pro podobné aplikace. V současné době se pracuje především na verifikaci snímaných dat, což řeší také tento příspěvek. Byl použit šestiosý kapacitní snímač s označením MPU-6000 s velikostí čipu 4x4x0,9 mm (Obrázek 2) od firmy InvenSense. Jedná se o tříosý MEMS akcelerometr a tříosý MEMS gyroskop se zabudovaným čidlem pro měření teploty. Gyroskop je plně programovatelný s úplnou škálou stupňů ±250, ±500, ±1000, ±2000 °/s s 16 bitovým A/D převodníkem. Akcelerometr je také plně programovatelný ve škále ±2 g, ±4 g, ±8 g, ±16 g také s 16 bitovým A/D převodníkem. Snímač je osazen na desce, která je součástí snímacího modulu (Obrázek 1). Data jsou do počítače přenášena pomocí ethernetového kabelu nebo je možné data zaznamenat na mikro SD kartu. Data by u dalšího prototypu snímače mělo být možné posílat po bezdrátové síti. [3]

177


ISSN 1802-2391

Obrázek 1 – snímač Orfanic – 6os s baterií

Obrázek 2 – 3D MEMS Gyroskop a akcelerometr [2]

Obrázek 3 – model krabičky snímače

178


ISSN 1802-2391

SNÍMANÁ DATA Přímým výstupem z měření je bajtový (byte) soubor, který bylo následně potřeba zpracovat do vypovídající podoby. Vzhledem k tomu, že snímač byl vyvíjen přímo pro podobné aplikace, bylo možné si výsledný soubor upravit podle konkrétních potřeb. Na vyhodnocení dat byl použit program Matlab. Jednotlivé bajty jsou od sebe odděleny středníkem a v záznamu tak tvoří sloupce. Každý řádek reprezentuje jedno měření v konkrétní čas. Snímána jsou v tento okamžik data ze všech subsnímačů 1. Význam sloupců je přehledně uveden na obrázku níže (Obrázek 4). První sloupec (nabývající hodnot 0 – False a 1 –True) informuje o výsledku kontrolního součtu. Poslední dva sloupce záznamu se týkají kontrolních údajů o přenosu dat představující kontrolní součet (SUM1 a SUM2). Sloupce SYNC1 a SYNC2 slouží ke konfiguraci snímače. Další čtyři sloupce (32 bitů) znamenají adresu zařízení, která je pro každé zařízení jedinečná a je nastavena již z výroby čipu. Osmý a devátý sloupec určují délku zaznamenávaných dat (PAYLOAD Length = 21 Bytes). [4]

Obrázek 4 – ukázka bajtového záznamu z měření

Význam sloupců samotných dat z měření je vysvětlen v tabulce 1 (Payload Structure). První dva sloupce (MSG_TYPE a MSG_SUBT) slouží ke konfiguraci snímače a určují typ dat (nastavení formátu měřených dat a času), které jsou ze snímače posílány zpět. Následující čtyři sloupce slouží k zaznamenání času (vzorkovací frekvence fv = 10 ms), který se načítá od spuštění snímače. Dále je po dvou sloupcích (2 bajty) uvedeno přímočaré zrychlení v osách X, Y a Z. Následují data úhlové rychlosti ve všech osách X, Y a Z a teplota snímače. Teplota slouží ke kontrole správnosti funkce snímače, který je kalibrován na určitý rozsah teplot. Poslední sloupec bloku Payload je využíván pro tzv. Flag word. Poslední dva sloupce v řádku jsou vysvětleny výše a slouží ke kontrole zapsaných dat z hlediska kompletnosti. [1]

Obrázek 5 – význam řádku snímaných dat

Subsnímačem rozumíme měření jednotlivých os, které potom tvoří celek čipu snímače 6DMEMS – čip snímače tedy obsahuje 6 subsnímačů (+ snímač teploty).

1

179


ISSN 1802-2391

Tabulka 1 – Význam snímaných dat Payload Structure Message Description Total Msg Length Payload Length Confirmation Period Payload Content: Byte Var Type Offset 0 u8 1 u8 2 u32 6 u16 8 u16 10 u16 12 u16 14 u16 16 u16 18 u16 20 bitfield

NAV – INERTIALSENSRAW - 0x05 0x02 Time and Date – UTC 26 Bytes 16 Bytes No

Name

Unit

Description

NAV TIMEDATE TIMESTAMP ACCEL1XRAW ACCEL1YRAW ACCEL1ZRAW GYRO1XRAW GYRO1YRAW GYRO1ZRAW TEMP1S FL

ms -

Msg_type Msg_subtype Timestamp (miliseconds from device boot up) Acceleration X, RAW data, sensor 1 Acceleration Y, RAW data, sensor 1 Acceleration Z, RAW data, sensor 1 Angular rate X, RAW data, sensor 1 Angular rate Y, RAW data, sensor 1 Angular rate Z, RAW data, sensor 1 Temperature, RAW data, sensor 1 Flags

KALIBRACE SNÍMAČE Výsledný signál ze snímače je posunut v ose hodnot snímaných dat (osa Y), obrázek 6. Kalibrace byla provedena posunutím střední hodnoty signálu na nulovou osu (+ offset). Střední hodnota byla vypočítána aritmetickým průměrem ze všech hodnot. Hodnoty pro kalibraci byly získány kalibračním měřením, které využívá jednoduché vlastnosti snímače. Snímač je schopen měřit tíhové zrychlení Země. Postupným otáčením snímače tedy dostaneme kalibrační (nulová) data pro všechny snímané osy včetně rotace kolem těchto os.

Obrázek 6 – filtrovaná snímaná data před kalibrací [1]

FILTRACE SIGNÁLU Vzhledem k tomu, že snímaný signál obsahuje šum a jiné pro toto měření nepodstatné vyšší frekvence, bylo potřeba použít filtr signálu. Signál je filtrován jednoduchým digitálním filtrem, který využívá plovoucího průměru. Plovoucí průměr je aritmetický průměr z několika posledních nebo předchozích hodnot. Posledních hodnot je využíváno při vyhodnocování signálu v reálném čase, kdy předchozí hodnoty nemáme k dispozici. Při vyhodnocení dat v post180


ISSN 1802-2391

processingu je možné využít hodnoty předcházející nebo případně kombinaci. Počet hodnot (velikost časového okna) ovlivňuje kvalitu získaného signálu, a proto byly zvoleny u jednotlivých měření různé velikosti oken. Vzhledem k poměrně velké vzorkovací frekvenci vůči frekvenci snímaného signálu je možné využít okno o velikosti n = 30 až 50 hodnot. Jak dokazuje výřez měřené oblasti s filtrovaným signálem (obrázek 7), kde je použito okno velikosti n = 50, je možné konstatovat, že filtrovaný signál je zkreslen s minimální chybou ve svislé ose (amplituda signálu). Nevýhodou použití tohoto filtru je posun signálu v časové ose. Tato nepřesnost je odstraněna použitím stejné velikosti okna pro všechna snímaná data z jednoho měření. Podle použití časového okna před nebo za filtrovanou hodnotou je signál posunut dozadu nebo dopředu v časové ose. [1]

Obrázek 7 – ukázka filtrované oblasti

ZÁVĚR Cílem práce bylo ověřit možnosti snímače zrychlení, který bude dále využit k identifikaci dynamických zatížení při sklizni brambor. Bude se jednat o měření zrychlení a úhlové rychlosti působících na hlízy během procesu sklizně. Na základě vyhodnocených dat bude možné doporučit vhodné úpravy stroje tak, aby bylo možné dosáhnout vyšší kvality sklizených brambor. Literatura: [1] KUBÍN, M.: Vývoj nové koncepce autonomních jeřábů. VUT v Brně, Brno 2013, dizertační práce, 116 s. [2] MPU-6000/MPU-6050 Product Specification, Document Number: PS-MPU-6000A-00, Revision: 2.0, Release Date: 05/19/2011, InvenSense 2011, dostupný z http://invensense.com/mems/gyro/documents/PS-MPU-6000A-00-02-0.pdf [3] KUBÍN, M. Měření dynamiky rovinného kyvadla. In Sborník XXXIX. mezinárodní konference kateder dopravních, manipulačních, stavebních a zemědělských strojů. 1. vyd. 2013, s. 1-8. ISBN 978-80-248-3124-4. [4] KUBÍN, M. Určení polohy koncového bodu kyvadla pomocí snímačů typu MEMS. In XI. mezinárodní konference Dynamika tuhých a deformovatelných těles. 1. vyd. Ústí nad Labem: FVTM UJEP, 2013, s. 1-8. ISBN 978-80-7414-607-7. Kontaktní adresa: Ing. Martin Kubín, Ph.D. MENDELU v Brně, AF, Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky, Zemědělská 1, 613 00 Brno, CZ, [email protected]

181


ISSN 1802-2391

WORK QUALITY COMPARISON OF DIFFERENT COMBINE HARVESTER TYPES IN CONNECTION TO CONSERVATION TILLAGE TECHNOLOGIES POROVNÁNÍ KVALITY PRÁCE SKLÍZECÍCH MLÁTIČEK V NÁVAZNOSTI NA UPLATŇOVÁNÍ PŮDOOCHRANNÝCH TECHNOLOGIÍ ZDENĚK KVÍZ, FRANTIŠEK KUMHÁLA, MILAN KROULÍK Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů

Souhrn Půdoochranné technologie, kde je orba nahrazována mělkým kypřením, se stále častěji začínají uplatňovat při zpracování půdy a zakládání porostů. Pro tyto technologie je zásadní podmínkou úspěšného uplatňování kvalitní posečení porostu a kvalitní management rostlinných zbytků. Z hlediska sklizně předplodiny se ukazuje, že velmi důležitou roli hraje nízko sečené strniště, příčná rovnoměrnost rozmetání slámy i plev a množství ztrát – tedy parametry určující kvalitu práce sklízecí mlátičky. Obsahem tohoto příspěvku je zhodnocení kvality práce různých typů sklízecích mlátiček z hlediska seče strniště, příčné rovnoměrnosti rozmetání slámy a plev a množství ztrát při provozních podmínkách. Klíčová slova: sklízecí mlátička, kvalita práce, posklizňové zbytky, ztráty ÚVOD

Kvalitu práce sklízecích mlátiček lze posuzovat z mnoha pohledů a podle různých kritérií. Pro půdoochranné technologie, kde je orba nahrazována mělkým kypřením, a které se stále častěji začínají uplatňovat při zpracování půdy a zakládání porostů, je zásadní podmínkou úspěšného uplatňování kvalitní posečení porostu a kvalitní management rostlinných zbytků (Procházková, B., Dovrtěl, J., 2000). Případné negativní vlivy špatně provedené sklizně předplodiny a špatné rozložení posklizňových zbytků (kumulace biomasy na určitých místech, vliv na klíčivost následné plodiny, vzcházení výdrolu, rozšíření hlodavců...) lze odstranit nebo minimalizovat právě při sklizni předplodiny a následnou volbou vhodných postupů a strojů pro podmítku, předseťovou přípravu půdy a setí (Bahrani et al., 2007, Raoufat and Mahmoodieh, 2005). Z hlediska sklizně předplodiny se ukazuje, že prvotní velmi důležitou roli hraje nízko sečené strniště, dále pak příčná rovnoměrnost rozmetání slámy i plev a množství ztrát. Z hlediska půdoochranných technologií zpracování půdy je tedy kladen požadavek na udržování co možná nejnižšího strniště při sklizni. Tato podmínka je nutná pro kvalitní provedení následných operací, kterou může být podmítka, při níž se zapravuje strniště do půdy. Strniště nesmí způsobovat ucpávání stroje, hrnutí a shlukování ostatních rostlinných zbytků. Shluky by ztěžovaly následné setí, kvalitu a rovnoměrnost vzcházení plodiny. Ještě markantněji může vysoké strniště ovlivnit kvalitu setí a růst plodiny při setí přímo do nezpracované půdy. Pro mělké zpracování půdy je typické ponechání rostlinných zbytků na povrchu půdy, případně jejich ponechání ve zpracovávané vrstvě (Daughtry et al., 2006). Podle množství ponechané organické hmoty na povrchu pozemku a intenzity zpracování půdy lze bezorebné postupy dále dělit, blíže specifikovat a pojmenovávat. Jako půdoochranné jsou pak označovány postupy, které ponechávají po zasetí na povrchu půdy takové množství nezapravených posklizňových a ostatních rostlinných zbytků, že je těmito zbytky pokryto více než 30 % povrchu pozemku (Baker et al.,1996). Funkce organické hmoty v půdním profilu a především na povrchu je zde chápána jako půdní povrchový kryt, jehož hlavní úkol je chránit půdní profil před větrnou i vodní erozí a před neproduktivním výparem vláhy. Dlouhodobé pokusy v některých oblastech ukázaly i zlepšení půdní struktury a snížení jejího zhutnění při půdoochranném sytému hospodaření. Půdoochranné postupy zpracování půdy umožňují zkrácení pracovních časů potřebných pro přípravu půdy, a tím lze snáze dodržet agrotechnické lhůty pro setí plodin. Dále tyto postupy částečně šetří náklady, potřebu strojů i pracovních sil. Všechny zmiňované klady jsou uváděny ve srovnání se systémem zpracování půdy s orbou. 182


ISSN 1802-2391

Poznatky z rozboru literatury lze jednoznačně shrnout do tvrzení, že předpokladem pro úspěšné uplatňování půdoochranných technologií je kvalitní vyrovnaný výkon a práce sklízecí mlátičky, již před založením nového porostu, tedy při sklizni předplodiny. MATERIÁL A METODY Pro zhodnocení kvality práce různých typů sklízecích mlátiček bylo zvoleno 6 typů mlátiček od různých výrobců. Case IH 2188 - sklízecí mlátička s drtičem slámy standardně dodávaným výrobcem; společné dvoukotoučové rozmetadlo pro slámu i plevy. Axiální mláticí buben. Záběr žacího adaptéru 7,32 m John Deere 2266 - sklízecí mlátička John Deere 2266 s drtičem slámy a samostatným kotoučovým rozmetadlem plev standardně dodávaným výrobcem. Tangenciální mláticí buben. Záběr žacího adaptéru 6,1 m. Masery Ferguson MF 40 - sklízecí mlátička Masery Ferguson MF 40 s drtičem slámy a samostatným kotoučovým rozmetadlem plev standardně dodávaným výrobcem. Tangenciální mláticí buben. Záběr žacího adaptéru 6,1 m. New Holland TX 66 SL - sklízecí mlátička New Holland TX 66 SL s drtičem slámy standardně dodávaným výrobcem a bez rozmetadla plev. Výmlat tangenciálním bubnem. Záběr žacího adaptéru 7,32 m. New Holland TF 78 Elektra - sklízecí mlátička New Holland TF 78 Elektra se dvěma drtiči umístěnými na stranách sklízecí mlátičky a s kotoučovým rozmetadlem plev standardně dodávaným výrobcem. Výmlat - axiální princip. Záběr žacího adaptéru 6,1 m. Deutz Fahr Topliner 4075 HTS - sklízecí mlátička Deutz Fahr s drtičem slámy a samostatným kotoučovým rozmetadlem plev standardně dodávaným výrobcem. Výmlat tangenciálním bubnem. Záběr žacího adaptéru 5,4 m. U výše jmenovaných sklízecích mlátiček byly sledovány následující ukazatele kvality práce – kvalita rozptylu slámy a plev, ztráty, intenzita zaplevelení výdrolem a ztrátami, závislost rovnoměrnosti rozmetání posklizňových zbytků na množství zpracovávané hmoty. Kvalita rozptylu slámy a plev byla zjišťována vhodnou metodikou po celé šířce záběru sklízecí mlátičky v intervalu 0,5 m. Z odběrné plachty umístěné za sklízecí mlátičkou byly vyhodnocovány odebrané vzorky rozdrcených a rozmetaných posklizňových zbytků po celé šířce záběru sklízecí mlátičky. Zároveň bylo hodnoceno také rozložení ztrát odběrem ztrátového zrna z povrchu pozemku s definované plochy. Pro hodnocení kvality rozptylu rostlinných zbytků byl použit Christiansenův koeficient, který procenticky hodnotí odchylku každého měření (každého odebraného vzorku – množství posklizňových zbytků) z jejich celkového počtu od aritmetického průměru za všechna tato měření. Pokud jsou tyto odchylky malé, blíží se hodnotě 1 (100 %) a naopak. Po sklizni hlavní plodiny byl pozemek podmítnut radličkovým kypřičem. Intenzita zaplevelení vzešlým výdrolem byla stanovena pomocí obrazové analýzy. Závislost rovnoměrnosti rozmetání posklizňových zbytků na množství zpracovávané hmoty byla vyhodnocena u dvou mlátiček s odlišných mláticím mechanizmem (axiální versus tangenciální) z více měření a odběrů posklizňových zbytků za sklízecími mlátičkami na různých pozemcích s odlišným výnosem zrna a slámy na 1 m2. VÝSLEDKY A DISKUZE Rovnoměrnost rozmetání posklizňových zbytků za sklízecí mlátičkou - pro každé z uskutečněných měření byl vypočten Christiansenův koeficient zvlášť pro slámu a zvlášť pro plevy. Vyhodnocením kvality rozmetání posklizňových zbytků za sklízecí mlátičkou pro více typů sklízecích mlátiček prokázalo, že nejlepší rovnoměrnosti distribuce posklizňových zbytků za sklízecí mlátičkou dosahuje aktivní rozmetadlo slámy a plev u sklízecí mlátičky Case IH 2188 (obr. 1).

183


ISSN 1802-2391

Hmotnost vzorku [g]

120 100 80

sláma

60

plevy ztráty

40 20 0

-6 5 5, ,5 -5 5 -5 5 4, ,5 -4 4 -4 5 3, ,5 -3 3 -3 5 2, ,5 -2 2 -2 5 1, ,5 -1 1 -1 5 0, ,5 -0

0

Úsek záběru skl. m látičky [m ]

Obrázek 1 – Rovnoměrnost rozmetání posklizňových zbytků po celém záběru sklízecí mlátičky Case IH 2188 (množství poskl. zbytků 650 g.m-2)

Sláma a plevy jsou u této mlátičky rozmetávány rotujícími kotouči s pryžovými lopatkami, tedy jde o rozmetání aktivní na principu odstředivé síly. Kvalita rozmetání u této mlátičky vyhovuje požadavkům na rovnoměrnost rozložení posklizňových zbytků na povrchu pozemku za sklízecí mlátičkou pro používání půdoochranných technologií. Ostatní sklízecí mlátičky, které používají pro distribuci rozdrcené slámy po pozemku pasivní rozptylovací desky se směrovacími plechy dosahovaly vždy horší rovnoměrnosti rozmetání. Obzvláště při větších záběrech sklízecích adaptérů nad 6 m nebo při větším množství sklízené hmoty nebyla kinetická energie částic slámy u pasivních rozmetadel dostatečná k jejich doletu až do krajních míst záběru stroje a příčná rovnoměrnost rozmetání rostlinných zbytků nebyla dostačující pro následné zakládání porostů půdoochrannými technologiemi. Z tohoto důvodu se výrobci sklízecích mlátiček s velkými záběry žacích adaptérů nad 6 m zaměřují na vývoj aktivních rozmetadel posklizňových zbytků a v posledních letech se již u těchto strojů objevují i v praxi. U dvou mlátiček se zcela odlišným principem výmlatu byl ověřován předpoklad, že kvalita rozmetání rostlinných zbytků může také záviset na jejich okamžitém množství, bylo rozhodnuto sledovat hodnotu variačního koeficientu také v závislosti na hmotnosti zkoumaného vzorku. Uvedené závislosti byly vyneseny do grafů. Hodnoty byly zpracovány zvlášť pro slámu a plevy (obr. 2). John Deere (plevy)

John Deere (sláma)

Case (plevy)

Case (sláma)

0,90

Variační koeficient [ - ]

0,80

Variační koeficient [ - ]

0,80

0,70

0,70

0,60

0,60

0,50

0,50

0,40

0,40

0,30

0,30

0,20

0,20

0,10

0,10

0,00 0

200

400

600

800

1000

Množství posklizňových zbytků [g.m-2]

0,00 0

200

400

600

800

1000

Množství posklizňových zbytků [g.m-2]

Obrázek 2 – Závislost kvality rozmetání posklizňových zbytků na jejich množství pro sklízecí mlátičky John Deere 2266 a Case IH 2188 (vyjádření variačním koeficientem)

Z grafů na obrázku 2 je vidět, že pro sklízecí mlátičku John Deere rovnoměrnost rozmetání posklizňových zbytků, u sledovaných složek - sláma a plevy, s jejich vzrůstajícím množstvím klesá 184


ISSN 1802-2391

(variační koeficient stoupá). Pro sklízecí mlátičku Case IH 2188 je trend opačný, tedy rovnoměrnost rozmetání posklizňových zbytků se mírně zlepšuje s jejich narůstajícím množstvím. Toto platí do určité kritické hodnoty množství rostlinného materiálu pohybující se mezi 600 až 700 g.m-2, kdy se rovnoměrnost rozmetání začíná zhoršovat. Tento rozdíl je možné vysvětlit odlišnými principy rozmetání slámy a plev u sledovaných sklízecích mlátiček. Aktivní rozmetadlo s kotouči u mlátičky Case pracuje v určitém optimálním rozmezí množství zpracovávaného materiálu s téměř konstantní velmi dobrou kvalitou práce, avšak malé množství materiálu pod 250 g.m-2 a naopak velmi vysoké množství materiálu nad 600 g.m-2 již rovnoměrnost rozmetání zhoršuje. Pasivní směrovací deska rozmetadla mlátičky John Deere vykazuje nepřímou závislost mezi zpracovávaným množstvím a rovnoměrností rozmetání. Ztráty - z hlediska půdoochranných technologií je také velice důležité rozložení ztrát za sklízecí mlátičkou a to především při sklizni řepky. Kvalita distribuce ztrát byla hodnocena použitím sloupcových diagramů spolu s hodnocení rozložení rozdrcené slámy a plev. 400

Hmotnost vzorku [g]

350 300 250 sláma 200

plevy ztráty

150 100 50 0

-8 5 7, 5 , -7 7 7 5 6, 5 , -6 6 6 5 5, 5 , -5 5 5 5 4, 5 , -4 4 4 5 3, 5 , -3 3 3 5 2, 5 , -2 2 2 5 1, 5 , -1 1 1 5 0, 5 , -0

0

Úsek záběru skl. mlátičky [m]

Obrázek 3 – Rovnoměrnost rozmetání posklizňových zbytků po celém záběru sklízecí mlátičky New Holland TX 66 SL (množství poskl. zbytků 800 g.m-2)

Při sklizni řepky se u ztrát projevila nevýhoda jejich horší distribuce především u sklízecí mlátičky New Holland TX 66 SL (obr. 3). Zde zůstává nejvíce ztrát ve středním pásu za sklízecí mlátičkou. Naopak stroje s rozmetáním plev rozmetají ztráty spíše ke kraji (protože jsou těžší), což bylo zvlášť patrné u sklízecí mlátičky John Deere. Při sklizni pšenice vycházely z hlediska množství ztrát hůře axiální sklízecí mlátičky. U obou byl zjištěn podstatně větší podíl ztrát ve srovnání se sklízecími mlátičkami tangenciálními. Intenzita zaplevelení výdrolem a ztrátami - naměřené výsledky intenzity zaplevelení výdrolem a ztrátami korespondovaly s výsledky měření rovnoměrnosti rozptylu slámy a plev sklízecích mlátiček. Pokus ukázal, že kvalitu rozmetání plev lze posuzovat z výsledků obrazové analýzy. Pro přesnější hodnocení je vhodné vycházet z počtu jedinců vzešlého výdrolu předplodiny, protože obrazovou analýzou tento počet nejde přesně určit. Rovnoměrnost rozložení vzcházejícího výdrolu je důležitá zejména pro dobrou účinnost následného chemického ošetření. ZÁVĚR Porovnáním a zhodnocením kvality práce různých typů sklízecích mlátiček byly zjištěny výrazně odlišné výsledky kvality práce rozmetadel rostlinných zbytků. Aktivní rozmetadla pracující na principu odstředivé síly rozmetají slámu a plevy mnohem spolehlivěji až do krajů posečeného záběru sklízecím adaptérem. Dalším zjištěným faktem je skutečnost, že příčná

185


ISSN 1802-2391

rovnoměrnost rozmetání slámy i plev závisí na okamžité průchodnosti stroje a se zvyšující se průchodností se obvykle zhoršuje. Pro praxi lze doporučit, aby nastavení rozhozu rostlinných zbytků při drcení slámy a rozhazování plev byla věnována náležitá pozornost zvláště při sklizni plodin o vysokých výnosech, kde lze počítat s větším množstvím rostlinných zbytků. Všechny drtiče plev u tangenciálních sklízecích mlátiček mají možnost seřízení směrovacích plechů a také postavení rozmetadel plev se dá zpravidla měnit. Při sklizni je proto třeba věnovat maximální pozornost nejen všem mechanismům sklízecí mlátičky, jak bylo běžné i dříve, ale zabývat se také nastavením rozptylu rostlinných zbytků. Axiální sklízecí mlátičky díky svému technologickému procesu práce narušují slámu více, než sklízecí mlátičky tangenciální. Na drtiče tangenciálních sklízecích mlátiček jsou proto kladeny vyšší požadavky. Naopak, u axiálních sklízecích mlátiček může většina materiálu opouštět mlátičku po čistidle. To se může projevit především při sklizni řepky. Zde u tangenciální sklízecí mlátičky představuje větší problém rovnoměrnost rozhozu slámy. Z hlediska rozdělení ztrát lze na základě získaných výsledků konstatovat, že stroje využívající rozmetání plev mají tendenci těžší částice (v tomto případě zrno) odhodit spíš ke krajům pracovního záběru. Při sklizni řepky však z hlediska rozložení ztrát pracovaly všechny stroje poměrně uspokojivě s tím, že nejlepších výsledků bylo dosaženo u tangenciální sklízecí mlátičky s rozmetadlem plev. Při sklizni pšenice se projevila nevýhoda vyššího podílu sklizňových ztrát u axiálních sklízecích mlátiček. Literatura: BAHRANI, M. J., RAUFAT, M. H., GHADIRI, H..: Influence of wheat residue management on irrigated corn grain production in a reduced tillage system. Soil and Tillage Research. 2007. Vol. 94, Issue 2, 305-309. BAKER, C. J., SAXTON, K. E., RITCHIE, W. R., 1996: No-tillage seeding. Science and practice, Wallingford, CAb International, 258 s. DAUGHTRY, C.S.T., DORAISWAMY, P.C., HUNT, E.R., STERN, JR., A.J., MCMURTREY III, J.E., PRUEGER, J.H., 2006: Remote sensing of crop residue cover and soil tillage intensity. Soil and Tillage Research, Vol. 91, Issue 1-2, s. 101-108. PROCHÁZKOVÁ, B., DOVRTĚL, J..: The effect of different soil tillage on the yields of winter wheat. Rostlinna vyroba. 2000. Vol. 46, Issue 10, 437-442. RAOUFAT, M. H., MAHMOODIEH, R. A.. Stand Establishment Responses of Maize to Seedbed Residue, Seed Drill Coulters and Primary Tillage Systems. Soil and Tillage Research. 2005. Vol. 90, Issue 3, 261-269. Kontaktní adresa: Ing. Zdeněk Kvíz, Ph.D. Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6 – Suchdol, Česká republika

186


ISSN 1802-2391

NUMERICAL ANALYSIS AND CREATION OF CAPACITIVE THROUGHPUT SENSORS SENSITIVITY MAPS NUMERICKÁ ANALÝZA A TVORBA CITLIVOSTNÍCH MAP KAPACITNÍCH SENZORŮ PRO MĚŘENÍ PRŮCHODNOSTI JAKUB LEV, FRANTIŠEK KUMHÁLA, JAN CHYBA, PETR NOVÁK Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů

Souhrn Úkolem tohoto příspěvku je nastínit, jakým způsobem je možno analyzovat a vytvářet citlivostní mapy kapacitních čidel pro měření průchodnosti. V uvedeném případě byla řešena situace měření průchodnosti na kapsovém dopravníku s ocelovými kapsami. V práci je ukázána souvislost mezi rozložením citlivosti a intenzitou elektrického pole. Pro analýzu elektrického pole byla použita metoda konečných prvků a program Agros2D. V práci je popsáno, jakým způsobem kapsy vyrobené z ocelových plechů ovlivňují elektrické pole, a je doporučeno v uvedených případech vyžívat dvě kalibrační křivky. Klíčová slova: kapacitní čidlo průchodnosti, metoda konečných prvků, citlivostní mapa. ÚVOD

Informace o okamžité průchodnosti materiálu může být v zemědělství využívána pro online optimalizaci technologického procesu, nebo pro určení okamžitého výnosu plodin. V této oblasti byla vyvinuta a otestována řada senzorů, které pracují na nejrůznějších principech (Reyns et al. 2002; Schmittmann et al. 2001; Hofstee a Molena 2003). Ač pro plodiny sklízené sklízecími mlátičkami existuje řada komerčně dostupných řešení, pro jiné plodiny tomu tak vždy nebývá. Tato problematika je stále předmětem výzkumu (Zaman et al. 2010; Kumhála et al., 2013a; Jadhav et al. 2014). Jednou z perspektivních možností může být kapacitní metoda měření průchodnosti. První experimenty týkající se této metody byly publikovány autory Stafford et al. (1996). Práce se zaměřovala na monitorování výnosu zrna. Další práce se týkaly měření průchodnosti pícnin (Martel a Savoie, 2000; Savoie et al. 2002; Kumhála et al., 2007). Kapacitní metoda pak byla také úspěšně testována pro měření průchodnosti brambor, cukrové řepy, kukuřičné řezanky a chmele (Kumhála et al. 2009; Kumhála et al., 2010; Kumhála et al., 2013a). Kapacitní čidlo pro měření průchodnosti lze definovat jako deskový kondenzátor, kde dielektrikum je tvořeno směsí vzduchu a materiálu. Pokud roste množství materiálu mezi deskami, roste i ekvivalentní dielektrická konstanta směsi, tedy roste elektrická kapacita měřicího kondenzátoru. Pokud je možno měřit změnu elektrické kapacity, lze i samozřejmě odhadovat množství materiálu ve snímané oblasti. Při návrhu kapacitních čidel lze vycházet z modelů, které předpokládají homogenní elektrické pole uvnitř čidla (Kumhála et al., 2009), tedy že citlivost čidla je ve všech místech snímané oblasti přibližně konstantní. To ovšem v řadě případů neplatí. Příslušný příklad uvádí Kumhála et al. (2013b). Autoři popisují situaci, kdy bylo kapacitní čidlo umístěno na kapsovém dopravníku. Tento dopravník byl částečně vyroben z ocelových plechů, což samozřejmě významně ovlivňovalo tvarování elektrického pole. Je zřejmé, že pro účely optimalizace návrhu kapacitního snímače je velmi vhodné znát rozložení citlivosti. Z tohoto důvodu se tento příspěvek zabývá právě určením citlivostních map kapacitních čidel pomocí numerických výpočtů. MATERIÁL A METODY Pojem citlivostní mapa je dobře znám v souvislosti s kapacitní tomografií. Tyto mapy definují citlivost senzoru na umístění dielektrika v určitém místě snímané oblasti při konkrétním nastavení elektrod (Xie et al., 1992). Citlivostní mapu je například možné zjistit posunováním drobného testovacího vzorku uvnitř snímané oblasti a průběžně zaznamenávat reakci senzoru. Řada autorů ovšem využívá přímé souvislosti citlivosti čidla a intenzity elektrického pole (Yang a Liu, 187


ISSN 1802-2391

1999; Dong a Guo, 2009; Rezvanpour et al., 2012). Jelikož v případě jednoduchých kapacitních čidel není třeba řešit interakci více elektrod, je možno konstatovat, že rozložení intenzity elektrického pole přímo odpovídá citlivosti čidla v daném bodě. Elektrické pole kapacitních čidel, stejně jako kapacitních tomografů je vyvoláváno střídavým zdrojem s frekvencí obvykle od 1 MHz do 12 MHz, nicméně přesto se toto pole běžně zjednodušuje na pole elektrostatické (Yang a Peng, 2003; Guo et al., 2009; Watzenig a Fox, 2009). Zmíněné elektrické pole lze tedy popsat následující rovnicí: (1) kde ε0 je permitivita vakua [F.m-1], εr je relativní permitivita [-] a φ je elektrický potenciál [V]. Rovnici (1) je vhodné řešit numerickými metodami. Nejčastěji je využívána právě metoda konečných prvků (MKP). V této práci je řešen problém, který již je částečně nastíněn ve zmíněné publikaci autorů Kumhála et al. (2013b). Jedná se o situaci kdy průchodnost materiálu je měřena na kapsovém dopravníku. Schéma situace je zobrazeno na obrázku 1. Vzdálenost desek kondenzátoru byla 200 mm, šířka desek byla 400 mm a výška dopravníkového pásu včetně kapes byla 85 mm. Vzdálenost jednotlivých kapes byla 100 mm a mezi dopravníkovým pásem a spodní deskou měřicího kondenzátoru byla mezera 30 mm.

Obr. 1 – Schéma analyzované situace měření průchodnosti kapacitní metodou na kapsovém dopravníku; 1 – spodní deska měřicího kondenzátoru, 2 – dopravníkový pás, 3 – ocelové části kapsového dopravníku, 4 – horní deska měřicího kondenzátoru

Rozložení intenzity elektrického pole lze zjistit z řešení rovnice (1), protože platí, že intenzita elektrického pole odpovídá záporné hodnotě gradientu elektrického potenciálu. Pro řešení rovnice (1) byl použit program Agros2D, který pro řešení parciálních diferenciálních rovnic využívá metodu konečných prvků s využitím algoritmů vyšších řádů přesnosti (Karban et al., 2013). Okrajové podmínky pro elektrody byly definovány jako Dirichletovy s hodnotami φΓ =1 V pro horní desku a φΓ = 0 V pro spodní uzemněnou desku. Na hranicích celé oblasti pak byla definována nulová Neumannova okrajová podmínka. Materiálové konstanty lze definovat pouze pomocí hodnoty relativní permitivity. V uvedeném případě se jedná o tři materiály. Vzduch εr = 1, nekovové části dopravníkového pásu εr = 8 a kovové části εr = 106 (Konrad a Graovac, 1996). VÝSLEDKY A DISKUZE Výsledky simulace jsou na obrázku 2. Modré úsečky znázorňují přechody jednotlivých oblastí s různým materiálem. Samozřejmě reálné rozložení intenzity elektrického pole je odlišné v oblastech mimo snímanou oblast čidla, protože nulová Neumannova okrajová podmínka je platná jen v omezené míře. Ovšem to nijak významně neovlivňuje chování elektrického pole uvnitř měřicího kondenzátoru. Hodnoty intenzity elektrického pole jsou na obrázku 2 znázorněny v odstínech šedi. Velikosti intenzity ve snímané oblasti se na většině míst pohybují od 2 V.m-1 do 8 V.m-1. Velmi velké hodnoty intenzity jsou pak samozřejmě v blízkosti hran, kde se objevují singularity. 188


ISSN 1802-2391

Nejvýznamnější je ovšem vliv ocelových kapes dopravníku. Lze zjednodušeně říci, že snímaná oblast čidla je rozdělena na tři části, s významně odlišnou intenzitou elektrického pole. Jedná se o oblast pod dopravníkovým pásem, oblast přímého vlivu ocelových kapes a oblast nad dopravníkovým pásem. Ocelové kapsy v tomto ohledu působí jako most, který způsobuje zvýšenou intenzitu elektrického pole pod dopravníkovým pásem a nad ním. Naopak v okolí přímého vlivu kapes se intenzita elektrického pole výrazně snižuje. V oblasti pod dopravníkovým pásem se samozřejmě materiál nepřepravuje, nicméně díky pohybu pásu a z toho vyplývající proměnné velikosti této oblasti lze očekávat zvýšené kolísání měřené impedance čidla. Pro praktické účely má pak velký význam rozdílnost intenzity elektrického pole v oblasti přímého vlivu ocelových kapes a v oblasti nad dopravníkovým pásem. Je zřejmé, že dokud bude materiál vyplňovat pouze oblast vlivu ocelových kapes, citlivost čidla bude snížena, nicméně jakmile materiál vyplní celý zmíněný prostor, dojde k téměř ke skokové změně citlivosti. Z tohoto důvodu může být velmi vhodné pro kalibraci využít dvě kalibrační křivky. Skokový nárůst citlivosti pak rovněž může sloužit jako indikátor přeplnění dopravníku.

Obr. 2 – Rozložení intenzity elektrického pole ve snímané oblasti kapacitního čidla

ZÁVĚR Úkolem tohoto příspěvku bylo zhodnotit, jakým způsobem je možno analyzovat a vytvářet citlivostní mapy kapacitních čidel pro měření průchodnosti. V uvedeném případě byla řešena situace měření průchodnosti na kapsovém dopravníku s ocelovými kapsami. Po zhodnocení výsledků numerické analýzy lze konstatovat, že ocelové kapsy mají významný vliv na rozložení citlivosti měřicího kondenzátoru. Lze doporučit, aby při měření průchodnosti kapacitní metodou na kapsovém dopravníku byly používány dvě kalibrační křivky. Jedna pro oblast vlivu ocelových kapes a druhá pro oblast nad dopravníkovým pásem. Lze také konstatovat, že ocelové kapsy ve svém okolí snižují citlivost čidla na přítomnost materiálu. Literatura: DONG, X. Y., GUO, S. Q. 2009. Modelling Planar Array Sensor for Electrical Capacitance Tomography. In: Proceedings of Second International Conference on Modelling and Simulation, 21-22 May 2009, Manchester, UK, 5 p. GUO, Z., SHAO, F., LV, D. 2009. Sensitivity matrix construction for electrical capacitance tomography based on the difference model. Flow Measurement and Instrumentation, vol. 20, pp 95–102. HOFSTEE, J. W., MOLEMA, G. J. 2003. Volume estimation of potatoes partly covered with dirt tare. ASAE Paper no. 03-1001, 12 p. JADHAV, U., KHOT, L. R., EHSANI, R., JAGDALE, V., SCHUELLER, J. K. 2014. Volumetric mass flow sensor for citrus mechanical harvesting machines. Computers and Electronics in Agriculture vol. 101, pp 93–101.

189


ISSN 1802-2391

KARBAN, P., MACH, F., KŮS, P., PÁNEK, D., DOLEŽEL, I. 2013. Numerical solution of coupled problems using code Agros2D. Computing, vol. 95, no. 1 Supplement, pp 381-408. KONRAD, A., GRAOVAC, M. 1996. The Finite Modeling of Conductors and Floating Potentials. IEEE Transactions on magnetics, vol. 32, no. 5., pp 4329-4331. KUMHÁLA, F., KAVKA, M., LEV, J., PROŠEK, V. 2013b. Measurement of hop material throughput by capative sensor. In: Trends in Agricultural Engineering 2013. Prague, Czech Republic, 3–6 September, 2013. KUMHÁLA, F., KAVKA, M., PROŠEK, V. 2013a. Capacitive throughput unit applied to stationary hop picking machine. Computers and Electronics in Agriculture, vol. 95, pp. 92– 97. KUMHÁLA, F., KVÍZ, Z., KMOCH, J., PROŠEK, V. 2007. Dynamic laboratory measurement with dielectric sensor for forage mass flow determination. Res. Agr. Eng., vol. 53, no. 4, pp. 149–154. KUMHALA, F., PROSEK, V., KROULIK, M. 2010. Capacitive sensor for chopped maize throughput measurement. Computers and Electronics in Agriculture, vol. 70, pp. 234–238. KUMHÁLA, F., PROŠEK, V., BLAHOVEC, J. 2009. Capacitive throughput sensor for sugar beets and potatoes. Biosystems Engineering, vol. 102, pp. 36–43. MARTEL, H., SAVOIE, P. 2000. Sensors to measure forage mass flow and moisture continuously. Canadian agricultural engineering, vol. 42, no. 3. REYNS, P., MISSOTTEN, B., RAMON, H., DE BAERDEMAEKER, J. 2002. A review of combine sensors for precision farming. Precision Agriculture, no 3, pp. 169–182. REZVANPOUR, A., WANG, C., LIANG, Y. C., YANG, W. 2012. Investigation of droplet distribution in electrohydrodynamic atomization (EHDA) using an ac-based electrical capacitance tomography (ECT) system with an internal–external electrode sensor. Meas. Sci. Technol., vol. 23, 10 p. SAVOIE, P., LEMIRE, P., THÉRIAULT, R. 2002. Evaluation of five sensors to estimate massflow rate and moisture of grass in a forage harvester. Applied Engineering in Agriculture, vol. 18, no. 3, pp. 389–397. SCHMITTMANN, O., SCHMITZ, S., KROMER, K. H. 2001. Heterogenity and Site-Specific Yield-Monitoring of Sugar Beets. In: I.I.R.B.-Meeting Plant and Soil & Agricultural. 30. Juni 2001, Lüttewitz, Germany. STAFFORD, J. V., AMBLER, B., LARK, R. M., CATT, J. 1996. Mapping and interpreting the yield variation in cereal crops. Computers and Electronics in Agriculture, vol. 14, pp. 101– 119. WATZENIG, D., FOX, C. 2009. A review of statistical modelling and inference for electrical capacitance tomography. Meas. Sci. Technol., vol. 20, no. 5, 22 p. XIE, C. G., HUANG, S. M., HOYLE, B. S., THORN, R., LENN, C., SNOWDEN, D., BECK, M. S. 1992. Electrical capacitance tomography for flow imaging systemmodel for development of image reconstruction algorithms and design of primary sensors. In: IEE Proceedings-g, vol. 139, no 1, february 1992. YANG W. Q., PENG L. 2003. Image reconstruction algorithms for electrical capacitance tomography, Meas. Sci. Technol., vol. 14, no. 1, pp R1–R13. YANG, W. Q., LIU, S. 1999. Electrical Capacitance Tomography with a Square Sensor. In: 1st World Congress on Industrial Process Tomography, Buxton, Greater Manchester, April 14-17, 1999. ZAMAN, Q. U., SWAIN, K. C., SCHUMANN, A. W., PERCIVAL, D. C. 2010. Automated, LowCost Yield Mapping of Wild Blueberry Fruit. Applied Engineering in Agriculture, vol. 26, no. 2, pp. 225-232. Tento příspěvek vznikl při řešení grantu IGA 2013 č.31160/1312/3114 grantové agentury TF ČZU v Praze. Kontaktní adresa: Ing. Jakub Lev, Ph.D. Katedra zemědělských strojů, TF ČZU v Praze, [email protected]

190


ISSN 1802-2391

CHARACTERISTICS OF SIZES PARTICLES BIOMASS OF ENERGY PLANTS CUT BY FLYWHEEL UNIT CHARAKTERYSTYKA WYMIARÓW CZĄSTEK BIOMASY Z ROŚLIN ENERGETYCZNYCH POCIĘTYCH W TOPOROWYM ZESPOLE TNĄCYM ALEKSANDER LISOWSKI, PATRYK STASIAK Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych

Abstract The aim of this study was to develop the characteristics of chopped biomass of energy plants harvested in the two phases of growth for the production of biogas. The energy plant material was harvested in late June (I term) was characterized by higher moisture (76.3%) than it harvested in late July (andropogon gerardii, swithgrass) or in early October (other plants, 62.7%), but there was not found relationship to the particles size, because for Jerusalem artichokes, polygonaceous, Virginia mallow, andropogon gerardii and swithgrass the values decreased in the range of 10.40 mm–5.39 mm to 6.86 mm–4.71 mm, and for miscanthus and spartina increased from 6.24 mm and 5.08 mm to 6.36 mm and 5.54 mm respectively. Cumulative distributions approximated by a RRSB model, which were verified by the statistical tests. Keywords:

energy plants, particle size, biogas

Abstrakt Celem pracy było opracowanie charakterystyk rozdrobnionej biomasy z roślin energetycznych zbieranych w dwóch fazach rozwojowych z przeznaczeniem do produkcji biogazu. Materiał roślin energetycznych zebranych pod koniec czerwca (I termin) charakteryzował się większą wilgotnością (76,3%) niż zebranych pod koniec lipca (palczatka Gerarda, proso rózgowate) lub na początku października (pozostałe rośliny, 62,7%), ale nie stwierdzono jednoznacznego związku z wymiarami rozdrobnionego materiału, gdyż dla topinambura, rdestowca sachalińskiego, ślazowca pensylwańskiego, palczatki Gerarda i prosa rózgowatego wartości zmniejszały się z zakresu 10,40 mm–5,39 mm do 6,86 mm–4,71 mm, a dla miskanta i spartiny zwiększały z odpowiednio 6,24 mm i 5,08 mm do 6,36 mm i 5,54 mm. Rozkłady skumulowane aproksymowano modelem RRSB, które zweryfikowano testami statystycznymi. Słowa kluczowe: rośliny energetyczne, wymiar cząstek, biogaz WSTĘP Jednym z surowców poddawanym procesom biologicznym może być materiał z roślin energetycznych i dlatego ważnym zadaniem do rozstrzygnięcia jest zebranie materiału w odpowiednim czasie, jego rozdrobnienie i zakiszenie. Zakiszenie materiału roślinnego pozwala na zabezpieczenie surowca w dłuższym okresie, a jeśli proces jest przeprowadzony poprawnie, to pozyskany surowiec charakteryzuje się dużą jednorodnością i dobrą jakością. Osiągnięcie przez kiszonkę tych cech będzie możliwe przez spełnienie kilku ważnych warunków, do których zalicza się: rodzaj materiału, fazę zbioru roślin, wilgotność, rozdrobnienie i zagęszczenie oraz zabezpieczenie silosu. Niektóre z nich są ze sobą powiązane. Jednorodność rozdrobnienia materiału zależy od jego rodzaju i wilgotności, a jednocześnie wpływa na zagęszczenie. Wilgotność jest cechą silnie związaną z fazą rozwoju rośliny i jej rodzajem oraz zmienia się wzdłuż wysokości roślin (Kasprzycka, 2010, Lisowski i in., 2012). Wymagania rozkładu wymiarów cząstek rozdrobnionej biomasy z przeznaczeniem na kiszonkę i do dalszej fermentacji metanogennej są znacznie bardziej zaostrzone niż dla paszy. Substrat przeznaczony do produkcji biogazu powinien się cechować mniejszymi wymiarami cząstek 4 mm–8 mm (Sałagan i in., 2012), a ich powierzchnia właściwa powinna być jak największa. Dobre efekty rozdrabniania można osiągnąć przez poprawne dobranie parametrów technicznych sieczkarni z toporowym lub bębnowym zespołem rozdrabniającym. O wymiarach 191


ISSN 1802-2391

cząstek decyduje prędkość zasilania materiału przez walce wciągająco-zagęszczające oraz prędkość obrotowa bębna lub tarczy i liczba noży zespołu rozdrabniającego. W sieczkarniach są stosowane także dodatkowe elementy wspomagające rozdrabnianie materiału roślinnego. Są to płytki denne, karbowane łopatki rzutnika, listwy promieniowe, kraty docinające i walce zgniatająco-rozcierające (Niedziółka 2004, Lisowski i in., 2009a). Minimalna długość sieczki możliwa do osiągnięcia w obecnie produkowanych maszynach może wynosić nawet 3,5 mm, ale dla żwaczy zalecana jest dłuższa – do 15 mm–20 mm (Shaver, 2002) W optymalnych warunkach pracy sieczkarni z toporowym zespołem rozdrabniającym uzyskano sieczkę z roślin kukurydzy o wymiarze 7,8±0,4 mm (Lisowski i in., 2009a) oraz zrębki i sieczkę z roślin energetycznych o średnim wymiarze 9 mm–11 mm (Lisowski i in., 2008). Z analizy wymiarów cząstek sieczki z roślin kukurydzy przeznaczonej na biogaz wynika, że parametr ten zawiera się w przedziale 10 mm–15 mm. Rośliny sorgo są najczęściej rozdrabniane na dłuższe odcinki, do 20 mm, ale niektórzy badacze zalecają przedział 20 mm–40 mm. Inne rośliny, w tym energetyczne są rozdrabniane na większe wymiary, do 40 mm. Największą wydajność biogazu uzyskano z kiszonki, której cząstki sieczki miały wymiar 10 mm–15 mm, a najmniejszą – w przedziale 0,5 mm–3 mm (Sałagan i in., 2012). Oznacza to, że doświadczenia badaczy są zróżnicowane, ale wszyscy są zgodni, że konieczne jest dokładne rozdrobnienie substratu do sporządzania kiszonek wykorzystywanych do produkcji biogazu. Kolejne ważne zagadnienie związane z rozdrobnieniem materiału dotyczy metod pozwalających na ocenę wymiarów cząstek, które najczęściej są charakteryzowane przez podanie takich parametrów jak wartość średnia i odchylenie standardowe oraz przez typ rozkładu wymiarów cząstek. Najbardziej przydatne do analizy rozdrobnionego materiału roślinnego mogą być rozkłady: Gatesa–Gaudina–Schuhmanna, zmodyfikowany Gaudina–Meloya, Rosina– Rammlera–Sperlinga–Bennetta, logarytmiczno–normalny i zmodyfikowany Beta (Ahmed i Drzymała, 2005, Bitra i in., 2008, Lisowski i in., 2010). Z analizy przedmiotowego zagadnienia wynika, że jest wystarczająco dużo wyników badań o rozkładach wymiarów cząstek rozdrobnionego materiału roślinnego kukurydzy, lucerny, trawy (Schwab, 2002, Zhang 2002) a także zrębków drzewnych (Bitra i in., 2008). W dostępnej literaturze jest znacznie mniej informacji o rozdrobnionej biomasie pochodzącej z roślin energetycznych przeznaczonej na produkcję biogazu, które dopiero w ostatnich latach są obiektem szerszego zainteresowania naukowców i praktyków. Celem badań jest opracowanie charakterystyk rozdrobnionej biomasy z wybranych siedmiu roślin energetycznych zbieranych w dwóch fazach rozwojowych z przeznaczeniem do produkcji kiszonki i następnie biogazu. MATERIAŁ I METODY Badania przeprowadzono dla pędów roślin miskanta olbrzymiego, ślazowca pensylwańskiego, spartiny preriowej, rdestowca sachalińskiego, prosa rózgowatego, palczatki Gerarda i topinamburu. Materiał zebrano z poletek Stacji Doświadczalnej w Skierniewicach SGGW w Warszawie. Zbiór roślin odbył się w dwóch terminach, pod koniec czerwca (I termin) oraz pod koniec lipca (tylko palczatka Gerarda, proso rózgowate) i na początku października 2011 roku (II termin). Rośliny ścięto na wysokości około 0,10 ±0,03 m od podłoża za pomocą wykaszarki spalinowej. Zasadnicze badania przeprowadzono na stanowisku zaprojektowanym na bazie przyczepianej sieczkarni polowej Z 374 z toporowym zespołem rozdrabniającym współpracującej z ciągnikiem Ursus 1234 z silnikiem o mocy 85 kW (Lisowski i in., 2009a). Zespół rozdrabniający był wyposażony w gładką płytkę denną i proste łopatki rzutnika z ostrą krawędzią natarcia, a szczelina robocza między tymi elementami wynosiła 8 mm. Przy prędkości kątowej tarczy 104,7 s– 1 i 10 nożach oraz prędkości zasilania walców wciągająco-zagęszczających 0,82 m·s–1 osiągnięto częstotliwość cięcia 167 Hz i teoretyczną długość cząsteczek materiału 4,9 mm. Próbki roślin o masie 15 kg odważono na wadze dziesiętnej z dokładnością 0,2 kg i układano na odcinku 4 m przenośnika taśmowego poruszającego się z prędkością 1 m·s–1, który służył do transportu całych pędów do adaptera sieczkarni w postaci podbieracza pokosu.

192


ISSN 1802-2391

W celu utrzymania powtarzalności prób prędkość kątową wału odbioru mocy (WOM) ciągnika monitorowano obrotomierzem (dokładność ±0,1 s–1) połączonym z wyświetlaczem cyfrowym. Wilgotność materiału wyznaczano metodą suszarkowo-wagową zgodnie z wymaganiami normy S358.2 ASABE (ASABE Standards 2011b). W tym celu 3 uśrednione próbki materiału każdej rośliny zważono na wadze RADWAG WPS 600/C z dokładnością 0,01 g, a następnie suszono do stałej masy w temperaturze 103 ±2o C w suszarce laboratoryjnej SLW 115 przez 24 h. Do oceny rozkładu wymiarów cząstek pociętego materiału roślinnego wykorzystano separator sitowy (Lisowski i in., 2009a) i metodykę badań według wymagania normy ASABE Standard S424.1 (ASABE Standards 2011a). Do pomiarów użyto 3–5 uśrednionych, niezagęszczonych próbek o objętości 10 dm3 dla każdej rośliny. Czas przesiewania 120 s kontrolowano stoperem, a poszczególne frakcje cząstek ważono na wadze elektronicznej RADWAG WSP 600/C z dokładnością 0,01 g. Dla parametrów pracy sieczkarni (prędkość kątowa tarczy nożowej 104,7 s–1, 10 noży, zasilanie materiału 3,75 kg·s–1, czyli 13,5 t·h–1) sporządzono charakterystyki wymiarów cząstek. Szczegółowe metodyki badań i zależności do wyznaczenia parametrów rozkładu oraz modelu Rosina-Rammlera-Serlinga-Bennetta można znaleźć w pracach Lisowskiego i in. (Lisowski i in., 2008, 2009a, 2009b,2009c). Analizę statystyczną przeprowadzono z wykorzystaniem standardowego pakietu statystycznego Statistica v.10. WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA Na podstawie przeprowadzonej analizy wariancji dwuczynnikowej (rodzaj rośliny, termin zbioru) stwierdzono, że średnia prędkość kątowa WOM ciągnika na biegu jałowym nie różniła się między terminami zbioru (Fv1=1, v2=51 =1,520, przy krytycznym poziomie istotności p = 0,2240), ale była zróżnicowana między roślinami (Fv1=6, v2=51 =6,88, p < 0,0001). Interakcja gatunku rośliny i terminu zbioru miała również statystycznie istotny wpływ na różnice w wartościach prędkości kątowej WOM na biegu jałowym (Fv1=6, v2=51 =3,58, p = 0,0049). Średnia wartość prędkości kątowej WOM podczas rozdrabniania roślin zebranych w pierwszym terminie wynosiła 106,8 s–1 a w drugim – 107,3 s–1. Różnica wynosiła tylko 0,5 s–1, co stanowiło 0,5% rozrzutu. Maksymalna różnica (4,6 s–1) wystąpiła między wartościami prędkości kątowej WOM dla prosa rózgowatego (109,8 s–1) oraz dla rdestowca (105,2 s–1) zbieranych w drugim terminie. Wynika z tego, że maksymalny błąd względny nie przekraczał wartości 4,4%, co można uznać, mimo wyników analizy wariancji, że założenie jednakowej wartości prędkości kątowej WOM ciągnika na biegu jałowym dla wszystkich rodzajów roślin zbieranych w obu terminach było zasadne i stanowi dowód powtarzalności prób pomiarowych. Mimo że rośliny były zebrane w tych samych fazach rozwojowych, to różniły się wilgotnością, ze względu na ich rodzaj oraz odmienną strukturę tkankową, co wskazuje na zasadność zbadania tego parametru. Były to różnice statystycznie istotne, czego dowodem są wyniki analizy wariancji. Wilgotność materiału różniła się nie tylko między roślinami (Fv1=6, v2=52 = 7,22, p < 0,0001), ale także między terminami zbioru (Fv1=1, v2=52 = 173,34, p < 0,0001). W pierwszym terminie zbioru wilgotność materiału roślinnego wynosiła średnio 76,3%, a w drugim wilgotność była znacznie mniejsza i wynosiła 62,7%. W pierwszym terminie zbioru największą wilgotność miał topinambur 85,1%, a najmniejszą miała spartina 70,7% (tab. 1). W drugim terminie zbioru największą wilgotność miał rdestowiec 71,3%, w którym, w stosunku do pierwszego terminu zbioru, odnotowano najmniejsze zmniejszenie wilgotności (różnica wynosiła 3,6%). W tym samym czasie najmniejszą wilgotność osiągnęły rośliny ślazowca 51,1%, które w największym stopniu zmniejszyły swoją wilgotność między terminami zbioru (różnica wynosiła 24,0%). Duży spadek wilgotności zanotowano również dla topinambura (23,2%). Wartości średniej geometrycznej wymiarów cząstek xg, odchylenia standardowego bezwymiarowego sg, jak i odchylenia standardowego wyrażonego w jednostce miary (w mm) sgw statystycznie istotnie różnią się między roślinami i terminami ich zbioru (tab. 2). Stwierdzono również bardzo silną interakcję między tymi cechami.

193


ISSN 1802-2391

Tabela 1 – Wilgotność rozdrobnionego materiału roślin energetycznych zebranych pod koniec czerwca (I termin zbioru) i na początku października (II termin zbioru) Termin Miskant Rdestowiec zbioru olbrzymi sachaliński I 77,8 74,9 II 57,4 71,3 Źródło: wyniki własne autorów.

Spartina preriowa 70,7 60,7

Ślazowiec pensylwański 75,1 51,1

Palczatka Gerarda 76,4 66,9

Topinambur 85,1 61,9

Proso rózgowate 74,0 66,1

Tabela 2 – Wyniki analizy wariancji średniej geometrycznej wymiarów cząstek xg, odchylenia standardowego bezwymiarowego sg i odchylenia standardowego w mm wartości geometrycznej wymiaru cząstek rozdrobnionych pędów spartiny, miskanta, ślazowca i rdestowca dla czynników: rodzaj rośliny, termin zbioru Źródło

Średnia geometryczna wymiaru cząstek, xg Test F p-value A: roślina 261,03 <0,0001 B: termin zbioru 162,54 <0,0001 Współdziałanie A × B 51,21 <0,0001 Źródło: wyniki własne autorów.

Odchylenie standardowe bezwymiarowe sg Test F p-value 31,63 <0,0001 200,14 <0,0001 21,20 <0,0001

Odchylenie standardowe sgw Test F p-value 182,65 <0,0001 8,13 0,0065 8,75 <0,0001

Spośród tych trzech parametrów najważniejszym jest wartość średniej geometrycznej wymiarów cząstek xg materiału rozdrobnionego roślin, która były na ogół większa w pierwszym terminie zbioru (7,00 mm) niż w drugim (6,16 mm). Przebiegi zmian wartości xg (rys. 1) wskazują, że na ten ogólny wynik bardzo silny wpływ miały wyniki dla topinambura, dla którego wartości xg w pierwszym i drugim terminie zbioru wynosiły odpowiednio 10,4 mm i 6,9 mm (skrócenie o 51,8%). Zbliżoną dynamikę spadku wartości średniej geometrycznej wymiarów cząstek uzyskano dla roślin ślazowca, palczatki i prosa, która zawierała się w zakresie 13,8%–15,9%, a najmniejszą dla rdestowca 6,4%. Odmiennie charakterystyki uzyskano dla materiału rozdrobnionego roślin miskanta i spartiny, których wartości średniej geometrycznej wymiarów cząstek zwiększyły się, odpowiednio z 6,24 mm do 6,36 mm (o 1,9%) oraz z 5,08 mm do 5,54 mm (o 9,0%). 11 Palczatka Gerarda Spartina preriowa Ślazowiec pelsylwański Miskant olbrzymi Topinambur Proso rózgowate Rdestowiec sachaliński

10,40 10

Xg, mm

9

8,18

7,83

8

7,69 6,88 7 6,85 6

6,36

6,24 5,91

5,39 5,54

5

5,08

5,10 4,71

4 I

II termin zbioru

Rysunek 1 – Zmiana wartości średniej geometrycznej wymiarów cząstek xg rozdrobnionego materiału roślin energetycznych zebranych w pod koniec czerwca (I termin zbioru) oraz pod koniec lipca (palczatka, proso) i na początku października (II termin zbioru) Źródło: wyniki własne autorów.

194


ISSN 1802-2391

Prawdopodobnie różnice wynikają w większym stopniu z cech biometrycznych pędów roślin, ich średnicy łodyg, udziału liści oraz ze struktury tkanek, gdyż nie ma relacji matematycznej między wartościami xg, a zmianą wilgotności materiału roślinnego. Spostrzeżenie to wskazuje na potrzebę dalszych badań, które pozwoliłyby na wyjaśnienie zaobserwowanych zmian. Parametry modelu Rosina-Rammlera-Sperlinga-Bennetta (RRSB) n i x50 dla każdego rozkładu wymiarów cząstek zestawiono w tab. 3. Charakteryzują się one wysoce statystycznymi ocenami istotności. Wartości testów Fishera-Snedecora oraz współczynników determinacji świadczą o dobrym dopasowaniu modelu RRSB do rozkładów rzeczywistych wymiarów cząstek. Model RRSB można wykorzystać do predykcji rozkładów skumulowanych wymiarów cząstek materiału roślinnego rozdrobnionego w sieczkarni pracującej w warunkach określonych w metodyce badań. Hipotetyczne wartości wymiaru przekątnej oczka sita, przy którym przesieje się 50% masy mieszaniny rozdrobnionego materiału roślinnego x50 dobrze korespondują z wartościami średniej geometrycznej wymiarów cząstek xg, którym odpowiada przekątna oczka sita, przy której przesieje się 63,2% masy mieszaniny. Tabela 3 – Współczynniki modelu Rosina-Rammlera-Sperlinga-Bennetta dla rozkładu wymiarów cząstek materiału rozdrobnionego roślin zebranych w dwóch terminach I termin zbioru II termin zbioru Roślina n x50, mm F R2, % Roślina n x50, mm F R2, % Proso 1,54 4,40 1060 97,4 Proso 1,40 3,78 1058 97,4 Spartina 1,46 4,12 1093 97,5 Palczatka 1,54 4,29 839 96,8 Palczatka 1,71 5,10 752 96,4 Spartina 1,47 4,74 578 97,3 Miskant 1,68 5,19 1077 97,5 Miskant 1,40 5,00 1834 99,1 Ślazowiec 1,88 7,04 963 97,2 Topinambur 1,46 5,44 1738 99,1 Rdestowiec 1,76 7,88 378 93,1 Ślazowiec 1,51 5,56 1600 99,0 Topinambur 2,44 10,04 230 90,9 Rdestowiec 1,60 6,33 1430 98,9 Źródło: wyniki własne autorów. Oznaczenia: n – stała charakteryzująca materiał, która jest miarą stromości krzywej rozkładu, x50 – hipotetyczny wymiar przekątnej oczka sita, przy którym przesieje się 50% masy mieszaniny rozdrobnionego materiału roślinnego, mm, F – statystyka Fishera-Snedecora, R2 – współczynnik determinacji, %.

Uwzględniając zatem zalecenia (Sałagan i in., 2012) wymiarów cząstek 4 mm–8 mm rozdrobnionego materiału przeznaczonego na fermentację metanogenną do produkcji biogazu można stwierdzić, że cięcie materiału badanych roślin energetycznych (oprócz topinamburu zbieranego w i terminie) w sieczkarni z toporowym zespołem rozdrabniającym przy prędkości kątowej tarczy 104,7 s–1 i 10 nożach oraz prędkości zasilania walców wciągająco-zagęszczających 0,82 m·s–1 pozwala na uzyskanie mieszaniny o średnich wymiarach 4,71 mm–8,18 mm, przy teoretycznie możliwym wymiarze 4,9 mm. WNIOSKI I STWIERDZENI 1. Mimo że materiał roślin energetycznych zebranych pod koniec czerwca charakteryzował się większą wilgotnością (76,3%) niż zebranych pod koniec lipca (palczatka Gerarda, proso rózgowate) lub na początku października (pozostałe rośliny, 62,7%), to nie stwierdzono jednoznacznego związku z wymiarami rozdrobnionego materiału, gdyż dla topinambura, rdestowca sachalińskiego, ślazowca pensylwańskiego, palczatki Gerarda i prosa rózgowatego wartości zmniejszały się, z odpowiednio 10,40 mm, 8,18 mm, 7,83 mm, 5,91 mm i 5,39 mm do 6,86 mm, 7,69 mm, 6,88 mm, 5,10 mm i 4,71 mm, a dla miskanta i spartiny zwiększały, z odpowiednio 6,24 mm i 5,08 mm do 6,36 mm i 5,54 mm. 2. Na podstawie wartości średniej geometrycznej wymiarów cząstek xg i hipotetycznego wymiaru oczka sita x50 , przy którym przesieje się 50% masy mieszaniny uzyskano podobny ranking o wartościach rosnących dla roślin zbieranych w czerwcu i w fazie technicznej dojrzałości (lipiec lub październik): proso rózgowate, spartina preriowa,

195


3.

ISSN 1802-2391

palczatka Gerarda, miskant olbrzymi, ślazowiec pensylwański, rdestowiec sachaliński, topinambur. Zastosowanie sieczkarni z toporowym zespołem rozdrabniającym przy prędkości kątowej tarczy 104,7 s–1 i 10 nożach oraz prędkości zasilania walców wciągająco-zagęszczających 0,82 m·s–1 pozwoliło na uzyskanie mieszaniny o średnich wymiarach 4,71 mm–8,18 mm (oprócz topinambura zbieranego pod koniec czerwca – 10,40 mm), które spełniają wymagania wymiarów cząstek materiału przeznaczonego do produkcji biogazu 4 mm– 8 mm, ale część długich cząstek może stwarzać problemy w pracy mieszadeł i wskazane byłoby ich wydzielenie z mieszaniny.

Bibliografia: AHMED, A.M., DRZYMAŁA, J. Two-dimensional fractal linearization of distribution curves. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 2005, 39, 129-139. ISSN 1643-1049. ASABE Standards. Method of determining and expressing particle size of chopped forage materials by screening ANSI/ASABE S424.1 (R2007). In: ASABE Standards 2011, American Society of Agricultural and Biological Engineers, St. Joseph, MI, USA 2011a. ASABE Standards. Moisture measurement – forages ASABE S358.2 (R2008). In: ASABE Standards 2011, American Society of Agricultural and Biological Engineers, St. Joseph, MI, USA 2011b. BITRA, V.S., WOMAC, A.R., CHEVANAN, N., SOKHANSANJ, S. Comminution properties of biomass in hammer mill and its particle size characterization. Published by the American Society of Agricultural and Biological Engineers, St. Joseph, Michigan, www.asabe.org, 2008. KASPRZYCKA, A. Przyczyny zakłóceń procesu fermentacji metanowej. Autobusy, Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe, 2010, 10, 224-228. ISSN 1509-5878. LISOWSKI, A. (RED.), CHLEBOWSKI, J., KLONOWSKI, J., NOWAKOWSKI, T., STRUŻYK, A., SYPUŁA, M. Technologie zbioru roślin energetycznych. Wyd. SGGW, Warszawa 2010, 146. ISBN 978-83-7583-222-8. LISOWSKI, A. (RED.), KOSTYRA, K., KLONOWSKI, J., CHLEBOWSKI, J., NOWAKOWSKI, T., SYPUŁA, M., ŁOZICKI, A., BULIŃSKI, J., GACH, S., KOTECKI, L., ŚWIĄTEK, K. Efekty działania elementów wspomagających rozdrobnienie roślin kukurydzy a jakość kiszonki. Wyd. SGGW, Warszawa 2009a, 300. ISBN 978-83-7583-158-0. LISOWSKI, A., STASIAK, P., POWAŁKA, M., WIŚNIEWSKI, G., KLONOWSKI, J., SYPUŁA, M., SZCZESNY, W., CHLEBOWSKI, J., NOWAKOWSKI, T., KOSTYRA, K., STRUŻYK, A., KAMIŃSKI, J. Charakterystyki rozdrobnionej biomasy przeznaczonej na biogaz. Autobusy, Technika, Eksploatacja, Systemy Transportowe, 2012, 10, 111-120. ISSN 1509-5878. LISOWSKI, A., DĄBROWSKA, M., STRUŻYK, A., KLONOWSKI, J., PODLASKI, S. Ocena rozkładu długości cząstek roślin energetycznych rozdrobnionych w rozdrabniaczu bijakowym. Problemy Inżynierii Rolniczej, 2008, 4, 77-84. ISSN 1231-0093. LISOWSKI, A., KLONOWSKI, J., SYPUŁA, M. Zastosowanie modelu RRSB do predykcji wydzielenia mieszaniny przeznaczonej do produkcji peletów i brykietów. Inżynieria Rolnicza, 2009b, 6, 169-176. ISSN 1429-7264. LISOWSKI, A., NOWAKOWSKI, T., SYPUŁA, M., CHOŁUJ, D., WIŚNIEWSKI, G., URBANOVIČOVÁ, O. Suppleness of energetic plants to chopping. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Agriculture (Agricultural and Forest Engineering) 2009c, 53, 33-40. ISSN 1898-6730. NIEDZIÓŁKA, I. Zbiór kukurydzy na ziarno i na kiszonkę. ATR Express. Aktualności Techniki Rolniczej, 2004, 15, 8-12. ISSN 1505-2575. SAŁAGAN, P., DOBEK, T.K., WIELICZKO, P. Zróżnicowanie stopnia rozdrobnienia substratów wykorzystywanych do produkcji biogazu. XIX Konferencja Naukowa, Zakopane 610.02.2012. SCHWAB, E.C., SHAVER, R.D., SHINNERS, K.J. LAUER, J.G., COORS, J.G. Processing and chop length effects in brown-midrib corn silage on intake, digestion, and milk production by dairy cows. Journal of Dairy Science, 2002, 85, 613-623. ISSN 0022-0302. 196


ISSN 1802-2391

SHAVER, R.D. Practical application of fiber and starch digestibility in daily cattle nutrition. Proc. of 64th Cornell Nutr. Conf. For Feed Manuf., East Syracuse, NY. Cornell Univ., Ithaca, NY 2002. ZHANG, M. Design and evaluation of corn silage-making system with shredding. Praca doktorska. The Pennsylvania State University College of Engineering. Pennsylvania 2002. Adres do korespondencji: Prof. dr hab. inż. Aleksander Lisowski Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, 02-787 Warszawa, Nowoursynowska 166, Polska, Katedra Maszyn Rolniczych i Leśnych, Warszawa, Polska Tel.: +4822-5934538, Fax: +4822-5934514, e-mail: [email protected]

197


ISSN 1802-2391

EVALUATION SIEVE SEPARATOR IN THE SEPARATION OF SEEDS FROM DIFFERENT VARIETIES OF GRAPE MARC HODNOCENÍ SÍTOVÉHO SEPARÁTORU PŘI SEPARACI SEMEN U MATOLINY Z RŮZNÝCH ODRŮD RÉVY VINNÉ DAVID LUDÍN, PATRIK BURG MENDELU v Brně, Zahradnická fakulta, Ústav zahradnické techniky

Abstract The paper deals with the evaluation of the separation efficiency on planar vibrating separator and the purity of the separated seeds from marc of selected grape varieties. Measurements were made in 2013 for those varieties Traminer, Sauvignon, Riesling, Grüner Veltliner, Riesling, André, Lemberger, Cabernet sauvignon, Cabernet Moravia, Zweigeltrebe. Weight collected samples was 70 kg. From the results obtained it is evident that all of the observed separation efficiency varieties is high and varies according to the variety between 63–83%. The lowest seed yield was found in Sauvignon (13,9%) and Riesling (15,9%), the highest in the variety André (33,7%). Purity of the separated seeds in most samples was relatively stable (76–90%). Keywords:

winery, grape marc, grapevine seeds, separator, oil from the grapevine seeds

Souhrn Příspěvek se zabývá hodnocením účinnosti separace na rovinném vibračním separátoru a čistoty odseparovaných semen z matoliny u vybraných moštových odrůd révy vinné. Měření probíhala v roce 2013 u odrůd Tramín červený, Sauvignon, Ryzlink vlašský, Veltlínské zelené, Ryzlink rýnský, André, Frankovka, Cabernet sauvignon, Cabernet Moravia, Zweigeltrebe. Hmotnost odebraných vzorků činila 70 kg. Ze získaných výsledků je patrné, že u všech sledovaných odrůd je účinnost separace vysoká a pohybuje se v závislosti na odrůdě mezi 63–83 %. Nejmenší výtěžnost semen byla zjištěna u odrůd Sauvignon (13,9%) a Ryzlink rýnský (15,9%), nejvyšší u odrůdy André (33,7%). Čistota odseparovaných semen byla u většiny vzorků poměrně vyrovnaná (76– 90%). Klíčová slova: vinařství, matolina, semena révy, separátor, olej ze semen révy ÚVOD

V evropských vinařských provozech vzniká při zpracování hroznů každoročně 8 mil. tun matolin. Ze statistických údajů je zřejmé, že v ČR se ročně ve velkých vinařských závodech zpracovává cca 60 000 t vinných hroznů, což představuje produkci 18 000 t matolin. Legislativní předpisy EU a stále se zpřísňující národní předpisy v oblasti odpadového hospodářství, směřují prioritně k hledání nových bezodpadových technologií, které zabezpečí účelné a efektivní využití odpadních produktů z výrobních procesů (BOULTON, BUTZKE, 1995). Z pohledu odpadového hospodářství představuje matolina druhotný biotický odpad produkovaný v sektoru Food–Drink–Milk, který není možné deponovat na skládky komunálních odpadů (ENVIRONMENT PROTECTION AUTHORITY, 2001). Matolina je tvořena semeny, zbytky a úlomky třapin, slupkami vylisovaných bobulí. Podíl semen v matolině činí běžně 14–30 %, zbytky a úlomky třapin představují 8–10 % a zbytek tvoří slupky vylisovaných bobulí (SCHIEBER et al., 2002). Z hlediska dalšího využití představují zajímavou složkou právě semena. Řada autorů např. SKELTON, 2000; DĚDINA, 2010; MARSHALL, et al., 2012 se proto v posledních letech zabývá problematikou jejich separace z matoliny. Tyto snahy však dosud narážejí na omezené technické možnosti pro sestavení výrobní linky k separaci a následnému sušení a lisování oleje ze semen. Důvodem je i skutečnost, že problematika technických řešení separace semen a souvisejících návrhů technologických linek na výrobu oleje ze semen révy vinné nebyla dosud v podmínkách ČR řešena. 198


ISSN 1802-2391

Odseparovaná semena lze využít pro lisování oleje. Ten je v současnosti velmi ceněnou surovinu především pro své příznivé dietetické hodnoty. Vyznačuje se vysokým obsahem esenciálních mastných kyselin a tetrafenolů (ANASTASIADI, PRATSINIS et al., 2010). Významné složky jsou třísloviny (3–6 %) a oleje (10–20 %). Další rozpustné součásti jsou cukry, kyseliny, proteiny a poměrně vysoký obsah popelovin. Olej obsahuje také velké množství antioxidantů a vitaminů (YAMAKOSHI et al., 2002). Cílem experimentálních měření bylo stanovení účinnosti separace na rovinném vibračním separátoru a čistoty odseparovaných semen z matoliny u vybraných moštových odrůd révy vinné. MATERIÁL A METODY Matolina hodnocených odrůd Odběry matolin bezprostředně po vylisování na pneumatických lisech probíhaly průběžně ve zpracovatelské sezóně 2013. Celkem bylo odebráno 10 vzorků matolin následujících odrůd révy vinné – Tramín červený, Sauvignon, Ryzlink vlašský, Veltlínské zelené, Ryzlink rýnský, André, Frankovka, Cabernet sauvignon, Cabernet Moravia, Zweigeltrebe. Hmotnost odebraných vzorků činila 70 kg. Zařízení pro separaci Pro potřeby experimentálních měření byl využit prototyp vibračního separátoru vyvinutý na Ústavu zahradnické techniky. Toto zařízení uplatňuje princip mechanických vibrací přenášených na trojici rovinných sít s různým tvarem a velikostí otvorů a je konstruováno v mobilním provedení. Základem je masivní ocelový rám s jednonápravovým kolovým podvozkem a závěsem. Na nosný rám je pomocí silentbloků uchycena vyměnitelná nástavba s trojicí výměnných rovinných sít. Na prvním separačním stupni dochází k oddělování matolin tvořených velkými částicemi shluků slupek o velikosti větší než 10 mm. Na druhém separačním stupni dochází k oddělování jader od zbytků slupek o velikosti větší než 5 mm. Třetí síto slouží pouze pro dočištění vinných jader od drobných částic matolin. Průměrná výkonnost separátoru činí 100 kg semen za hodinu. Stanovení výtěžnosti a čistoty semen při separaci Reprezentativní vzorky matoliny byly před separací váženy (hmotnost 70 kg). Po provedení separace byla zvážena odseparovaná semena. Účinnost separace pak byla vyjádřena ve vztahu ke 100 % účinnosti (kontrolní vzorek). Podíl semen a slupek v kontrolním vzorku matolin o hmotnosti 2000 g byl u obou hodnocených odrůd stanoven rozborem na vibračních laboratorních sítech s průměrem ok 6–2 mm. Ze semen odseparovaných na vibračním separátoru byly za účelem stanovení jejich čistoty odebírány směsné vzorky, které byly následně ručně roztříděny a zváženy na analytických vahách. U semen byla stanovena hmotnost tisíce semen a po jejich vysušení také gravimetricky vlhkost semen. Metody statistického vyhodnocení K vyhodnocení výsledných hodnot naměřených při separaci semen z matoliny byly využity dostupné statistické ukazatele a metody, např. aritmetické průměry, směrodatné odchylky a metoda konstrukce konfidenčních intervalů kolem aritmetického průměru. Tyto metody statistického vyhodnocení byly aplikovány pomocí počítačového softwaru Microsoft Excel a Statistika 10 CZ. VÝSLEDKY A DISKUZE Principem separace je u sítového separátoru plynulý posuvný pohyb vrstvy matoliny po rovinné ploše síta, při kterém dochází k propadu semen přes otvory v sítě o kalibrované velikosti. Pro zajištění pohybu materiálu byla síta nakloněna o 5–100 a doplněna o vibrační pohon. Separovaná směs semen a slupek se pohybuje ve vrstvě určité výšky. Při daném pohybu jednotlivá semena, s menším rozměrem jako jsou rozměry otvorů síta, propadávají skrze otvory pod síto, zatím co slupky a příměsi s většími rozměry odchází zadní částí síta ven. Po průchodu 199


ISSN 1802-2391

skrze síto se směs semen na dalším sítě s menšími otvory rozdělí na dvě frakce: první – tvořena semeny odchází po sítě a je shromážděna do sběrné nádoby, druhá – tvořena úlomky semen a zbytky slupek s rozměry menšími než jsou otvory dolního síta, propadává přes síto. Tabulka 1 uvádí výsledný přehled průměrných hodnot zjištěných při separaci semen z matoliny u 10 hodnocených bílých a modrých moštových odrůd révy vinné. Tabulka 1 – Přehled hodnot sledovaných znaků Průměrná hodnota sledovaného znaku

Vzorek matoliny

Odrůda

Hmotnost (kg)

Zweigeltrebe Cabernet Sauvignon Cabernet Moravia Ryzlink rýnský Ryzlink vlašský Tramín červený Sauvignon Frankovka André Veltlínské zelené

70,00

Hmotnost semen při 100 % účinnosti separace (kg) 35,99

70,00

20,57

13,95

65,53

39,00

67,82

70,00

24,68

17,76

61,08

48,00

71,98

70,00 70,00 70,00 70,00 70,00 70,00

14,58 19,55 15,81 11,95 22,07 28,44

11,17 15,41 12,61 9,73 18,14 23,63

72,27 65,83 66,28 69,68 64,24 60,06

37,00 33,00 36,00 42,00 34,00 34,00

76,57 78,83 79,76 81,48 82,21 83,08

70,00

15,03

12,59

67,21

46,00

83,75

Účinnost separace (%)

Hmotnost odseparovaných semen (kg)

Vlhkost semen (%)

Hmotnost tisíce semen (g)

22,83

66,28

39,00

63,43

Ze získaných výsledků je patrné, že u všech sledovaných odrůd je účinnost separace vysoká a pohybuje se v závislosti na odrůdě mezi 63–83 %. Průběh procesu prosévání ovlivňuje zejména zatížení sít (výška vrstvy), složení směsi, mechanicko-fyzikální vlastnosti separovaných materiálů a také kinetika pohybu sít.

Hmotnost odseparovaných semen [kg]

28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2

Veltlínské zelené

André

Frankovka

Sauvignon

Tramín červený

Ryzlink vlašský

Ryzlink rýnský

Cabernet Moravia

Cabernet Sauvignon

Zweigeltrebe

0

Odrůda

Obrázek 1 – Graf hmotnosti semen u hodnocených odrůd odseparovaných z matoliny

200


ISSN 1802-2391

Rozborem matoliny a separací jader se v podmínkách ČR zabývali např. PLÍVA (1999), který prováděl laboratorní sítový rozbor matoliny. Využívali při něm sít s průměrem ok 2, 3,5 a 5 mm, ovšem pro separaci používali již vysušené matoliny s obsahem vysušených vinných jader. Dosažená účinnost separace se pohybovala na úrovni 55–70%. V zahraničí se problematikou separace semen z matolin v čerstvém stavu zabýval MARSHALL et al. (2012). Na prototypu rotačního válcového separátoru dosáhli účinnosti separace až kolem 75%. V obrázku 1 jsou uvedeny hmotnosti semen (výtěžnosti semen) odseparovaných z navážených vzorků matoliny u různých odrůd. Problematikou hodnocení výtěžnosti semen z matoliny se zabýval ZEMÁNEK, BURG (2013). Podle jejich měření se výtěžnost pohybuje mezi 13–30%, což prakticky odpovídá naměřeným hodnotám. Při hodnocení byla zjištěna nejmenší výtěžnost semen u odrůd Sauvignon (13,9%) a Ryzlink rýnský (15,9%), nejvyšší u odrůdy André (33,7%). Také z výsledků statistického vyhodnocení vyplývá, že mezi výtěžností semen u hodnocených vzorků matolin existuje statisticky průkazný rozdíl. Vyšší výtěžnost semen u modrých odrůd je zřejmě způsoben technologií zpracování hroznů. Při nakvášení rmutu dochází k částečnému rozkladu slupek, při současném uvolnění semen. Z hlediska efektivity separace jsou rovněž přijatelné ztráty semen, které během separace nebyly odděleny z matoliny a odchází společně s ní jako nadsítná frakce. Podle MARSHALLA et al. (2012) představují hlavní ztráty semena, která zůstávají po vylisování pevně uzavřena uvnitř slupek, nebo jsou k jejich povrchu vázána adhezními silami. Za přijatelné lze podle jeho výsledků považovat ztráty semen až na úrovni 20–30%. V obrázku 2 jsou uvedeny procentické hodnoty vyjadřující čistotu odseparovaných semen, která byla u převážné většiny vzorků poměrně vyrovnaná (76–90%). Zajištění vysokého stupně čistoty semen je významné z pohledu dalšího využití semen pro lisování.

Obrázek 2 – Graf čistoty odseparovaných semen

DĚDINA a kol (2013) uvádí, že průchodnost semen při lisování oleje lze aktivně ovlivnit jejich čistotou. Z tohoto důvodu je důležité semena před vstupem do lisovacího zařízení zbavit zejména drobných nečistot, drobných zbytků slupek, nevyvinutých jader apod. Tyto drobné částice mohou tvořit až 20% celkového objemu mechanicky odseparovaných semen a jsou příčinou ucpávání lisovací hlavy. ZÁVĚR V ČR se stále silněji projevují snahy o využívání technologií, které výrazně snižují produkci odpadů a tím i náklady na jejich likvidaci. V oblasti zpracování hroznů a výroby vína je to 201


ISSN 1802-2391

patrné zejména u středních nebo velkých vinařských provozů, které hledají nové možnosti využití i takových zbytkových produktů jako je matolina. Vedle kompostování matolin se i u nás projevují snahy, které, po vzoru vyspělých vinařských zemí, usilují o zvládnutí technologie zpracování matolin pro výrobu oleje ze semen révy vinné. Tyto snahy však dosud narážejí na omezené technické možnosti pro sestavení výrobní linky k separaci, sušení a lisování oleje ze semen. Důvodem je i skutečnost, že problematika technických řešení separace semen a souvisejících návrhů technologických linek na výrobu oleje ze semen révy vinné nebyla dosud v podmínkách ČR řešena. V příspěvku jsou uvedeny výsledky separace semen révy vinné z 10 různých vzorků matoliny, které byly prováděny na prototypu sítového separátoru vyvinutého ve spolupráci Ústavu zahradnické techniky MENDELU v Brně a VÚZT Praha. Získané výsledky naznačují, že se účinnost separace na tomto zařízení pohybuje mezi 63–83%, při současném zajištění vysoké čistoty semen, což odpovídá vysokým požadavkům na jejich další zpracování. Literatura: ANASTASIADI, M., PRATSINIS, H., KLETSAS, D., SKALTSOUNIS, A-L., 2010: Bioactive non-coloured polyphenols content of grapes, wines and vinification by-products: Evaluation of the antioxiadant activities of their extracts. Food Research International, 43: 805–810 BAYDAR, N. G., ÖZKAN, G., ÇETIN, E. S., 2007: Characterization of grape seed and pomace oil extracts. Grasasy aceites, 58: 29–33 BOULTON, B. R., BUTZKE, CH. E., 1995: Tartrate recycling: a combined approach to byproduct recovery and waste reduction’, Department of Viticulture and Enology, University of California, December 1995 BURG, P., ZEMÁNEK, P., JELÍNEK, A., DĚDINA, M., SKALA, O., 2013: Separace semen révy vinné z matolin. Uplatněná certifikovaná metodika. Brno: MENDELU v Brně, Ediční středisko. 26 s. 1. vyd. ISBN 978-80-7375-925-4 DĚDINA, M., BURG, P., ČEJKA, Z., ZEMÁNEK, P., JELLÍNEK, A., 2012: Dvoustupňový vibrační separátor, FV I - 111B107 – 2012 ENVIRONMENT PROTECTION AUTHORITY, 2001: Consultancy report: Opportunities for the reuse of winery industry solid wastes, SA Waste Management Committee, PPK Environment & Infrastructure Rty Ltd, 17 January 2001 MARSHALL, J. CH., RIPPER, CH. S., ROMBOLA, R. A., 2012: A separator for separating grape seeds from grape marc waste. Australian patent AU2006252259 PLÍVA, P., JELÍNEK, A., 1999: Vinný olej- žádaná surovina na trhu. Agromagazín, 3/1: 21-23, 1999 SCHIEBER, A., MÜLLER, D., RÖHRIG, G., CARLE, R., 2002: Effects of grape cultivar and processing on the quality of cold-pressed grape seed oils. Mitteilungen Klosterneuburg, 52 (2002), pp. 29–33 YAMAKOSHI, J., SAITO, M., KATAOKA, S., TOKUTAKE, S., 2002: Procyanidin-rich extract from grape seeds prevents cataract formation in hereditary cataractous (ICR/f) rats, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50 (2002), pp. 4983–4988 Výsledky vychází z řešení výzkumného projektu NAZV č. QI111B107, s názvem Výzkum získávání a využití biologicky aktivních látek (BAL) ze semen vinných hroznů pro zlepšení metabolismu hospodářských zvířat jako podklad pro návrh nejlepší dostupné techniky (BAT). Kontaktní adresa: Ing. David Ludín, MENDELU v Brně, ZF, Ústav zahradnické techniky, Valtická 337, 691 44 Lednice, ČR, [email protected] Doc. Ing. Patrik Burg, Ph.D, MENDELU v Brně, ZF, Ústav zahradnické techniky, Valtická 337, 691 44 Lednice, ČR, [email protected]

202


ISSN 1802-2391

ANALYSIS OF THE EFFECTS OF SOIL TILLAGE PRACTICES ON THE AMOUNT OF CO2 EMISSIONS FROM THE SOIL TO THE ATMOSPHERE ANALÝZA VPLYVOV TECHNOLÓGIE SPRACOVANIA PÔDY NA MNOŽSTVO EMISIÍ CO2 UVOĽŇOVANÝCH Z PÔDY DO ATMOSFÉRY MIROSLAV MACÁK, LADISLAV NOZDROVICKÝ Slovak university of Agriculture in Nitra, Faculty of Engineering, Department of Machines and Production Systems

Abstract The paper is focused on the study of effects of two different tillage practices on the amount of CO2 emissions released from the soil to the atmosphere. Tillage practice, which is used for soil cultivation, significantly effects the amount of the emission released from the soil to the atmosphere. By using of the ACE (Automated Soil CO2 Exchange Station), allowing to measure the amount of the emission released from the soil to the atmosphere was measured and it was confirmed that soil cultivation disturbs balanced state of the soil surface layer and CO2 emissions are released from the soil. The amount of emissions depends upon the intensity of soil manipulation. Results obtained have confirmed that using of the plough has caused 1,2-times more CO2 emissions when compared with the using of mulching combined cultivator. Keywords:

soil tillage, ploughing, measurement, CO2 emissions

INTRODUCTION Soil tillage was always considered as an unseparable and integral part of the traditional agricultural production, Neubauer, et al. (1989). Manipulation with the soil during tillage operations has to disturb a compact state of the soil and subsequently to modify the structure of the soil layer. Under the term “soil tillage” we understand the set of operations which cause mechanically significantly change the characteristics of the topsoil layer or rhizosphere. Soil tillage belongs among the basic elements cropping systems, especially on the arable land. Soil tillage practice have a close relation to the production area, to the soil and its fertility, and also to the grown crops (Smatana et al., 2001). Due to the global climatic changes there is running a worldwide discussion about the effects of soil tillage practice. Reicosky and Saxton (2007) drew attention to a well-known fact that while conventional tillage technology, based on the use of moldboard plough, contribute significantly to the release of greenhouse gases into the atmosphere, on the other hand soil conservation tillage practices significantly reduce the amount of the emissions released from the soil to the atmosphere. According to Reicosky, 1997, the soil tillage technologies based on reduced soil manipulation with the surface soil layer preserve soil organic matter and in the same time they decrease the extent of the oxidation processes effecting the soil organic matter. As mentioned by Robertson et al.,2000, the problems related to the effects of the soil tillage practices represent only one part of the complex system, which covers all effects of the agricultural production on the global environmental conditions, including the production of the greenhouse gases global, where carbon dioxide CO2 plays an important role. Based on the overview of the current state of the solved problems it is evident that machines and practices used in the soil tillage system significantly affect the rate of release of CO2 from the soil into the atmosphere, Nozdrovický et al.,2010. The main aim our study was to compare the effects of selected tillage practices on the amount of CO2 emissions released from the soil to the atmosphere. There will be compared the effects of ploughing provided by mouldboard plough with the effects of combined mulch tine cultivator, representing the soil conservation tillage practice.

203


ISSN 1802-2391

MATERIAL AND METHODOLOGY The experiments have been conducted on the fields at the farm AGRO Divizia, Ltd., Selice, located in the maize growing area with the very warm and dry soil conditions, relatively long vegetation period. Soil type: Mollic Fluvisols, var. carbonate. Experimental measurements were realized on the field No. 261 withe the total acreage 14,27 ha. In order to determine the field borders and geographic location of the individual points the GPS receiver Leica GS20 (Leica Geosystems) working with the location accuracy 0,30 m in DGPS regime. For the allocation of the monitoring points the method of intelligent sampling was used and the soil samples were taken from the points determined on the basis of the knowing the soil properties variability within the field. In order to know the soil properties the following soil properties have been determined: - soil particle size distribution and soil chemical properties, - soil moisture content and soil bulk density, - soil penetrometric resistance. For the measuring of soil penetrometric resistance the EIJKELKAMP Penetrologger Kit was used. This device allows to measure the resistance to penetration of the soil and to save the measuring results to digitally process them on a computer. It can be used to measure to a depth of 80 cm. The penetrologger comprises an accurate internal GPS system to determine the exact measuring point. The coordinates saved in the penetrologger can be linked to a place or map using software. The main aim of our experiments was to study and compare the effects of soil tillage practices on the CO2 emission flux from the soil to the atmosphere. The following tillage practices have been compared: - ploughing with the LEMKEN EuroDiamant 8 plough + wheel type tractor John Deere 8230, - soil conservation tillage based on mulching combined tine cultivator KOMONDOR K600 + wheel type tractor John Deere 9420. Basic characteristic of the KOMONDOR K-600 cultivator:

Figure 1 – KOMONDOR K-600 cultivator

The first tillage tool set (1) is two gangs of spring cushioned discs arranged in an adjustable V-shape. Across both of the gangs serrated and plain discs are alternating, which ensures efficient cutting of residue on the field surface. The working depth of the discs can be adjusted independently from that of the spring loaded shanks, thereby allowing for incremental soil loosening – leading to reduced power demand and fuel consumption. The second tillage (2) too set is three rows of spring loaded shanks with 500 kg opening tip force that can accommodate a variety of tillage tools such as sweeps, twisted shovels, chisel spikes etc. to suit the specific application’s needs. The 32” ground clearance and the generous spacing of the shanks provide plugging-free operation even under heavy residue conditions. The first row of the third tillage tool set (3) are spring loaded rotary blades that effectively chops residue and incorporates it into the top soil. The final units of the KOMONDOR K-600 cultivator are the packing rollers that compact the soil to enhance its moisture retention ability. The KOMONDOR K-600 may be ordered with optional packing wheels or custom made roller packers.

204


ISSN 1802-2391

For measuring of the CO2 emission flux from the soil to the atmosphere there was used device ACE-Automated Soil CO2 Exchange System (ADC Bio-Scientific Ltd., Great Amwell, Great Britain). ACE-Automated Soil CO2 Exchange System is designed for long-term, unattended monitoring of soil gas exchange. The automated design means that during analysis cycles, the soil can be exposed to ambient conditions before the chamber closes to take measurements. This means the ACE will continue to collect data without any human intervention for as long as permitted by its battery life. This makes the ACE an ideal research instrument for continuous assessment of below-ground respiration and carbon stores in on-going experiments into the quantitative nature of the carbon cycle. The unique, single axis opening mechanism, which is mounted at a carefully conceived angle off of vertical, ensures reliability, minimises component costs and reduces weight. The ACE has a highly accurate CO2 infrared gas analyser housed directly inside the soil chamber, with no long gas tubing connecting the soil chamber and a separate analyser. This ensures accurate and robust measurements, and the fastest possible response times to fluxes in gas exchange. Experimental set-up is much simpler and the system is much more field robust. ACE analyser can function fully independently, or a number can be combined as a network, at one field site. Up to 30 ACE Stations can be connected via an ACE Master control unit. As each ACE has an integral CO2 IRGA, no long lengths of gas tubing run over the field site. The ACE Master control unit programs, supplies power and monitors all Stations within the network and flags any problems encountered. Data from all ACE Stations is stored at the Master control unit. The ACE network is an invaluable research tool for assessing variations in carbon release across a research site. The rate of soil CO2 flux is influenced by a variety of environmental parameters, especially organic matter content, moisture content, temperature, and can be used to assess microbial soil activity to characterise the “health” of the soil. ACE Station allows to indicate the following parameters of the CO2 emissions: - • refCO2: Ambient CO2 concentration entering chamber, mmol.m-3; - • Delta CO2: In the Open mode, this value is the measured CO2 concentration inside the chamber for the first 9 measurements. It is then a running average of the last 6 differentials between refCO2 and CO2 concentration inside the chamber; - • NCER - Net CO2 Exchange Rate, m-2.s-1.

Figure 2 – ACE- Automated Soil CO2 Exchange Station, 1 – soil chamber, 2 – pressure release valve, 3 – chamber rails, 4 – clamp band with buckle, 5 – swinging arm, 6 – sensor PAR, 7 – swinging mechanism of the arm with the waterproof coverage, 8 – basis, 9 – control valve, 10 – connectors for sensors, 11 – pulley for locking of the lid, 12 – sealing lid of the control panel

205


ISSN 1802-2391

RESULTS AND DISCUSSION In the nest part there will presented results of the field experiments. Results in Table 1 give the picture about the CO2 emission flux from the soil to the atmosphere measured one day after ploughing. Table 1 – CO2 emissions measured after ploughing by Lemken EuroDiamant 8 ; location Selice, autumn 2012 Measurement No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Time of measuring 09:24:11 09:39:21 09:54:12 10:09:22 10:24:15 10:39:21 10:54:22 11:09:21 11:24:12 11:39:31 11:54:21 12:09:12 12:24:31 12:39:22 12:54:34 13:09:26 13:24:16 13:39:17 13:54:21 14:09:22 14:24:37 14:39:33 14:54:21 15:09:25

ref CO2 µmol. m-2.s-1 16 15,9 15,9 15,8 15,6 15,6 15,6 15,6 15,6 15,6 15,6 15,5 15,6 15,5 15,6 15,5 15,6 15,5 15,6 15,5 15,6 15,5 15,6 15,5

Delta CO2 mmol. m-2.s-1 10 10 10,1 10 10,1 9,9 10,1 10 10 9,9 9 10 9,9 10 10 10,1 10 9,9 10,1 10,1 10 9,9 10,1 10

206

Ncer µmol. m-2.s-1 4,51 4,42 4,21 4,40 4,15 4,18 4,51 4,14 4,38 4,28 4,12 4,32 4,17 4,58 4,31 4,27 4,37 4,67 4,65 4,63 4,55 4,13 4,42 4,21

Soil temperature 1, °C 8,5 8,5 9,7 10,1 10,3 11,4 12 13,2 14 14,3 14,4 14,5 14,5 14,6 14,6 14,7 14.7 14,8 14,8 14,7 14,6 14,4 14,3 14,2

Soil temperature 2, °C 5,2 5,3 5,4 5,5 5,7 5,9 6,3 6,5 6,7 6,8 7,2 7,4 7,4 7,5 7,7 7,7 7,8 7,8 7,9 8,1 7,7 7,6 7,5 7,4


ISSN 1802-2391

Table 2 – CO2 emissions measured after cultivation by KOMONDOR K-700; location Selice, autumn 2012 Measurement No.

Time of measuring

ref CO2 µmol. m-2.s-1

del CO2 mmol. m-2.s-1

Ncer µmol. m-2.s-1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

09:13:31 09:28:21 09:43:22 09:58:13 10:13:22 10:28:43 10:43:21 10:58:43 11:13:32 11:28:31 11:43:13 11:58:23 12:13:54 12:28:22 12:43:16 12:58:18 13:13:32 13:28:22 13:43:21 13:58:43 14:13:31 14:28:26 14:43:18 14:58:19

15,7 15,7 15,6 15,6 15,6 15,7 15,5 15,7 15,7 15,7 15,7 15,6 15,6 15,6 15,6 15,5 15,5 15,6 15,6 15,6 15,5 15,6 15,6 15,5

10,1 10 10 10,1 10 9,9 10 10 10 9,9 9,9 9,8 9,9 9,8 10 10 10,1 9,9 10 10 10 9,9 10,1 10

3,75 3,79 3,90 3,85 3,91 3,85 3,51 3,38 4,11 3,56 3,47 3,66 3,26 3,75 3,64 3,39 3,51 3,50 3,83 4,12 3,89 3,77 3,76 3,95

Soil temperature 1, °C 8,6 8,6 9,9 10,2 10,4 11,6 12,2 13,7 14,2 14,3 14,5 14,8 14,9 14,9 14,7 14,6 14.7 14,8 14,8 14,8 14,5 14,3 14,2 14

Soil temperature 2, °C 5,2 5,2 5,5 5,5 5,7 5,9 6,2 6,5 6,6 6,8 7,1 7,3 7,4 7,5 7,6 7,6 7,7 7,8 7,9 8 7,7 7,6 7,5 7,4

The next Table 3 provides the basic statistic parameters of the CO2 emissions values related to the soil tillage practice. Table 3 – Statistic parameters characterizing the effect of the tillage practice on the amount of the CO2 emissions

Statistic parameter

Year Mean value Standard deviation Sharpness Angularity Minimal value Maximal value Range Number of measurements Variation coefficient, %

Emissions CO2, µmol.m-2.s-1 After soil tillage After ploughing by operation provided by LEMKEN EuroDiamant KOMONDOR K-600 tine 8 plough cultivator 2011 2012 2011 2012 3,698 3,712 4,429 4,357 0,219 0,227 0,300 0,177 -0,568 -0,583 -0,814 -1,143 -0,815 -0,302 1,462 0,629 3,23 3,26 4,07 4,12 4,09 4,12 4,98 4,67 0,86 0,86 0,91 0,55 24 24 24 24 5,922 6,122 6,779 4,079

CONCLUSION Tillage practice, which is used for soil cultivation, significantly effects the amount of the emission released from the soil to the atmosphere. By using of the ACE (Automated Soil CO2 Exchange Station), allowing to measure the amount of the emission released from the soil to the atmosphere it was confirmed that soil cultivation disturbs balanced state of the soil surface layer

207


ISSN 1802-2391

and CO2 emissions are released from the soil. The amount of emissions depends upon the intensity of soil manipulation. Results obtained have confirmed that using of the plough has caused 1,2times more CO2 emissions when compared with the using of mulching combined cultivator. References: NEUBAUER, K. a kol. 1989. Stroje pro rostlinnou výrobu. Praha: Státní zemědělské nakladatelství. 1989. 716 s. ISBN 80-209-0075-6. NOZDROVICKÝ, L., MACÁK, M., ŽITŇÁK, M.. 2010. The effects of tillage practices on soil respiration. In: The carbon exchange. ADC BioScientific Ltd., Issue 9, 2010, p. 4. NOZDROVICKÝ, L., MACÁK, M., RATAJ, V., GALAMBOŠOVÁ, J., BUC, M. 2011. Výskum účinkov technológií a techniky pre obrábanie pôdy s ohľadom na intenzitu uvoľňovania emisií CO2 do atmosféry. Vedecká monografia. Nitra: Slovenská poľnohospodárska univerzita. 111s. ISBN 978-80-552-0695-0 REICOSKY, D. C. 1997. Tillage-induced CO2 emission from soil. Nutrient Cycling in Agroecosystems. 49, p. 273-285. REICOSKY, D. C., SAXTON, K. E. Reduced Environmental Emissions and Carbon Sequestration. 2007. In: BAKER, C. J. et al. 2007. No-Tillage Seeding in Conservation Agriculture. 2nd Edition, FAO, 2007. p. 257-267. ISBN 1-84593-116-5. ROBERTSON, G.P., PAUL, E. and HARWOOD, R.R. 2000. Greenhouse gases in intensive agriculture: contribution of individual guesses to the radiate of forcing of the atmosphere. Science 289. P. 1922-1925 SMATANA, J., CIGĽAR, J., TÝR, Štefan. 2001. Obrábanie pôdy. Nitra: Slovenská poľnohospodárska univerzita. 125s. ISBN 80-7137-825-9. This paper was supported by the research project funded from the European Union under the title: ITEPAg – Application of information technologies to increase the environmental and economical efficiency of production agro-system. ITMS 26220220014. Contact address: Ing. Miroslav Macák, PhD. Slovak university of Agriculture in Nitra, Faculty of Engineering, Department of Machines and Production Systems, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovak Republic; e-mail: [email protected]

208


ISSN 1802-2391

INFLUENCE OF FORM OF SHAPED HEDGES FOR THE INTENSITY OF THEIR MAINTENANCE VLIV HABITU TVAROVANÝCH ŽIVÝCH PLOTŮ NA NÁROČNOST JEJICH ÚDRŽBY VLADIMÍR MAŠÁN, PAVEL ZEMÁNEK MENDELU v Brně, ZF, Ústav zahradnické techniky

Abstract The paper deals with the evaluation of the effect of habitus shaped hedges time-consuming maintenance in their use of small machinery. In the contribution are different size parameters shaped hedges and their habitat evaluated in relation to the time required to perform maintenance operations in the form of mechanized cutting the hedge when using a hedge trimmer. This paper work also includes an evaluation of the results obtained for use in practice. In the conclusion it provides recommendations for the maintenance of public and private green areas as well as the recommendations for architects and implementers plantations. Keywords:

hedge trimmer, shaped hedge, shaping, efficiency, maintenance

Souhrn Příspěvek se zabývá hodnocením vlivu habitu tvarovaných živých plotů na časovou náročnost jejich údržby při využití malé mechanizace. V příspěvku jsou velikostní parametry tvarovaných živých plotů a jejich habity hodnoceny ve vztahu k času potřebnému pro vykonání údržbové operace při užití plotostřihu. Hodnocení získaných výsledků je provedeno tak, aby mohli být využity v praxi. V závěru jsou uvedeny doporučení pro údržbu veřejné i soukromé zeleně týkající se tvarovaných živých plotů i doporučení pro architekty a realizátory výsadeb. Klíčová slova: plotostřih, tvarovaný živý plot, tvarování, efektivita, údržba ÚVOD

Nárůst ploch tvarovaných živých plotů je patrný v posledních letech jak v soukromé tak i ve veřejné zeleni. Tento stav se nutně promítá do požadavku na jejich pravidelnou údržbu, která se ve většině případů neobejde bez speciálního nářadí a mechanizace. Nejpoužívanějším typem mechanizačního prostředku je plotostřih. Ekonomické požadavky trhu a nárůst rozsahu údržby vyvíjejí velký tlak na efektivní postupy při údržbě živých plotů, přesnější stanovení nákladových položek na operaci, znalost faktorů, které ovlivňují údržbové operace i časovou náročnost úkonů. Zejména v době kdy snad jediným kritériem výběrových řízení je cena, vzrůstají požadavky firem realizujících zakládání a údržbu zeleně na tyto informace. ŠIMEK (2002) uvádí, že o výšce nákladů na údržbu nerozhoduje pouze výběr mechanizačních prostředků, ale i správné navržení vegetačních prvků a nezanedbatelnými faktory jsou i podmínky lokality a stav porostů. PLÍVA, KOLLÁROVÁ (2007) poukazují například na snížení výkonnosti mechanizačních prostředků v závislosti na zhoršených podmínkách lokality a svažitosti terénu. Také ZEMÁNEK, BURG (2008) hodnotí vhodnost použití různých technologií údržby. Na základě podmínek dané lokality, především svahovitosti, členitosti, přístupnosti. Problematikou stanovení provozních nákladů plotostřihů využívaných v oblasti okrasného zahradnictví se v minulosti zabývali BURG, ZEMÁNEK, (2006), WIEDER, (2005). Na základě těchto podnětů byl v uplynulém vegetačním období na ZF MENDELU realizován výzkum věnující se problematice údržby tvarovaných živých plotů. Projekt byl zaměřen na sledování strojů v provozních podmínkách s následným vyčíslením nákladů na údržbovou operaci, i stanovení vlivu habitu tvarovaných živých plotů na ekonomiku jejich údržby. Cílem projektu bylo získat podklady pro vytvoření kalkulačních vzorců a koeficientů pro určení nákladů a normativů údržbových zásahů. Tento příspěvek prezentuje část vykonaných měření a získaných výsledků a zpracovává přehled doporučení pro praxi.

209


ISSN 1802-2391

MATERIÁL A METODY Měření probíhali na pracovištích ZF v Lednici, veřejné zeleni města Břeclav, soukromých zahradách a v zahradách zámeckého parku v Lednici a to v průběhu roku 2013. Pro srovnání jsou normohodiny pracovních úkonů brány z ceníku ÚRS Praha,(2013). Pro účely srovnávání vlivu habitu na údržbový zásah byl použitým referenčním strojem plotostřih STIHL HS45. Stroj byl v průběhu celého měření v dobrém technickém stavu odpovídajícím běžnému opotřebení a dosavadnímu tříletému hobby užívání. Před měřením byl seřízen a zkontrolován, nože však nebyly broušeny, aby se výsledky přiblížili běžným podmínkám užívání. Stroj v průběhu celé sezóny nevykazoval žádné výrazné opotřebení, ani se nevyskytly technické poruchy. Při hodnocení exploatačních ukazatelů byla použita Metodika měření časových snímků (ČSN 47 0120). Z naměřených hodnot byla vypočtena dosahovaná výkonnost W07 (m2.s-1) plotostřihu pro jednotlivé velikostní a tvarové skupiny živých plotů. Výsledná potřeba času zahrnuje pouze časy potřebné pro střih živého plotu, ne časy na sběr a naložení odstřižené hmoty, nebo čištění živého plotu od zbytků. Na základě této úvahy byla i potřeba času pro stříhání uváděná v ceníku ÚRS korigována. Při sledování byly provedeny tři soubory měření: • vliv výšky a šířky tvarovaných živých plotů na časovou náročnost údržby • vliv profilu plotů na časovou náročnost údržby • vliv hustoty tvarovaných živých plotů a četnosti střihu na časovou náročnost údržby V prvním souboru měření byly tvarované živé ploty rozčleněny (na základě rozdělení uvedeném v ceníku ÚRS Praha, Plochy a úprava území: 823-1) do tří kategorií: • Živé ploty výšky do 0,8 m a šířky do 0,8 m • Živé ploty výšky přes 0,8 do 1,5 m a šířky do 1,0 m • Živé ploty výšky přes 1,5 m do 3,0 m pro jakoukoliv šířku. Poslední skupina byla zachována v původní výšce, její hodnocení a údržba však byli prováděny pracovníky jen ze země, bez použití žebříku, nebo plošiny. Prakticky se tak stříhaly živé ploty do výšky maximálně 2,8 m (pracovník vyzvedl plotostřih do výšky 2,0 až 2,4 m a lišta plotostřihu tak dosáhla do maximální výšky 2,8 m). Měření habitů tvarovaných živých plotů se vykonávalo běžnými metry, nebo pásmem. V prvním souboru měření se pro každou kategorii vykonalo minimálně 24 měření s různými výškami a šířkami, aby se postihla celá šíře pásma v dané kategorii. Podmínkou výběru měřeného úseku byla minimální podrostní plocha měřených keřů v dané kategorii 100 m2. V druhém souboru se vykonalo 45 měření a v třetím 10 měření. Extrémní naměřené hodnoty byly vyloučeny. Měření probíhala v přibližně stejných a pro střih optimálních klimatických, stanovištních podmínkách. VÝSLEDKY A DISKUZE Použitý plotostřih Stihl HS45, dle předešlých měření a výsledků (MAŠÁN, LUDÍN, 2014) dosahuje o 18,3 % nižší výkonnosti v porovnání s plotostřihem HUSQVARNA 325HD60X a o 10 % nižší výkonnosti v porovnání s plotostřihem HONDA HHH25D60. Srovnání těchto strojů umožňuje aplikovat naměřené výsledky i na další stroje podobných kategorií. Vliv výšky a šířky tvarovaných živých plotů na časovou náročnost údržby Obrázky 1 až 3 vyobrazují průběh potřeby času pro jednotlivé habity tvarovaných živých plotů rozdělených do tří kategorií dle ceníku ÚRS Praha. Obrázek 4 pro lepší představu vyobrazuje průběh potřeby času všemi kategoriemi pro šířku živého plotu 0,8 m. Na spotřebu času měla vliv zejména výška tvarovaného živého plotu. Obrázek 4 ukazuje, že v rozmezí výšky živého plotu 0,9 – 1,5 m je potřeba času přibližně stejná, vyrovnaná. Zároveň je zde poměr ostříhané plochy k potřebě času nejmenší. Důvodem je dostupnost všech ploch plotu stojícímu pracovníku, které odpovídá běžné námaze obsluhy. Spotřeba času se naopak výrazně zvyšovala u plotů výšky pod 0,5 m a nad 1,7 m.

210


ISSN 1802-2391

Obrázek 1 – Graf průběhu času pro střih 1,0 m2 podrostné plochy tvarovaného živého plotu



211


ISSN 1802-2391

Obrázek 4 – Graf průběhu potřeby času pro střih 1,0 m2 podrostné plochy tvarovaného živého plotu

Z následných porovnání, mimo uvedené tři kategorie, je tvarovaný živý plot výšky 0,3 m dokonce výrazně náročnější a namáhavější na údržbu a na potřebu času, než plot výšky 0,8 m. Výsledky naznačují, že potřeba času u takového plotu zhruba odpovídá potřebě času tvarovaného živého plotu výšky 0,9 až 1,1 m. Rozdíly v šířce tvarovaného živého plotu se projevovaly v potřebě času méně výrazně v porovnání s výškou. Navýšením šířky při zachování podrostní plochy vznikne kompaktnější živý plot, který je obsluha schopna jednodušeji ostříhat. Tento fakt potvrdili i vykonané regresní analýzy pro jednotlivé skupiny tvarovaných živých plotů. V první skupině se změna výšky projevuje 43,5 % a šířka 12,2 % na navýšení potřeby času, při pravděpodobnosti 80,4 %. V druhé skupině, která měla vyrovnaný průběh potřeby času, zřejmí i z Obrázku 2 se rozdíly neprojevily. Oba faktory ovlivnili navýšení času 12 % při 33,3 % pravděpodobnosti. V třetí skupině ovlivňuje výška navýšení času 141, % a šířka 64,2 % při pravděpodobnosti 88,8 %. Rozdíly byly způsobeny nároky na kvalitu střihu, které vyžadovaly vícenásobný střih vrchní strany plotu. Z tohoto důvodu ani délka lišty neovlivňovala počet střihů. V Obrázcích 1 až 3 jsou zároveň zobrazeny i průměrné hodnoty potřeby času a v Tabulce 1 jsou tyto hodnoty porovnávány s hodnotami potřeby času dle ceníku ÚRS, pro střih tvarovaných živých plotů. Tabulka 1 – Hodnoty potřeby času pro střih tvarovaných živých plotů.

Kategorie dle výšky tvarovaného živého plotu [m] 0,5 – 0,8 0,8 – 1,5 1,5 – 3,0

Naměřená průměrná potřeba času [s]

Naměřená nejvyšší potřeba času [s]

Hodnota potřeby času dle ÚRS [s]

65,60 95,60 181,10

84,00 105,10 290,30

178,90 326,20 578,90

Značný rozdíl hodnot průměrné potřeby času a uváděné hodnoty ÚRS je zřejmě způsoben potřebou postihnou nejextrémnější hodnotu v ceníku i zastaralostí vstupních údajů, které kritizuje i HAMATA, (2013). Vliv na nižší naměřené hodnoty může mít i modernější a výkonnější technika. Vliv profilu plotů na časovou náročnost údržby Dalším porovnávaným parametrem ovlivňujícím potřebu času údržby byl tvar profilu živého plotu. Porovnávali se dva tvary obdélník a trojúhelník u různé výšky živého plotu. Naměřené rozdíly ve spotřebě času na 1,0 m2 podrostné plochy jsou uvedeny v Tabulce 2. Obrázek 5 vyobrazuje průběh průměrné potřeby času při daném průřezu tvarovaným živým plotem. Rozdíly při tvarovaných živých plotech nižšího vzrůstu nebyly výrazné, jak se předpokládalo. To bylo způsobeno zvýšenou náročností dodržení trojúhelníkového tvaru v celé délce živého plotu. Při plotech vyššího vzrůstu se rozdíly projevily výrazněji, protože vrchní strana

212


ISSN 1802-2391

je v těchhle výškách hůře dostupná a střih náročnější. Tvarovaný živý plot obdélníkového průřezu při výšce 2,8 m dokonce nebylo možné ze země ostříhat. Tabulka 2 – Potřeba času pro střih tvarovaného živého plotu v závislosti na jeho průřezu.

Výška [m] 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 2,8

Trojúhelník potřeba času [s] 53 87 91 134 180 203

Obdélník potřeba času [s] 59 94 99 153 212 ze zemně nelze ostříhat

Obrázek 5 – Graf průběhu průměrné potřeby času při daném profilu tvarovaného živého plotu.

Vliv hustoty tvarovaných živých plotů a četnosti střihu na časovou náročnost údržby V dalším souboru měření se hodnotil vliv hustoty tvarovaného živého plotu a pravidelnost údržby na potřebu času. Měření probíhala na plotech, které se teprve zapojovaly, dále na tříletých a na osmiletých tvarovaných živých plotech. Samotná hustota výhonů a letorostů (do Ø 22 mm) neměla průkazný vliv na potřebu času. Rozdíly se však výrazně projevily při střihu neudržovaných živých plotů, které nebyly alespoň jednou ročně stříhány. Navýšení potřeby času zde bylo až 60 %. Způsobovaly to zejména přerostlé větve většího průměru než 22 mm, které nebylo možné plotostřihem ostříhat. ZÁVĚR Výsledky měření poskytují pohled na problematiku údržby a tvarování živých plotů. Poukazují na časovou náročnost střihu v závislosti na profilu, velikostních a tvarových parametrech živých plotů. Z výsledků vyplývají doporučení udržovat tvarované živé ploty v rozmezí výšky 0,9 až 1,5 m přičemž šíře tvarovaného plotu výrazně neovlivňuje potřebu času. Ukazuje se, že z hlediska náročnosti údržby není vhodné pěstovat extrémně nízké tvarované živé ploty výšky pod 0,4 m. Při potřebě pěstovat vyšší tvarované živé ploty (např. oddělení soukromých zahrad od silnice) je nutno je tvarovat do trojúhelníkového průřezu. Takový typ živého plotu lze dobře tvarovat ze země i ve výšce 2,8 m. Z výsledků dále vyplývá, že je výhodné udržovat tvarované živé ploty pravidelně, minimálně 1 x, ideálně 2 x ročně, protože pak jejich střih není tak náročný. Pravidelně neudržované tvarované živé ploty zvyšují časovou náročnost střihu až o 60 %. Výsledky práce jsou využitelné při stanovení nákladů a při tvorbě ceny udržovacích prací. Literatura: BURG, P., ZEMÁNEK, P., 2006.: Provozní náklady malé mechanizace využívané při údržbě okrasné zeleně, Inspirace. č. 4, s. 16-17.

213


ISSN 1802-2391

HAMATA, M., 2013.: Stanovení ceny zakázky zahradnických prací. Zahradnictví. zv. XII, č. 8, s. 64-67. ISSN 1213-7596. MAŠÁN, V., LUDÍN, D., 2014.: Provozní náklady melé mechanizace pro údržbu tvarovaných živých dřevin. Zahradnictví. zv. XIII, č. 2, s. 52-54. ISSN 1213-7596. PLÍVA, P., KOLLÁROVÁ, M. a kol., 2007.: Komplexní metodické zabezpečení údržby trvalých trávních porostů pro zlepšení ekologické stability v zemědělské krajině se zaměřením na oblasti se specifickými podmínkami: periodická zpráva za rok 2007 o průběhu prací na projektu NAZV 1G57004. Praha: VÚZT, Z – 2486, 73 s. Plochy a úprava území: 823-1; Rekultivace: 823-2. Praha: ÚRS Praha, 2013, 225 s. ISBN 978-807369-469-2. ŠIMEK, P., 2003.: Zeleň sídel a ekonomika udržovací péče. Zahrada - park - krajina, č. 6, s. 2-10, ISSN: 1211-1678. ZEMÁNEK, P., BURG, P., 2008.: Zásady pro zpracování technologických postupů při údržbě TTP v ÚSES: metodika pro praxi. Vyd. 1. V Brně: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 20 s. ISBN 978-80-7375-250-7. ZEMÁNEK, P., BURG, P., 2006.: Modelování nákladů na mechanizační prostředky při údržbě keřů a stromů. In Management of production systems with support of information technologies and control engineering. Nitra: SPÚ Nitra, s. 343-347. ISBN 80-8069-743-4 WIEDER, P.: Využití mechanizačních prostředků pro zakládání a údržbu prvků krajinné zeleně. (Diplomová práce). Mendelova univerzita v Brně, 2005. Výsledky tohoto příspěvku vychází z řešení projektu Interní grantové agentury ZF MENDELU v roce 2013. Kontaktní adresa: Ing. Vladimír Mašán, MENDELU v Brně, ZF, Ústav zahradnické techniky, Valtická 337, 691 44 Lednice, CZ, [email protected] doc. Ing. Pavel Zemánek, Ph.D., MENDELU v Brně, ZF, Ústav zahradnické techniky, Valtická 337, 691 44 Lednice, CZ, [email protected]

214


ISSN 1802-2391

POSSIBILITY OF STRAW YIELD MAPPING BY HARVEST MOŽNOSTI STANOVENÍ VÝNOSU SLÁMY PŘI SKLIZNI LISEM S VARIABILNÍ LISOVACÍ KOMOROU JIŘÍ MAŠEK1, MILAN KROULÍK1 VÁCLAV PROŠEK2, PETR NOVÁK1, STANISLAV PETRÁSEK1 1 Katedra zemědělských strojů, TF ČZU v Praze, 2Katedra využití strojů, TF ČZU v Praze

Abstract The main aim of this article is to present a technical solution for straw and forage yield mapping when using round balers with variable chamber for harvest. Yield measurement is based on monitoring of instantaneous position of a tension roller mechanism for press chamber circular belt. During trial measurements wheat straw was harvested - baled. The acreage of a trial field was 12 ha. Calibration of the measuring system showed a strong dependence of the tension roller position on the amount of pressed straw (R2 = 0.99). Geostatistical evaluation confirms a spatial relationship of data set and there is a moderate spatial dependence. Finally, yield map of straw was created. Keywords:

harvest, yield mapping, GPS

ÚVOD

Mapování výnosů plodin je jedním ze základních prvků precizního zemědělství. Pro mapování výnosů pícnin se používají čidla a systémy, které jsou osazovány přímo na žací stroje nebo řezačky. Metodou mapování výnosů vhodnou pro různé plodiny se ukazuje být také vážení odvozních prostředků nebo sběracích lisů. Myšlenka, na které je princip práce těchto metod založen, je poměrně jednoduchá. Její praktická aplikace však s sebou přináší problémy technického i organizačního charakteru. Wheeler a kol (1997) popsali základní požadavky na systém mapování výnosu polních plodin založený na kontinuálním vážení odvozového prostředku. Goodwin (1999) pokračoval ve výzkumu na popsaném zařízení založeném na kontinuálním vážení návěsu. Celkově lze konstatovat, že kontinuální vážení návěsů v kombinaci s přijímáním GPS (Global Positioning System) signálu lze použít pro mapování výnosů. Na podobném principu je založena i myšlenka mapování výnosu pícnin při jejich sklizni pomocí lisu na válcové balíky. Systém měření vyvinuli Behme a kol. (1997) a Wild, Aurenhammer (1997, 1999). Systém byl založen na snímání zatížení osy kol pomocí tenzometrických snímačů. Celý systém lze doplnit o přijímač GPS pro tvorbu výnosových map. Vážení za klidu stroje je velice přesné, ale za pohybu může měření dosáhnout chyby větší jak 20 %. Negativní vliv na přesnost měření mají rázy vzniklé od přejezdu nerovností terénu. Hlavní náplní článku je představení možnosti měření výnosu pícnin a slámy pomocí svinovacího lisu s variabilní komorou, které je založené na měření polohy napínací klatky oběžných pásů lisovací komory. MATERIÁL A METODY Technické řešení spočívá v uspořádání prvků pro sledování polohy napínacího mechanismu variabilní lisovací komory lisu během lisování píce nebo slámy do balíku. Pro měření byl použit svinovací lis VICON RV1601 OPTICUT. Byla lisována pšeničná sláma. Poloha napínacího mechanismu byla sledována pomocí potenciometru. Umístění potenciometru je znázorněno na obrázku 1. Detailní popis zapojení a řešení dokládá užitný vzor CZ 19754 U1. Výstupem z potenciometru byly pulsy. Systém byl dále kalibrován.

215


ISSN 1802-2391

Obr. 1 – Umístění potenciometru na napínacím mechanismu oběžných pásů (1 – napínací mechanismus, 2 – pákový mechanismus, 3 – potenciometr)

Před kalibrací byl vytvořen přerušovaný řádek s 10 m řádku slámy s 10 m přerušením bez slámy. Desetimetrové řádky byly zváženy (obr. 2). Takto byl postupně vytvořen balík. Pro jednotlivé řádky byly odečteny hodnoty pulsů, které odpovídaly poloze napínacího mechanismu při postupném plnění lisovací komory.

Obr. 2 – Postup při kalibraci senzoru (vážení řádku slámy)

Na základě sledování těchto parametrů lze určit okamžitou průchodnost sklízeného materiálu a posléze vytvářet výnosové mapy. Pro získání prostorově vztažených dat průchodnosti materiálu byly do měřicí ústředny zaznamenávány pulsy z potenciometru současně se záznamem polohy stroje z DGPS přijímače. Interval záznamu byl nastaven na 2s. VÝSLEDKY A DISKUSE Na základě výsledku kalibrace potenciometru byla získána kalibrační křivka. Průběhu závislosti počtu pulsů z potenciometru a přírůstku hmotnosti balíku nejlépe odpovídala exponenciální křivka s rovnicí y = 2745.1e-0,002x. Průběh kalibrační křivky přináší graf na obrázku 3.

216


ISSN 1802-2391

2900 R2 = 0.99

2700 počet pulsů

2500 2300 2100 1900 1700 1500 0

50

100

150

200

250

hmotnost balíku (kg)

Obr. 3 – Průběh závislosti počtu pulsů na přírůstku hmotnosti balíku

výstup z potenciometru (pulsy)

Při lisování píce lisem s variabilní komorou je dosaženo rovnoměrné slisovanosti a přírůstek objemu balíku zaznamenaný potenciometrem je úměrný zvýšení jeho hmotnosti. Na obrázku 4 je zobrazena část časové řady záznamu z měření přírůstku balíku. Pro následné zpracování byl z jednotlivých přírůstků postupně stanoven výnos t.ha-1. Před zpracováním bylo ze souboru dat zapotřebí vyloučit hodnoty, které byly zaznamenány při návratu napínacího mechanismu po vytvoření balíku do výchozí polohy a hodnoty zaznamenané na souvratích. Také hodnoty, kdy je balík vázán, byly ze souboru dat vyloučeny. Po zpracování záznamu byly zjištěny hodnoty výnosu slámy v rozmezí od 1.5 do 7.3 t.ha-1 s průměrnou hodnotou 4.4 t.ha-1.

2900 2700 2500 2300 2100 1900 1700 1500 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

výběr z časové řady (s)

Obr. 4 – Část záznamu měření

Upravená data byla následně využita ke geostatistickému zpracování, jehož úkolem bylo prokázání prostorových závislostí mezi měřenými daty. Konečným grafickým výstupem byla mapa výnosu slámy vytvořená interpolační metodou Kriging (obr. 5).

217


ISSN 1802-2391

Obr. 5 – Výnosová mapa slámy (t.ha-1)

Vzhledem k množství lisovaného materiálu může být informace o výnosu pícnin rovněž přínosem. I když byly v literárním přehledu představeny některé systémy, nedošlo zatím k rozšíření žádného z uvedených principů tak, jako je tomu například u sklízecích mlátiček. Jedním z důvodů mohou být nedostatky systémů, které rovněž vyplývají z literárního rozboru. ZÁVĚR Měření polohy napínací klatky oběžných pásů lisu s variabilní komorou se ukázalo jako možná metoda hodnocení výnosu lisovaného materiálu. Kalibrace měřicího systému ukázala, že princip měření polohy napínací klatky oběžného pásu není na otřesy citlivý. Výhoda systému spočívá ve značné jednoduchosti konstrukce. Na druhou stranu je zde limitující faktor typ lisu, kdy je nezbytná variabilní lisovací komora. Výsledek bude jistě ovlivňovat také druh lisovaného materiálu a jeho slisovatelnost. Z tohoto pohledu bude nutná kalibrace měřidla před lisováním konkrétního materiálu. Literatura: BEHME, J.A. et al. 1997. Site-Specific Yield for Forages. ASAE Paper No. 97-1054. St. Joseph, Michigan, ASAE. KROULÍK, M., MAŠEK, J., HEŘMÁNEK, P., KUMHÁLA, F. 2009. Zapojení snímačů pro zjišťování průchodnosti píce ve svinovacím lisu s variabilní komorou. ÚPV No CZ 19754 U1, reg. 02.04.2009. GOODWIN, R. J. et al. 1999. Cumulative mass determination for yield maps of non-grain crops. Computers and Electronics in Agriculture 23/1999, Elsevier Sciences, s. 85-101 WHEELER, P., et al. 1997. Trailer Based Yield Mapping. Precision Agriculture 1997, BIOS Scientific Publishers Ltd, s. 751-758 WILD, K., AUERNHAMMER, H. 1997. Dynamic Weighing in a Round Baler for Local Yield Measurement. ASAE Paper No. 97-1055. St. Joseph, Michigan, ASAE. WILD, K., AUERNHAMMER, H. 1999. A weighing system for local yield monitoring of forage crops in round balers. Computers and Electronics in Agriculture 23, Elsevier Sciences, p. 119-132 Práce vznikla díky výzkumnému záměru MSM 604 6070905. Kontaktní adresa: Jiří Mašek, Katedra zemědělských strojů, TF ČZU v Praze, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6 Suchdol Tel: +420 224 38 3137 E-mail: [email protected]

218


ISSN 1802-2391

ANALYSIS OF AVERAGE MILEAGE AND DECREASE OF PRICES ON USED CAR MARKET ROZBOR PRŮMĚRNÉHO POČTU NAJETÝCH KILOMETRŮ A POKLESU CENY NA TRHU S POUŽITÝMI AUTOMOBILY MIROSLAV MIMRA, VLASTIMIL ALTMANN, JAN HARÁK Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů

Abstract This paper present analyses of selected factors that are influencing the market price of Skoda Octavia II cars, produced since 2004. The analysed factors are: proportion of cars on the market of used cars according to their equipment, the share of vehicles by type gearbox, average mileage, depending on the time of car use and decrease of the market value based on mileage. Keywords:

factor analysis, Škoda Octavia II, care price, care equipment, year of produced

Souhrn V článku jsou uváděny výsledky analýzy vybraných faktorů a jejich vliv na tržní cenu vozů Škoda Octavia II, vyráběných od roku 2004. Analyzované faktory jsou: zastoupení vozů na trhu s ojetými vozidly dle jejich výbavy, zastoupení vozů dle typu převodovky, průměrný počet najetých kilometrů v závislosti na době používání automobilu a úbytek tržní hodnoty v závislosti na počtu najetých kilometrů. Klíčová slova: analýza faktorů, Škoda Octavia II, cena vozu, vybavení vozu, rok výroby ÚVOD

V článku je proveden rozbor vlivu některých faktorů, které ovlivňují tržní cenu automobilu Škoda Octavia II. Cena vozů může být stanovena smluvně, na základě vzájemné dohody strany prodávající a strany kupující, tedy na základě ochoty prodávajícího za danou cenu vůz prodat a kupujícího za danou cenu vůz koupit. Cena může být rovněž stanovena na základě znaleckého ocenění motorových vozidel, které se provádí podle Znaleckého standartu č. I. vypracovaného Ústavem soudního inženýrství Vysokého učení technického v Brně. Základem je prohlídka vozidla, podle které se provede stanovení technické hodnoty. Dále se zjistí výchozí cena vozidla (tj. odpovídající cena nového vozidla k datu ocenění) bez pneumatik prvomontáže a cena zvláštní a mimořádné výbavy. Výsledkem je časová cena, odpovídající technickému opotřebení. Cena obvyklá (obecná) se vypočte pomocí tzv. koeficientu prodejnosti. [1] Pro správné stanovení koeficientu prodejnosti a tím i ceny vozu je nutné znát vliv a hlavní faktory, které ovlivňují výslednou cenu. Mezi tyto faktory patří technický stav, používané pohonné hmoty, cena, historie vozidla, stáří vozidla, dostupnost servisních služeb a další faktory. Ocenění vozu by měl být transparentní, ačkoliv poměrně složitý proces, při kterém se musí zohlednit velké množství parametrů. Výsledkem je cena, která je pro každý ojetý vůz zcela individuální, na základě zohlednění hodnocených parametrů. Faktory, které mají vliv na tržní cenu, jsou výbava automobilu (Classic, Ambiente, Elegance), druh paliva, rok výroby, počet najetých kilometrů, počet majitelů, obsah a výkon motoru, barva a typ převodovky. Tyto údaje jsou porovnávány z řady hledisek. MATERIÁL A METODY Zjišťování tržní ceny probíhalo v prvních třech měsících roku 2010 u vzorku 500 vozů Škoda – provedení Octavia II a Octavia II Combi. Ceny byly zjišťovány z webových stránek autobazarů (např. AAA Auto, Sbazar, Škoda Plus, Cars.cz), individuálních nabídek fyzických osob uváděných v inzerátech a z nabídkových cen v autobazarech v Praze. Faktory, které mají vliv na tržní cenu, jsou výbava automobilu (Classic, Ambiente, Elegance), druh paliva, rok výroby, najeté kilometry, počet majitelů, obsah a výkon motoru, barva 219


ISSN 1802-2391

a typ převodovky. Tyto údaje jsou porovnávány z řady hledisek. Základní rozdělení pro porovnání vlivu roku výroby na cenu automobilu Octavia II a Octavia II Combi jsou rozděleny na automobily s benzínovým motorem a s naftovým motorem, dále pak podle výbavy. U všech porovnání jsou srovnány automobily s přibližně stejným počtem najetých kilometrů, stejným obsahem motoru, od prvního majitele. Dále je hodnocen počet nabízených barev a jejich četnost. Z těchto dat jsou generovány tabulky a grafy, ze kterých jsou formulovány závěry, pomocí třídění, porovnávání a průměrování této databáze automobilů. Výsledkem analýz je vliv těchto faktorů na tržní cenu vozidla. Analyzovanými hodnotami jsou např.: zkoumání průměrné ceny podle roku výroby automobilu, její procentní účinek, poměry vozů s benzínovým a naftovým motorem, počet ujetých kilometrů, výbava automobilu, podíl nabízených barev ojetých automobilů, motorizace a převodovky, porovnání s odpisy a amortizační křivkou a další. V článku je provedena analýza zastoupení vozů dle výbavy na trhu s ojetými vozidly, vybavení převodovkou a průměrného počtu najetých kilometrů v závislosti na stáří vozu. VÝSLEDKY A DISKUSE Výbava Škody Octavie II Škoda Octavia II je nejčastěji nabízena na trhu s ojetými vozy s výbavou Classic, Ambiente, Elegance, ale i ve sportovní verzi RS a v luxusní verzi L&K. Na trhu s ojetými automobily jsou zastoupeny automobily se všemi druhy výbavy, nejmenší podíl na trhu činí sportovní verze RS a luxusní verze L&K. Na trhu s ojetými vozy se nejčastěji vyskytují automobily s výbavou Ambiente, tato výbava má zastoupení 43 %. Na druhém místě je Octavie II s výbavou Elegance (31 %) Tato výbava je ještě bohatší než verze Ambiente, což je patrné i ze značného rozdílu ve výši pořizovací ceny Základní výbava (Classic) je v nabídce zastoupena 22 % podílem. Procentní podíl automobilů na trhu ojetých vozů podle výbavy je zobrazen na obrázku 1. Škoda Octavia II Combi je nejčastěji nabízena na trhu s ojetými vozy s výbavou Classic, Ambiente, Elegance, RS a L&K. Nejvíce zastoupenou výbavou u nabízených ojetých vozů Octavie II Combi je výbava Elegance, která má podíl 35 %, dále jak vyplývá z obrázku 2, jsou to automobily s výbavou Ambiente a mnohem více je zde zastoupené sportovní provedení RS a automobily s ostatní výbavou. Automobily Octavia II Combi, jsou dražší než základní verze Octavia II a majitelé, kteří si je kupují, už investují do lepší výbavy. Nejmenší zastoupení má verze Classic.

Obrázek 1 – Procentní zastoupení automobilů Škoda Octavie II na trhu s ojetými vozy podle druhu výbavy

Obrázek 2 – Procentní zastoupení automobilů Škoda Octavie II Combi na trhu s ojetými vozy podle druhu výbavy

Převodovka Škody Octavie II Procentní vyjádření použití automatické převodovky u Octavie II a u Octavie II Combi je na obrázku 3. Většina automobilů je na trhu s ojetými vozy nabízena s manuální převodovkou, jen malé procento je nabízeno s automatickou převodovkou. V základní výbavě u nového vozu je automatická převodovka ohodnocena oproti manuální, rozdílem v ceně 55 000,- Kč. Ze sledovaného vzorku má automatickou převodovku 7 % u Octavie II a 3 % u Octavie II Combi. Automatická převodovka zvyšuje spotřebu vozu okolo 1 až 2 litru na 100 kilometrů. Nabízené

220


ISSN 1802-2391

ojeté vozy s automatickou převodovkou mají svou hodnotu oproti stejným automobilům s manuální převodovkou vyšší o 20 000 až 30 000,- Kč.

Obrázek 3 – Procentní zastoupení manuální a automatické převodovky u Škody Octavie II (vlevo) a Škody Octavie II Combi (vpravo)

Počet najetých kilometrů u Octavie II Z porovnaných vzorků automobilů je patrné, že počet najetých kilometrů u automobilů vyrobených v roce 2005 a 2006, je téměř na stejné úrovni jako u automobilů vyrobených v roce 2004 (obrázek 4). Tento fakt může být ovlivněn řadou faktorů, např.: postupně se zvyšující cenou benzínu, ale hlavně nafty, což má vliv na četnost používání automobilu. Z uvedeného grafu viz obrázek 4, z kterého vyplývá, že celkový počet najetých kilometrů u starších automobilů vyrobených v roce 2004, 2005 a 2006, je téměř na stejné úrovni a průměrně majitelé vozů Octavia II, kteří je používají v prvních 3 letech, najedou každý rok až 40 000 km. Z grafu (obrázek 5) vyplývá, že majitelé Octavie II Combi najezdí cca 60 000 km ročně. Majitelé Octavia II Combi najedou za první 2 roky, přibližně stejný počet kilometrů jako majitelé Octavie II za 3 roky.

Obrázek 4 – Průměrný počet najetých kilometrů u vybraných vozů Škoda Octavia II podle roku výroby

Obrázek 5 – Průměrný počet najetých kilometrů u vybraných vozů Škoda Octavia II Combi podle roku výroby

Vliv ujetých kilometrů na cenu vozu Při porovnávání podobných vozů (motorizace, výbava, rok výroby, technický stav, počet majitelů) je patrné, že vliv počtu ujetých kilometrů na stanovení ceny ovlivňuje tržní cenu vozu. Při 40 000 ujetých kilometrech je pokles ceny o 10 000,- Kč. Při ujetí 80 000 km je pokles ceny 20 000,- Kč a při ujetých 120 000 km je pokles ceny 35 000,- Kč. Předpokládaný pokles ceny s počtem ujetých kilometrů je znázorněn v obrázku 6.

221


ISSN 1802-2391

Obrázek 6 – Předpokládaný pokles ceny v závislosti na počtu ujetých kilometrů

ZÁVĚR Z provedených analýz vyplývá, že k nejmenšímu poklesu ceny dochází u vozu s výbavou Classic, kde cena vozu, ve vztahu k roku výroby, klesá rovnoměrně. U vozů s výbavou Ambiente a Elegance dochází k vyššímu poklesu ceny. Tento fakt je způsoben původní vysokou pořizovací cenou těchto modelů. Na zůstatkovou cenu vozidla má vliv především stáří automobilu. Nový automobil je investicí, která velmi rychle ztrácí hodnotu, a to i při malém počtu najetých kilometrů. Z provedených analýz vyplynulo, že po roce se hodnota automobilů sníží cca o 20 procent. K největšímu poklesu ceny vozidla dochází během prvních 3-4 let, v závislosti na výbavě, poté se cena mírně stabilizuje a v dalších letech již klesá pomaleji. Mezi další faktory ovlivňující cenu patří např. automatická převodovka. V nabídce ojetých vozů je rozšířená minimálně, ale navyšuje cenu až o 30 000,- Kč. Při analýze vlivu počtu ujetých kilometrů na tržní cenu vozidla, je samozřejmé, že s počtem ujetých kilometrů, cena vozidla klesá. Ze srovnání vyplynulo, že největší počet kilometrů ročně najedou vozidla v prvních třech letech, zatímco u starších automobilů, se roční počet najetých kilometrů snižuje. To znamená, že cena ojetého vozu z titulu najetých kilometrů je nejvíce ovlivněna v prvních třech letech. Literatura: [1] BRADÁČ, A. et all. Rádce majitele automobilu. Vyd. 1. Praha: LINDE, 1998. 549 s. ISBN 0-7201-119-7. [2] HARÁK, J. Analýza faktorů ovlivňujících tržní cenu u vybrané skupiny strojů nebo automobilů. Diplomová práce. Praha: TF, ČZU v Praze, 2010 Poznatky uvedené v tomto článku byly získány v rámci řešení výzkumného záměru MŠMT č. MŠM 6046070905. Kontaktní adresa: Ing. Miroslav Mimra, Ph.D., Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů, 224 383 145, [email protected] doc. Ing. Vlastimil Altamnn, Ph.D., Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů, 224 383 144, [email protected] Ing. Jan Harák, Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů

222


ISSN 1802-2391

ANALYSIS OF WASTE MANAGEMENT IN THE CITY ČESKÝ BROD ANALÝZA NAKLÁDÁNÍ S ODPADEM VE MĚSTĚ ČESKÝ BROD MIROSLAV MIMRA, VLASTIMIL ALTMANN, JANA STAVINOHOVÁ Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů

Abstract This paper is focused on the analysis of waste management and on propose of possible changes with waste management in the city Český Brod. In the paper is described current system of collection and waste disposal and proposed change in this system, which is intended to optimize the numbers of disposal or the numbers of containers. Keywords:

municipal waste, collection system, waste management

Souhrn V článku je provedena analýza nakládání s odpady a na navržení možných změn v nakládání s odpady v obci Český Brod. V článku je popsán současný systému sběru a svozu odpadu a navržena možná změna v tomto systému, která muže pomoci optimalizovat počet svozu či počet nádob. Klíčová slova: komunální odpad, systém sběru, nakládání s odpady ÚVOD

Údaje týkající se produkce komunálních odpadu v ČR jsou značně odlišné. Podle Českého statistického úřadu se pohybuje kolem 3,3 mil. tun a statistika MŽP uvádí 5,4 mil. tun. Pokud tedy každý rok vznikne v ČR 5,4 mil. tun komunálního odpadu, na každého obyvatele připadá 510 kg. Průměr EU je 503 kg. Např. Rakousko a Belgie ukládají na skládky a do spaloven méně než 180 kg netříděných odpadů. MŽP předpovídá, že množství odpadů by mělo v rozmezí let 2010 a 2020 vzrůst o 30 %, tedy na 663 kg na osobu. [1]. Třídění komunálního odpadu v ČR se zlepšuje. Přibližně 13 % odpadu z domácností je ukládáno do kontejnerů určených k separaci. V roce 2011 bylo na obyvatele vytříděno 15 kg papíru, 11 kg skla, 10 kg plastu, 5 kg kovu a 5 kg ostatních odděleně sbíraných složek. [2]. Odpadová politika ČR v oblasti KO prošla většinou pozitivními změnami. Při vstupu do EU se ČR zavázala výrazně snížit množství biologicky rozložitelných odpadů (papír, dřevo, odpad z údržby zeleně, kuchyňský odpad, textil) ukládaného na skládky v roce 2020 na 35 % množství, které bylo ukládáno v roce 1995. Tento cíl se však nedaří plnit. V současné době se skládkuje přibližně 68 % odpadu z domácností a většinu jemu podobných odpadů ze živností. Situace pro ČR je o to náročnější, že do bilance roku 1995 není zahrnut odpad ze zahrad a parku. Druhým závazkem, který ČR musí do roku 2020 splnit, je zvýšení recyklace KO. Plán odpadového hospodářství ČR požadoval do roku 2010 zvýšit materiálové využití KO (bez živností) na 50 %, ale tento stanovený cíl stále není naplněn. Třetím závazkem je zpracovat plán prevence vzniku odpadu. Množství vyprodukovaného odpadu nemusí růst, je však potřeba učinit kroky k naplnění tohoto cíle [3]. MATERIÁL A METODY Analýza produkce odpadu je provedena ve městě Český Brod, které se nachází ve Středočeském kraji, okrese Kolín. Obec má 6 843 obyvatel, výměra katastrálního území je 1 971 ha. V obci se nachází 2 615 bytů a 1 483 domů. Na základě vstupních dat o počtu obyvatel, typu zástaveb je vypočtena teoretická produkce komunálního odpadu připadající na jednoho obyvatele. Tato teoretická produkce je dále porovnávána s daty skutečné produkce odpadu ve městě. Zjištěné rozdíly v produkci jsou analyzovány a vyhodnocovány. Dále je provedena analýza svozu komunálního odpadu dle jednotlivých komodit a zaplněnosti sběrových nádob. Na základě výsledků rozboru jsou navrhovány možné změny v systému nakládání s komunálním odpadem. 223


ISSN 1802-2391

VÝSLEDKY A DISKUSE Vývoj produkce směsného a tříděného KO v Českém Brodě v průběhu let 2009 až 2011 (rok 2009 je brán jako základ). V Českém Brodě se v roce 2009 vyprodukovalo 2 541,53 t směsného KO a 208,75 t tříděného KO. V roce 2010 2 496,51 t směsného KO a 221,58 t tříděného KO. V roce 2011 2 446,65 t směsného KO a 210,01 t tříděného KO. V roce 2010 klesla produkce směsného KO o 1,77 % a v roce 2011 klesla o 3,73 %. U tříděného KO došlo v roce 2010 k nárůstu o 6,15 %, v roce 2011 došlo k nárůstu o 0,60 %. Ve městě Český Brod a spádových obcích, je celkem 68 míst dostupných pro občany k ukládání separovaného odpadu. Svoz zabezpečují Technické služby Český Brod, pomocí nádob 110 litrů, 120 litrů, 140 litrů, 240 litrů, 1 100 litrů a 660 litrů. Vývoz nádob je prováděn 1x za 14 dní v liché týdny pro směsný odpad a v sudé týdny pro bioodpad. V období červen až listopad se bioodpad odváží každý týden a v prosinci, lednu a únoru se vyváží vždy poslední týden v měsíci. Papír a lepenka se vyváží 1x týdne, barevné sklo se vyváží 1x za měsíc, sklo barevné/bílé z duo zvonu se vyváží 1x za 2 až 3 měsíce dle potřeby, plasty se vyvážejí 1x týden v období říjen až duben a 2x týdne v období květen až září, nápojové kartony se vyvážejí 1x měsíc. V Českém Brodě je v současné době celkem 1 350 nádob na bioodpad a je zde rozmístěno 58 kontejnerových míst na tříděný odpad. Z celkového počtu 1 350 nádob na bioodpad je 800 kusů nádob o obsahu 240 litrů, 250 kusů je o obsahu 120 litrů a 300 kusů je o obsahu 140 litrů. Kontejnerů na tříděný odpad je v Českém Brodě 268. Tyto kontejnery mají objem 1 100 litrů. Z toho je 75 kontejnerů na papír, 77 na plast, 26 na tetrapak, 49 na sklo a zvonů na tříděné sklo je 41. Domovním odpadem se rozumí odpad, který vzniká v domácnostech jako spotřební odpad jejich obyvatel a je součástí komunálního odpadu. Celkové množství domovního odpadu je stanoveno na základě průměrných hodnot týdenního množství komunálního odpadu. Pro výpočet je také nutné znát počet obyvatel v zástavbě C, P a hodnoty délky topného a netopného období v ČR. Počet obyvatel v zástavbě C je 4 700 a v zástavbě P je 2 143 obyvatel. Výsledné vypočtené teoretické množství domovního odpadu je uvedeno v tabulce 1. Tab. 1 – Výsledné množství domovního odpadu v Českém Brodě GoDO GoT GoN GoDO Gc Gp

Množství domovního odpadu [kg] 1 270 401,1 953 502,0 316 899,1 1 270 401,1 611 000,0 659 401,1

Při výpočtu teoretické hmotnosti jednotlivých komodit se vychází z odhadované skladby domovního odpadu v různých zástavbách. Celkové množství směsného odpadu se stanoví pomocí ukazatelů vyjadřujících podíl domovního odpadu a podíl domovnímu podobného odpadu na celkovém množství tohoto směsného odpadu. Tab. 2 – Vypočtené množství jednotlivých komodit odpadu v daných zástavbách Sledované hodnoty hmotnostního zastoupení jednotlivých látek [kg] Odpad Zástavba C Zástavba P Celkem Papír, lepenka 346 742,50 71 592,12 418 334,62 Plast 256 620,00 84 780,14 341 400,14 Sklo 117 617,50 83 838,14 201 455,64 Bioodpad 288 697,50 59 346,10 348 043,60 NO 4 582,50 4 710,01 9 292,51 Velkoobjemový odpad 160 387,50 107 388,18 267 775,68 Směsný KO 352 852,50 530 346,88 883 199,38 1 527 500,00 942 001,57 2 469 501,57 Celkem

224


ISSN 1802-2391

Podíl domovního odpadu v městské zástavbě činí 40 %, což je 611 000 kg a podíl domovního odpadu ve venkovské zástavbě činí 70 %, což je 659 401,1 kg. Hmotnost 100 % v městské zástavbě je 1 527 500 kg a hmotnost 100 % ve venkovské zástavbě je 942 001,57 kg. V tabulce 2 je vypočtené množství jednotlivých komodit odpadu v daných zástavbách pomocí procentuálního zastoupení. V tabulce 3 je vypočten objem vybraných složek odpadu. Tab. 3 – Výsledný objem vybraných součástí odpadu v m3 Objem vybraných složek odpadu [m3] Složka odpadu Zástavba C Zástavba P Celkem Papír 6 304,41 1 301,67 7 606,08 Plast 10 264,80 3 391,21 13 656,01 Sklo 392,06 279,46 671,52 Bioodpad 412,43 169,56 581,99 NO 5,73 5,89 11,62 VOO 891,04 488,13 1 379,17 Směsný KO 1 603,88 1 205,33 2 809,21

Dále je posuzováno zlepšení sběru a svozu BRO, plastu, papíru a skla pomocí optimalizace frekvence svozu nebo změnou počtu sběrových nádob. Sběr a svoz BRO Objem biologicky rozložitelného odpadu v Českém Brodě činí 581,99 m3 z tabulky. Biologicky rozložitelný odpad je v současné době v Českém Brodě svážen 1x měsíčně v měsících prosinec, leden, únor, v období červen až listopad je svážen 1x týdně a v březnu, dubnu a v květnu je svoz prováděn 1x za 14 dní. Za rok to činí 33 svozů. K dispozici je 250 ks nádob o objemu 120 litrů, 300 ks nádob o objemu 140 litrů a 800 ks o objemu 240 litrů. V následující tabulce 4 je vypočtena zaplněnost nádob při daném objemu biologicky rozložitelného odpadu a při současném stavu počtu svozů, počtu nádob a objemu nádob. Tab. 4 – Vypočtená zaplněnost sběrných nádob na BRO Objem BRO [m3] Současný počet svozů za rok Objem nádob [l] Počet nádob [ks] Objem nádob [m3] Objem BRO v nádobách za rok [m3] Zaplněnost nádob [%]

120 250 0,12 990 58,79

581,99 33 140 300 0,14 1 386 41,99

240 800 0,24 6 336 9,19

Výsledné hodnoty zaplněnosti nádob nejsou příliš optimální. Především u nádoby s objemem 240 litrů je zaplněnost nádoby velmi malá. Otázkou je, zda se více vyplatí snížit počet nádob nebo počet svozů. Pokud by se snížil počet svozů, je možné, že hlavně v letních měsících bude z nádob vycházet nepříjemný zápach. Je však nutné ponechat vyšší kapacitu nádob, protože do nádob může být ukládán objemný odpad (např. větve). Tab. 5 – Zaplněnost nádob při novém počtu svozů BRO Objem BRO [m3] Objem nádoby [m3] Počet nádob [ks] Objem BRO v 1 nádobě [m3] Nový počet svozů za rok Objem BRO v nádobách za rok [m3] Zaplněnost nádob [%]

581,99 0,24 800 0,73 6 1 152 50,52

Také produkce BRO během roku vykazuje výkyvy, na jaře a na podzim je produkce BRO vyšší. V případě velké zaplněnosti nádob, budou lidé ukládat odpad do nádob na směsný KO nebo 225


ISSN 1802-2391

na jiná místa. Proto je optimalizován počet nádob a počet svozů jen u nádob o objemu 240 l. Následující tabulka 5 ukazuje, jaký vliv bude mít na zaplněnost nádob změna počtu svozů a tabulka 6 naopak ukazuje, jaký vliv na zaplněnost nádob způsobí změna počtu nádob. Zaplněnost nádob v tomto případě vykazuje lepší hodnoty ve srovnání s výslednou hodnotou zaplněnosti nádob v tabulce 3. Při výpočtu nového počtu svozů v tomto případě vyšlo, že za rok stačí nádobu o objemu 240 l vyvézt 4x při zaplněnosti 75,78 %. Ale z hlediska bezpečnosti je počet svozů upraven na 6 za rok při zaplněnosti 50,52 %. Zaplněnost nádob, viz tabula 6, je tedy 48,99 %. Nádoby mají dostatečnou rezervu, pro situace, kdy vyprodukované množství BRO je vyšší. Tab. 6 – Zaplněnost nádob při změněném počtu nádob na BRO Objem BRO [m3] Současný počet svozů za rok Nový počet nádob [ks] Objem nádob [m3] Nový počet svozů za rok Objem BRO v nádobách za rok [m3] Zaplněnost nádob [%]

581,99 33 150 0,24 6 1 188 48,99

Sběr a svoz papíru Objem papíru v Českém Brodě činí 7 606,08 m3. Papír je svážen od ledna do prosince 1x týdně, což za rok dělá 52 svozů. K dispozici je 75 ks nádob o objemu 1 100 litru. V následující tabulce 7 je vypočtena zaplněnost nádob při daném objemu papíru a při současném stavu počtu svozů, počtu nádob a objemu nádob. Tab. 7 – Zaplněnost sběrných nádob na papír Objem papíru [m3] Současný počet svozů za rok Objem nádob [l] Počet nádob [ks] Objem nádob [m3] Objem papíru v nádobách za rok [m3] Zaplněnost nádob [%]

7 606,08 52 1 100 75 1,1 4 290 177,30

Tab. 8 – Navržený počet svozů papíru Objem papíru [m3] Objem nádob [m3] Počet nádob [ks] Objem papíru v 1 nádobě [m3] Nový počet svozu za rok Objem papíru v nádobách za rok [m3] Zaplněnost nádob [%]

7 606,08 1,1 75 101,41 93 7 672,5 99,13

Tab. 9 – Nový počet nádob pro sběr papíru Objem papíru [m3] Současný počet svozu za rok Nový počet nádob [ks] Objem nádob [m3] Objem papíru v nádobách za rok [m3] Zaplněnost nádob [%]

7 606,08 52 135 1,1 7 722 98,50

Vypočtená hodnota zaplněnosti nádob je vysoká. Současný počet svozů a počet nádob je nevyhovující. Nádoby nedokážou pojmout takové množství papíru a jsou přeplněné. Proto je nutné přistoupit k úpravě počtu svozů nebo k úpravě počtu nádob. V tabulce 8 je navržen nový počet

226


ISSN 1802-2391

svozů a v tabulce 9 je návrh na zvýšení poctu nádob. Výsledná zaplněnost nádob při novém počtu svozů je více optimální než v případě počtu 52 svozů za rok. Sběr a svoz plastů Objem plastů v Českém Brodě činí 13 656,01 m3. Plasty jsou sváženy v období od října do dubna 1x týdně a v období od května do září 2x týdně. Za rok se uskuteční 68 svozů. K dispozici je 77 ks nádob o objemu 1 100 litru. V tabulce 10 je vypočtena zaplněnost nádob při daném objemu plastů a při současném stavu počtu svozů, počtu nádob a objemu nádob. Tab. 10 – Zaplněnost sběrných nádob na plasty Objem plastů [m3] Současný počet svozů za rok Objem nádob [l] Počet nádob [ks] Objem nádob [m3] Objem plastů v nádobách za rok [m3] Zaplněnost nádob [%]

13 656,01 68 1 100 77 1,1 5 759,6 237,1

Zaplněnost nádob dosahuje hodnoty 237,1 %. Díky tomu je vhodné přikročit k úpravě počtu svozů za rok nebo ke zvýšení počtu sběrných nádob na plasty. V tabulce 11 je uveden nový počet svozů a zaplněnost nádob na plasty při tomto novém počtu svozů. Pokud by se zvolil počet svozů za rok 162, zaplněnost nádob by byla 99,5 %, ale je nutné stanovit rezervu, protože ne každý stlačuje plastové láhve. V následující tabulce 12 je navržen nový počet nádob při zachování 68 svozů za rok a určena zaplněnost nového poctu nádob na plast. Tab. 11 – Zaplněnost nádob při novém počtu svozů plastů Objem plastů [m3] Objem nádob [m3] Počet nádob [ks] Objem plastů v 1 nádobě [m3] Nový počet svozu za rok Objem plastů v nádobách za rok [m3] Zaplněnost nádob [%]

13 656,01 1,1 77 177,35 200 16 940 80,61

Tab. 12 – Zaplněnost nádob při novém počtu sběrných nádob na plast Objem plastů [m3] Současný počet svozů za rok Nový počet nádob [ks] Objem nádob [m3] Objem plastů v nádobách za rok [m3] Zaplněnost nádob [%]

13 656,01 68 225 1,1 16 830 81,14

Sběr a svoz skla Objem skla v Českém Brodě je 671,52 m3. Sklo je z nádob sváženo v období od ledna do prosince 1x týdně a ze zvonů v měsících leden až prosinec je sváženo 1x za 3 měsíce. Za rok je sklo odvezeno celkem 56krát. Tab. 13 – Zaplněnost nádob a zvonů na sklo Objem skla [m3] Současný počet svozů za rok Objem nádob [l] Počet nádob [ks] Objem nádob [m3] Objem skla v nádobách za rok [m3] Zaplněnost nádob [%]

227

671,52 56 1 100 90 1,1 5 544 12,11


ISSN 1802-2391

Nádoby i zvony na sklo mají objem 1 100 litrů. Počet nádob je 49 ks a počet zvonů je 41 ks. V následující tabulce 13 je vypočtena zaplněnost nádob při daném objemu skla a při současném stavu počtu svozů, počtu nádob a objemu nádob. Vypočtená zaplněnost nádob je velmi nízká. V tabulce 14 je navržen nový počet svozů za rok při zachování počtu nádob a nová zaplněnost nádob na sklo. Vypočtená zaplněnost nádob při sníženém počtu svozů v tabulce 14 je optimálnější než v případě počtu 56 svozů za rok. Jedná se však o teoretickou hodnotu, neboť zaplněnost svozových nádob je limitována vzhledem k vyšší objemové hmotnosti skla především nosností těchto nádob. Následující tabulka 15 ukazuje, jaká zaplněnost nádob by se dala očekávat při novém počtu nádob na sklo. Tento počet svozů je však též teoretický s ohledem na výše uvedenou nosnost sběrových nádob a donáškovou vzdálenost, na kterou jsou obyvatelé ochotni sklo do nádob donášet. Tab. 14 – Nový počet svozů a nová zaplněnost sběrných nádob na sklo Objem skla [m3] Objem nádob [m3] Počet nádob [ks] Objem skla v 1 nádobě [m3] Nový počet svozů za rok Objem skla v nádobách za rok [m3] Zaplněnost nádob [%]

671,52 1,1 90 7,46 7 693 96,90

Tab. 15 – Zaplněnost sběrných nádob při novém počtu nádob na sklo Objem skla [m3] Současný počet svozů za rok Nový počet nádob [ks] Objem nádob [m3] Objem skla v nádobách za rok [m3] Zaplněnost nádob [%]

671,52 56 11 1,1 677,6 99,10

ZÁVĚR Posouzení sběru a svozu biologicky rozložitelného odpadu, plastu, papíru a skla má za cíl zlepšení nakládání s těmito komoditami. Vypočtena je zaplněnost nádob. Biologicky rozložitelný odpad se v Českém Brodě sbírá do nádob o objemech 120 l (250 ks), 140 l (300 ks) a 240 l (800 ks). Na papír, plasty a sklo slouží nádoby o objemu 1 100 l. Nádoby na papír (75 ks) a na plast (77 ks) byly přeplněné, nádoby na sklo (90 ks) a nádoby na biologicky rozložitelný odpadu o objemu 240 l byly málo zaplněné. Nádoby o objemu 120 l a 140 l byly přiměřeně zaplněné, měly dostatečnou rezervu pro pokrytí výkyvu množství biologicky rozložitelného odpadu během roku, proto u těchto nádob nebylo potřeba provést změnu počtu nádob či počtu svozů. U ostatních nádob je navržen nový počet nádob a nový počet svozů a posouzena zaplněnost při této změně. Literatura: [1] Hnutí DUHA. Program prevence komunálních odpadů pro ČR 2014-2024. [online]. Vystaveno září 2012 [cit. 2013-12-15]. Dostupné z: . [2] ČSÚ. Nakládání s odpady a produkce druhotných surovin. [online]. Vystaveno 2012-10-11 [cit. 2013-01-09]. Dostupné z: . [3] Arnika. Odpadová politika ČR. [online]. Vystaveno 2013-03-15 [cit. 2013-03-20]. Dostupné z: . [4] STAVINHOVÁ, J. Analýza nakládání s odpady ve vybrané obci. Diplomová práce. Praha: TF, ČZU v Praze, 2013

228


ISSN 1802-2391

Poznatky uvedené v tomto článku byly získány v rámci řešení grantu č. 31180/1312/3132 „Analýza fyzikálních vlastností separovaných složek komunálního odpadu“ financovaného z prostředků poskytnutých IGA TF. Kontaktní adresa: Ing. Miroslav Mimra, Ph.D., Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů, 224 383 145, [email protected] doc. Ing. Vlastimil Altamnn, Ph.D., Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů, 224 383 144, [email protected] Ing. Jana Stavinohová, Česká zemědělská univerzita, Technická fakulta, katedra využití strojů

229


ISSN 1802-2391

THE MEASUREMENT OF STUBBLE CULTIVATOR DRAUGHT FORCE UNDER DIFFERENT SOIL CONDITIONS MĚŘENÍ TAHOVÉHO ODPORU RADLIČKOVÉHO KYPŘIČE V ROZDÍLNÝCH PŮDNÍCH PODMÍNKÁCH PETR NOVÁK, FRANTIŠEK KUMHÁLA, JAN CHYBA, LUKÁŠ BENEŠ Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů

Souhrn Znalost energetické náročnosti strojů pro zpracování půdy je užitečným faktorem pro konstrukci strojů a také řízení zemědělských podniků. Bylo provedeno měření tahové síly pro kypřič Ecoland 4000 od firmy BEDNAR FMT. Měřicí souprava byla složena z traktoru John Deere 8220, který táhl kypřič. K němu byl přes měřící zařízení zapřažen další traktor John Deere 8345R . Měření byla prováděna na dvou různých typech půd (písčité a jílovité půdy) při provozní rychlosti 6, 8 a 10 km.h- 1 a na dva různé upravená hloubky zpracování půdy (0,1 m a 0,15 m). Půdní fyzikální vlastnosti byly charakterizovány měřením penetrometrického odporu, který se měří pomocí penetrometru PN-10 s úhlem kužele 30° a plochou 100 mm2. Výsledky ukázaly 30% nárůst tahové síly při práci v jílovité půdě ve srovnání s písčitou půdou. Byla také pozorována odlišná kvalita zpracování půdy na různých typech půd. Klíčová slova: tahová síla, půdní vlastnosti, zpracování půdy ÚVOD

Mechanický odpor je jedním z ukazatelů fyzikálních vlastností půdy. Tato vlastnost může být ovlivněna mnoha faktory, jako jsou: zhutnění půdy, struktura půdy, vlhkost půdy a mnoha dalších parametrů ( Adamchuk a Christenson, 2005). Hodnota tahové síly je u tažených strojů pro zpracování půdy rozhodujícím parametrem, pokud jde o náklady na pohonné hmoty. Samotný tahový odpor stroje půdy je ovlivněn mnoha parametry jako jsou: typ nástroje, geometrie nástroje, pracovní hloubka a pracovní rychlost. Nelze opomenout ani abrazivní opotřebení nástroje. Druhou oblastí faktorů ovlivňujících tahový odpor jsou faktory závislé na místě, jako je typ půdy, objemová hmotnost půdy, půdní vlhkost ( Arvidsson et al., 2004) a reliéfu pozemku ( Schutte a Kutzbach , 2003). Dalšími faktory, které ovlivňují konečnou hodnotu tahové síly, jsou podmínkou nástroj a seřízení nástroje. Paul (1992) provedl mapování návrhu na pokusném pozemku v Braunschweigu. Data logger zaznamenal signál z tenzometrických čepů na traktoru a rychlosti měřené radarem. Kromě výše uvedených autor zaznamenal také celkový prokluz. Výsledek naměřených hodnot byl v souladu závislost tahové síly na různých půdních typech v pokusném pozemku. Na základě výsledků Paul dospěl k závěru, že vlhkost půdy významně ovlivnila celkový prokluz traktoru. Van Bergeijk & Goense (1996) připojili na modifikovaný radličný pluh senzory, které sledovaly pracovní šířku a hloubku. Okamžitá poloha byla zaznamenána GPS přijímačem. Tahový odpor při orbě se pohyboval mezi 30-50 kN.m2. Van Bergeijk & Goense (2001) provedli i opakované měření na stejném poli určit vliv jílu v půdě na tahovou sílu. Komický (1999) odhaduje hlavní zdroje chyb při měření jako například: drsnost půdy, oscilace nástroje, rozdílné rychlosti, variability pozemku, atd. McLaughin et al.(2000). Chen (2013) provedl experimenty prováděny při pracovní rychlosti 3,19 km.h - 1 na třech různých typech půd: hrubý písek, hlinitopísčité a písčitohlinité. Výsledky ukázaly, že nejnižší hodnoty tahové síly byly pozorovány na písčité půdě (0,292 kN), než na hlinitopísčité půdy (0,430 kN) a nejvyšší hodnoty byly pozorovány v jílové půdě (0,585 kN). Současné znalosti o návrhu síly by mohl být užitečným nástrojem v mnoha ohledech. Výsledky mohou být použity v rutinní praxi pro porovnání energetické náročnosti technologií na zpracování půdy, ověřování technických změn na pracovním nástroji, optimalizace pracovních nástrojů a ověření agrotechnických opatření (Kroulík, 2013).

230


ISSN 1802-2391

MATERIÁL A METODY Polní měření se uskutečnilo v lokalitě Písková Lhota v oblasti středních Čech. Na pozemku se vyskytovala převážně písčitá až hlinitá půda. Na pozemku byl před měřením pěstován jarní ječmen s průměrným výnosem 5.2 t.ha-1. Sláma byla při sklizni rozdrcena a rozptýlena po pozemku. Po sklizni jarního ječmene byl pozemek zpracován talířovým kypřičem Strom Export v srpnu 2013 do hloubky 0.1 m. Byl proveden postřik 3 týdny před měřením (likvidace výdrolu). Byl použit neselektivní herbicid (glyphosfate). K měření tahové síly byla využita souprava traktoru John Deere 8220 a kypřiče Stromexport Ecoland EO 4000. Pracovní záběr stroje je 4 m. K samotnému měření bylo využito měřidlo tahové síly vyvinuté ve spolupráci ČZU a firmy BEDNAR FMT (dříve Strom Export). Jako tažný prostředek celé soupravy sloužil traktor John Deere 8345R (obr. 1). Traktor John Deere 8220 při měření neměl zařazený převodový stupeň a byl odbrzděný. Sloužil pouze pro zvedání a spouštění kypřiče. Tahovou sílu poskytoval pouze traktor John Deere 8345R.

Obr. 1 – Měřicí souprava

Základem měřicího přístroje je tenzometrický siloměr S- 38s rozsahem měření až do 200 kN. Siloměr bylo třeba umístit do ocelové klece tak, aby zatížení bylo pouze tahové nebo tlakové. Při ohýbání měřícího zařízení zatížení může dojít k jeho zničení. Snímač byl kalibrován na stacionárním pracovišti. Data ze snímače jsou zaznamenávány každé 2 s do notebooku, který se nachází v kabině traktoru. Měřící zařízení je doplněno závěsy pro uchycení mezi dvojici traktorů (obr. 2).

Obr. 2 – Měřící přístroj se siloměrem S- 38

231


ISSN 1802-2391

Nejprve byla provedena série měření bez zahloubení stroje. Toto měření je využito pro určení valivého odporu soupravy traktoru s kypřičem. Poté byla na kypřiči nastavena hloubka zpracování 0.1m. Měření byla provedena se zahloubeným kypřičem při rychlostech 6,8 a 10 km.h-1. Měření proběhlo na lehké písčité půdě a následně i na hlinité půdě v druhé části pozemku. Poté byla provedena změna nastavené hloubky na 0,15 m. Opět byly provedeny měření pro varianty 6,8 a 10 km.h-1. Měření byla provedena rovněž pro oba půdní typy. Doplňkové měření fyzikálních vlastností půdy bylo provedeno s využitím registračního penetrometru PN-10 vyvinutého na ČZU v Praze. Využívá hrot s povrchem kužele 30° a plochu 100 mm2. Dále byl při měření odkryt příčný profil zpracovávané půdy pro určení kvalitativních parametrů zpracování půdy. VÝSLEDKY A DISKUZE Graf na obrázku 3 zobrazuje naměřené výsledky pro kypření do hloubky 0.1 m. Naměřené hodnoty jsou vztaženy k 1 m záběru stroje. Kypřič pracoval na horní hranici svého pracovního rozsahu. Půda nebyla radličkami intenzivně nadzvedávána a mísena. Pouze došlo k odříznutí svrchní části půdního profilu a drobícímu efektu radliček. Těmto skutečnostem odpovídá i průběh měření. Výsledky ukazují lineární nárůst tahové síly spolu s pojezdovou rychlostí. To platí pro písčitou půdu i hlinitou půdu. Dále je výsledky prokázán vliv půdního typu na tahovou sílu. Při všech pracovních rychlostech lze pozorovat nárůst takové síly při pohybu stroje v půdě s vyšším obsahem jílových částic. 75

7,0

6,5

Písčitá půda- Medián, kvartily, rozsah Hlinitá půda- Medián, kvartily, rozsah

6,0

]Nk[ alís ávohaT

5,5

5,0

4,5

4,0

3,5

3,0 6

8

10

Rychlost pojezdu [km.h-1]

Obr. 3 – Tahová síla při hloubce zpracování 0,1m

Na obrázku 4 jsou vidět výsledky pro měření tahové síly při hloubce zpracování půdy 0,15 m. Kypřič se změnou hloubky pracoval s daleko větší intenzitou. Půda byla radličkami vyzvedávána a intenzivně se míchala s posklizňovými zbytky. Práce kypřiče vykazovala zlepšení kvalitativních parametrů (promíchání půdy, velikost hrud, příčný profil dna). Průběh tahové síly je zcela odlišný od měření při hloubce 0.1m. Zde nelze najít souvislost mezi nárůstem tahové síly a pracovní rychlostí. Naopak lze pozorovat větší závislost na půdním typu. Toto je pravděpodobně způsobeno pohybem půdy po radličce a v jejím okolí. Dochází k vytvoření vrstvy půdy, která je posouvána spolu s radličkou během pohybu vpřed. Hmotnost tohoto materiálu zvyšuje tahový odpor. Zároveň platí, že nemusí klesat s klesající pracovní rychlostí.

232


ISSN 1802-2391

18


16

14

] Nk[a lís ávoha T

12

10

8

6 6

8

10

Rychlost pojezdu [km.h-1]

Obr. 4 – Tahová síla při hloubce zpracování 0,15m

Měření penetračního odporu je uvedeno na obrázku 5. Penetrační odpor je graficky vyjádřen pro 4 hloubky. Z grafu je vidět, že vyšší obsah jílových částic v půdě neměl přímý vliv na penetrační odpor. To bude nejspíše způsobeno rozdílnou půdní vlhkostí. Například v povrchové vrstvě byla průměrná vlhkost písčité půdy nižší o 8.7 %. Penetrační odpor výrazně narůstá s měřenou hloubkou, což lze u těchto typů půd předpokládat. Rovněž je patrný vliv technologií zpracování půdy. V tomto případě se jedná o několikaletou minimalizaci. Není zde patrná žádná vrstva půdy, která by byla výrazně zhutnělá (např. technogenní zhutnění). Naopak půda vzhledem k absolutním hodnotám penetračního odporu byla z hlediska fyzikálních vlastností v dobrém stavu. 40


3,5

3,0

]aPM[ ropdo ýkcirtemorteneP

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0 0.2

0.24

0.28 Hloubka měření [m]

Obr. 5 – Penetrometrický odpor pozemku

233

0.32


ISSN 1802-2391

Výsledky výzkumu se sohdují a potvrzují závěry dalších autorů (Chen, 2013; Glancey, 1996; Paul, 1992; Arvidsson et al., 2004; Schutte & Kutzbach, 2003). ZÁVĚR Měření prokázalo vliv půdního typu na tahovou sílu při měření radličkového kypřiče. Naopak se nepodařilo u tohoto typu kypřiče a v daných půdních podmínkách vliv pojezdové rychlosti na tahovou sílu. Nicméně lze předpokládat, že v daných půdních podmínkách by se jiný typ kypřiče s odlišnou geometrií radliček mohl chovat rozdílným způsobem z hlediska závislosti tahové síly na hloubce a pojezdové rychlosti. Při výběru kypřiče je vždy vhodné provézt provozní zkoušky v podmínkách, ve kterých bude kypřič pracovat. To slouží pro optimalizaci nákladů z hlediska spotřeby pohonných hmot, opotřebení radliček a využití času při dodržení agrotechnických lhůt. Literatura: ADAMCHUK, V.I., & CHRISTENSON, P.T. 2005. An integrated system for mapping soil physical properties on the- go: the mechanical sensing component. preceded In: Precision Agriculture ’05, Wageningen Academic Publishers, pp. 449-455. SCHUTTE, B., & KUTZBACH, H.D. 2003. Evaluierung von ortsspezifischen Zugkraftmessungen bei der Bodenbearbeitung. Preceded In: Agricultural Engineering 2003, Tagng Landtechnik, Hannover, pp. 299 - 304. PAUL, W. 1992. Zugkraftmessungen zur Teilschlagkartierung. Landtechnik, 47, 490-491. Van Bergeijk, J., & Goense, D. 1996. Soil Tillage Resistance as a Tool to Map Soil Type Differences. Preceded In: the 3rd Int. Conf. On Prec. Ag. (1996), Minneapolis, Minnesota/USA. VAN BERGEIJK, J., & Goense, D. 2001. Soil Tillage Restiance as a Tool to Map Soil Type Differences. Journal of Agricultural Engineering Research, 79(4), 371-387. DROLL, P. 1999. Erstellung von geokodierten Karten mit Bodenkennwerten. Msc, thesis (Diplomarbeit Hohenheim), unpublished (unveröffentlicht), (in German). MCLAUGHIN, N. B., & BURTT S. D. 2000. Spatial Mapping of Tillage Energy. Preceded In: the 5th Int. Conf. On Prec. Ag. (2000), Bloomington, Minnesota/USA. CHEN, Y., MUNKHOLM, L.J.,& NYORD, T.2013. A discrete element model for soil–sweep interaction in three different soils. Soil & Tillage Research, 126, 34-41. KHEIRALLA, A.F., YAHYA, A., ZOHADIE, M., & ISHAK, W. 2004. Modelling of power and energy requirements for tillage implements operating in Serdang sandy clay loam, Malaysia. Soil & Tillage Research, 78(1), 21-34. GLANCEY, J.L., UPADHYAYA, S.K., CHANCELLOR, W.J., & RUMSEY, J.W. 1996. Prediction of agricultural implement draft using an instrumented analog tillage tool. Soil & Tillage Research, 37(1), 47-65. KROULÍK, M. 2013. Technique in precision agriculture technology. Thesis submitted in fulfilment of the requirements for the associate professor. Czech University of Life Sciences Prague. Kontaktní adresa: Ing. Petr Novák Katedra zemědělských strojů, TF ČZU v Praze, [email protected]

234


ISSN 1802-2391

YIELDS AND HARVEST LOSSES OF SUGAR-BEET VARIETIES IN THE YEAR 2013 ODRŮDOVÉ POKUSY CUKROVÉ ŘEPY A JEJÍ SKLIZŇOVÉ ZTRÁTY V ROCE 2013 TOMÁŠ NOVOTNÝ, PETR ŠAŘEC, ONDŘEJ ŠAŘEC Česká zemědělská univerzita v Praze, katedra využití strojů TF

Abstract Varietal field trials on harvest losses of sugar-beet have taken place in Agro Slatiny for several years already. This paper discusses the results from the year 2013 that comprises 35 different sugar-beet varieties. For each of the varieties, the following items have been measured and calculated: biological yield, plant number per 1 m2, sugar content of beets, real yield harvested by HOLMER Terra Dos, polarization sugar yield, losses connected with not dug up beets and with beets left in the field and total losses. Keywords:

sugar beet, variety, biological yield, harvest losses, soil moisture

Souhrn Již mnoho let jsou v Agro Slatiny, a.s. každoročně prováděny odrůdové pokusy u cukrové řepy. Tento článek pojednává o výsledcích pokusů v roce 2013, kde bylo zahrnuto 35 odrůd cukrové řepy. U jednotlivých odrůd byl měřen jejich vliv na biologický výnos bulev a chrástu, počet jedinců, strojní výnos, cukernatost, výnos polarizačního cukru a výnos bulev přepočtený na 16% cukernatost. Mezi další zjišťované parametry patří sklizňové ztráty celkové, ztráty propadem a nevyoráním. Klíčová slova: cukrová řepa, odrůda, biologický výnos, sklizňové ztráty, vlhkost půdy ÚVOD

Odrůdové pokusy jsou poloprovozně prováděny v zemědělském podniku Agro Slatiny a.s. od roku 1994, tedy již 20 let. Podnik se nachází na východě Čech nedaleko města Jičín. Pozemky určené pro odrůdové pokusy jsou vždy nedaleko obce Slatiny. V každém roce jsou zasety všechny sledované odrůdy cukrové řepy na stejném pozemku stejným secím strojem a jsou obhospodařovány stejným technologickým postupem. Při sklizni probíhá vyprázdnění zásobníku na obou souvratích do připravených traktorových přívěsů, odkud je cukrovka dopravena k převážení. Hodnocení, tedy stanovení pořadí jednotlivých odrůd, je prováděno s odhledem na strojní výnos a dosaženou cukernatost, tedy s ohledem na přepočtený výnos dle 16% cukernatosti. Během vyorávky jsou prováděny zkoušky sklizňových ztrát, a to ztrát povrchových, teda propadem a ztrát nevyoráním. Jejich součet dává ztráty celkové. MATERIÁL A METODY Všechny odrůdy jsou zasety i sklizeny stejnými stroji. V daném roce byl použit dvanáctiřádkový přesný secí stroj Becker. Ke sklizni byl použit šestiřádkový sklízecí samojízdný stroj Holmer Terra Dos. Jednotlivé parcelky se nachází vedle sebe na stejném pozemku a pěstitelská technologie je u všech odrůd stejná. Při hodnocení sklizně je nejprve zjišťován biologický výnos bulev. Zároveň je zjišťován počet jedinců na 1 hektar. V úhlopříčném směru je vymezen čtverec o ploše 10 m2. Je-li meziřádková vzdálenost 45 cm, jde o 6 řádků (tj. 2,7 m) o délce 3,7 m. Bulvy jsou na parcelce ručně vykopány, očištěny, spočítány a je odříznut chrást. Sklizené bulvy a chrást jsou pak zváženy. Zkoušky sklizňových ztrát, tj. ztrát propadem a nevyoráním, jsou prováděny po strojní sklizni. Po skončení sklizně je na pozemku vymezen čtverec o ploše 10 m2. Nejprve je vysbírána všechna řepná hmota z povrchu pozemku. Potom je vykopána řepa z ornice do hloubky 25 cm. Obě tyto frakce jsou zváženy a jejich součet tvoří celkové ztráty. Veškerá měření jsou vždy pětkrát opakována.

235


ISSN 1802-2391

Výnos při strojní sklizni je určen vážením traktorových přívěsů technologické obsluhy. Zjištěné hodnoty jsou přepočítány na 1 hektar. Dále je prováděno měření vlhkosti a utuženosti půdy pomocí půdního vlhkoměru a penetrometru. Sklizňové podmínky Bylo provedeno měření vlhkosti půdy a jejího utužení. Vlhkost byla měřena pomocí půdního vlhkoměru a utužení se měřilo penetrometrem. Vlhkost v závislosti na hloubce se měřila jak v řádku, tak v koleji sklízeče a v souvrati. Vybrané hodnoty jsou uvedeny v následující tabulce (viz Tabulka 1), z nichž je patrná vyšší vlhkost půdy při sklizní. Průběh hodnot penetračního odporu v daném roce v závislosti na hloubce a stopě měření je znázorněn v grafu níže (viz Obrázek 1). Tabulka 1 – Vlhkost půdy při sklizni cukrové řepy v roce 2013

Půdní vlhkost [%] Řádek Kolej sklízeče 25,4 25,5 25,6 25,7 25,8 25,6

Hloubka měření [m] < 0,01 0,01 - 0,02 0,02 - 0,03

Obrázek 1 – Graf penetračních odporů při sklizni cukrové řepy v roce 2013

VÝSLEDKY A DISKUZE Do pokusů v tomto roce bylo zahrnuto 35 odrůd. Pokusy byly provedeny na pozemku, který leží severně od obce Slatiny k obci Milíčeves. Počasí v daném roce bylo teplotně průměrné, v první polovině roku bylo podprůměrné množství slunečního svitu. Únor a březen byly teplotně podprůměrné, duben byl srážkově podprůměrný. Květen a červen byly chladnější a srážkově nadprůměrné. Červenec a srpen již teplotně nadprůměrné avšak z hlediska srážek podprůměrné. Září bylo chladnější a deštivé. Z obrázku 2 je zřejmé, že nejvyššího přepočteného výnosu dosáhla odrůda Amulet, a to s hodnotou 124,7 t.ha-1, které dosáhla díky nejvyšší cukernatosti 19,7 % a jednomu z nejvyšších strojních výnosů bulev 97,1 t.ha-1. Další v pořadí je odrůda Gardena s dosaženým přepočteným výnosem 119,2 t.ha-1, a to díky nejvyššímu strojnímu výnosu 98,7 t.ha-1 a nadprůměrné cukernatosti 18,7 %. Třetí v pořadí je odrůda Panorama s přepočteným výnosem 118,6 t.ha-1, s vysokým strojním výnosem bulev 95,8 t.ha-1 a vysokou cukernatostí 19,1 %. Na poslední místo, tedy 35. pozici dosáhla odrůda Monsun s celkově nejhorším přepočteným výnosem 68,9 t.ha-1 při cukernatosti 18,2 % a celkově nejnižším strojním výnosu 59,0 t.ha-1.

236


ISSN 1802-2391

Obrázek 2 – Výnosy cukrovky pro ruční i strojní sklizeň a cukernatost v roce 2013

Nejlepšího strojního výnosu dosáhla již zmíněná odrůda Gardena 98,7 t.ha-1, která obsadila druhou pozici v celkovém hodnocení. Naopak nejnižšího odrůda Monsum s 59,0 t.ha-1 a tedy celkově 35. pozicí. Nejnižší cukernatosti dosáhla odrůda Danka 17,8 %, se strojním výnosem 74,8 t.ha-1, která se celkově umístila na 30. místě s přepočteným výnosem 85,1 t.ha-1. Průměrný přepočtený výnos v tomto roce činil 99,1 t.ha-1, cukernatost 18,6 % a strojní výnos 82,5 t.ha-1. Sklizňové ztráty Celkové sklizňové ztráty jsou stanoveny jako součet ztrát nevyoráním a ztrát propadem. Ztráty propadem tvoří veškerá řepná hmota posbíraná po sklízeči z povrchu půdy. Naopak ztráty nevyoráním představují zbytky řepné hmoty v půdě zjišťované do hloubky 25 cm. V tomto roce bylo dosaženo nejlepších celkových výsledků, tedy nejnižších sklizňových ztrát u odrůd Panorama (2,59 %) a odrůdy Alpaca (2,75 %). Nejnižší dílčí ztráty nevyoráním byly zjištěny u již zmíněné odrůdy Panorama (1,29 %) a dále Imperial (1,44 %). Ztráty propadem byly nejnižší u odrůdy Kiringa (1,06 %) a u již jmenované odrůdy Alpaca (1,24 %). Naopak největších celkových ztrát dosáhla odrůda SR-649 (9,97 %) a Harley (9,64 %). Průměrné celkové ztráty v daném roce činí 5,66 %, z toho nevyoráním 3,09 %. ZÁVĚR Z odrůdových pokusů provedených v roce 2013 byly zjištěny odrůdy cukrové řepy, které jsou nejvhodnější pro pěstování vzhledem k nejlepším dosaženým výsledkům přepočteného výnosu na 16% cukernatost, a to díky vysokým strojním výnosům a vysoké cukernatosti (viz Obrázek 2). V daném roce bylo dosaženo průměrného přepočteného výnosu 99,10 t.ha-1, výnosu polarizačního cukru 15,36 t.ha-1, cukernatosti 18,61 % a strojního výnosu 82,46 t.ha-1. Nejvýnosnější odrůdou je Amulet, u které bylo dosaženo největšího výnosu přepočteného na 16% cukernatost 124,74 t.ha-1 a výnosu polarizačního cukru 19,10 t.ha-1 při v daném roce nízké celkové sklizňové ztrátě 3,11 %. Naopak nejméně perspektivní odrůdou pro pěstování a strojní sklizeň je Monsun, která dosáhla nejmenšího výnosu bulev 59,0 t.ha-1, výnosu dle přepočtené 16% cukernatosti 68,93 t.ha-1 a polarizačního cukru 10,7 t.ha-1 s jednou z největších celkových sklizňových ztrát 9,20 %. Nejhorších celkových ztrát při sklizni v roce 2013 bylo dosaženo u odrůd SR-649 s 9,97 % a Harley s hodnotou 9,64 %, naopak nejlepších hodnot u Panorama 2,59 % a Alpaca s 2,75 %. Průměrné celkové ztráty jsou v tomto roce vyšší, dosahují 5,66 %.

237


ISSN 1802-2391

Literatura: NOVOTNÝ, T.: Vliv různých odrůd na výnos a sklizňové ztráty cukrové řepy v Agro Slatiny a. s. Praha, 2011. 67 s. Diplomová práce na Technické fakultě ČZU v Praze. Vedoucí práce Ondřej Šařec. NOVOTNÝ, T. – ŠAŘEC, O. – ŠAŘEC, P. Sugar-beet varietal field trials with harvest losses assessment in 2011 and 2012. In Trends in Agricultural Engineering 2013, Praha: Czech University of Life Sciences Prague; Faculty of Engineering, 2013. s. 461-466. ŠAŘEC, P. – NOVOTNÝ, T. – ŠAŘEC, O. Odrůdové pokusy cukrové řepy a její sklizňové ztráty v letech 2009 až 2011. Komunální technika, 2012, roč. 6, č. 5 - příloha, s. 104-108. ISSN: 1802-2391. ŠAŘEC, P. − ŠAŘEC, O.: Yields and harvest losses of sugar-beet varieties in the years 2008 and 2009. In Trends in Agricultural Engineering 2010, Praha: Czech University of Life Sciences Prague. Faculty of Engineering, 2010. s. 549-554. ISBN 978-80-213-2088-8. VOLTR, V. a kol.: Hodnocení půdy v podmínkách ochrany životního prostředí, Praha: Ústav zemědělské ekonomiky a informací Praha, 2011. 480 s. ISBN 978-80-86671-86-4 Kontaktní adresa: Ing. Tomáš Novotný, Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, katedra využití strojů, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6- Suchdol, tel.: 224383140, e-mail: [email protected] Doc. Ing. Petr Šařec, Ph.D., Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, katedra využití strojů, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6- Suchdol, tel.: 224383147, e-mail: [email protected] Prof. Ing. Ondřej Šařec, CSc., Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, katedra využití strojů, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6- Suchdol, tel.: 224383146, e-mail: [email protected]

238


ISSN 1802-2391

APPLICATION OF REGRESSION ANALYSIS FOR ANALYZING MEASURED DATA VYUŽÍTÍ REGRESNÍ ANALÝZY PŘI VYHODNOCOVÁNÍ NAMĚŘENÝCH DAT ADAM POLCAR, MARTIN FAJMAN, MICHAL JUKL Mendel University in Brno, Department of Engineering and Automobile Transport

Abstract New trends in testing of motor vehicles require more and more efficient and accurate methods of measuring the output parameters of engines. The incorrect analyzing of the measured data is the most common problems that arises. This leads to distortion of final results of measurements. With the availability of sophisticated statistical software, measured data can be quickly and very accurately evaluate. The study deals with the description of the construction of a regression model to determine the density of the fuel at the various temperatures. Keywords:

regression model, regression diagnostics, method of least squares

INTRODUCTION New trends in testing of motor vehicles require more and more efficient and accurate methods of measuring the output parameters of internal combustion engines. Installation of external sensors on motor vehicle is very often expensive and time consuming at the field measurements. Increasing computerization of vehicles offers the possibility of using internal sensors via communication networks. The most common communication bus system in tractors is CAN-Bus (Control Area Network) (Bauer et al., 2013). This communication network allows very rapid exchange of information among the large number of control units. Thus the control units can transmit information about the status of individual systems. It involves the exchange of information about actual values from sensors. The parameters and data transfer are specified by standard ISO 11898, ISO 11783-2, SAE J2411 and SAE J1939 (Štěrba et al., 2011). Thanks to this network, it is possible to find out for example: actual fuel consumption, engine speed, load of engine, temperatures or rather data from sensors installed in tractor. Recording data in incorrect form, or rather in units which is necessary for further evaluation of engine parameters to recalculate, is one of the problems that can occur. A typical example is fuel consumption. Fuel consumption from CAN-Bus is in units of volume, but for calculation of the specific fuel consumption is necessary to know mass fuel consumption. Specific fuel consumption is calculated according to equation 1: M ph -1 -1 (1) m pe = ⋅ 10 3 [g.kW .h ] Pe where: Pe − engine output [kW], Mph − mass fuel consumption [kg.h-1] Recalculation of volumetric fuel consumption to mass fuel consumption is according to equation 2: -1 (2) M ph = M v ⋅ ρ [kg.h ] where:

Mv − volumetric fuel consumption [m3.h-1], ρ− fuel density [kg.m-3] The fuel density is highly dependent on its temperature. Fuel temperature is depending on the temperature of engines which varies during the measurement. For accurate determination of fuel density at the measurement, the dependence of density on temperature and construct a regression model is necessary. Subsequently, regression model is used to calculate the density of the fuel at the different temperature and so for the accurate calculation of mass fuel consumption from volumetric fuel consumption. The aim of this article is describe the process of linear regression analysis to calculate the linear regression equation describing the dependence of fuel density on its temperature.

239


ISSN 1802-2391

MATERIAL AND METHODOLOGY Diesel fuel was used for construction of a regression model. Before constructing of model, fuel density at different temperatures was found out by Mohr balance in laboratory. The measured values are stated in table 1. Table 1 – Measured data of fuel density at different temperature Diesel fuel temperature [°C] 22,6 25,8 29,7 33 36,2 39 42,2 45,3 48,2 51,1 54,7 58,3 62,1 65,7 69,1 72,9 75,1

Diesel fuel density [kg.m-3] 836 834 832 830 828 826 823 822 821 818 816 813 810 808 806 804 801

Table 1 presents the input data for linear regression analysis or rather for construction a regression model. For exploratory data analysis and for construction of a regression model was used statistical software Statistica 10 and QC.Expert 3.3. Basic prerequisites about data were verified before their using for linear regression analysis. With the appropriate diagnostic tools (Sharpiho-Wilks W test, Quantile-Quantile plot, Box plot etc), it was found that the data meet basic prerequisites and can be used for constructing a regression model. Construction of a regression model is composed by the model design and by subsequent regression diagnostics. For the draft proposal of model, linear model was selected (labeled as model A). Mathematical form of this model is: (3) ρ = β 0 + β1t where: ρ − fuel density, ß0 and ß1− parameters, t − temperature Polynomial transformation was suggested as second model (labeled as model B). Mathematical form of this model is: (4) ρ = β 0 + β1t + β 2t 2 The best estimates of parameters ß0, ß1 and ß2 (in case of polynomial transformation) were found by the method of least squares. Subsequently, parameters were tested by Student’s t-test for verification of their statistical significance and basic static characteristics were calculated: • coefficient of determination R2, which represents the percentage of variability explained by the model, • predicted coefficient of determination R2P (coefficient represents predictive ability of the model) • mean error of prediction MEP and Akaik information criterion AIC (these criteria are decisive for distinguish among several proposed models, optimal model reaches minimum value of MEP and AIC). Comparison of calculated parameters mentioned above for both proposed models are stated in table 2.

240


ISSN 1802-2391

Table 2 – Static characteristics of regression models model A 0,99756035 0,99369869 0,36365128 -17,5712296

Coefficient of determination R2 Predicted coefficient of determination R2P Mean error of prediction MEP Akaik information criterion AIC

model B 0,99860583 0,9962734 0,21492595 -25,0835820

On the basis of static characteristics (table 2), proposed model B is for description the dependency diesel fuel density on its temperature preferable. Regression diagnostic come after selection of suitable model. Regression diagnostic is comprised of regression triplet. Regression triplet includes critique of data, critique of the model and critique of methods (Meloun, Militký, 2012). Critique of data is performed by the analysis of residues by graphical diagnostics (chart of influential points, index and rankit charts). William´s chart (see figure 1) is one of influential points charts.

Figure 1 – William´s chart for outliers detection

As the chart (figure 1) shows, points 7 and 9 are outliers. This hypothesis was also confirmed by the L-R and McCulloh-Meter chart. Rankit chart of Jack-Knife´s residues (see figure 2) also shows that points 7 and 9 disturb normality of residues. On the basis of these results, points 7 and 9 were removed from input data. New calculation of parameters ß0, ß1, ß2 and verification their statistical significance followed after that. Results are stated in table 3. Basic static characteristics were also calculated (see tab. 4). Criticism of model was the next step in regression analysis. Criticism of model is performed by the Student's t-test of individual parameters (mentioned above) or by appraisal of model function course in the chart containing the measured data (see figure 3). However, all parameters are statistically significant (see table 3).

241


ISSN 1802-2391

Figure 2 – Rankit chart of Jack-Knife´s residues for verification of normal (Gaussian) distribution Table 3 – Estimates of model parameters Parameter ß0 ß1 ß2

Estimation 848,6895684 -0,52428235 -0,001442764

Standard deviation 0,670637973 0,029764387 0,000300474

Significance significant significant significant

Table 4 – Static characteristics of new regression Coefficient of determination R2 Predicted coefficient of determination R2P Mean error of prediction MEP Akaik information criterion AIC

0,99954645 0,99865245 0,08715870 -36,542291

Critique of methods is the last step in constructing a regression model. Investigations of satisfaction of basic requirements for the use of the least squares method belongs to the critique of methods. Critique of methods is performed by the several statistical tests (Meloun, Militký, 2012): • Fischer-Snedocor test of regression model significance, • Scot criterion of multicollinearity to verify of model correctness, • Cook-Weisberg test of residues heteroskedasticity (constancy of variance), • Jarque-Berra normality test of residues, • Wald test of autocorrelation, • test to determine whether the trend is not in residues. On the basis of results from these tests, our calculated model meets all requirements for used the least squares method and for that reason is correct. RESULTS AND DISCUSSION Regression model, which describes the dependence of diesel fuel density on its temperature, was created by the procedure described above. The calculated regression equation model has the form: (5) ρ = 848,68957(0,671) − 0,52428235(0,02976)t − 0,00144276(0,0003)t 2 The figures in brackets are standard deviations of the individual parameters. The chart of the measured values with the calculated regression curve is in figure 3. 242


ISSN 1802-2391

Figure 3 – Regression model chart with Working-Hotelling confidence band

CONCLUSION Calculation of regression equation describing with high precision some dependency is possible by linear regression analysis. At constructing the regression model or rather to choose the best proposed model or methods for calculation of individual parameters, it is necessary to meet some conditions and requirements. The aim of this study was to provide a comprehensive procedure for the construction of a linear regression model, which represents the dependence of diesel fuel density on its temperature. Calculated regression equation serves for accurate determination of density at different temperature for the recalculation of volumetric fuel consumption to mass fuel consumption. References: BAUER, F., SEDLÁK, P., ČUPERA, J., POLCAR, A., FAJMAN, M., ŠMERDA, T., KATRENČÍK, J. 2013: Traktory a jejich využití. Praha: Profi Press s.r.o., 2013, 224 s. ISBN 978-80-86726-52-6 MELOUN, M., MILITKÝ, J. 2012: Kompendium statistického zpracování dat. Univerzita Karlova v Praze: Karolinum, 2012, 982 s. ISBN 978-80-246-2196-8 ŠTĚRBA, P., ČUPERA, J., POLCAR, A. 2011, Automobily: Diagnostika motorových vozidel II. Brno: Avid, s.r.o., 2011, 184 p. ISBN 978-80-87143-19-3 This work was part of the project DOPSIT Reg. No. CZ.1.07/2.3.00/20.0226 funded under the Operational Program Education for Competitiveness and was supported by the project of Internal Grant Agency of Mendel University in Brno, IP 14/2014 “Diagnostic protocol OBD-2 based on SAE J1939” and financed by Internal Grant Agency Mendel University in Brno, Faculty of Agronomy as well. Contact address: Ing. Adam Polcar Mendel University in Brno, Department of Engineering and Automobile Transport, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Czech Republic, +420 545 132 129, [email protected]

243


ISSN 1802-2391

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF TECHNICAL ADJUSTMENTS IN HOP PICKING LINE NÁVRH A REALIZACE TECHNICKÝCH ÚPRAV ČESACÍ LINKY CHMELE ADOLF RYBKA, PETR HEŘMÁNEK, IVO HONZÍK, LUBOMÍR VENT1, JAN PODSEDNÍK2 Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů 1 CHMEL-Vent spol. s r.o. 2 Chmelařství, družstvo Žatec, závod Mechanizace

Souhrn Navržené technické řešení umožňuje oddělit očesané hlávky z hlavní linie česací linky hned za česacími stěnami a jejich separaci od drobných příměsí. Uvedenou úpravou se sníží ztráty, zlepší kvalitativní parametry chmelových hlávek a zvýší výkonnost česací linky. Navržené zařízení je sestaveno jako doplňkové vybavení běžných česacích linek. Z opakovaných měření u odrůdy ŽPČ vyplynulo, že při porovnání práce česací linky bez a s navrženým zařízením při běžné frekvenci vkládání chmelových rév do česací linky v počtu 14 ks.min-1 a prakticky shodné průchodnosti materiálu v obou případech 0,33-0,35 kg.s-1, došlo u varianty s doplňkovou technickou výbavou ke snížení ztrát ze 4,12% na 2,40%. Z ekonomického rozboru, kdy se vycházelo z průměrného výnosu a ceny slisovaného chmele v r. 2013, z průměrné produktivity práce a ceny navrženého zařízení, vyplynula návratnost vložené investice za 4,17 roku. Klíčová slova: chmel, česací linka, ztráty, příměsi ÚVOD

Základní hypotéza návrhu změny technologického postupu v česací lince spočívá v tom, že se z toku očesaného materiálu hned za česacími stěnami oddělí volné chmelové hlávky, a tím dojde k podstatnému snížení hmotnosti chmelové hmoty procházející následnými separačními mechanizmy česací linky. Oddělené chmelové hlávky se jednoduchým způsobem odseparují od relativně malého zastoupení příměsí a dopraví k výstupu do zásobníku nebo do sušárny. Navržené zařízení je sestaveno jako doplňkové vybavení běžných česacích linek tzn., že si jej může nainstalovat každý pěstitel, aniž by musel provést jakékoliv technické nebo stavební úpravy u stávající linky. Uvedenými úpravami lze předpokládat zvýšení výkonnosti česací linky a současně zkrácení doby sklizně a snížení finančních nákladů na sklizeň. MATERIÁL A METODY Předkládaný návrh (obr. 1, pozice 7-11) spočívá v tom, že volné chmelové hlávky jsou vybočeny ze chmelové hmoty hned za česacími stěnami, na překulovačích jsou odseparovány od drobných příměsí a dopraveny většinou do sušárny event. do zásobníku před sušárnou. Navržené zařízení sestává z vloženého příčného dopravníku pod sítovým dopravníkem česacích stěn (obr. 2), separačního zařízení a následných dopravníků (Jech et al., 2011; Srivastava et al., 2006). Sítovým dopravníkem (variantně to může být i válečková trať) propadávají volné očesané hlávky chmele a drobné příměsi v podobě malých listů a úlomků řapíků a rév. Příčný dopravník tuto část chmelové hmoty oddělí a dopraví k následné separaci. Separační zařízení sestává z jedné sekce tří překulovačů, což může být např. separátor ADO 129 (obr. 3). Výstup čistých hlávek z překulovačů je možné nasměrovat na pásový dopravník a dále do zásobníku příp. přímo do sušárny nebo pro účely měření do pytlovacího zařízení. Odseparované příměsi včetně zbylých hlávek jsou dopraveny zpět nad druhou válečkovou sekci česací linky, pokračují česací linkou a dochází k finální separaci na válečkové trati a překulovačích (Rybka et al., 2013b). Navržené zařízení je sestaveno tak, aby jej bylo možné kdykoliv vyřadit z činnosti a tím porovnat výkonnost a kvalitu práce česací linky bez i s navrženým zařízením. Zařízení bylo nainstalováno na stacionární česací lince LČCH-2M na farmě Oploty, která je ve vlastnictví firmy CHMEL-Vent spol. s r.o. 244


ISSN 1802-2391

Obr. 1 – Schéma navrženého zařízení (pozice 7-11) 1 - zavěšovací dráha, 2 - česací stěny, 3 - sítový dopravník, 4 – dočesávač, 5 – dvě válečkové sekce, 6 - trhač shluků, 7 – příčný dopravník, 8 – sekce tří překulovačů, 9 - pytlovací zařízení, 10 – pásový dopravník chmelových hlávek, 11 – pásový dopravník příměsí

Obr. 2 – Příčný dopravník

Provozní experimenty u navrženého zařízení pro oddělování volných hlávek za česacími stěnami byly založeny na porovnání zastoupení příměsí v čistých hlávkách a hlávek v odpadu. Měření se provádělo při běžné frekvenci vkládání chmelových rév do česací linky (14 ks.min-1) a při maximální frekvenci (18 ks.min-1) tak, aby bylo možné posoudit kvalitu práce česací linky v různých režimech. Při měřeních byl proveden odběr na čtyřech místech a to jednak odběr hlávek a odpadu z navrhovaného zařízení a dále odběr hlávek a odpadu z česací linky. Odběr se prováděl současně ze všech míst po dobu 60 s a měření se třikrát opakovalo. Každý odebraný vzorek byl ručně rozdělen na čisté chmelové hlávky a příměsi v podobě listí, částí chmelové révy nebo řapíků listů. U čistých chmelových hlávek a příměsi z odebraného vzorku byla stanovena hmotnost s přesností na 1 gram. Stejným způsobem bylo provedeno měření s odebraným odpadem (včetně příp. chmelových hlávek). Vzorek odpadu byl taktéž ručně rozdělen na odpad a čisté chmelové hlávky a stanovena hmotnost s přesností na 1 gram. Hmotnosti jednotlivých složek se následně statisticky vyhodnotily (Rybka et al., 2013a). Měření se provádělo na odrůdě chmele ŽPČ při sklizni z jedné chmelnice, aby bylo v průběhu měření dosaženo maximální rovnoměrnosti vstupního materiálu.

245


ISSN 1802-2391

Obr. 3 – Pohled na separátor ADO 129 se sekcí tří překulovačů

VÝSLEDKY A DISKUZE Měření bylo zahájeno při běžné frekvenci vkládání rév do česací linky a se spuštěným příčným dopravníkem za česacími stěnami vynášejícím chmelovou hmotu do vybočeného separačního zařízení. Toto měření bylo provedeno při frekvenci vkládání chmelových rév 14 a 18 ks.min-1. Z naměřených hodnot, které jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2 a z grafického vyjádření (obr. 4) je zřejmý výrazný podíl hmotnosti chmele z vybočení k celkové hmotnosti chmele. Z realizovaných měření vyplynulo, že při porovnání práce česací linky bez navrženého zařízení (výstupy z tohoto měření nejsou obsahem tohoto příspěvku) a s navrženým zařízením při běžné frekvenci vkládání chmelových rév do česací linky v počtu 14 ks.min-1 a prakticky shodné průchodnosti materiálu v obou případech 0,33-0,35 kg.s-1, došlo u varianty s doplňkovou technickou výbavou ke snížení ztrát ze 4,12% na 2,40%. Firma pěstuje ŽPČ na 78 ha a při průměrném výnosu slisovaného chmele 1 t.ha-1 a průměrné ceně 170 000 Kč.t-1 (aktuální údaje od pěstitele v r. 2013) se získá navíc 1342 kg slisovaného chmele, což vyjádřeno finančně činí 228 140 Kč dodatečného zisku pro pěstitele. Pěstitel má k dispozici 4 česací linky, na každou linku připadá při sklizni cca 19,5 ha ŽPČ a při produktivitě 1 ha (1 t slisovaného chmele) sklízené chmelnice denně na jedné lince to znamená téměř 3 týdny trvající sklizeň. Z podkladů výrobce navrženého zařízení vyplývá, že výroba a montáž navrženého zařízení vychází na 237 900 Kč. Vycházejíc z již uvedených údajů, že na jedné česací lince se sklidí 19,5 ha, tak to s navrženým zařízením přinese pěstiteli jednu čtvrtinu z celkového navýšení zisku, což činí 57 035 Kč. Z toho vyplývá, že návratnost vložené investice bude za 4,17 roku. Při porovnání česací linky s navrženým zařízením při běžné frekvenci vkládání rév do česací linky 14 ks.min-1 s variantou maximální možné frekvence vkládání 18 ks.min-1 dochází ke zvýšení průchodnosti materiálu linkou o 48,5% při relativně malém zvýšení ztrát o 1,27% a přibližně stejném zastoupení příměsí v hlávkách směřujících do sušárny. Podstatné však je, že to vede ke zkrácení doby sklizně až o 1 týden, což umožní více přizpůsobit termín sklizně optimální době zralosti chmele s následným snížením ztrát alfa a beta hořkých kyselin v konečném produktu. Poškození chmelových hlávek u obou frekvencí vkládání nebylo porovnáváno, ale je logický předpoklad, že když z celkového množství vystupujícího chmele do sušárny jde více jak polovina (51-55%) zkrácenou a šetrnější cestou přes vybočení, že se to promítne do podstatně nižšího poškození (obr. 4).

246


ISSN 1802-2391

Tab. 1 – Naměřené a vypočtené hodnoty pro variantu 1 s vybočením při frekvenci vkládání chmelových rév 14 ks.min-1 Měření

Výstup chmele z česací linky Výstup odpadu z česací linky Výstup chmele z vybočení Výstup z vybočení do česací linky Výstup chmele včetně příměsí Výstup odpadu Celkem Průchodnost linky Průchodnost linky

Celkem CHMEL z toho PŘÍMĚSI Celkem CHMEL z toho ODPAD Celkem CHMEL z toho PŘÍMĚSI Celkem CHMEL z toho PŘÍMĚSI z česací linky z vybočení Celkem

[kg.s-1] [t.h-1]

1 [g] 6090 5848 242 10980 188 10792 5520 5228 292 3260 158 3102

2 [g] 4180 4040 140 7040 304 6736 6940 6636 304 3220 684 2536

3 [g] 4180 4036 144 9080 264 8816 5100 4916 184 4300 1244 3056

Průměr [g] 4817 4641 175 9033 252 8781 5853 5593 260 3593 695 2898

6090

4180

4180

4817

5520 11610 10980 22590 0,38 1,36

6940 11120 7040 18160 0,30 1,09

5100 9280 9080 18360 0,31 1,10

5853 10670 9033 19703 0,33 1,18

Sm. odch. [g] 900 853 47 1609 48 1656 787 748 54 500 443 257

Var. koef. [%] 18,7 18,4 26,9 17,8 19,1 18,9 13,5 13,4 20,8 13,9 63,8 8,9

Tab. 2 – Zobrazuje naměřené a vypočtené hodnoty pro variantu 2 s vybočením při frekvenci vkládání chmelových rév 18 ks.min-1 Měření

Výstup chmele z česací linky Výstup odpadu z česací linky Výstup chmele z vybočení Výstup z vybočení do česací linky Výstup chmele včetně příměsí Výstup odpadu Celkem Průchodnost linky Průchodnost linky

Celkem CHMEL z toho PŘÍMĚSI Celkem CHMEL z toho ODPAD Celkem CHMEL z toho PŘÍMĚSI Celkem CHMEL z toho PŘÍMĚSI z česací linky z vybočení Celkem

[kg.s-1] [t.h-1]

1

2

3

[g] [g] [g] 7040 6120 4980 6876 5904 4728 164 216 252 18460 15840 17480 444 516 402 18016 15324 17078 6480 5610 7020 6216 5358 6708 264 252 312 6140 3240 4620 1884 372 492 4256 2868 4128 7040

6120

4980

6480 5610 7020 13520 11730 12000 18460 15840 17480 31980 27570 29480 0,53 0,46 0,49 1,92 1,65 1,77

247

Průměr [g] 6047 5836 211 17260 454 16806 6370 6094 276 4667 916 3751 6047 6370 12417 17260 29677 0,49 1,78

Sm. odch. [g] 843 878 36 1081 47 1116 581 558 26 1184 686 626

Var. koef. [%] 13,9 15,0 17,1 6,3 10,4 6,6 9,1 9,2 9,4 25,4 74,9 16,7


ISSN 1802-2391

Obr. 4 – Porovnání hmotnosti chmele vystupujícího z navrženého zařízení k celkové hmotnosti chmele

ZÁVĚR Technické úpravy včetně jejich ověření se realizovaly ve sklizňové sezoně roku 2013. Zpracované výsledky průkazně ukazují na výhodnost tohoto řešení. Ověřený výsledek je uplatňován a zabudován jako součást česací linky LČCH-2M na farmě Oploty firmy CHMEL-Vent spol. s r.o. Měření bylo završeno vypracováním ověřené technologie (Rybka et al., 2013c), která byla předána poskytovateli podpory na řešení projektu. V r. 2014 se předpokládá realizace předmětného návrhu u jiné, dispozičně lépe vyhovující stacionární česací linky stejného pěstitele. Literatura: JECH, J. et al., 2011, Stroje pre rastlinnú výrobu 3 – Stroje a zariadenia na pozberovú úpravu rastlinných materiálov a na ich skladovanie. Profi Press s.r.o. Praha, 368 s., ISBN 978-8086726-41-0 RYBKA, A., HEŘMÁNEK, P., HONZÍK, I., JOŠT, B., 2013a, Rozbor odpadu ve zpracovatelské lince chmele. Komunální technika, Profi Press s.r.o. Praha, roč. 7, č. 5, s. 192-195, ISSN 1802-2391 RYBKA, A., HEŘMÁNEK, P., HONZÍK, I., JOŠT, B., PODSEDNÍK, J., 2013b, Analysis of Activity of Inclined Belt Conveyors with Different Belt Structure when Separating Impurities from Hops. In: Proceedings of the Third International Humulus Symposium 09.09.2012, Žatec. Drukkerij Van Damme Beke, B-8310 Brugge, Belgium: International Society for Horticultural Science, pp. 205-212, ISSN 0567-7572 RYBKA, A., HEŘMÁNEK, P., HONZÍK, I., JOŠT, B., PODSEDNÍK, J., VENT, L., 2013c, Ověřená technologie oddělení hlávek chmele za česacími stěnami česací linky. Smlouva o uplatnění výsledku s firmou CHMEL-Vent spol. s r.o. Kněžice, IČ: 47308141, datum uzavření smlouvy: 17. 11. 2013 SRIVASTAVA, A.K. et al., 2006, Engineering Principles of Agricultural Machines. 2nd Edition, ASABE, Michigan, USA, ISBN 1-892769-50-6 Tento příspěvek vznikl za přispění MZe ČR jako součást řešení výzkumného projektu NAZV QI101B071. Kontaktní adresa: doc. Ing. Adolf Rybka, CSc. Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra zemědělských strojů Kamýcká 129, 165 21 Praha 6 – Suchdol Telefon: +420 224 383 121; E-mail: [email protected]; Web: www.czu.cz

248


ISSN 1802-2391

ECONOMY OF TRACTOR ENGINE OPERATIONS DUŠAN SLIMAŘÍK, FRANTISEK BAUER, PAVEL SEDLÁK Mendel University, Department of engineering and automobile transport

Abstract This article deals with economy of tractor engine in cultivating soil operations. Firstly, the basic principle of lowering of fuel consumption due to setting area of engine operations is described. Also theoretical calculation is performed. After that, field measurements are realized. Theory is verified by experiment. Achieved results point at the possibility of fuel consumption reduction due to engine loading with usage of electronic shift control management. Keywords:

running cost, engine characteristic, area of engine operation, engine loading

INTRODUCTION One of the great advantages of nowadays internal combustion tractor engines is their easy regulability. This fact means that engine can be rearranged into different regimes with variability in engine RPM, torque and specific fuel consumption. Also torque rise can be reached in wide spectrum of engine RPM with almost constant value of engine power. Above mentioned facts enables us to operate the engine in economically advantageous regime. At this regime, engine is operated with low value of specific fuel consumption and with high efficiency. Full engine characteristic is essential for finding engine´s economically advantageous area. Most important parameters can be achieved from this characteristic. These are engine´s RPM, torque, engine performance and specific fuel consumption. Hourly fuel consumption is calculated from equation 1.

M ph =

Pe ⋅ m pe ρp

⋅ 10 − 3 [l.h-1]

(1)

Mph – hourly fuel consumption (l.h-1) Pe – effective engine performance (kW) mpe – effective fuel consumption (g.kW-1.h-1) ρp – specific fuel weight (kg.l-1) After acquiring current fuel price, running cost can be evaluated as well as amount of consumed fuel. From terms of the world market trend oil prices, in future fuel price will rise even the usage of alternative fuels. The costs of fuel purchase are the largest item on tractor running costs. Possibility of fuel consumption lowering is shown in the following example. Complete engine characteristic is plotted on figure 1. Two areas are highlighted (marked I and II). These areas represents torque curve with full fuel delivery. From characteristic is evident, that engine is working with identical performance but fuel consumption varies. In one mode (marked I) fuel consumption reaches 230 g.kW-1.h-1 and in the other one (marked II) fuel consumption takes value of 210 g.kW-1.h-1. At these regimes, fuel consumption will be subsequent: State I:

M phI =

150 ⋅ 230 ⋅ 10 − 3 = 41,6 [l.h-1] 0,830

(2)

M phII =

150 ⋅ 210 ⋅ 10 − 3 = 37,9 [l.h-1] 0,830

(3)

State II:

The difference in fuel consumption is 3,7 l.h-1. With price 37 CZK per liter, the difference in running cost calculated from equation 4 is 137 CZK per hour.

249


ISSN 1802-2391

Figure 1 – Full engine characteristic of tractor engine

It must be emphasized that the engine is operated, in both cases, with same value of performance equal to 150 kW in different engine RPM´s. State I can be labeled as uneconomical one. Engine is operated in 2000 RPM. In the economical one, it’s operated in 1770 RPM. For achieving economical mode, tractor must be equipped with: • engine with torque rise more than 40% • gearbox with - torque multiplier - power shift technology (Power Shift) - continuously variable transmission Where the tractor engine is operated in economical regime, there is another important condition. Engine must be loaded by attached agricultural machine in specific way in which economic engine RPM were obtained. However velocity must not be reduced under the agrotechnical standards of performed operations. If one of mentioned conditions isn’t fulfilled, engine is not possible to operate in required economical state. For operating the engine in requested mode, full fuel supply and shifting of gears must be used by tractor operator for decrease engine´s RPM. Engine´s RPM are not changed by varying of fuel supply but by varying of gears shifted by power shift technology or continuously variable transmission. Magnitude and variations of the attached machine operating resistance affect the selection of the economic state. In general, if there is a large variation in the operating resistance, higher engine´s RPM are selected for higher torque reserve. If there is a low variation in the operating resistance, lower torque reserve and engine´s RPM are selected. This fact requires higher demands on the tractor operator. This also brings tractor operator tiredness. Due to this, nowadays tractors are equipped with automatic transmission with speed range option set. Maximal limit of engine´s RPM can be limited through electronic engine management. MATERIAL AND METHODOLOGY Above mentioned principles were verified with John Deere tractor with KÖCKERLINGVECTOR 800 cultivator on field measurement this group is plotted on figure 2. Trailed cultivator with 8m working width, three series of sprung helical blades, sprung levelers and circular cylinders was used. Field measurement was realized on field with sandy loam brown soil. 250


ISSN 1802-2391

Working depth of the cultivator was adjusted on 16 cm. During the tests, engine load, power and performance parameters were observed.

Figure 2 – JOHN DEERE 8320 R with KÖCKERLINGVECTOR 800 cultivator

At first set of field measurements was tractor engine kept on its maximum performance. That means on 1950 RPM. This regime was verified on Mendel University with eddy current dynamometer. Another set of field measurements was realized in economical area of the tractor engine. At this regime engine runs on 1700 RPM with maximum torque. In both modes, full fuel supply was realized. By shifting gears, engine RPM decrease. During the measurements, CAN-Bus network provided source of signal for basic parameters like – traveled distance, average engine RPM, operative time, hourly fuel consumption and real and theoretical tractor speed. Also another parameters were recorded, these served as source to provide the same conditions of engine operations. RESULTS AND DISCUSSION Performance parameters were evaluated from measured values. Also effective and specific fuel consumption were calculated. Achieved values were processed and printed in figure 3 and 4 as bar charts. From these figures is evident that JD 8320R operated on 1900 – 2000 RPM with average hectare efficiency 5,4 ha.h-1 and average fuel consumption 11,09 l.ha-1 worked in noneconomic regime. Conversely JD 83020R operated on 1700 – 1750 RPM with average hectare efficiency 6,19 ha.h-1and average fuel consumption 9,82 l.ha-1 worked in economic regime. There is hectare efficiency increase of 14,21% and also there is effective fuel consumption decrease of 11,45%. Average wheel slippage in both operating modes reached value approximately 20,22%.

251


ISSN 1802-2391

6,19

7

výkonnost (ha/h)

6 5,42

5 4 3 2 1 0

96

97

98

93

94

95

Průměr

číslo měření

Maximal engine output Maximální výkon motoru

Economical regime Ekonomický režim

Figure 3 – hectare efficiency of JD 8320R with KÖCKERLING VECTOR 800 cultivator at maximum engine power in economical regime

11,09

12

spotřeba palivat (l/ha)

10

9,82

8 6 4 2 0

96

97

98

93

94

95

Průměr

číslo měření Maximální výkon motoru

Ekonomický režim

Figure 4 – hectare fuel consumption of JD 8320R with KÖCKERLING VECTOR 800 cultivator at maximum engine power in economical regime

Figure 5 describes full engine characteristic of JD 8320R with highlighted operating areas used during the measurement. Upon closer inspection of this characteristic is evident that, if the 252


ISSN 1802-2391

engine is operated on lower RPM, specific fuel consumption decrease approximately of 5 g.kWh-1 but also hourly fuel consumption increase of 0,65 l.h-1. Even that the hourly fuel consumption is increased by 1%, total fuel consumption is reduced due to increase of operating speed which brings hectare efficiency increase over 14%. Another advantage of this working mode is decrease of hectare and specific fuel consumption nearly by 11,5%. 1700-1750 RPM

1900-2000 RPM

Figure 5 – Full engine characteristic of JD 8320R with marked areas of engine regime

CONCLUSION These results represent possibility of fuel consumption reduction with increase of average hectare efficiency, if the engine is kept in area of economic regime due to correct gear shifting. The specific fuel savings depends on many factors, especially on soil characteristic, type and adjustment of aggregate machine, type and tractor equipment and also on tractor operator skills. Above mentioned example of computation of economic aspect counted with manual transmission shifting. This aspect puts higher demands on the tractor operator. Full engine load, provided by tractor operator shifting manually, is usually cannot be maintained for longer period of operating time. Therefore nowadays tractor engines are equipped by electronic engine management and electronic shift control management. According to specific field conditions, tractor operator can choose one of several shift control programs. Basic two are maximum engine output and economic RPM area. Electronic shift control management significantly reduces tractor operator tiredness. Pulling power of tractor must be suited with machine input power. In other words aggregated machine with low working width this means low input power, should not be used with high performance tractor. In this case, despites the use perfect automation of tractor, economic state or regime will not be reached. References: BAUER, F. A KOLEKTIV, 2013. Traktory a jejich využití.: Profi Press, 2013, 224. ISBN 978-8086726-52-6. GERHARD M. 2013.: Energy consumption in cultivating and plough with traction improvement system and consideration of the rear furrow wheel-load in ploughing., Soil and tillage Research, November 2013, volume 134, pages 56-60.

253


ISSN 1802-2391

BEENY J.M., J., GREIG D.J. 1965. The efficiency of a rotary cultivator. Journal of Agricultural Engineering Research, 1965, volume 10, issue 1, pages 5-9. This work was part of the project DOPSIT Reg. No. CZ.1.07/2.3.00/20.0226 funded under the Operational Program Education for Competitiveness. This study was supported and financed by the internal grant agency of the Mendel University in Brno – Faculty of Agronomy, No. IP 15/2014. Contact address: Ing. Dusan Slimarik [email protected] Mendel university, Zemědělská 1665/1, Černá Pole, 613 00 Brno prof. Ing. Frantisek Bauer, CSc. [email protected] Mendel university, Zemědělská 1665/1, Černá Pole, 613 00 Brno doc. Ing. Pavel Sedlak, CSc. [email protected] Mendel university, Zemědělská 1665/1, Černá Pole, 613 00 Brno

254


ISSN 1802-2391

MOULD CONTENT IN THE WOODCHIPS OBSAH PLÍSNÍ V DŘEVNÍ ŠTĚPCE JIŘÍ SOUČEK, BARBORA PETRÁČKOVÁ Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i.

Souhrn S rostoucím podílem biomasy v energetickém mixu je dřevní štěpka stále důležitější a cennější surovinou. Z logistického hlediska je výhodou její relativně snadná dostupnost v rámci regionu. Její nevýhodou je, že při nevhodných podmínkách skladování snadno podléhá biodegradabilním procesům, zejména působení kvasinek a plísní. V závislosti na obsahu vody a podmínkách prostředí byl v laboratorních podmínkách stanoven obsah plísní v široké škále 5.103 – 1.108 KTJ.g-1. Vývoj plísní byl zkoumán při různých podmínkách po dobu 28 dní. Klíčová slova: biomasa, skladování, mikrobiologie, biodegradabilní procesy, obnovitelné zdroje enerie, logistika ÚVOD

Vlivem chemických procesů (chemické okysličování, hydrolýza celulózových komponentů v kyselém prostředí) a vlivem biologické aktivity bakterií, hub atd. mohou rostlinné suroviny poměrně rychle podlehnout nežádoucím degradabilním procesům. V případě dřevní štěpky využívané pro výrobu tuhých biopaliv, jsou takové procesy naprosto nežádoucí. Ale v praxi dochází vlivem špatných podmínek v průběhu produkce a skladování k rozkladu a následné ztrátě objemu hmoty velmi často. Současně s náběhem biodegradabilních procesů vzrůstá teplota skladované štěpky na 50 - 70°C (Jirjis, 1995). Při extrémně nevhodných podmínkách dochází i k samovznícení materiálu (Balog, 1999). Obecně je doporučovaná lhůta spotřeby štěpky do patnácti dnů od výroby; za nejdelší dobu se považují tři měsíce. Tato doporučení vycházejí právě z důvodů zabránění samovznícení. MATERIÁL A METODY V rámci řešení problematiky využití biomasy k energetickým účelům byl v laboratorních podmínkách stanoven vývoj obsahu mikroorganismů v dřevní štěpce v závislosti na obsahu vody a teplotě skladování. Cílem bylo rozšířit poznatky v oblasti vlivu podmínek prostředí na výskyt a vývoj koncentrace mikroskopických vláknitých hub-plísní, co by indikátorů negativních vlivů prostředí na výskyt biodegradabilních procesů v bioenergetických surovinách. Zkoumaným materiálem byla štěpka lísky obecné (Corylus avellana). Rostliny byly čerstvě pokácené a naštěpkované pro pomocí řetězové motorové pily a štěpkovače Pezzolato 110 Mb. Obě zařízení i sběrná nádoba, do které byla naštěpkovaná hmota jímána, byly pečlivě zbaveny mechanických nečistot a všechny části, které mohly přijít do styku s materiálem, byly očištěny pomocí denaturovaného lihu, aby bylo minimalizováno riziko intoxikace materiálu a následné ovlivnění výsledků. Výzkum byl realizován při třech různých vlhkostech materiálu (stanoven podle ČSN 44 1377 (441377)). Různého obsahu vody v materiálu bylo dosaženo použitím čerstvého vzorku (65 %), částečným vysušením (22 %) a úplným vysušením v laboratorní horkovzdušné sušárně (při 60 °C). V průběhu manipulace s vysušeným vzorkem došlo samovolným jímáním vzdušné vlhkosti k jeho částečnému navlhnutí (1 %). Takto upravené vzorky byly nasypány do sterilních nádobek o objemu 0,2 l, těsně uzavřeny a následně skladovány při stálých teplotách (-15) °C (mrazicí box) 12 °C (lednice), 25 °C (termostatický box 1) a 50 °C (termostatický box 2). Těsnost nádobek byla kontrolována porovnáním hmotnosti vzorku při založení pokusu a před realizací mikrobiologického rozboru. Ke stanovení počtu plísní došlo 4x v průběhu pokusu – v momentě založení a následně po 7, 14 a 28 dnech. Mikrobiologické rozbory byly realizovány podle metodiky vypracované a ověřené řešitelským týmem VÚZT, v.v.i. Výchozí suspenze byla připravena vytřepáváním navážky 255


ISSN 1802-2391

10 g vzorku dřevní štěpky do 100 ml 0,1 % peptonové vody. Další, desetinásobné ředění bylo voleno tak, aby výsledný počet kolonií narostlých na Petriho miskách nebyl vyšší než 150 (ředění 10-4, 10-5 a 10-6). Inokulace byla prováděna přenesením pipetou 0,1 ml inokula na pevnou živnou půdu a rozetřením skleněnou zahnutou tyčinkou po povrchu agaru. Připravené plotny se inkubovaly aerobně, víčky nahoru v termostatu při 25 ºC. Počet ploten byl odečítán za 3 až 5 dní inkubace. Kultivace byla prováděna na selektivní živné půdě s přídavkem antibiotika. Pro přípravu kultivační půdy bylo použito dehydratované kompletní kultivační médium, chloramfenikolový agar s dichloranem a bengálskou červení. Zjištěný počet kolonií tvořících jednotky (KTJ) po inkubaci byl stanoven podle (ČSN ISO 21527-1, 2009) a přepočítán na gram sušiny vzorku. VÝSLEDKY A DISKUSE Průběh vývoje počtu plísní jednotlivých alternativ byl zpracován graficky. Výsledky jsou znázorněny na obrázcích 1 až 3. štěpka vlhkost 65 % 100 000 000 50 °C 25 °C

10 000 000 plísně (KTJ.g -1)

12 °C

1 000 000

-15 °C Polynomický (50 °C) Polynomický (25 °C) Polynomický (12 °C) Polynomický (15 °C)

100 000 10 000 1 000 0

5

10

15

20

25

30

doba skladování (dny)

Obrázek 1 – Graf vývoje počtu plísní v dřevní štěpce při obsahu veškeré vody 65 %.

štěpka vlhkost 22 %

100 000 000

50 °C 25 °C

10 000 000

plísně (KTJ.g -1)

12 °C -15 °C

1 000 000

Polynomický (50 °C) Polynomický (25 °C) Polynomický (12 °C) Polynomický (-15 °C)

100 000

10 000

1 000 0

5

10 15 20 doba skladování (dny)

25

30


256


ISSN 1802-2391

štěpka vlhkost 1 % 100 000 000 50 °C

plísně (KTJ.g -1)

10 000 000

25 °C 12 °C

1 000 000

-15 °C Polynomický (50 °C) Polynomický ( 25 °C) Polynomický (12 °C) Polynomický (-15 °C)

100 000

10 000

1 000 0

5

10

15

20

25

30

doba skladování (dny)


Z výsledků uvedených na obrázcích 1 až 3 je zřejmé, že obsah vody v dřevní štěpce ovlivňuje zásadním způsobem zachování kvality materiálu v průběhu skladování a výskyt rizikových faktorů působících na okolí skladovaného materiálu včetně hygienických rizik, kterým je vystavena obsluha skladovacího zařízení i následných zpracovatelských technologických linek. Nejvyšší koncentrace plísní byla stanovena při nejvyšším obsahu vody v materiálu (65 %). Hodnoty se blížily 108 KTJ.g-1 (kolonií tvořících jednotky na gram sušiny). Při vysokém obsahu vody v materiálu se nejvíce projevil vliv teploty prostředí na vývoj počtu plísní. Nejvyšší koncentrace byla zaznamenána po 15 dnech skladování při teplotě 50 °C. Průběh koncentrace plísní při teplotách skladování 50 a 12 °C zaznamenal na začátku prudký vzestup o po následném zpomalení došlo přibližně v polovině experimentu k postupnému poklesu. Při teplotě skladování 25 °C je počáteční nárůst počtu plísní pozvolnější, ale postupný nárůst byl zaznamenán po celou dobu experimentu. Tuto skutečnost lze vysvětlit druhovou skladbou vyskytujících se plísní, pro jejichž rozvoj je teplota 25 °C optimální. Při obsahu veškeré vody ve štěpce na úrovni 22 % je vliv teploty na vývoj počtu plísní v průběhu skladování patrný méně, ale stále je velmi významný. Při teplotě 25 °C je nárůst počtu opět pozvolný a stálý. Koncentrace při teplotě 12 °C byla v průběhu celého pokusu nižší. Koncentrace plísní při teplotě 50 °C byla v první polovině doby trvání pokusu vyšší a následně zaznamenala pokles. Při teplotě skladování –15 °C nebyla významná změna počtu plísní zaznamenána. V případě skladování suché štěpky (1 %) vliv teploty (s výjimkou – 15 °C) na průběh počtu plísní v materiálu slábne. Při příznivé teplotě 25 °C je stále nepatrně vyšší počet KTJ.g-1, ale rozdíl u teplot 50 a 12 °C je zanedbatelný. Při všech teplotách skladování má ve druhé polovině experimentu koncentrace plísní klesající charakter. Množství plísní ve štěpce skladované při – 15 °C se v průběhu experimentu výrazně neměnil. U vzorků o obsahu vody 65 % a 1 % došlo sice v první fázi k mírnému nárůstu. K tomu ale mohlo dojít i lehkou neúmyslnou toxikací v průběhu zakládání pokusu, které nebylo možné i přes všechna realizovaná opatření zabránit se stoprocentní jistotou. Vzhledem k použité metodě se z mikrobiologického hlediska jedná o rozdíly zanedbatelné.

257


ISSN 1802-2391

Ve vzorcích dřevní štěpky byly identifikovány plísně rodu Cladosporium, Mucor, Penicillium, Alternaria, Botrytis, Aspergillus, Rhizopus, Fusarium a kvasinky rodu Saccharomyces, Candida a Rhodotorula. ZÁVĚR Ze získaných výsledků vyplývá, že v souladu teoretickými předpoklady je skladování štěpky s vysokým obsahem vody dlouhodobě nevhodné. S výjimkou skladování v mrazu je obsah počtu plísní v porovnání se sušenou štěpkou více než stonásobný. Úměrně tomu jsou vyšší i rizika hygienická a pravděpodobnost vzniku biodegradabilních procesů ve skladovaném materiálu lze bez použití případných konzervačních látek označit za jistotu. Pro krátkodobé skladování (do cca 20 dní) není nutné materiál sušit na extrémně nízký obsah vody. Při obsahu vody kolem 20 % nebyly v počáteční fázi skladování z hlediska obsahu plísní zjištěny významnější rozdíly. Při skladování štěpky v delším časovém horizontu se ale z hlediska minimalizace hygienických rizik jeví jako žádoucí skladovat materiál s co nejnižším obsahem vody bez ohledu na teplotu skladování. Z praktického hlediska lze doporučit obsah vody v materiálu při skladování (tam kde je to technicky možné) zajistit přibližně úrovni, která je žádoucí při jeho dalším zpracování (tzn. 8 – 15 % při následné výrobě briket a pelet a do 17 % pro přímé spalování. Zásady by měly samozřejmě platit i při neenergetickém využívání dřevní štěpky. Literatura: BALOG, Karol. Samovznietenie: Samozahrievanie. Vznietenie. Vzplanutie. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženyrství, 1999. 133 s. ISBN 80-86111-45-8. ČSN ISO 21527-1, 2009: Mikrobiologie potravin a krmiv – Horizontální metoda stanovení počtu kvasinek a plísní – Část 1: Technika počítání kolonií u výrobků s aktivitou vody vyšší než 0,95. ČSN 44 1377 (441377) - Tuhá paliva - Stanovení obsahu vody JIRJIS, R. Storage and drying of wood fuel. Biomass and Bioenergy, Volume 9, Issues 1–5, 1995, Pages 181–190 Informace, publikované v tomto článku, byly získány díky finanční podpoře MZe ČRv rámci institucionální podpory na dlouhodobý koncepční rozvoj VÚZT, v.v.i. Kontaktní adresa: Ing. Jiří Souček, Ph.D., Ing., Barbora Petráčková Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., Drnovská 507, Praha 6

258


ISSN 1802-2391

THE COMPARISON OF TRACTORS CASE STEIGER A QUADTRAC WITH THE SAME ENGINE POWER ON SOIL COMPACTION POROVNÁNÍ TRAKTORŮ CASE STEIGER A QUADTRAC SE STEJNÝM VÝKONEM MOTORU NA UTUŽENOST PŮDY MARTIN SVOBODA, MICHAL BALUŠÍK, JAN ČERVINKA Mendelova univerzita v Brně, Agronomická fakulta, Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky

Abstract The comparison of tractors Case Steiger and Quadtrac with the same engine power on compaction soil was observed in the TASC program. For the simulation was chosen Case tractor with a different chassis, wheel chassis (type Steiger) and chassis with belt units (type Quadtrac). For wheeled version were selected two tire sizes, minimum (as recommended by the manufacturer) and greater with respect to the width of the tractor and shipping options. U crawler chassis chose two belt widths, which the manufacturer supplys. The results show that by using a minimum size of the tire is increased risk of soil compaction. Conversely, in the use of the belt and a width, the risk of damage to the soil and compacting small. With such a high-powered tractors on heavy weight choice is important tire size or belt. Keywords:

wheel, belt, crawler chassis, tire pressure, soil compaction

ÚVOD

Půda je jedním z nejcennějších přírodních bohatství každého státu a neobnovitelným přírodním zdrojem s širokým rozsahem funkcí. Je ohrožována celou řadou procesů, které vedou k omezení nebo až ztrátě schopnosti půdy plnit své základní produkční a mimoprodukční funkce. Půda je ohrožena především vodní a větrnou erozí, acidifikací, utužením a úbytky organické hmoty. Jedním z důležitých faktorů degradace půdy je technogenní zhutnění půdy zapříčiněné zemědělskou technikou. Trendem 21. století je zvyšování výkonnosti technických prostředků v pracovních operacích rostlinné výroby, dosažení vyšší ekonomické efektivnosti, nižší měrné spotřeby energie a lepšího využití pracovního času. Negativem tohoto procesu je nárůst celkové hmotnosti energetických prostředků i pracovních strojů a jejich vliv na stav půdy (Pražan a kol., 2014). Kolový versus pásový podvozek? Otázka potenciálních uživatelů. Kolová verze traktoru Case označená jako Steiger má na výběr různé typy kol, pneumatik popřípadě spojení v dvoumontáže. Traktor Case s označením Quadtrac má čtyři nezávislé pásové jednotky s individuálním kopírováním povrchu půdy, to znamená, že i extrémně silní pásový traktor může být šetrný k půdě (Novák, 2014). MATERIÁL A METODIKA Pomocí programu TASC (Tyres/ Tracks and Soil Compaction) 2005, Agroscope Fat Tänikon, bylo provedeno porovnání kolové a pásové verze traktoru Case Steiger a Case Quadtrac v závislosti na utužení půdy. V simulaci jsou uvedeny dvě varianty použití pneumatik na podvozku s minimálním tlakem v pneumatice v závislosti na hmotnosti soupravy. Další dvě varianty jsou s pásovým podvozkem, které se liší šířkou použitého pásu. Zadané hodnoty jsou v tab. 1. Zadána byla hmotnost na jedno kolo zadní nápravy nebo pásové jednotky u pásového traktoru, rozměr pneumatiky a tlak vzduchu v pneumatice. U pásové jednotky se uvádí rozvor vodících kladek. Také byl zadán druh půdy (písčitohlinitá) s max. hloubkou pro zpracování půdy (250 mm) a nastavena byla citlivost na utužení půdy (střední). Údaje v tab. 1 jsou v programu zadávány v barech a centimetrech.

259


ISSN 1802-2391

Var. 1 Var. 2 Var. 3 Var. 4

Jednotky 900/50 R 42 Case Steiger 710/70 R 42 Case Steiger Pás 760 mm Case Quadtrac Pás 910 mm Case Quadtrac

Hloubka působení

Hrozí nebezpečí utužení

Střední kontaktní tlak

Kontaktní plocha

Tlak v pneumatice

Zatížení na jedno kolo u zadní nápravy

Průměr pneumatiky

Šířka pneumatiky

Celková hmotnost

Rozměr zadní pneumatiky

Varianty

Tab. 1 – Zadané hodnoty Case Steiger 450 EP a Case Quadtrac 450 EP

kg

cm

cm

kg

bar

cm2

bar

ano/ne

cm

22453

90

195

5614

1,5

7767

0,71

ne

3

22453

71

206

5614

1,5

6442

0,85

ne

18

25401

76

184

6351

13984

0,45

ne

0

25401

91

184

6351

16744

0,37

ne

0

Program doplní hodnoty kontaktní plochy, střední kontaktní tlak a hloubku působení. Upozorňuje na hrozící nebezpečí zvýšeného utužení půdy. Z vypočtených hodnot následně vytvoří diagramy průběhu tlaku v půdě. VÝSLEDKY A DISKUZE Na obr. 1 je znázorněn průběh tlaků v půdě pod zadním kolem u kolové verze traktoru a u pásové verze traktoru pod jedním pásem pásové jednotky. Červeně vyznačená hranice značí hranici škodlivého utužení, které je nežádoucí. Bod stability značí hranici, kde je působení pneumatiky nebo pásu mezi půdou vyrovnané. Na obr. 1 je vidět, že nejmenší tlakové napětí ve stopě (utužení) je u varianty 4, kde je traktor vybaven pasovým podvozkem se samostatnými pasovými jednotkami a šíře pásu je 910 mm. Nejvyššího tlaku v půdě bylo dosaženo u varianty 2, kde je na traktoru kolový podvozek s koly o minimální velikosti, které doporučuje výrobce. Tady tato varianta je na hranici použití. Velice dobře se jeví použití pásového podvozku s pásovými jednotkami o šířce 760 mm. Působení na tlak v půdě je malý a má dobrou manévrovatelnost a pro přepravu po pozemních komunikacích má nižší šířku než pás o šířce 910 mm.

Obrázek 1 – Tlakové napětí ve stopě traktoru Case Steiger a Quadtrac

Jak působí tlak pod kolem nebo pásem traktoru vidíme na obr. 2 a 3. Program vytvořil diagram pro každou variantu simulace. Na obr. 2 jsou zobrazeny varianty 1 a 2 simulace, kde bylo 260


ISSN 1802-2391

zatížení na jedno stejné (5614 kg), tlak v pneumatice byl 1,5 bar a rozměr pneumatik byl rozdílný. Při porovnání těchto variant vidíme, že použitím pneumatiky 710/70 R 42, kterou výrobce označuje jako nejmenší použitelnou pneumatiku pro takto těžký traktor, hrozí nežádoucí utužení půdy. U varianty 1, kde je použita pneumatika 900/50 R 42, se zvýšila kontaktní plocha a tím se snížilo riziko nežádoucího utužení půdy.

Obrázek 2 – Diagram rozložení tlaku pod kolem se stejným zatížením a tlakem v pneumatice, ale různou pneumatikou

Na obr. 3 jsou zobrazeny varianty 3 a 4. Ve variantě 3, kde je použito pásové jednotky s šířkou pásu 760 mm nedochází k utužení půdy. Působení traktoru o jeho maximální hmotnosti (22453 kg) je na půdu optimální a jeho transportní šířka je také na dobré úrovni. Ve variantě 4 je použito u pásové jednotky pásu o šíři 910 mm. Tato varianta má ještě lepší působení na půdu a tlak v půdě pod tímto pásem se zatížením (25401 kg) je minimální. U této varianty 4, ale už bude problém s přepravou tohoto traktoru, protože s použitím širšího pásu nám vzroste transportní šíře. Jako optimální se jeví varianta 3 s použitím pásového podvozku s šířkou pásu 760 mm, kde tlak na půdu je přijatelný, transportní rozměry jsou taky vyhovující a cenová dostupnost bude nižší než u širšího pásu.

Obrázek 3 – Diagram rozložení tlaku pod pásem se stejným zatížením a různou šířkou pásu u pásové jednotky

ZÁVĚR Dlouhodobým měřením bylo zjištěno, že zhutnění v ornici závisí pouze na měrném tlaku pneumatiky. Zhutnění v horní části podloží závisí jak na měrném tlaku, tak na celkovém zatížení 261


ISSN 1802-2391

připadajícím na kolo (nápravu). zhutnění ve spodním podloží souvisí pouze se zatížením připadajícím na kolo (Pražan a kol., 2014). Lepší účinnost je možné celkem snadno dosáhnout zvýšením kontaktní plochy pneumatik. Pokud mají pneumatiky snížený tlak vzduchu, na poli se více zplošťují, tím se méně boří a zanechávají tak až o 30 % mělčí stopy. Zabírá větší počet žeber (většinou čtyři na místo jen dvou), která se rovnoměrněji odvalují, a tudíž méně opotřebovávají, protože radiální pneumatika se prodlužuje a snižuje se i měrný tlak na půdu. Výsledky z uvedené simulace nám ukazují tlak v půdě pod různými pneumatikami a pod pásy u použitých traktorů. U kolové verze traktoru Case Steiger 450 EP jsme porovnávali dvě pneumatiky, minimální rozměr, který doporučuje výrobce a širší pneumatiku. Výsledek nám ukazuje, že při použití pneumatiky 710/70 R 42 s patřičným tlakem k hmotnosti traktoru je náchylnost k utužení půdy vysoká. Při použití širší pneumatiky (900/50 R 42) se toto riziko snižuje. Bylo by vhodné použití pneumatiky 710/70 R 42 v dvoumontáži. U pásové verze traktoru Case Quadtrac 450 EP jsme porovnávali dvě šíře pásu u pásového podvozku. Lepší výsledky má pás o šířce 910 mm, ale jeho negativum je vyšší přepravní šířka stroje. Proto se nám lépe jevil pás se šířkou 760 mm, kde jsou výsledky tlaku v půdě na vysoké úrovni a navíc má traktor přesně 3 m šířky pro přepravu po pozemních komunikacích. Provozovatel strojů může vše zlepšit volbou správného obutí, tedy nejčastěji nízkotlakými pneumatikami, dvoumontážemi nebo případně instalací zařízení pro regulaci tlaku vzduchu nebo výběrem vhodného pásového podvozku, zlepšením půdních vlastností a vhodným sestavením celé technologie, směřujícím především k omezování přejezdů (Beneš, 2014). Literatura: BENEŠ, P. 2014. Vliv pneumatik na ekonomiku provozu, Zemědělec, 2014, ročník XXII, číslo 6, 21, ISSN 1211-3816 NOVÁK, P. 2014. Už sedmdesát čtyřpásových traktorů, Zemědělec, 2014, ročník XXII, číslo 6, 18, ISSN 1211-3816 PRAŽAN, R., KUBÍN, K., GERNDTOVÁ, I. 2014. Hlavní faktory technogenního zhutnění půd. Mechanizace zemědělství, 2014, ročník LXIV, číslo 1, 11 – 13, ISSN 0373-6776 PROGRAM TASC (Tyres/ Tracks and Soil Compaction), výrobce programu Agroscope Fat Tänikon, verze programu V1.0 2005 Kontaktní adresa: Ing. Martin Svoboda Mendelova univerzita, Agronomická fakulta, Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky, Zemědělská 1, 613 00, Brno, tel.: +420 545 132 373, [email protected]

262


ISSN 1802-2391

TECHNOLOGICAL AND ECONOMIC INDICATORS OF GRAIN MAIZE PRODUCTION TECHNOLOGICKÉ A EKONOMICKÉ PARAMETRY PĚSTOVÁNÍ KUKUŘICE NA ZRNO PETR ŠAŘEC, ONDŘEJ ŠAŘEC Česká zemědělská univerzita v Praze, katedra využití strojů TF

Abstract Several years already, field monitoring and measurements focused on technological and economic comparison of conventional and reduced-tillage technologies of soil cultivation and drilling of grain maize have been carried out in around 10 farm businesses located in sugar-beet and maize production areas of the Czech Republic. The paper presents seven-year results starting from the production year 2005/06, where almost 80 fields were monitored over the period in question. Keywords:

grain maize, conventional technology, reduced tillage, costs, fuel consumption

Souhrn Již po několik let jsou v přibližně deseti zemědělských podnicích řepařské a kukuřičné výrobní oblasti České republiky prováděna provozní sledování a měření zaměřená na technologické a ekonomické porovnání tradiční a minimalizační technologie zpracování půdy při pěstování kukuřice na zrno. Článek představuje sedmileté výsledky začínající hospodářským 2005/06 rokem, po které bylo sledováno a měřeno téměř 80 honů. Klíčová slova: kukuřice na zrno, tradiční technologie, minimalizační technologie, náklady, spotřeba paliva ÚVOD

Kukuřice hraje důležitou úlohu při výživě obyvatel, jako krmivo pro hospodářská zvířata a stále více pro energetické využití. Pěstitelské plochy kukuřice na zrno i na siláž se proto v poslední době v ČR zvětšují, ale kvůli omezeným možnostem se kukuřice dostává i na místa, která jí zcela nevyhovují. Jde přitom o plodinu, která svým výnosem silně reaguje na půdní a klimatické podmínky. Na svažitějších honech ohrožených vodní erozí musí být z důvodu splnění Standardů dobrého zemědělského a environmentálního stavu (GAEC) použity půdoochranné technologie. Půdní eroze je důležitý environmentální problém. Současné odhady uvádějí na zemědělské půdě v Evropě celkovou ztrátu půdy mezi 3 a 40 t.ha-1.rok-1 (VERHEIJEN et al., 2009). V rámci intenzivního zemědělství používaného v Evropě se vliv eroze na výnos plodin projevuje snížením množství vody, které je půda schopna pojmout a zpřístupnit rostlinám. Pokud je hloubka ornice dostatečná, snížení výnosů může být v krátkodobém horizontu velmi malé díky vyšším dávkám hnojiv kompenzujícím ztrátu živin erozí (BAKKER et al., 2004, 2007). Pro snížení rizika eroze při pěstování kukuřice mohou být využity orební systémy s využitím strniskových meziplodin, mulče, setí do nezpracované půdy, řádkové zpracování půdy, podsevy a pěstování kukuřice v hrůbcích. Většina těchto systému však sebou přináší problémy spojené s horší kvalitou přípravy seťového lože, s pomalejším ohřevem půdy a jejím osycháním na jaře, které mohou vést k oddálení termínu výsevu, případně k pomalejšímu počátečnímu vývoji porostů. Tyto problémy se snaží eliminovat zejména technologie řádkového zpracování půdy a pěstování kukuřice v hrůbcích. U těchto technologií je uváděno zvýšení výnosu, a tak jsou praktikovány nejen jako protierozní opatření. Ze stejného důvodu jsou zkoušeny i technologie se setím do dvojřádku a technologie úzkých řádků 37,5 cm. Především zahraniční výsledky ukazují, že setí do úzkořádků s roztečí 37,5 cm vede ke zvýšení výnosů u silážní kukuřice o 15-18 % a u zrnové kukuřice o 3-10 %. Zásadní vliv na výnos má zvýšený počet jedinců na ha, který se běžně zvyšuje o 10 %. U nás byla přitom tato technologie před 40-50 lety poměrně běžná.

263


ISSN 1802-2391

Výsledky jednotlivých pokusů jsou však často odlišné a jen těžko interpretovatelné. Na základě analýzy 563 pokusů (VAN DEN PUTTE et al., 2010) nebyl shledán žádný významný vliv půdoochranných technologií na výnos kukuřice na siláž, brambor, cukrovky a jarních obilovin. Významné snížení výnosů se projevilo jen u ozimých obilovin a kukuřice na zrno. Hloubka zpracování půdy přitom měla jasný vliv na snížení výnosů zrna kukuřice. Zvláště na lehkých půdách kukuřice neprospívala nejlépe. Hlubší kypření do více než 15 cm na jílovitohlinitých půdách na druhou stranu přineslo výnosy srovnatelné s tradiční technologií. Tento článek uvádí základní charakteristiky a sedmileté výsledky provozních sledování a měření výběru jedenácti zemědělských podniků pěstujících kukuřici na zrno. Technologie zpracování půdy při pěstování kukuřice na zrno v těchto podnicích jsou hodnoceny zejména z ekonomického hlediska. MATERIÁL A METODY Od roku 2005 jsou v řepařské a kukuřičné výrobní oblasti České republiky v jedenácti zemědělských podnicích prováděna provozní sledování a měření, jejichž cílem je zjistit, které technologie zakládání porostů kukuřice na zrno jsou technologicky a ekonomicky výhodné. Sledovány a měřeny jsou: • charakteristiky jednotlivých honů (výměra, katastr, předplodina, nakládání s rostlinnými zbytky, poslední aplikace statkových hnojiv ...); • charakteristiky půdy (objemová hmotnost, penetrační odpor ...); • charakteristiky porostu (počet jedinců, hmotnost kořenů, průměr krčku kořenů ...); • údaje o provedených pracovních operacích (mechanizace, výkonnost, spotřeba paliva a práce, náklady a další doplňující informace). VÝSLEDKY A DISKUSE Celkem bylo do pozorování a měření během sedmi let zahrnuto 77 honů. Minimalizační technologie byla použita v 52 případech, tradiční technologie ve 25. V každém z hospodářských roků přesáhl celkový průměrný výnos sledovaných honů průměr České republiky o 21 až 60 %. Charakteristika provozních sledování a měření Před setím kukuřice byl v rámci tradiční technologie ve více než 30 % případů aplikován hnůj. U minimalizační technologie to bylo pouhých 15 honů. Nejčastější předplodinou byla pšenice ozimá. Pokud jde o odrůdy, převládaly velmi rané nebo rané (s nízkým FAO). Nejčastější technologie zpracování půdy v rámci minimalizační technologie byly dvě podmítky následované na jaře jednou nebo dvěma operacemi přípravy půdy. Hlubší kypření do více než 15 cm bylo provedeno jen asi v pětině případů. U tradiční technologie byl nejčastějším postupem podmítka následovaná orbou a na jaře jedna nebo dvě operace přípravy půdy. Talířové podmítače převládaly v rámci tradiční technologie. U minimalizační technologie, kde byly běžné dvě podmítky, častěji pracovaly radličkové kypřiče, a to zejména u druhé podmítky. Výnosy zrna za celé sledované období sedmi hospodářských let Za sledované období sedmi hospodářských let byl celkový průměrný výnos zrna pro všech 77 pokusných honů 10,27 t.ha-1. Tabulka 1 obsahuje průměrné výnosy zrna kukuřice při 14% vlhkosti tříděné podle několika kritérií. Minimalizační technologie vykazovaly ve všech sledovaných letech kromě 2007/08 vyšší výnos kukuřice. Celkově byl v průměru významný rozdíl ve prospěch minimalizační technologie 10,6 %, tzn. 1.02 t.ha–1.Pokud jde o rozmístění honů, v sušších podmínkách kukuřičné oblasti, kde průměrný výnos o 13,1 % přesáhl výnos oblasti řepařské, byla použita pouze minimalizační technologie. Obrázek 1 kombinuje obě výše uvedená třídění, tj. technologii zpracování půdy a výrobní oblast. U minimalizační technologie výnosy dosažené v kukuřičné výrobní oblasti převyšují výnosy řepařské oblasti. V rámci řepařské výrobní oblasti vykazuje s výjimkou roku 2007/08 minimalizační technologie vyšší výnosy než technologie konvenční.

264


ISSN 1802-2391

Tabulka 1 – Průměrné výnosy kukuřice na zrno a počty příslušných honů za celé sledované období sedmi let podle způsobu zpracování půdy a dalších kritérií

Hospodářský rok 2005/06 2006/07 2007/08 2008/09 2009/10 2010/11 2011/12 Výrobní oblast Řepařská Kukuřičná Přihnojení při setí Ne Ano Celkově

Technologie se zpracováním půdy minimalizačním tradičním výnos počet výnos počet [t.ha–1] honů [t.ha–1] honů

Celkový průměrný počet výnos honů –1 [t.ha ]

9,10 10,60 9,45 11,45 10,43 11,17 11,61

6 6 7 8 9 9 7

8,54 9,80 9,97 9,75 9,62 9,47 10,05

4 4 4 4 3 3 3

8,87 10,28 9,64 10,88 10,23 10,74 11,14

10 10 11 12 12 12 10

10,37 11,39

40 12

9,59 —

25 —

10,07 11,39

65 12

10,71 10,56

16 36

9,64 9,38

20 5

10,11 10,42

36 41

10,61

52

9,59

25

10,27

77

Při aplikaci hnojiv během setí, což byl většinou případ minimalizační technologie, výnos zrna kukuřice mírně, tj. o 3,0 %, přesáhl výnos zrna u honů, kde při setí přihnojeno nebylo. Malý počet opakování a nerovnoměrné rozdělení honů do skupin však neumožňuje vyvozovat závěry.

Obrázek 1 – Graf průměrných hektarových výnosů kukuřice na zrno podle technologie zpracování půdy a výrobní oblasti v jednotlivých sledovaných hospodářských letech

Technologické a ekonomické ukazatele za celé sledované období sedmi hospodářských let Tabulka 2 a Obrázek 2 ukazují následující technologické a ekonomické parametry: spotřeba paliva, spotřeba práce, celkové náklady složené přímých nákladů na mechanizaci a materiálových nákladů a nakonec náklady na jednotku produkce. S ohledem na zpracování půdy byla průměrná spotřeba paliva minimalizační technologie o 19,1 % nižší než v případě tradiční technologie. Celková spotřeba práce byla také nižší, a to o 16,9 %. Celkové náklady se s 2,2 % rozdílu ve prospěch minimalizační technologie příliš nelišily. Spolu s vyšším výnosem zrna to u

265


ISSN 1802-2391

minimalizační technologie vedlo k o 236 Kč.t-1 (10,3 %) nižším nákladům na jednu tunu zrna. Výsledky tradiční technologie mohly být nepříznivě ovlivněny nerovnoměrným rozdělením aplikace organických hnojiv, která je časově náročná, a nerovnoměrným rozdělením honů v rámci výrobních oblastí. Tabulka 2 – Průměrné spotřeby nafty a práce a průměrné celkové hektarové náklady a náklady na 1 tunu produkce zrna kukuřice při 14% vlhkosti za celé sledované období sedmi hospodářských let podle způsobu zpracování půdy a dalších kritérií

Zpracování půdy Minimalizační Tradiční Výrobní oblast Řepařská Kukuřičná Přihnojení při setí Ne Ano Celkově

Průměrné náklady celkové na 1t prod. [Kč.ha–1] [Kč.t–1]

Spotřeba nafty [l.ha–1]

Spotřeba práce [h.ha–1]

73,01 90,27

5,24 6,30

21174,42 21646,24

2057,48 2293,84

81,27 64,21

5,85 4,14

21363,48 21133,33

2184,13 1863,86

77,60 79,50

5,76 5,43

21209,89 21430,98

2139,05 2129,98

78,61

5,58

21327,61

2134,22

Obrázek 2 – Graf relativních rozdílů výnosu kukuřice na zrno, spotřeby paliva a práce, celkových a jednotkových nákladů minimalizační a tradiční technologie zpracování půdy za celé sledované období

ZÁVĚR Z pohledu ekonomiky, stejně jako z pohledu spotřeby paliva a práce, se na základě provozních sledování a měření minimalizační technologie zpracování půdy pro kukuřici ukázala jako adekvátní alternativa tradiční technologie. Zároveň se po zkušenostech z provozních sledování a měření potvrdila silná odezva kukuřice na půdní a klimatické podmínky, což limituje výměru jejího pěstování v České republice. Odrůdové pokusy ukazují u stejných odrůd nejvyšší výnosy na jižní Moravě, průměrné výnosy na střední Moravě a nižší ve středních a východních Čechách. Například pro cukrovou řepu nebo pšenici ozimou podobný vztah neplatí.

266


ISSN 1802-2391

Literatura: BAKKER, M.M. − GOVERS, G. − ROUNSEVELL, M.D.A. 2004. The crop productivity-erosion relationship: an analysis based on experimental work. Catena, 2004, 57, p. 55–76. BAKKER, M.M. − GOVERS, G. − JONES, R.A. − ROUNSEVELL, M.D.A. 2007. The effect of soil erosion on Europe’s crop yields. Ecosystems, 2007, 10, p. 1209–1219. VAN DEN PUTTE, A. et al. 2010. Assessing the effect of soil tillage on crop growth: A metaregression analysis on European crop yields under conservation agriculture. European Journal of Agronomy, 2010, 33, p. 231-241. VERHEIJEN, F.G.A. et al. 2009. Tolerable versus actual soil erosion rates in Europe. EarthScience Reviews, 2009, 94, p. 23–38. Zpracováno v rámci řešení projektu NAZV QH72257. Kontaktní adresa: doc. Ing. Petr Šařec, Ph.D. ČZU v Praze, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6- Suchdol Czech Republic e-mail: [email protected], tel.: +420224383147

267


ISSN 1802-2391

TECHNOLOGICAL AND ECONOMIC INDICATORS OF OILSEED RAPE PRODUCTION TECHNOLOGICKÉ A EKONOMICKÉ PARAMETRY PĚSTOVÁNÍ ŘEPKY OZIMÉ PETR ŠAŘEC, ONDŘEJ ŠAŘEC Česká zemědělská univerzita v Praze, katedra využití strojů TF

Abstract Since the year 2001, field trials focused on technological and economic comparison of conventional and reduced-tillage technologies of soil cultivation and drilling of oilseed rape have been carried out in around 40 farm businesses located in all of the districts of the Czech Republic. Average seed yields didn’t prove any significant difference between traditional technologies comprising ploughing and reduced tillage technologies. The same can be said about the difference with respect to the sowed varieties (hybrid and traditional), to the application of organic fertilisers, and to the fertilization during sowing. Keywords:

oilseed rape, conventional technology, reduced tillage, costs, fuel consumption

Souhrn Od roku 2001 jsou ve spolupráci se Svazem pěstitelů a zpracovatelů olejnin prováděna provozní sledování a měření zaměřená na technologické a ekonomické porovnání tradiční a minimalizační technologie zpracování půdy při pěstování řepky ozimé. Mezi průměrnými výnosy semen řepky nebyly zjištěny významné rozdíly jak pro zmíněné technologie zpracování půdy, tak pro použité odrůdy (hybridní a liniové), pro případnou aplikaci organických hnojiv a konečně pro přihnojení při setí řepky. Klíčová slova: ozimá řepka, tradiční technologie, minimalizační technologie, náklady, spotřeba paliva ÚVOD

Zpracování půdy a zakládání porostů je významnou součástí pěstitelských technologií jednotlivých plodin. Při zpracování půdy jsou u nás dosud velmi rozšířeny postupy s využitím orby. Minimalizační postupy se uplatňují především při pěstování obilovin a luskovin. Tato práce si klade za cíl ověřit v praxi možnosti využití minimalizačních technologií zpracování půdy i v případě problematičtější plodiny, jakou je řepka ozimá. Tato plodina jednak hluboce koření, a tak převládá názor, že vyžaduje tradiční zpracování půdy. Dále je řepka seta mělce, a v případě uplatnění minimalizačních technologií tak vyvstává problém s managementem posklizňových zbytků a založením porostu. Z nespočetného množství polních pokusů s různými způsoby zpracování půdy v zahraničí i u nás (VÚRV Praha-Ruzyně, VÚZA Hrušovany u Brna, Zemědělské univerzity v Praze, v Brně a v Č. Budějovicích, VÚZT Praha-Řepy aj.) byla získána řada nových poznatků, a to jak o vlivem redukovaného zpracování půdy na hlavní půdní vlastnosti, tak i o reakci polních plodin na redukované obdělávání půdy (TEBRÜGGE, 2000; HŮLA et al., 2008; VAN DEN PUTTE, A. et al., 2010). Minimalizační technologie se hlavně v posledních deseti letech začaly uplatňovat ve vyšších polohách České republiky, a postupně i v řepařské a kukuřičné oblasti (ŠAŘEC et al., 2010). Prakticky to znamená, že se při zakládání porostu již nejedná o oddělená agrotechnická opatření, tj. zpracování půdy a setí, ale jde o ucelenou technologii založení porostů polních plodin. Tento článek uvádí základní charakteristiky a souhrnné dvanáctileté výsledky provozních sledování a měření výběru přibližně čtyřiceti zemědělských podniků pěstujících řepku ozimou. V posledních dvou letech došlo z finančních důvodů k zmenšení rozsahu sledovaných podniků. Technologie zpracování půdy při pěstování řepky ozimé v těchto podnicích jsou hodnocena zejména z ekonomického hlediska. 268


ISSN 1802-2391

MATERIÁL A METODY Od roku 2001 je na území České republiky ve spolupráci se Svazem pěstitelů a zpracovatelů olejnin vybráno k provozním pokusům více než čtyřicet zemědělských podniků nacházejících se v různých výrobních oblastech a pěstujících řepku ozimou. V posledních dvou sledovaných hospodářských letech byl rozsah sledovaných podniků z finančních důvodů omezen na téměř polovinu. Cílem práce je zjistit, které technologie zakládání porostů řepky ozimé jsou, s ohledem na různé výrobní oblasti, technologicky a ekonomicky výhodné. Některé ze sledovaných podniků používají při pěstování různé způsoby zakládání porostů. V každém podniku je tedy monitorován alespoň jeden hon pro každou ze sledovaných plodin, které se v podniku pěstují. Pokud podnik praktikuje více způsobů zakládání porostů, pak je monitorován jeden hon pro každý z nich. Sledovány a měřeny jsou: • charakteristiky jednotlivých honů (výměra, katastr, předplodina, nakládání s rostlinnými zbytky, poslední aplikace statkových hnojiv ...); • charakteristiky půdy (objemová hmotnost, penetrační odpor ...); • charakteristiky porostu (počet jedinců, hmotnost kořenů, průměr krčku kořenů ...); • údaje o provedených pracovních operacích (mechanizace, výkonnost, spotřeba paliva a práce, náklady a další doplňující informace). VÝSLEDKY A DISKUSE V době sestavování této práce jsou shromážděna a zpracována data z dvanácti let, kdy byla provozní sledování a měření prováděna. Charakteristika provozních sledování a měření V dvanácti hospodářských letech od roku 2001 byl porost řepky ozimé založen na 455 pokusných honech, ale jedenáct honů bylo kvůli suchu při vzcházení řepky nebo kvůli špatnému přezimování oseto jinou plodinou. Minimalizační technologie je převážně používána na těžších půdách v aridních oblastech, tzn. v kukuřičné a převážné části řepařské výrobní oblasti. Tradiční technologii uplatňují zejména podniky s lehčími půdami a větším ročním srážkovým úhrnem, které se nacházejí v bramborářské výrobní oblasti a okrajové řepařské oblasti. Volbu technologie ovlivňuje i vybavení zemědělského podniku mechanizací. Pokud jde o aplikaci chlévského hnoje, v bramborářské výrobní oblasti je ho dostatek, ale jeho aplikace je omezena plochou pěstování brambor, která se snižuje. Proto je ho možno ve větší míře aplikovat pod řepku. U tradiční technologie zakládání porostů řepky ozimé je tak chlévský hnůj v této oblasti aplikován v první nebo druhé trati podstatně častěji než například v řepařské výrobní oblasti. Tam je upřednostňována aplikace hnoje pod cukrovou řepu, případně pod kukuřici na zrno. Z agronomických důvodů by cukrová řepa a řepka neměly být součástí stejného osevního postupu. Výnosy semen za celé sledované období dvanácti hospodářských let Za sledované období dvanácti hospodářských let byl celkový průměrný výnos pro všech 455 pokusných honů 3,61 t.ha-1. Tabulka 1 obsahuje průměrné výnosy semen řepky tříděné podle několika kritérií. Minimalizační technologie vykazovaly výnos semen řepky v průměru o 0,5 % nižší než technologie tradiční. Nerovnoměrné rozdělení honů do jednotlivých výrobních oblastí nepříznivě poznamenalo výsledky minimalizační technologie. Ta byla jako jediná použita v pro řepku převážně nevhodné kukuřičné oblasti, kdežto podniky v pro řepku příznivé bramborářské oblasti používaly častěji tradiční technologii zpracování půdy. Z výrobních oblastí vykázaly v průměru dvanácti let nejvyšší výnosy řepařská a bramborářská oblast, následovaná pícninářskou, obilnářskou po jako poslední umístěnou kukuřičnou. Hybridní odrůdy vykázali o 3,1 % vyšší průměrný výnos semen než odrůdy liniové. Na honech, na kterých byla aplikována organická hnojiva, byl dosažen průměrný výnos semen řepky o 2,6 % vyšší než na honech, kde statková hnojiva aplikována nebyla. Stejně tak pokud bylo provedeno přihnojení při setí, byl průměrně dosažen o 3,2 % vyšší výnos semen. 269


ISSN 1802-2391

Tabulka 1 – Průměrné výnosy semen řepky ozimé a počty příslušných honů za celé sledované období dvanácti let podle způsobu zpracování půdy a dalších kritérií Technologie se zpracováním půdy minimalizačním tradičním výnos počet výnos počet [t.ha–1] honů [t.ha–1] honů Výrobní oblast Pícninářská Bramborářská Obilnářská Řepařská Kukuřičná Odrůdy Liniové Hybridní Smíšené1 Organická hnojiva2 Ne Ano Přihnojení při setí3 Ne Ano Celkově Poznámka:

Celkový průměrný počet výnos honů –1 [t.ha ]

3,45 3,77 3,43 3,80 3,33

32 6 79 115 16

3,62 3,71 3,42 3,66 —

12 59 42 94 —

3,49 3,72 3,43 3,74 3,33

44 65 121 209 16

3,57 3,65 2,33

108 138 2

3,54 3,68 3,58

79 120 8

3,56 3,67 3,33

187 258 10

3,57 3,72

185 63

3,61 3,65

112 95

3,58 3,68

297 158

3,55 3,68

141 107

3,61 4,07

202 5

3,59 3,70

343 112

3,61 248 3,62 207 3,61 455 na daném honu bylo zaseto více odrůd řepky 2 na daný hon byla aplikována hnojiva statková, organická nebo organominerální (chlévský hnůj, kejda, trus drůbeže, kompost, melasové výpalky aj.) 3 při operaci setí byla do blízkosti semen aplikována minerální hnojiva 1

Technologické a ekonomické ukazatele za celé sledované období dvanácti hospodářských let Spotřeba nafty (viz. Tabulka 2) byla v průměru celého sledovaného období u minimalizační technologie o 22,2 % nižší než u technologie tradiční. Tento rozdíl je částečně možno přičíst nestejnoměrné aplikaci statkových hnojiv u obou skupin zpracování půdy. Pokud tato byla aplikována, spotřeba nafty se zvýšila o 44,4 %. Pokud jde o spotřebu práce do založení porostu, byla pro minimalizační technologii v průměru za celé sledované období o 39,9 % nižší než pro technologii tradiční (viz. Tabulka 5). Celková spotřeba práce byla u minimalizační technologie nižší o 26,0 %. Rozdíly mezi výrobními oblastmi u těchto ukazatelů byly způsobeny především nestejnoměrnou aplikací statkových hnojiv. Dále je rozdíly možno přičíst odlišnému tlaku chorob a škůdců v různých oblastech. Tento tlak vynucuje častější chemické ošetření např. v kukuřičné výrobní oblasti. Průměrně byla spotřeba práce celé technologie při aplikaci organických hnojiv o 58,8 % vyšší. Přímé pracovní náklady byly v průměru za celé sledované období u minimalizační technologie o přibližně 992 Kč.ha–1 nižší než u technologie tradiční (viz. Tabulka 5). Také náklady na materiál byly pro tradiční technologii vyšší, i když jen o přibližně 147 Kč.ha–1. Celkové náklady byly tedy pro minimalizační technologii o přibližně 1 174 Kč.ha–1, tzn. o 5,9 %, nižší. Náklady na jednotku produkce minimalizační a tradiční technologie dosáhli přibližně stejných hodnot, které se lišily o pouhé 3,6 %, tzn. přibližně o 207 Kč.t–1, ve prospěch minimalizační technologie. Podle nákladů na jednotku produkce se projevila nejlépe za celé sledované období zakládání porostů bramborářská výrobní oblast s tradiční technologií a pícninářská oblast s technologií minimalizační i tradiční (Obrázek 1), ale dobré výsledky, zejména v posledních šesti letech, byly dosaženy i v řepařské výrobní oblasti. Naopak kukuřičná výrobní oblast se i přes dobré výsledky z některých let pro pěstování řepky projevila jako výrazně nevhodná.

270


ISSN 1802-2391

Tabulka 2 – Průměrné spotřeby nafty a práce a průměrné hektarové náklady přímé pracovní, materiálové, celkové a na 1 tunu produkce semen řepky ozimé za celé sledované období dvanácti hospodářských let podle způsobu zpracování půdy a dalších kritérií Spotřeba nafty [l.ha–1] Zpracování půdy Minimalizační Tradiční Výrobní oblast Pícninářská Bramborářská Obilnářská Řepařská Kukuřičná Odrůdy Liniové Hybridní Smíšené Organická hnojiva Ne Ano Přihnojení při setí Ne Ano Celkově Pramen:

Spotř. práce [h.ha–1] Průměrné náklady do zal. celé přímé materiálové celkové porostu technol. [Kč.ha–1] [Kč.ha–1] [Kč.ha–1]

na 1t prod. [Kč.t–1]

70,57 90,71

1,51 2,52

3,62 4,90

5 729,66 6 722,12

12 809,62 12 956,34

18 684,44 19 858,17

5 523,75 5 730,37

90,21 90,73 75,48 77,39 68,99

2,44 2,57 1,86 1,78 1,49

5,40 5,15 3,81 3,93 3,63

6 419,52 6 490,93 5 901,25 6 207,25 6 043,58

12 513,23 12 925,54 11 492,16 13 669,19 13 787,19

19 214,57 19 647,23 17 472,75 20 045,82 19 880,77

5 686,99 5 397,17 5 445,31 5 702,04 6 526,41

77,01 81,39 87,89

1,84 2,05 2,43

3,96 4,37 4,57

6 064,46 6 262,67 6 261,10

11 729,27 13 723,30 12 476,24

17 950,95 20 147,21 18 957,34

5 425,87 5 751,09 5 765,54

69,09 99,74

1,32 3,19

3,49 5,55

5 694,94 7 095,17

11 995,01 14 533,10

17 900,73 21 695,36

5 319,70 6 178,00

83,33 68,72

2,18 1,31

4,46 3,42

6 359,33 5 635,57

12 962,50 12 612,61

19 485,09 18 401,75

5 713,36 5 324,92

79,73 1,97 4,21 6 181,17 12 876,37 19 218,42 Vlastní kalkulace autora za použití cen a sazeb zjištěných v podnicích

5 617,75

Obrázek 1 – Graf průměrných hektarových nákladů přímých pracovních, materiálových, na chlévský hnůj z předchozích let, celkových (součet předešlých) a na 1 tunu produkce semen řepky ozimé za celé sledované období dvanácti hospodářských let podle výrobní oblasti a způsobu zpracování půdy

ZÁVĚR Provozní sledování a měření prokázala, že mezi technologiemi s tradičním a technologiemi s minimalizačním založením porostů řepky ozimé nejsou dlouhodobě významné rozdíly ve

271


ISSN 1802-2391

výnosech semen, nákladech na jednotku produkce a zisku z hektaru, kde minimalizační technologie úspěšně konkuruje technologii tradiční. Minimalizační technologie však umožňují významnou úsporu paliva a práce, a to zejména při zakládání porostů. Méně pracovních sil tak provede více práce. Zmenšuje se tak problém týkající se sezónního kolísání potřeby pracovních sil. Jako pro pěstování řepky nejvhodnější byla potvrzena bramborářská výrobní oblast, v posledních letech však i oblast řepařského výrobního typu. V posledních letech se začínají v rámci minimalizační technologie prosazovat stroje, které v jedné operaci provádějí podmítku, prohlubování a urovnání povrchu. Větší důraz je kladen na intenzifikaci výroby a s tím spojené rychlé a kvalitní založení porostu. Trendem je snižování počtu rostlin na m2 na pouhých 25 až 35 a páskové zpracování půdy s větší meziřádkovou vzdáleností a setí přesným secím strojem. Podniky, které dlouhodobě neprovádí orbu, by při hlubším zpracování půdy měli přihnojovat do hloubky fosforem a draslem, protože v půdě nemigrují. Literatura: HŮLA, J. − PROCHÁZKOVÁ, B. et al. 2008. Minimalizace zpracování půdy. Praha: Profi Press, 2008. ŠAŘEC, P. − VOLTR, V. − ŠAŘEC, O. 2010. Technological processes of production of major farm crops related to soil conditions in individual production areas of CR. In Trends in Agricultural Engineering 2010, Prague: Czech University of Life Sciences Prague. Faculty of Engineering, 2010. s. 573-577. ISBN 978-80-213-2088-8. TEBRÜGGE, F. 2000. Long-term no-tillage as a tool to protect the environment, results of 20 year field trials on different kinds of soil in different crop rotations. In: 15th ISTRO Conference, Fort Worth, TX, USA, July 2000. VAN DEN PUTTE, A. et al. 2010. Assessing the effect of soil tillage on crop growth: A metaregression analysis on European crop yields under conservation agriculture. European Journal of Agronomy, 2010, 33, p. 231-241. Zpracováno v rámci řešení projektu NAZV QH72257. Kontaktní adresa: doc. Ing. Petr Šařec, Ph.D. ČZU v Praze, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6- Suchdol Czech Republic e-mail: [email protected], tel.: +420224383147

272


ISSN 1802-2391

EVALUATION OF THE GRANULOMETRIC COMPOSITION OF THE ENSIN® FERTILIZER FROM THE POINT OF FERTILIZER SPREADER REQUIREMENTS HODNOTENIE GRANULOMETRICKÉHO ZLOŽENIA HNOJIVA ENSIN® Z POHĽADU POŽIADAVIEK ODSTREDIVÉHO ROZHADZOVAČA TOMÁŠ ŠIMA1*, LADISLAV NOZDROVICKÝ1, JOSEF KRUPIČKA2, KRIŠTOF KOLOMAN1, MONIKA DUBEŇOVÁ3 1 Slovak university of Agriculture in Nitra, Faculty of Engineering, Dep. of Machines and Production Systems 2 Czech University of Life Sciences Prague, Faculty of Engineering, Dep. of Agricultural Machines 3 Slovak university of Agriculture in Nitra, Faculty of Engineering, Dep. of Production Engineering

Abstract Quality of work of the spinning disc fertilizer spreaders is effected by physical properties of the fertilizer. One of the most important factors is the fertilizer particle size distribution which depends upon the size of the fertilizer particles. The aim of the paper was study of ENSIN® fertilizer from manufacturer DUSLO, Inc. Comparison was done by evaluation of the particle size distribution of the fertilizer separated at first in the vertical air flow by K-293 Laboratory screening machine with steeply increasing flow speed. The airflow speed was regulated by airflow volume from 60 to 150 m3.h-1. Secondary separation was done by sieve screening of the samples by Haver EML digital plus Test Sieve Shaker. Sieves with square holes with dimensions 1 mm, 2 mm, 3.15 mm, 5 and 10 mm were used. Fertilizer meets the requirements of the manufacturer to grain-size distribution. To separate all ENSIN® particles there was used air flow to 150 m3.h-1. This differences effects quality of work of the spinning disc fertilizer spreader and cause non-uniformity in the field distribution of fertilizer which has negative environmental and economical effects. Keywords:

fertilizer, particle, sorting, airflow

INTRODUCTION Fertilization is an important factor that effects crop yields (Ložek et al., 1997; Kajanovičová et al., 2011). Correct application of fertilizers has both positive economical and environmental effect (Nozdrovický et al., 2009; Šima et al., 2011; Šima et al., 2012a; Šima & Dubeňová, 2013). Quality of work of the spinning disc fertilizer spreaders is effected by many factors (Macák & Nozdrovický, 2009; Šima et al., 2012b; Šima et al., 2012c). One of the most important factors is the fertilizer particle-size distribution which depends upon the size of the fertilizer particles (Macák et al., 2011; Macák & Nozdrovický, 2012). The differences and variability in physical properties of fertilizers cause problems during the field application by the most used spinning disc fertilizer spreaders (Macák & Nozdrovický, 2010a). The effectiveness of mineral fertilizers in plant cultivation depends upon the particle stability and speed of their transformation to solution state to be acceptable by plants. This process depends upon the particles dimension, so that the dimension of particles is one of the main parameters that influence the fertilizer effectiveness (Krupička & Hanousek, 2006). The need for using fewer amounts of fertilizers means that it must be applied in a right way, and fertiliser losses are reduced to an absolute minimum. An optimal application of fertilizers, minimisation of the spoilage of fertilizers, improvement of existing and development of possible new application techniques, all this requires a detailed knowledge of the processes and factors that effect the spreading of fertilisers (Hofstee, 1993). The aim of the paper is the study of granulometric composition of granulated nitrate fertilizer ENSIN® containing sulphur and nitrification inhibitors dicyandiamide DCD and 1,2,4 triazole – TZ. Vertical airflow and sieve separation are used.

273


ISSN 1802-2391

MATERIAL AND METHODOLOGY Experimental measurements were conducted in the laboratory of Department of Agricultural Machines, Faculty of Engineering at Czech University of Life Sciences in Prague, Czech Republic. During experiments we have used the granulated nitrogen fertilizer ENSIN® containing sulphur and nitrification inhibitors dicyandiamide DCD and 1,2,4 triazole – TZ. The granulate is treated by coating agent and has green colour. The nitrification inhibitors ensure transformation of ammonium nitrate to nitrogen nitrate in the soil. The advantages of ENSIN® usage are that the fertilizer is applied in 1 dosage and reapplication of fertilizer is not necessary. It allows farmers to save the time and money, increase the crop yields and allows better quality of crops, fertilizer is specially environment friendly, reduces nitrate leaching and reduces emissions of nitrous oxide to the atmosphere. Chemical composition of the ENSIN® fertilizer is presented in Table 1. Grain-size distribution of the ENSIN® fertilizer are shown in Table 2. Table 1 – Chemical composition of ENSIN® fertilizer

Technical specification Content, % total nitrogen content (N) 26 ammonium nitrogen content 18.5 nitrate nitrogen content 7.5 sulphur (S) soluble in water 13 dicyandiamide DCD and 1,2,4 triazole content 0.37–0.74 DCD:TZ ratio 10:1 Table 2 – Grain-size distribution of the ENSIN® fertilizer

Dimension, mm <1 2–5 >10

Content of particles, % ENSIN® max. 1 min. 90 0

Total weight of sample was 25 kg. From the sample there was taken 6 individual specimens of 0.5 kg weight. There were created 6 replications of measurement (n = 6). Fertilizer was separated at first by K-293 apparatus in the vertical air flow stream with steeply increasing flow speed. The airflow speed was regulated by airflow volume from 60 to 150 m3.h-1. The step of next airflow speeds was set up for 10 m3.h-1. Secondary, there were conducted sieve analysis by Haver EML digital plus Test Sieve Shaker for every class of fertilizer sorting in the vertical airflow. Sieves with square holes with dimensions 1 mm, 2 mm, 3.15 mm, 5 and 10 mm were used. By this way, the samples of fertilizer were sorted into 6 classes of particles. RESULTS AND DISCUSSION Average values (six replication n=6) of obtained data for ENSIN® fertilizer are presented in table 3. There where fid (%) and fim (%) means mass classes in percent of the specimen mass and percentage of the grain number in the total class particles. ENSIN® fertilizers content 97.05% particles with dimension from 2 to 5 mm. Fertilizer contain no particles under 1 mm and no particles over 10 mm. Based on this results, particle-size distribution of ENSIN® fertilizer is in conformity with the demanded range given by manufacturer and also meets the requirements of the national standards. Content of fertilizer particles under 1 mm (dust particles) may be caused by minimal manipulation of the fertilizer bags. Fertilizer were packed into polyethylene bags containing 25 kg of the fertilizer. There is possible to replace sieve analysis by air flow analysis to separate class of particles with dimension from 3.15 mm to 5 mm by air flow speed from 100 to 140 m3.h-1 for ENSIN® fertilizer (table 3).

274


ISSN 1802-2391

Table 3 – Averaged relative weight frequencies of ENSIN® fertilizer, (n=6)

V, m3.h-1 v, m.s-1 f im, % <1 mm 1–2 mm 2–3.15 mm f id, % 3.15–5 mm 5–10 mm >10 mm

70 8.54 0.27 0 0.03 0.02 0 0 0

80 90 100 110 120 130 140 150 9.76 10.98 12.2 13.42 14.64 15.86 17.08 18.30 0.32 0.35 1.20 8.58 34.59 35.96 16.59 1.69 0 0 0 0 0 0 0 0 0.01 0.10 0 0 0 0 0 0 0.12 0.27 0.57 0.59 0.20 0 0 0 0 0 4.23 20.48 39.98 25.83 4.76 0 0 0 0 0.17 0.57 0.75 1.22 0.16 0 0 0 0 0 0 0 0

fim – grain number in the total class particles, fid – mass classes in percent of the specimen mass, V – airflow quantity, v – airflow speed

The effect of the airflow quantity on relative weight frequencies of ENSIN® fertilizer particles fim and fid is shown on the figure 1. Most used method for detection of the fertilizer size distribution is screen analysis. This method can be replaced by photo-optical image analysis (Macák & Nozdrovický, 2010b) and aerodynamic particle testing. Classical screen analysis can be replaced by aerodynamic particle testing and it can be used directly in evaluation of the aerodynamic spreading of the fertilizer in the field conditions. Photo-optical analysis (Macák and Nozdrovický 2010b) may be used for monitoring of particle-size distribution of fertilizers, but by screen analysis and aerodynamic particle testing is possible to separate particles.

Figure 2 – The effect of the airflow quantity on relative weight frequencies of ENSIN® fertilizer particles, fim – grain number in the total class particles, fid – mass classes in percent of the specimen mass

CONCLUSION The aim of the paper was the study of granulometric composition of the nitrogen fertilizer ENSIN® containing sulphur and nitrification inhibitors dicyandiamide DCD and 1,2,4 triazole – TZ. To separate of particles vertical airflow and sieve separation were used. Fertilizer meet the requirements of the national standards and are in conformity with the demanded range given by manufacturer. Classical screen analysis can be replaced by photo-optical analysis to monitoring of grain-size distribution of fertilizers. To separate of the particles of fertilizer is possible to used screen analysis or aerodynamic particle testing. References: HOFSTEE, J.W. 1993. Physical properties of fertilizer in relation to handling and spreading. Thesis Wageningen. KAJANOVIČOVÁ, I., LOŽEK, O., SLAMKA, P. & VÁRADY, T. 2011. Bilancia dusíka v integrovanom a ekologickom systéme hospodárenia na pôde. Agrochémia, 51, 7–11, (in Slovak, English abstract).

275


ISSN 1802-2391

KRUPIČKA, J. & HANOUSEK, B. 2006. Granulometric study of Synferta N-22 and Synferta N17. Res. Agr. Eng., 52, 152-155. LOŽEK, O., BIZÍK, J., FECENKO, J., KOVÁČIK, P. & VNUK, Ľ. 1997. Výživa a hnojenie rastlín: Trvale udržateľné systémy v poľnohospodárstve. Nitra : SUA in Nitra, 1997. 104 pp. (in Slovak). MACÁK, M. & NOZDROVICKÝ, L. 2009. Bodová pevnosť priemyselného hnojiva v závislosti od veľkosti granulometrického zloženia a vlhkosti hnojiva. Acta technologica agriculturae, 12, 61-66, (in Slovak, English abstract). MACÁK, M. & NOZDROVICKÝ, L. 2010a. Satelitná navigácia zvyšuje presnosť aplikácie priemyselnyćh hnojív. In Nozdrovický, L. (Ed.) Technofórum 2010 – proceedings of scientfics works: advances in research of agricultural and environmental engineering. SUA in Nitra, Nitra, 146-152, (in Slovak, English abstract). MACÁK, M. & NOZDROVICKÝ, L. 2010b. Photo-optical image analysis an alternative method for detection of the fertilizer size distribution. In Trends in agricultural engineering 2010 : 4th international conference TAE 2010, conference proceedings, CULS Prague, Prague, 415 – 420. MACÁK, M., NOZDROVICKÝ, L. & ŽITŇÁK, M. 2011. Vplyv granulometrického zloženia priemyselných hnojív na kvalitu práce rozhadzovača. Agrochémia, 51, 11–15, (in Slovak, English abstract). MACÁK, M. & NOZDROVICKÝ, L. 2012. Research of the physical properties of granular fertilizers. In Božiková, M., Hlaváčová, Z. & Hlaváč, P. Applications of physical research in engineering: scientific monograph. SUA in Nitra, Nitra, 123-136. NOZDROVICKÝ, L., MACÁK, M. & FINDURA, P. 2009. Effect of the fertilizer particle size distribution on the transversal uniformity distribution. In New Trends in Design and Utilisation of Machines in Agriculture, Landscape Maintenance and Environment Protection : Proceedings of the International Scietific Conference. CULS Prague, Prague, 210 – 218. ŠIMA, T., NOZDROVICKÝ, L. & KRIŠTOF, K. 2011. Analysis of the work quality of the VICON RS-L fertilizer spreader with regard to application attributes. Poljoprivredna tehnika. 36, 1-11. ŠIMA, T., NOZDROVICKÝ, L., KRIŠTOF, K., DUBEŇOVÁ, M., KRUPIČKA, J. & KRÁLIK, S. 2012a. Method for measuring of N2O emissions from fertilized soil after the using of fertilizer. Poljoprivredna tehnika. 38, 51-60. ŠIMA, T., NOZDROVICKÝ, L., DUBEŇOVÁ, M., KRIŠTOF, K. & KRUPIČKA, J. 2012b. Effect of satelite navigation on the quality of work of a fertiliser spreader Kuhn Axera 1102 H-EMC. Acta technologica agriculturae. 4, 96-99. ŠIMA, T., NOZDROVICKÝ, L., KRIŠTOF, K., JOBBÁGY, J. & FODORA, M. 2012c. The work quality of fertilizer spreader Amazone ZA-M I 12-36 according of the precision agriculture requirements. Acta facultatis technicae. 17, 99-108 (in Slovak, English abstract). ŠIMA, T. & DUBEŇOVÁ, M. 2013. Effect of crop residues on CO2 flux in the CTF system during soil tillage by a disc harrow Lemken Rubin 9. Res. Agr. Eng. 59, S15-S21. This work was supported by the research project funded from the European Union under the title: ITEPAg – Application of information technologies to increase the environmental and economical efficiency of production agro-system. ITMS 26220220014. Contact address: Ing. Tomáš Šima Slovak university of Agriculture in Nitra, Faculty of Engineering, Department of Machines and Production Systems, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovak Republic; e-mail: [email protected]

276


ISSN 1802-2391

NOISE PROPAGATION IN THE RECYCLING OF CONSTRUCTION WASTE ŠÍŘENÍ HLUKU PŘI RECYKLACI STAVEBNÍCH ODPADŮ MARIE ŠÍSTKOVÁ, IVO CELJAK Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra zemědělské, dopravní a manipulační techniky

Abstract Recyclate from construction waste arises due to crushing and sorting of construction waste in crushers and screeners, which are in recent years mostly mobile, ie. they can easily be moved from one recycling place to another. Recycling may take place at the recycling center or directly on site demolition and building. In the manufacture of recyclate, ie. during activities of crushers, screeners, excavators, loaders, etc. arises noise. During demolition and recycling activities were carried out approximate measurements of noise and expressed equivalent sound pressure level LAeq. The measured values for equivalent levels LAeq measured at the boundary demolition area reached values from 58 dB to 89.9 dB. Keywords:

demolition; recycling construction waste; noise

Souhrn Stavební odpad se stane recyklátem úpravou a roztříděním pomocí drtičů a třídičů, které jsou v posledních letech většinou mobilní, tzn., že se mohou snadno přemisťovat z jednoho místa recyklace na druhé. Recyklace může probíhat v recyklačním středisku nebo přímo na místě demolice či stavby. Při výrobě recyklátu ze stavebního odpadu, tzn. činností drtičů, třídičů, rýpadel, nakladačů apod. vzniká hluk. Při demoličních a recyklačních činnostech bylo v okolí likvidovaného objektu provedeno orientační měření hluku vyjádřené ekvivalentní hladinou akustického tlaku LAeq. Naměřené hodnoty ekvivalentní hladiny LAeq měřené na hranici demoličního prostoru dosahovaly hodnot od 58 dB do 89,9 dB. Klíčová slova: demolice; recyklace stavebního odpadu; hluk ÚVOD

Stavební odpad, vznikající při demolicích a zemních pracích, lze rozdělit do čtyř základních skupin na výkopovou zeminu 65-75 %, materiál z demolice vozovek (převážně asfalty a živice) 10-15 %, demoliční stavební minerální suť 5-20 % a odpady ze stavenišť 5-15 % (Voštová a kol., 2009). Dříve byl tento odpad většinou odvážen na skládky, ale pro svůj velký objem začala být jeho likvidace tímto způsobem neúnosná a koncem dvacátého století začal narůstat tlak na zpracování stavebního odpadu - recyklaci. Různorodost produktů recyklace stavebních odpadů i materiálů a odpadů určených pro recyklaci je obrovská. Úpravou a roztříděním pomocí recyklačních strojů drtičů a třídičů se ze stavebního odpadu stane recyklát. Většinou jsou to stroje mobilní, které jsou tak snadno přemistitelné. Recyklace může probíhat buď v recyklačním středisku, nebo přímo na místě demolice či stavby. Využívání přírodních zdrojů lze snížit recyklací, protože touto cestou se ve výrobním procesu stávají druhotnou surovinou (podle Zákona o odpadech látka získaná při materiálovém využití odpadů) určenou ještě nejméně k jednomu použití. Recyklací lze tedy dosáhnout nejen snížení produkce odpadů, ale také snížení objemu vytěžených nerostných surovin. Recykláty stavebního odpadu představují kvalitní druhotnou surovinu, která by se rozhodně neměla skládkovat (Voštová a kol., 2009). Při demolici staveb a recyklaci stavebního odpadu vzniká činností strojů (drtičů, třídičů, rýpadel, nakladačů apod.) hluk. Tento hluk je způsobován zdroji, které jsou rozdělovány do skupiny mechanické a aerodynamické. Do skupiny mechanických zdrojů zvuku (hluku) patří části strojů (akustické zářiče), jejichž povrch kmitá tak, že vyvolává kmitání i přiléhající vrstvy tekutiny (vzduchu), která akustické 277


ISSN 1802-2391

vlnění šíří do okolního prostoru, tj. hluk pohonné jednotky, hluk ložisek, převodů a převodovek a hluk pneumatik apod. Druhou skupinu představují aerodynamické zdroje, které je možné charakterizovat jako zvuk vznikající v důsledku pohybu vzduchu, např. hluk při obtékání stroje proudem vzduchu, tj. hluk ventilátoru a chladiče, hluk výfuku apod. (Nový, 2009) Zdroje hluku vznikající činností strojů při recyklaci stavební sutě lze tedy zařadit do skupiny nejen mechanických, ale i aerodynamických zdrojů. Ochrana před hlukem vychází ze zákona č. 258/2000 Sb. O ochraně veřejného zdraví ve znění pozdějších předpisů, tj. nařízení vlády. V současnosti platné nařízení vlády č. 272/2011 Sb. o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací, ve kterém jsou stanoveny nepřekročitelné hygienické imisní limity hluku a vibrací na pracovištích, ve stavbách pro bydlení, ve stavbách občanského vybavení a ve venkovním prostoru a způsob jejich měření a hodnocení. Jedná se o předpisy týkající se oblasti ochrany před hlukem v místě jeho příjmu příjemcem tzv. hlukové imise, které jsou ovlivněny zdrojem hluku i prostředím, ve kterém se akustický signál šíří k příjemci (Liberko, 2004). MATERIÁL A METODIKA Při probíhající demolici starého pavilonu Zemědělské fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a výrobě recyklátu z demoliční sutě (viz tab. 1) v okolí likvidovaného objektu bylo provedeno orientační měření hluku vyjádřené ekvivalentní hladinou akustického tlaku LAeq. Podmínky měření Měření probíhalo při neomezeném provozu strojů za bezvětří s teplotou vzduchu 16 °C, relativní vlhkostí vzduchu 30 % a atmosférickém tlaku vzduchu 950 hPa. Tabulka 1 – Stroje provádějící demolici a recyklaci a jejich činnost při měření Stroj rýpadlo Caterpillar 318 CL s hydraulickými nůžkami; rýpadlo JCB JS 210 LC s hydraulickým kladivem drtič Hartl PC 1265 J rýpadlo JCB JS 210 LC rýpadlo JCB JS 210 LC; rýpadlo Caterpillar 318 CL nákladní automobil Tatra T815 a Scania Rh20 s dvouosým přívěsem

Vykonávaná činnost rozdružování betonových bloků demoličního odpadu drcení stavebního odpadu nakládka stavebního odpadu a recyklátu překládka stavebního odpadu odvoz stavebního odpadu a recyklátu

Použité měřicí přístroje • Zvukoměr Brüel & Kjær 2270 s kondenzátorovým mikrofonem 4189 s přesností třídy 1 umožňující měření od 16,6 - 140 dB při frekvenčním rozsahu 4,2 Hz – 22,4 kHz. • Laserový dálkoměr Bosch DLE 50 Professional - přístroj pro bezkontaktní měření vzdálenosti od 0,5 do 50 m. • Meteorologická stanice EMOS KL 4900 pro měření teploty, vlhkosti a tlaku vzduchu, rychlosti a směru větru. Postup měření Jednotlivá místa příjmu (tj. místa, na kterých měření probíhalo) byla zvolena na hranicích demoličního prostoru s ohledem na blízkou bytovou zástavbu, dopravní komunikaci a přístupnost (viz. Obrázek 1). Na každém místě příjmu probíhalo měření zvukoměrem umístěným na stativu při výšce mikrofonu 1,5 m nad úrovní terénu nasměrovaného ke zdroji hluku (strojům v činnosti). Doba každého provedeného měření T trvala 240 sekund, přičemž intervalem zaznamenávání naměřených hladin byla 1 sekunda. Při provedených měřeních bylo přihlédnuto k dopravní situaci na blízké komunikaci a mimo dvou souvislých měření (obsahují i hluk projíždějících vozidel) byl dopravní hluk z měření vyloučen nesouvislým měřením (měření přerušováno).

278


ISSN 1802-2391

Místo příjmu 1 - Měření bylo provedeno na hranici demoličního ohraničeného prostoru při činnosti strojů největší hlukové zátěže tj. rýpadla JCB JS 210 LC s hydraulickým kladivem, drtiče stavebního odpadu Hartl PC 1265 J a rýpadla Caterpillar 318 CL, kdy se stroje nacházely v největší vzdálenosti od měřícího mikrofonu, a to 78 m. Operace prováděné během tohoto měření zahrnovaly rozdružování demoliční suti, její drcení a překládku.

Obrázek 1 – Vyznačení míst příjmu a ohraničení demoličního prostoru

Místo příjmu 2 - Při prvním měření na tomto místě byla zdrojem hluku činnost rýpadla JCB vzdáleného 26 m od měřicího mikrofonu (mikrofon umístěn u oplocení demoličního prostoru a 39 m od dopravní komunikace, viz. Obrázek. 1). Rýpadlo rozdružovalo a nakládalo suť z demolice na nákladní automobil Tatra T815. Při dalším měření byl zdrojem hluku čelisťový drtič Hartl vzdálený 10 m od měřícího mikrofonu. Místo příjmu 3 - Toto místo bylo zvoleno s ohledem na blízkost obytné zástavby (na hranici pozemku). Zdrojem hluku při prvním měření bylo rýpadlo JCB JS 210 LC vytvářející deponii rozdružených betonových bloků vzdálené 51 m od měřícího mikrofonu. Při tomto měření byla mezi měřícím mikrofonem a sledovaným zdrojem hluku dopravní komunikace, a proto byla provedena dvě měření. První souvislé měření obsahovalo i hluk projíždějících vozidel, při druhém nesouvislém měření byl hluk projíždějících vozidel vyloučen. Další měření probíhalo při činnosti drtiče stavebního odpadu a rýpadla JCB s hydraulickým kladivem. Zároveň rýpadlo Caterpillar provádělo překládku stavebního odpadu do vhodných hromad. Místo příjmu 4 - Místo se nacházelo před obytným domem (2 m od vchodu do rodinného domku). Zdrojem hluku při měření byl čelisťový drtič drtící stavební odpad ve vzdálenosti 54 m od měřícího mikrofonu. Na tomto místě příjmu bylo opět provedeno jednak měření souvislé a jednak měření nesouvislé. Následující měření probíhalo při současné činnosti drtiče, rýpadla JCB s hydraulickým kladivem a rýpadla Caterpillar ve vzdálenosti 65 m. Místo příjmu 5 - Další místo příjmu bylo zvoleno opět na hranici demoličního prostoru. Měření probíhalo při nakládání zeminy rýpadlem rýpadla JCB do dopravního prostředku Scania Rh20 s dvouosým přívěsem a jejím odvozu. Vzdálenost mikrofonu od zdroje hluku při měření byla v tomto případě 20 m. Místo příjmu 6 - Měření probíhalo v blízkosti budovy Jihočeské univerzity (viz obr. 1). Zdrojem hluku bylo rýpadlo JCB JS 210 LC při nakládání betonových bloků a kameniva do násypky drtiče. Při dalším měření byl zdrojem hluku také drtič při drcení naloženého odpadu. Mikrofon byl v obou případech měření umístěn ve vzdálenosti 13 m od zdroje hluku.

279


ISSN 1802-2391

Místo příjmu 7 - Během tohoto měření probíhalo posouvání drtiče na pásovém podvozku, toto byl nejbližší zdroj hluku (16 m od mikrofonu). Současně byly rozdružovány bloky bourané budovy za pomoci hydraulických nůžek Caterpillar MP15 a hydraulického kladiva. Rýpadla byla v době měření vzdálena cca 20 m. VÝSLEDKY A DISKUZE Ve všech provedených měřeních přesahovala ekvivalentní hladina akustického tlaku LAeq nejvyšší přípustný expoziční limit 50 dB (viz Obrázek 2) pro venkovní chráněný prostor a venkovní chráněný prostor staveb platný pro denní dobu (6:00 - 22:00).

Obrázek 2 – Graf hodnot ekvivalentních hladin akustického tlaku LAeq v různých vzdálenostech od zdroje hluku v porovnání s přípustným expozičním limitem

Ekvivalentní hladiny akustického tlaku LAeq v závislosti na zdrojích hluku jsou znázorněny graficky (viz. Obrázek 3). Nejvyšší hodnoty ekvivalentních hladin byly zaznamenány při činnosti drtiče stavebního odpadu.

Obrázek 3 – Graf hodnot ekvivalentních hladin akustického tlaku LAeq naměřené při různých zdrojích hluku

280


ISSN 1802-2391

ZÁVĚR Ve všech případech měření ekvivalentní hladiny akustického tlaku LAeq převyšovaly přípustný expoziční limit hladin hluku, v některých případech až téměř o 40 dB, a proto by bylo vhodné, aby firma provádějící demoliční a recyklační práce provedla určitá protihluková opatření vedoucí ke snížení hlukové zátěže okolního prostředí především ve směru k bytové zástavbě a pavilonu univerzity. Levnější variantou protihlukového opatření by mohlo být použití zástěn alespoň 3 m vysokých (vzhledem k výšce pracovních orgánů strojů) vyplněných skelnou plstí. Dražší, ale účinnější variantou by bylo použití mobilních protihlukových stěn. Nejefektivnější odhlučnění lze získat umístěním protihlukových stěn co nejblíže ke zdroji hluku. Literatura: LIBERKO, M. Hluk v prostředí. Problematika a řešení. Praha, 2004. Ministerstvo životního prostředí. ISBN 80-7212-271-1 Nařízení vlády: o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací. In: 272/2011. 2011. NOVÝ, R. Hluk a chvění, ČVUT, Praha, 2009. s. 201-284. ISBN 978-80-01-04347-9 VOŠTOVÁ, V. a kol. Logistika odpadového hospodářství. ČVUT Praha, 2009. s. 170-187. ISBN 978-80-01-04426-1 Zákon: o ochraně veřejného zdraví. In: 258/2000. 2000 Zákon: o odpadech. In: 185/2001. 2001 Kontaktní adresa: Ing. Marie Šístková, Csc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Studentská 13, 370 05 České Budějovice Ing. Ivo Celjak, Csc., Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Studentská 13, 370 05 České Budějovice

281


ISSN 1802-2391

WASTE BULK DENSITY DEPENDENCE ON FULLNESS OF THE CONTAINER ZÁVISLOST OBJEMOVÉ HMOTNOSTI SEPAROVANÉHO ODPADU NA ZAPLNĚNOSTI NÁDOB ONDŘEJ TŮMA, MARIE KŘÍŽOVÁ, VLASTIMIL ALTMANN Česká zemědělská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra využití strojů

Abstract Optimum use of containers volume can be reached by appropriate settings of technological parameters of waste collecting. Maximal use of containers volume can also effect cost of collecting. Higher volume of waste in containers means higher bulk weight of material. That also effect use of container. Article describes waste volume influence on material bulk density. Evaluation is made for paper and plastic waste. Keywords:

paper and plastic separate collection, bulk density evaluation

Souhrn Vhodným nastavením technologických parametrů svozu, lze dosáhnout optimálního využití objemu kontejnerů. Musí být ale je zajištěn dostatečný objem pro producenty odpadů. Maximalizací využití objemu kontejnerů se zároveň zmenšují náklady na svoz odpadů. Svozové vozy neabsolvují zbytečné jízdy k nezaplněným kontejnerům. S větším zaplněním nádob se také zvedá objemová hmotnost materiálu. Tím také dochází k většímu využití objemu kontejnerů a zvýšení celkového množství odpadů v nich obsažených. V příspěvku je vyhodnocen vliv zaplněnosti nádob na objemovou hmotnost odpadů. Pro měření a vyhodnocení byly zvoleny komodity papír a plast. Klíčová slova: separovaný sběr, vyhodnocení, objemová hmotnost ÚVOD

Výsledky dlouhodobého měření zaplněnosti a objemové hmotnosti odpadu na sběrném místě má několik uplatnění. Je možné vyhodnotit efektivnost využití jednotlivých nádob. Dále také vyhodnotit zda je počet nádob na sběrném místě dostatečný, nedostatečný či předimenzovaný. Svozová firma může na základě výsledků přehodnotit vhodnost počtu nádob, které vyplývá z míry jejich zaplnění. V ideálním případě nebude docházet k přeplněnosti či naopak k malému využití nádob. Hodnoty pak mohou být použity při plánování četnosti jízd svozového vozu a optimalizaci celého systému svozu. Na základě získaných objemových hmotností lze porovnat různé lokality. Větší mírou informovanosti producentů odpadů o vhodnosti či výhodách zmenšení rozměrů vyprodukovaných odpadů (plast, papír) před vhozením do sběrných nádob, vznikne prostor pro výrazné snížení nákladů a míry znečištění životního prostředí svozovými vozy. MATERIÁL A METODY Při měření byly sledovány objemové hmotnosti a zaplněnost nádob. Ve vybrané lokalitě u nádob rozmístěných Pražskými službami byly zaznamenávány obě hodnoty zároveň. K měření byly použity závěsné tenzometrické váhy připevněné k mobilnímu dílenskému jeřábu (viz Obrázek 1). Závěsný tenzometr (váživost 500 kg ± 100 g) v kombinaci s dílenským jeřábem umožňuje získat přesné hodnoty (hmotnost) i na nerovném a svažitém povrchu. Od zjištěné hodnoty byla odečtena hmotnost prázdné nádoby uváděná výrobcem. Zaplněnost u nádob (1100 l) na plast a papír byla vypočtena na základě měření vzdáleností obsahu (odpadu) od okraje nádoby, po který je možné nádobu naplnit. Měření bylo prováděno v 15 bodech celého průřezu nádoby (viz Obrázek 2) a z nich byla vypočítána průměrná výška odpadu v kontejneru. Objem odpadu byl vypočítán na základě známých rozměrů kontejnerů. Stěny kontejnerů mají tvar rovnoramenného lichoběžníku. Při známých rozměrech ho lze tedy převést na obdélník. 282


ISSN 1802-2391

Schéma převodu je znázorněno na obrázku 3. Na základě takto převedeného tvaru lze objem vypočítat jako kvádr.

Obrázek 1 – Vážení kontejneru

Obrázek 2 – Schéma rozmístění bodů měření

Obrázek 3 – Schéma převodu lichoběžníku na čtverec

283


ISSN 1802-2391

VÝSLEDKY A DISKUSE Při měření hodnot tříděných složek komunálního odpadu (plast a papír) byly zaznamenávány hmotnosti odpadů v nádobách a zaplněnosti nádob. Pro měření bylo vybráno konkrétní sběrné místo v areálu ČZU, ve kterém je stálý počet nádob pro sběr jmenovaných tříděných složek komunálního odpadu. V tabulce 1 jsou zobrazeny zjednodušené údaje z měření. Tabulka 1 – Zjednodušená tabulka měření č. X1,Y X1,Y m. 1 2 1 0,66 0,46 2 0,70 0,50 3 0,70 0,70 4 0,50 0,67 5 0,70 0,97 6 0,62 0,80 7 0,60 0,60 8 0,65 0,65 9 0,63 0,63 … … …

Vzdálenost [m] X1, X5, Y2 Y1 0,65 … 0,55 0,92 … 0,50 0,70 … 0,40 0,55 … 0,50 0,70 … 0,74 0,62 … 0,72 0,60 … 0,60 0,80 … 0,63 0,63 … 0,63 … … …

X5, Y2 0,54 0,97 0,70 0,84 0,79 0,55 0,90 0,63 0,63 …

Průměrná Objem X5, vzdálenost [m3] [m] Y3 0,43 0,5483 0,48 0,91 0,7500 0,25 0,40 0,6000 0,42 0,50 0,5933 0,43 0,74 0,7733 0,22 0,70 0,6683 0,34 0,95 0,7083 0,30 0,60 0,5700 0,45 0,63 0,6300 0,39 … … …

Hmotnost [kg] 69,8 66,6 69,1 70,5 65,1 68,5 68,3 69,1 68,3 …

hm. skut Obj. hm. [kg] [kg.m-3] 5,6 2,4 4,9 6,3 0,9 4,3 4,1 4,9 4,1 …

11,71 9,62 11,68 14,75 4,04 12,57 13,82 10,80 10,63 …

Na obrázku 4 jsou znázorněny hodnoty objemové hmotnosti papíru a plastu, včetně zobrazení hodnot průměrné objemové hmotnosti komodity, zjištěné při měření.

Obrázek 4 – Grafické vyjádření naměřených hodnot

284


ISSN 1802-2391

Obrázek 5 – Grafické vyjádření vlivu zaplněnosti nádob na objemovou hmotnost papíru

Obrázek 6 – Grafické vyjádření vlivu zaplněnosti nádob na objemovou hmotnost plastu

Na obrázcích 5 a 6 pak vliv zaplněnosti nádob na objemovou hmotnost složek odpadu, včetně proložení hodnot přímkou vyjadřující lineární trend. Z obrázků 5 a 6 je patrné, že v závislosti na zaplnění nádob se zvyšuje objemová hmotnost. Ta je způsobena nutností mechanické úpravy materiálu, před vhozením do kontejneru a stlačením materiálu vlastní vahou. ZÁVĚR Měření byla prováděna na jednom sběrném místě. Hodnoty tedy nejsou ovlivněny různými návyky producentů při odkládání odpadu. Měření prokázala, že zaplněnost nádob má vliv na objemovou hmotnost materiálu.

285


ISSN 1802-2391

Literatura: [1] JELÍNEK, A.; ALTMANN, V.; ANDRT, M.; ČERNÍK, B.; PLÍVA, P.; JAKEŠOVÁ, H.: Knižní publikace „Hospodaření a manipulace s odpady ze zemědělství a venkovských sídel“. Vydal AGROSPOJ, SAVOV, F., Těšnov 17, 117 05 Praha 1, v roce 2001, 236 s; [2] VOŠTOVÁ, V., ALTMANN, V., FRÍS, J., JEŘÁBEK, K.: Logistika odpadového hospodářství; ČVUT Praha, 5 – Technické vědy, ISBN 978-80-01-04426-1, 2009. 1. vydání, 349 s; [3] ALTMANN, V., VACULÍK, P., MIMRA, M.: Technika pro zpracování komunálního odpadu; ČZU Praha, Powerprint s.r.o., ISBN 978-80-213-2022-2, 2010. 1. vydání, 120 s; Tento příspěvek vznikl za podpory projektu analýza fyzikálních vlastností separovaných složek komunálního odpadu vedeného pod číslem 31180/1312/3132. Kontaktní adresa: Ing. Ondřej Tůma, Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, Katedra využití strojů, 224 38 3152, [email protected]; Ing. Marie Křížová, Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, Katedra využití strojů, 224 38 3152, [email protected]; doc. Ing. Vlastimil Altmann, Ph.D., Česká zemědělská univerzita v Praze, TF, Katedra využití strojů, 224 38 3144, [email protected].

286


ISSN 1802-2391

MONITORING THE EFFECTS DRIP IRRIGATION ON YIELD GRAPES (VARIETY PINOT GRIS) SLEDOVÁNÍ VLIVU KAPKOVÉ ZÁVLAHY NA VÝNOS HROZNŮ (ODRŮDA RULANDSKÉ ŠEDÉ) VLADIMÍR VEVERKA MENDELU v Brně, ZF,Ústav zahradnické techniky

Abstract The work describes monitoring the effect of drip irrigation on yield grapes of Pinot Gris in the period 2009 - 2013. Monitoring was carried out in a vineyard in Stošíkovice (Znojmo sub-region). The plots irrigated with higher doses of water was not always adequately achieved higher yield of grapes. Keywords:

drip irrigation, yield grapes, vineyard

Souhrn Práce popisuje sledování vlivu kapkové závlahy na výnos hroznů odrůdy Rulandské šedé v období let 2009 – 2013. Sledování probíhalo ve vinici ve Stošíkovicích (znojemská podoblast). Na parcelách zavlažovaných vyššími dávkami vody nebylo dosaženo vždy adekvátně vyššího výnosu hroznů. Klíčová slova: kapková závlaha, výnos hroznů, vinice ÚVOD

Vinohradnické oblasti v České republice patří v Evropě k okrajovým vinařským oblastem. Vyznačují se specifickými pěstebními a výrobními podmínkami danými severní hranicí rozšíření révy vinné. Ekonomicky zajímavá produkce hroznů a výroba vína v takových podmínkách musí respektovat svá specifika a být orientována hlavně na výrobu kvalitních (tzv. predikátních) vín. Výroba levného stolního vína z domácí suroviny v podmínkách ČR zpravidla není ve srovnání s produkcí jižních států ekonomická. Proto v našem vinohradnictví dochází k zavádění nových, produktivnějších pěstebních technologií, které umožňují dosahování stabilních a vyšších výnosů kvalitních hroznů. Výrazný pokrok je patrný i v oblasti technologií zpracování hroznů a ve výrobě vína (vinařství). Důležitý intenzifikační a stabilizační prvek tvoří při pěstování révy vinné kapková závlaha. Voda, dokonale aplikovaná pomocí kapkové závlahy zabezpečuje keřům dostatek vláhy pro růst a produkci kvalitních hroznů i v klimaticky horších podmínkách (LITSCHMANN, 2004). Doplňkovou aplikací hnojiv rozpuštěných v závlahové vodě, lze navíc optimalizovat výživu keřů (PRAŽÁK, LITSCHMANN, KNĚZÁČEK, PROSA, 2009). S moderní kapkovou závlahou vinic jsou v podmínkách ČR zatím krátkodobé zkušenosti (v naprosté většině pozitivní). Používané metodiky pro řízení závlahových systémů jsou z velké části převzaté a modifikované ze zahraničních materiálů (Calderon Orellana, A. (2012). Cílem této práce je prokázat vliv kapkové závlahy na výnos hroznů v klimatických a půdních podmínkách jižní Moravy. MATERIÁL A METODY Sledovaná lokalita Vinice společnosti s ručeným omezeným Agro Stošíkovice – hodnocená odrůda Rulandské šedé, rok výsadby 2002. Pokus je založen v 8 řádcích vinice. V každém řádku jsou vytýčeny 2 pokusné úseky (parcely) o délce 25 m. Každý úsek je zavlažován rozdílným způsobem, který určuje typ nainstalovaného zavlažovacího (kapkovacího) potrubí – výrobce firma Netafim, Izrael. Na kontrolních parcelách bez závlahy jsou nainstalovány trubky bez kapkovačů. Další 3 287


ISSN 1802-2391

zavlažované parcely jsou osazeny potrubím s rozdílným průtokem kapkovačů 1,6 l.h-1 = snížená závlaha(70% standardní), 2,3 l.h-1 = standardní závlaha, která se používá na většině zavlažovaných vinic a konečně potrubí s kapkovači s průtokem 3,5 l.h-1 = zvýšená závlaha (150% standardní). Pořadí pokusných parcel v sousedních řádcích je pro zvýšení objektivity měření změněno. Měření atmosférických srážek, množství závlahové vody, hodnocení výnosů Atmosférické srážky byly měřeny srážkoměrem. Množství dodané závlahové vody bylo vypočteno na základě délky doby, kdy byla závlaha v činnosti a podle průtoku standardní varianty kapkovačů (2,3 l.h-1 ). Množství dodané závlahové vody je uváděno v jednotkách l. m-1 délky řádku vinice. Výnosy hroznů byly zjištěny při sklizni jednotlivých parcel. Z celkové sklizené hmotnosti hroznů byl vypočítán průměrný výnos z 1 keře (aritmetický průměr) a následně vypočten hektarový výnos pro hustotu porostu 3300 keřů na 1 hektar. VÝSLEDKY A DISKUSE Sledování vlivu kapkové závlahy na výnos hroznů bylo prováděno v letech 2009 - 2013 na vinici v obci Stošíkovice u odrůdy Rulandské šedé. Výsledky zjištěných výnosů a dalších ukazatelů jsou uvedeny v Tab. 1. a na Obr. 1 a 2. Tabulka 1 – Výnosy hroznů, množství dodané závlahové vody a roční srážkové úhrny (Stošíkovice, Rulandské šedé) Varianta, výnos hroznů [t.ha-1] Rok Kontrola 2009 3,2 2010 3,5 2011 8,2 2012 7,0 2013 7,1 Kumulovaný výnos 29,0 -1 2009 - 2013 [t.ha ]

Závlaha nižší Závlaha standard Závlaha vyšší 3,6 3,9 2,2 3,9 4,2 3,0 8,5 8,7 8,6 7,6 7,9 7,7 7,7 7,9 6,5 31,3 32,6 28,0

Závlahová dávka Srážkový úhrn [l.m-1.rok-1]

[mm.rok-1]

55,3 40,2 72,5 96,7 53,0

583,2 765,4 376,9 443,5 522,6

Obrázek 1 – Výnosy hroznů, množství dodané závlahové vody a roční srážkové úhrny (Stošíkovice, Rulandské šedé)

288


ISSN 1802-2391

Obrázek 2 – Kumulované výnosy hroznů (Stošíkovice, Rulandské šedé) v letech 2009 – 2013

Rok 2009 byl srážkově v mezích normálu pro sledovanou oblast. závlaha byla využívána méně (celková dávka vody v tomto roce dosáhla 55,3 l m-1 délky řádku vinice). Zvýšení výnosu standardně zavlažované varianty ve srovnání se suchou kontrolou dosáhlo 0,7 t.ha-1. Výrazněji se projevil pokles výnosu u varianty se zvýšenou závlahou – snížení o 1,0 t.ha-1 proti kontrole. Rok 2010 byl na srážky velmi bohatý (roční srážkový úhrn 765 mm). Závlaha byla využívána pouze na jaře (celková dávka vody v tomto roce dosáhla 40,2 l m-1 délky řádku vinice). Zvýšení výnosu standardně zavlažované varianty ve srovnání se suchou kontrolou dosáhlo 0,7 t.ha-1. Výrazněji se projevil pokles výnosu u varianty se zvýšenou závlahou – snížení o 0,5 t.ha-1 proti kontrole. Rok 2011 byl srážkově velmi příznivý v rozhodujících fenofázích růstu révy vinné. Celkově však byl tento rok srážkově podprůměrný (roční úhrn 377mm) – to způsobil velmi suchý podzim (listopad zcela beze srážek). Závlaha byla používána více než v předchozím roce, zejména v podzimním období. Zvýšení výnosu standardně zavlažované varianty ve srovnání se suchou kontrolou dosáhlo 0,5 t.ha-1, lze je zdůvodnit lepší kondicí vinice způsobenou dostatkem srážek v předchozích dvou letech. Rok 2012 byl srážkově velmi variabilní. Po extrémně suchém podzimu 2011 přišlo extrémně suché jaro 2012 (od začátku roku do konce května spadlo celkem jen 77 mm srážek). Závlaha byla využívána hlavně na jaře (celková dávka vody v tomto roce dosáhla 96,7 l m-1 délky řádku vinice Zvýšení výnosu standardně zavlažované varianty ve srovnání se suchou kontrolou dosáhlo 0,9 t.ha-1, lze přičíst opět lepší kondici vinice získané v minulých letech. Rok 2013 byl pro révu srážkově zpočátku příznivý – až do konce června, pak přišlo sucho (cca 1 měsíc téměř beze srážek). V tomto období probíhá nejintenzívnější růst bobulí hroznů. Od poloviny srpna už bylo srážek více. Závlahou bylo aplikováno 53 l vody na 1 m řádku vinice. Celkově byl rok 2013 srážkově příznivý (roční úhrn 522 mm). Zvýšení výnosu standardně zavlažované varianty ve srovnání se suchou kontrolou dosáhlo 0,8 t.ha-1 . Výrazněji se projevil pokles výnosu u varianty se zvýšenou závlahou – snížení o 0,6 proti kontrole. ZÁVĚR Ze zjištěných výsledků lze potvrdit pozitivní vliv kapkové závlahy na výnos, kdy dochází stabilně ke zvýšení výnosu o přibližně 12% při závlaze standardním způsobem ve srovnání s nezavlažovaným porostem. Z porovnání výsledků kumulovaných výnosů za 5 let a velikosti závlahových dávek (závlahových variant), je patrné, že zvýšené množství vody o cca 50 % - varianta zvýšená závlaha

289


ISSN 1802-2391

nepřináší adekvátní zvýšení výnosu. Naopak v letech 2009,2010 a2013 bylo zaznamenáno snížení výnosu ve srovnání s nezavlažovanou kontrolou. U variant se sníženými závlahovými dávkami o cca 30 % - varianta snížená závlaha došlo k snížení výnosu o 4% - proti variantě standardní viz. Tab. 1, Obr. 2. Ze zjištěných výsledků lze potvrdit pozitivní vliv kapkové závlahy na výnos hroznů při zavlažování standardním způsobem. Literatura: CALDERON ORELLANA, A. 2012: Fruit uniformity in winegrape production: Relation to water deficits, cluster thinning and crop value in commercial vineyards (vitis vinifera L.). (Order No. 3540484, University of California, Davis). ProQuest Dissertations and Theses, , 135. Retrieved from http://search.proquest.com/docview/1112847017?accountid=144516. (1112847017). LITSCHMANN, T., 2004: Význam zavlažování dále poroste. Zemědělec, č.20,p.9. PRAŽÁK, M., LITSCHMANN, T., KNĚZÁČEK, L., PROSA,S., 2009: Effect of irrigation dose and fertigation on apple crops. Vědecké práce ovocnářské, 21,pp.147-154. Kontaktní adresa: Ing. Vladimír Veverka, MENDELU v Brně, ZF,Ústav zahradnické techniky, Valtická 337, 691 44 Lednice, CZ, [email protected]

290

Termin A, 5-10 cm Termin A, cm Termin A, cm

Recommend Documents