种植方式对农机作业油耗影响的研究

时间:2018-07-13 编辑整理:张传胜 来源:早发表网

摘要:通过分析大量文献资料和实地调研,阐明农业生产节油降耗的必要性,分析农业种植方式对农机作业油耗的影响及其原因,提出通过优化种植方式推动农机作业节油降耗的途径。

关键词:种植方式农机作业油耗

0 引言

长期以来,我国农业发展资源利用效率不高、粗放消耗,导致农业生态系统结构失衡、功能退化,影响了农业可持续发展。推动农业绿色发展,加快建设资源节约型、环境友好型农业已经成为未来农业发展的方向。在推动农业资源节约型发展中,降低农业生产能耗是一项重要内容,降低能耗不仅可以提高农业生产的经济效益,对保护农村生态环境、促进农业可持续发展也具有重要的意义。农业生产油耗作为农业能耗的一个重要方面,相比水、肥和农药等,受到的关注相对较少。本文通过收集和分析当前我国农业生产油耗方面的资料和数据,试图明确我国农业生产节油降耗的必要性,通过分析农业种植方式与农业生产油耗的关系,探讨从优化农业种植方式的角度推动农业生产节油降耗的途径和方式。

1 我国农业生产油耗情况

1.我国农业生产油耗及发展趋势

我国农业生产油耗主要为柴油,从农业生产的柴油消耗来看(图1),随着我国农业、特别是农机化的快速发展,我国农业生产用的柴油消耗量处于逐年增加的趋势,其占全国柴油总消耗量的比例一直保持在21%以上。可以看出,农业生产节油降耗对农业绿色发展,促进生态环境建设具有重要的作用。本研究数据来自中华人民共和国国家统计局网站数据和《全国农业机械化统计年报》。

 

1.2我国农业生产油耗的组成

农业生产油耗主要用于农机田间作业、农业运输,以及农业灌溉、农产品初加工等方面,其中农机田间作业油耗呈明显逐年增加趋势,而农业运输和其他用途的油耗则呈减少趋势(图2)

 

从油耗构成来看,农机田间作业和农业运输油耗均分别占到了农业生产油耗的40%以上(3)。在农业运输中,大部分运输作业并非用于农业生产,因此,农业生产节油降耗的工作重点应着重于农机田间作业方面。

 

2农业生产油耗差异比较

2.我国不同省份农业生产主要环节油耗的比较

从我国不同省份农业生产中农机作业田间主要环节的油耗利用率情况来看(表1),不同省份间的单位面积机耕、机播、机收和机械化植保燃油消耗的差异非常大,从5个年份各省份间单位面积油耗最大值和最小值的比值来看,机耕变化在3443倍,机播变化在69106倍,机收变化在4573倍,机械化植保变化在71121倍。究其原因,农机田间作业的油耗固然与作业的土壤条件、种植的作物品种等有关,但其中一个重要的原因,就是由于不同地区的种植方式差异较大,通过优化种植方式,可以推动农机田间作业节油降耗,且潜力极大。

 

2.2国内外农业生产油耗的比较

我国农业机械田间作业的燃油利用率明显高于发达国家。我国南方地区的种植结构、地块规划和地形地貌与日本、韩国等亚洲国家相似,但是单位油耗却高出近30%。从表2可以发现,同样完成玉米一年一熟作业或一个熟季的农机作业,我国部分地区作业的油耗与美国统计的数据相比,我国各个地区农机田间作业的油耗均明显高于美国。美国完成玉米一个熟季每公顷农机田间作业油耗为501kg,而我国调查的几个地区完成一个熟季(玉米或小麦)每公顷农机田间作业油耗达到了651kg1069kg,相比美国高出299%~1096%。说明我国农机田间作业油耗总体能效较低,与发达国家还有比较大的差距,但是,反过来也说明,我国农业生产具有极大的节油降耗潜力。

 

3种植方式对农机作业油耗的影响

3.种植模式对农机作业油耗的影响

优化农作物的种植模式,采用少耕或者免耕等技术,可以大幅度降低农业生产田间作业的油耗。大量研究的结果和数据表明(表3)

 

与传统种植模式相比,少耕、免耕、简耕等种植模式采用机械化作业,每公顷节约燃油的幅度可达到13.3375L或者2704750kg,节约油耗幅度达到32%~40%以上。优化种植模式可以大幅降低油耗,主要是由于简化了农业生产田间作业环节,减少了农机作业量,从而降低了油耗。

3.2作业方式对农机作业油耗的影响

我国长期采用精耕细作的耕作制度,田间作业工序多,造成农机具反复进地,造成油耗增加。同时,由于我国农业种植的标准化程度不高,对农业机械作业的要求各不相同,导致农机作业各个环节分割,而使得农机作业无效消耗增加。以往研究均表明,采用复式作业的方式可以大幅度减少农机作业的油耗(表4),从收集和调研的数据来看,油耗的降低幅度可以达到114%~479%。复式作业虽然其作业量并没有减少,但其减少了作业的次数,降低了农业生产中无效的能耗,进而达到了节油降耗的目的。

 

3.3种植指标对农机作业油耗的影响

在农业生产中,单个的种植指标对农机作业的油耗也有显著影响,以耕作深度和小麦机械化收获时的留茬高度为例(图4)

 

随着耕深的增加,机械化旋耕作业油耗分别增加了3.1%和185%,机械化深松作业油耗分别增加了571%和838%,机械化灭茬作业油耗分别增加了638%和1277%。从小麦机械化收获留茬的高度看(5),留茬的高度越高,机具作业油耗越少,下降幅度分别达到了91%和172%。由此可见,单个种植指标也会对农机作业的油耗产生较大的影响,单个种植指标可以通过土壤阻力、单位作业量等影响农机作业的油耗。

 

4优化种植方式降低农机油耗的途径

4.推进简化种植技术体系的应用

结合农业生产节油降耗的目标,加强少耕、免耕等种植技术体系的研究,建立针对不同地区具体的自然条件、种植传统、作物品种的简化种植技术模式,在不影响产量和效益的基础上,减少农业生产作业量,简化生产环节,降低农机田间作业频度,从而达到降低农业生产油耗,增加农民经营效益,保护农业生态环境的目的。

4.2推动区域范围内农业标准化生产种植方式

我国农业生产土地面积小,种植方式差异巨大,在部分地区,即使同一作物、同一生产环节,都各不相同,农业生产缺乏统一标准,如种植作物的行距、垄距、垄高、播深等不统一,导致田间作业时,农机具配备随意,生产流程不规范,农机车空行严重,造成大量无效油耗。要加强区域内主要种植方式的研究和应用,推动规模化、标准化和专业化生产,提高农机田间作业的效率和质量,从而推动农业生产节油降耗。

4.3推进农业生产复式作业技术的研究应用

根据不同地区农业气候特点和作物种植生长情况,在保证农业生产质量和效益的前提下,研究农业复式作业的技术体系,促进农机具合理编组,充分发挥机械效能,减少农业田间作业次数,降低单位农业生产能源消耗水平。当前,要积极研究和扩大复式作业技术的应用

范围和作物种类,解决复式作业的区域适应性问题。

4.4优化田间农机作业特点的种植指标要求

农机在进行作业时,由于其技术性能具有一定的范围,其提供的作业能力也是有限的,一旦超过其合理范围,就会造成较大的无效能耗。在农业生产中,要加强适合于现有农机田间作业特点的高产、优质、高效种植指标的研究,有针对性的优化种植指标,为农机作业提供适宜的作业要求,从而充分发挥机械效能,提高农业生产油耗利用效率,降低农业生产油耗。

 


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