MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Transkript

1 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BRNO 2013 František Fráňa

2 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Stroje pro minimalizační zpracování půdy kypřením Bakalářská práce Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Červinka, CSc. Vypracoval: František Fráňa Brno 2013

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, ţe jsem bakalářskou práci na téma STROJE PRO MINIMALIZAČNÍ ZPRACOVÁNÍ PŮDY KYPŘENÍM vypracoval samostatně a pouţil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloţeném seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a můţe být pouţita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF Mendelovy univerzity v Brně. dne.. podpis studenta..

4 PODĚKOVÁNÍ: Děkuji panu doc. Ing. Janu Červinkovi, CSc. za odborné vedení, cenné rady a věcné připomínky při zpracování bakalářské práce.

5 ABSTRAKT: Bakalářská práce podává přehled současného stavu poznání v oblasti techniky v minimalizačních technologiích zpracování půdy a rozdělení strojů na hluboké, středně hluboké a mělké kypření půdy. Dále je zaměřena na polně-laboratorní měření, kde se porovnává závislost pokryvnosti povrchu půdy posklizňovými zbytky na různě volených pracovních podmínkách soupravy traktoru a kypřiče Horsch Tiger 4AS. Z výsledků se posuzuje vhodnost pouţití stroje v půdoochranných technologiích. ABSTRACT: The B.A. thesis provides an outline of the current state of knowledge in the area of machinery in minimisation soil processing technologies and classification of machines for deep, mid-deep and shallow soil loosening. It also focuses on field-laboratory measurement, where the dependency of the soil surface covering by post-harvest residues on various working conditions of a tractor and Horsch Tiger 4AS cultivator is compared. The results serve for evaluating the use of a machine in soil-protecting technologies.

6 OBSAH ABSTRAKT:... 5 ÚVOD:... 7 CÍL PRÁCE: PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ Rozdělení systémů a technologií zpracování půdy Rozdělení půdoochranných (minimalizačních) technologíí Kypřiče pro mělké kypření a zpracování půdy do střední hloubky Talířové kypřiče Radličkové kypřiče Kypřiče pro hlubší kypření bez obracení půdy Dlátové kypřiče MATERIÁL A METODIKA Cíl měření Horsch Tiger 4 AS Konstrukce a způsob práce Metodika měření VÝSLEDKY MĚŘENÍ Diskuse ZÁVĚR LITERATURA, POUŢITÉ ZDROJE SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ... 39

7 ÚVOD: Po staletí byla orba brána jako uznávaný pokrokový systém pěstování zemědělských plodin. I přes to byly pokusy nahradit pluh stroji, které byly podobné kultivátoru. Důvodem bylo především hospodaření s vodou, sníţení časové náročnosti aj. S postupným vývojem těchto pokusů se v oblastech chudých na vodu rozvíjely různé systémy zpracování půdy, které půdu povrchově kypřily a jen minimálně obracely. Tyto systémy se objevovaly v oblastech jiţní a východní Evropy a v USA. Ukázalo se, ţe výnosy plodin nejsou závislé na systému zpracování půdy. Kaţdý má však své klady a zápory. Zpracování půdy bez orby je časově méně náročné a polní práce se mohou lépe zvládat v agrotechnických termínech. Správné pouţívání minimalizačních (půdoochranných technologií) přispívá k ochraně půdy před neţádoucími účinky jejího intenzivního vyuţívání. Má vliv na strukturní stav půdy, hospodaření s půdní vodou, reguluje vodní a větrnou erozi a v neposlední řadě omezuje vyplavování ţivin z půdy. V třicátých letech minulého století došlo v USA ke katastrofálním erozím díky intenzivnímu zpracování půdy a suchu. Proto byla ustanovena tzv. federální agentura zvaná The Soil Conservation Service a agentury na ochranu půdy v mnoha zemích po celém světě. Vedly se diskuse o uţitečnosti orby a tyto názory byly i kniţně publikovány. Prosazení půdoochranných technologií do praxe však umoţnilo aţ vyvinutí herbicidů, které byly schopny účinně regulovat plevele. Ty do té doby byly překáţkou v pouţívání této technologie oproti orbě, kde se plevele účinněji mechanicky regulují. Proto byl největší rozvoj a uplatnění zaznamenán později. Největším impulzem bylo mimo jiné sniţování výrobních nákladů a potřeba výkonné techniky. U nás dochází k největšímu rozmachu zejména v posledních dvaceti letech z důvodu vhodných podmínek pro uplatnění těchto technologií ve větších zemědělských podnicích. [1] Zájem o zemědělskou půdu rozpoutává mezi zemědělci soutěţivost, coţ se odráţí v rostoucích nájmech. Rozloha zemědělsky vyuţívané půdy se sniţuje na úkor rozšiřujících se měst a průmyslových zón. Snaţíme se vyuţívat kaţdý čtvereční metr úrodné půdy a její cena roste. Také průměrné výměry podniků se zvyšují i spolu s nedostatkem pracovních sil. Pro zvládnutí této situace je účinný způsob hospodaření na půdě nutnou podmínkou úspěchu. V dnešní době rozhodují v rostlinné výrobě inovace více neţ kdy jindy, proto se investuje do výkonnějších a modernějších strojů. Investování do modernějších technologií a široké uplatnění různých forem minimalizačních technologií zpracování půdy umoţňují nová konstrukční řešení strojů, které tak zajišťují kvalitní zpracování půdy a následné zaloţení porostů. [1] 7

8 CÍL PRÁCE: Cílem práce je podat přehled o technologiích ve světle zpracování půdy a strojích, které jsou k tomu vyuţívány. Tyto stroje jsou vyráběny v mnoha variantách a specifikacích podle výrobců, technologií a poţadavcích zákazníků. Cílem první části je rozdělení systémů a technologií zpracování půdy a následné zařazení kypřičů v postupech základního zpracování půdy. Stroje jsou následně rozděleny a jejich technické řešení popsáno. Dále bude vyhodnoceno polně-laboratorní měření, které porovnává závislosti pokryvnosti povrchu půdy posklizňovými zbytky na různě volených pracovních podmínkách soupravy traktoru a kypřiče. Z výsledků je posouzena vhodnost pouţití kypřiče Horsch Tiger 4AS v technologiích zpracování půdy. 8

9 1 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1.1 Rozdělení systémů a technologií zpracování půdy V nedávné minulosti se pouţívalo více termínů, které odlišovaly různé formy zpracování půdy. Ty se odlišují hloubkou zpracování půdy, intenzitou, odlišnými způsoby kypření půdy a zacházením s rostlinnými zbytky (viz obr.1.1). V mnoha případech docházelo k nedorozumění v důsledku nejednoznačnosti výkladů pojmů. Proto se zástupci výzkumu a praxe v Německu a USA sjednotili na rozdělení způsobů zpracování půdy do tří základních skupin. [2] -Konvenční zpracování půdy Zaloţeno na kaţdoročním zpracování půdy radličným pluhem. Orbou se půda obrací, mísí, drobí a nakypřuje. Rostlinné zbytky a plevele na povrchu jsou zapraveny do půdy. [2] -Zpracování půdy bez orby (konzervační, půdoochranné) Bez pouţití pluhu. Orba je nahrazena kypřením bez obracení půdy a rostlinné zbytky zůstávají na povrchu půdy a v povrchové vrstvě. Půda by měla být pokud moţno pokryta celoročně rostlinnou biomasou. Základním strojem je kypřič, u kterého se mění pracovní nástroje (radličky). Volí se podle potřeby nakládání se slámou (různý stupeň zapravení slámy nebo ponechání na povrchu půdy) a zvolené hloubky kypření. Samotné kypření lze spojit se setím. [2] -Setí do nezpracované půdy Setí bez zpracování půdy. Neuskutečňuje se ţádný předchozí mechanický zásah do půdy. Pouţívají se speciální secí stroje, které jsou schopny zapravit osivo do nezpracované půdy. [2] 9

10 1.1.1 Rozdělení půdoochranných (minimalizačních) technologíí Podle Americké půdoznalecké společnosti (Soil Science Society of America 1982): Conservation-tillage (ochranné zpracování půdy) Je zastřešující termín, který zahrnuje různé způsoby zpracování půdy bez orby i přímé setí do nezpracované půdy. Vyznačují se redukcí hloubky a intenzitou zpracování půdy. Hlavním znakem je, ţe nejméně 30 % povrchu půdy zůstane po zasetí pokryto rostlinnými zbytky předplodiny nebo meziplodiny. [2] -Minimum-tillage ( redukované zpracování půdy) Zpracování půdy omezené na minimum, které je nezbytné pro zaloţení porostu plodin nebo pro regulaci zaplevelení. [2] -No-tillage (systémy bez zpracování půdy) Půda se nezpracovává a setí plodin je napřímo. Setí se provádí speciálními secími stroji, které rozruší povrch půdy do 25 % plochy. V konečné fázi zůstává % povrchu pokryto rostlinnými zbytky. [2] -Strip-tillage V tomto systému se zpracovává půda pouze v úzkých pásech širokých mm, do nichţ je uloţeno osivo. Mezi těmito pásy je půda mechanicky nezasaţena. Spolu se zpracováním půdy se můţe provádět aplikace průmyslových hnojiv. Stroje pro tuto půdoochrannou technologii mají většinou jako pracovní orgán sadu tří zvlněných kotoučů, které mohou být doplněny podrývákem. [2] -Ridge-tillage / ridge-till (zpracování půdy s vytvořením hrůbků) Půda se zpracovává do hrůbků, kam jsou vysety širokořádkové plodiny. Příkladem je kukuřice. Tyto hrůbky mohou zůstat na pozemku i několik sezón nebo jsou kaţdoročně obnovovány. Velká část rostlinných zbytků zůstává po zasetí na povrchu půdy. Setí se provádí speciálními secími stroji na upravený vrchol hrůbků. Posklizňové zbytky jsou umístěny většinou na spodu hrůbků a povrch půdy kryjí ze %. [2] 10

11 Obr. 1.1 Technologie zpracování půdy a jejich vhodnost v klimatických oblastech [3] Příklad zařazení kypřičů v postupech půdoochranných technologií 1.Postup 2.Postup 3.Postup 4.Postup 5.Postup Mělké kypření talířovým nebo radličkovým kypřičem Krátký kypřič v kombinaci se secím strojem Mělké kypření talířovým nebo radličkovým kypřičem Hluboké kypření bez obracení půdy dlátovým kypřičem Hluboké kypření bez obracení půdy dlátovým kypřičem Setí Středně hluboké kypření pluhovým kypřičem Mělké kypření talířovým nebo radličkovým kypřičem Středně hluboké kypření pluhovým kypřičem Setí Setí Setí Obr. 1.2 Schéma zařazení kypřičů v půdoochranných technologiích 11

12 1.2 Kypřiče pro mělké kypření a zpracování půdy do střední hloubky V postupech minimalizačních technologií zpracování půdy, jsou pouţívány skupiny kypřičů, které mají různá konstrukční řešení. Některé z nich se vyznačují určitou univerzálností. Mohou se pouţívat v systémech konvenčního zpracování půdy orbou, kde se vyuţívají jako podmítače. Jiné zase v systémech bez orby pro mělké kypření půdy. Na všechny je však kladen poţadavek kvalitně odvedené práce a vysoké výkonnosti, která je důleţitá pro zajištění včasného provedení pracovních operací. Včasná a kvalitní podmítka je důleţitým opatřením pro hospodaření s půdní vláhou. Přeruší se vzlínání vody kapilárními póry z povrchu půdy a zlepší se vsakování vody do půdy. Dále jsou promíchány rostlinné zbytky s povrchovou vrstvou ornice a regulují se plevele. Rozmanité půdní podmínky pak vyţadují různé konstrukční provedení těchto strojů. Při primárním zpracování půdy, kdy byla půda po delší době bez většího zásahu, se v současné době pouţívají kypřiče s pasivními pracovními nástroji (talířové kypřiče, radličkové kypřiče). Výjimečně se pouţívají kypřiče s aktivními pracovními nástroji, jejichţ pohon je odvozen od vývodového hřídele traktoru. Důvodem je jejich větší energetická náročnost a malá plošná výkonnost. [1] Talířové kypřiče Předností talířových kypřičů je jejich velká univerzálnost a plošná výkonnost, která je dána pojezdovou rychlostí soupravy aţ 15 km.h -1. Tyto stroje odvádí kvalitní práci na lehkých půdách. Problém však nastává při tvrdém povrchu půdy a při častějším výskytu shluků posklizňových zbytků předplodiny. V těchto případech nedodrţují nastavenou hloubku zpracování půdy a dochází k nepravidelnostem v zapravení rostlinných zbytků. To komplikuje vyuţívání půdoochranných technologií zpracování půdy a zakládání porostů plodin. Při primárním zpracování půdy mimo jiné zanechávají hřebenité dno pod zpracovanou půdou, proto se doporučuje v případech opakovaného kypření půdy měnit směr jízdy soupravy. Zpravidla šikmo na směr předchozí jízdy. Energetická náročnost se pohybuje v rozmezí kw.m -1. [1, 4, 23] 12

13 Konstrukční řešení talířových kypřičů Talíře uloţené na společné hřídeli Samostatně uloţené talíře Obr. 1.3 Schéma rozdělení talířových kypřičů podle konstrukčních řešení Uložení talířů na společné hřídeli Takto byly konstruovány první talířové podmítače. Talíře jsou upevněny na společné hřídeli, která je uloţena v loţiscích. Uloţení hřídele je nakloněno vůči směru jízdy o úhel v rozmezí 15 o aţ 30 o. Talíře jsou zpravidla uspořádány ve dvou řadách v tzv. uspořádání do V (viz obr. 1.4) nebo uspořádání do X (viz obr.1.5). Průměry talířů se pohybují v rozmezí od mm. První řadu tvoří obvykle talíře s ozubeným obvodem, které snadněji vnikají do půdy. Za nimi většinou následují talíře s hladkým obvodem. [1, 4] Obr.1.4 Uspořádání talířů do tvaru V [5] Obr.1.5 Uspořádání talířů do tvaru X [6] 13

14 Výhody: - Jednoduchá konstrukce, od které se odvíjí nízké výrobní náklady. [4] Nevýhody: - Jejich konstrukční provedení omezuje nastavení pracovní geometrie talíře. Lze nastavit pouze pracovní úhel a nelze nastavit odklon talířů od svislé osy. Od toho se odvíjí vyšší tahový odpor. - Větší délka stroje. - Mezi jednotlivými disky musí být škrabky, které zabraňují ucpávání. - Vlivem sil působících kolmo na směr jízdy stroj tzv. plave a je velmi obtíţné nastavit a udrţet konstantní hloubku zpracování půdy. - Není moţné jištění proti poškození při najetí na pevnou překáţku. Stroj není schopen dokonale kopírovat terén. - Pracovní rychlost soupravy je omezena na 8 aţ 10 km.h -1. [4] Je zcela zřejmé, ţe nevýhody převaţují nad výhodami. Proto se od tohoto konceptu přechází ke konstrukci samostatně uloţených disků, i kdyţ je to finančně náročnější investice. [4] Samostatné uložení talířů S touto koncepcí přišla na trh jako první švédská firma Väderstad. Základem je, ţe kaţdý talíř je na samostatné slupici uloţen v loţisku. Kaţdá slupice je tvarově uspořádána tak, aby talíř byl nakloněn o pracovní úhel vůči směru jízdy a odkloněn od svislé osy. Pracovní ustrojí je pak moţné doplnit samostatným jištěním proti přetíţení při najetí na překáţku. Jištění je moţné gumovými silentbloky, tvarovou, listovou nebo vinutou pruţinou. Takovéto pruţné uloţení umoţňuje bezpečné vyklopení disku při najetí na překáţku. Díky tvarově uspořádané slupici je moţné talíře uspořádat do řady kolmé ke směru jízdy. Tím se podstatně zkrátí délka stroje. Nedochází k ucpávání stroje rostlinnými zbytky a zpracovávanou půdou, protoţe je mezi disky volný pracovní 14

15 prostor, který je u varianty společné hřídele omezen. Rozměry talířů jsou od 450 aţ 800 mm. Za druhou řadou talířů je obvykle umístěn drobící válec (viz obr. 1.18), kterým se také zajišťuje nastavení hloubky zpracování půdy. [1, 4] Obr. 1.6 Talířový podmítač se samostatným uložením talířů [7] Výhody: - Kratší délka stroje neţ u varianty uloţení talířů na společné hřídeli. - Dobrá kvalita práce a niţší tahový odpor díky lepšímu nastavení geometrie talíře. - Talíře nemusí být doplněny škrabkami. - Dobře pracují i v půdě s vyšší vlhkostí a zapravují velké mnoţství posklizňových zbytků. - Velká plošná výkonnost, která dána díky pracovní rychlosti km.h -1 - Při víceletém pouţívání nevytváří na poli nerovnosti, ale povrch pole urovnávají. [4] Nevýhody: - Sloţitější konstrukce a tím i vyšší výrobní náklady. [4] 15

16 Konstrukce uložení a jištění proti přetížení u krátkých talířových kypřičů - Pevné slupice jištěné gumovými silentbloky: Toto konstrukční řešení je vhodné především pro talíře menších průměrů od 450 aţ 550mm. Vyznačuje se jednoduchou konstrukcí bez čepových spojení. Problém je, ţe u tohoto provedení je maximální moţný úhel vyklopení slupice velmi malý. Uloţení však umoţňuje i vychýlení do boku (aţ 5 o ), coţ je příznivé při najetí na překáţku. Způsobuje to také vychylování talíře za plynulého chodu stroje a tím se mění pracovní úhel, coţ je neţádoucí jev. Na kvalitu jistících pryţových elementů jsou proto kladeny vysoké nároky. [4] Obr. 1.7 Jištění disku gumovými silentbloky [8] Obr. 1.8Detail jištění silentbloky [9] - Pevné slupice jištěné vinutou pruţinou: U tohoto řešení je moţné pouţít talíře s většími průměry aţ 800 mm. Při odjištění se můţe slupice vyklopit o větší úhel. Ten je dán kinematikou mechanismu odjištění a můţe být konstruován podle potřeby. Silová charakteristika při odjištění lze zkonstruovat tak, ţe s rostoucím vyklopením klesá přítlačná síla. Za plynulého chodu stroje nedochází k bočním výkyvům a tím ke sniţování pracovního úhlu talíře. Nevýhodou je sloţitější konstrukce stroje, od které se odvíjí vyšší cena neţ u jiných koncepcí. Stroj je také náročnější na údrţbu. [4] 16

17 Obr. 1.9 Pevné slupice jištěné vinutou pružinou [10] - Slupice tvořené tvarovou nebo listovou pruţinou U tohoto řešení lze pouţít talíře většího průměru od 550 aţ 700 mm. Vyznačuje se jednoduchým konstrukčním řešením, které je bez čepových spojení. Úhel odjištění je větší neţ u varianty gumových silentbloků. Má však nevýhodu, ţe s rostoucím vyklopením při odjištění roste přítlačná síla. Konstrukce umoţňuje vychýlení do boku při najetí na překáţku (5-10 o ). To však způsobuje vychýlení disku za plynulého chodu stroje a změnu pracovního úhlu, coţ je velmi neţádoucí. Výroba těchto slupic je náročnější neţ u jiných variant.[4] Obr Slupice tvořené tvarovou pružinou [11] 17

18 1.2.2 Radličkové kypřiče Pouţívají se jako náhrada orby kypřením bez obracení půdy a při podmítce pro zapravení rostlinných zbytků. Způsob zpracovávání půdy těmito kypřiči, které jsou doplněny drobícím a urovnávacím zařízením je rozdílný od orby radličným pluhem. To je dáno zejména změnou intenzity mísení půdy, hřebenitým dnem brázdy a.j. Podle různých konstrukčních řešení je můţeme rozdělit na: Radličkové kypřiče Pluhové kypřiče Podmítací kypřiče Krátké kypřiče Obr Schéma konstrukčních řešení radličkových kypřičů Kvalita práce, potřebná tahová síla, výkonnost, ale i moţné ucpávání kypřičů je dána stavbou stroje, pracovní rychlostí, vlastnostmi půdy, rozmístěním a druhem radliček. Aby se omezilo ucpávání půdou je třeba vysoká světlost rámu (více neţ 700mm) a dostatečná vzdálenost mezi radličkami, která se řeší rozmístěním radliček do více řad. Dalším důleţitým parametrem radličkového kypřiče je vzdálenost vytvářených brázdiček, coţ je vzdálenost stop sousedních radliček. Přibliţně platí, ţe vzdálenost brázdiček je shodná s hloubkou kypření. Pro mělké kypření musí mít tedy radličky menší vzdálenost a naopak. [12] Šířka radliček (viz obr. 1.12) ovlivňuje poţadované zahloubení stroje a energetickou náročnost. Čím je radlička uţší, tím musí být více zahloubena při stejné vzdálenosti se sousedními radličkami. Např. otočná dlátová radlička ( mm) se pouţívá pouze u pluhových kypřičů, otočná srdcová radlička je univerzální typ a šípová radlička se šířkou záběru okolo 300 mm je vhodná na podmítku. Při větších hloubkách zpracování půdy je šípová radlička energeticky náročná. [1, 12] 18

19 Obr Druhy radliček a slupic pro pluhové a podmítací kypřiče: A-pevná slupice se střižným šroubem, B-slupice s pružinovým jištěním, C-otočná srdcová radlička [13] Pluhové kypřiče Vycházíme-li ze současných zkušeností, pluhový kypřič je schopen jen částečně nahradit práci radličného pluhu. Pouţívá se zejména na těţkých půdách tam, kde jsou pro orbu radličným pluhem nevhodné půdní podmínky a následné zpracování zoraného pole by bylo časově a finančně náročné. Pluhové kypřiče s tří nebo čtyřřadým rozmístěním dlátových nebo srdcových radliček, které jsou od sebe vzdáleny

20 250mm se doporučují jako alternativa základního zpracování půdy do hloubky 250 mm. Aby bylo dosáhnuto dostatečného drobícího efektu, vlhkost půdy musí být minimální a obsah jílovitých částic na úrovni (min. 20 %). V porovnání s radličným pluhem je pluhový kypřič při stejném výkonu taţného prostředku schopný odvést přibliţně dvojnásobnou výkonnost. Energetická náročnost kypřičů se pohybuje v rozmezí 35 50kW.m -1. [12] Obr Pluhový kypřič v kombinaci s urovnávacími talíři a gumovým pěchem [14] Podmítací kypřiče Skupina podmítacích kypřičů představuje stroje, které jsou určené především pro mělké kypření v postupech půdoochranného zpracování půdy. V současnosti je nejvíce rozšířené dvojřadé uspořádání křídlových radliček v kombinaci s podélně předsazenými talíři a trubkovým aj. válcem (viz obr. 1.14) [12] 20

21 Obr Podmítací kypřič [15] Výhody: - vysoká pracovní rychlost a tím i výkonnost - jednoduchost, nízká cena, univerzální pouţití (podmítka, kypření) - nízké provozní náklady - při víceřadém uspořádání radliček dochází k menšímu ucpávání rostlinnými zbytky - při volbě vhodné radličky se dosahuje intenzivního promíchání půdy a rostlinných zbytků [12] Nevýhody: - optimální kvalita práce pouze při vhodné vlhkosti půdy - nevyrovnanost povrchu půdy po podmítce [12] Nevýhody radličkových podmítacích kypřičů se zpravidla řeší kombinací s různým doplňkovým ústrojím. Ty představují např. talíře, prutové válce, dlátové rotační brány aj. Optimální pracovní rychlost podmítacího kypřiče se pohybuje v rozmezí od 8 do 12 km. h -1. To vyţaduje měrný příkon 25 aţ 30 kw.m -1. Podle pracovního záběru a volby přídavných ústrojí jsou pouţívány nesené nebo návěsné připojení k traktoru. [12, 23] 21

22 Krátké kypřiče Za účelem sniţování nákladů základního a předseťového zpracování půdy byly vyvinuty krátké kypřiče. Ty půdu neotáčejí, nepromíchávají, ale jen nadzvedávají a drobí. Radlice jsou křídlové a uspořádány v jedné nebo ve dvou řadách. Při záběru radlice 500 mm dochází k celoplošnému podřezání půdy. Povrchové drobení půdy a promíchání rostlinných zbytků zajišťují aktivně poháněná rotační ústrojí (rotační kypřiče aj.) V tomto případě hovoříme o tzv. kombinovaných kypřičích. [12] Obr Krátký kypřič s rotačními bránami a secím strojem [16] Obr Části radličky vrstvového kypřiče [17] 22

23 K tomu, aby docházelo k dobrému kypření půdy, je důleţité vhodné nastavení kypřícího uhlu radličky (1). V sušší půdě dosahuje radlička s menším kypřícím úhlem dostatečného prokypření půdy. Naopak při normální nebo zvýšené vlhkosti můţe docházet jen k podřezání půdy. Proto je potřebné zvolit kypřící úhel aţ kolem 35. Přestoţe krátké kypřiče zařazujeme do skupiny kypřičů pro mělké aţ středně hluboké zpracování půdy, můţe jejich zahloubení přesahovat hloubku ornice. Pro lehčí zahloubení jsou radličky vybaveny více skloněnými špicemi (2). Tyto kypřiče se dají pouţít jako náhrada orby pluhem na těţkých půdách a na půdách ohroţených erozí a půdními přísušky. [12] 1.3 Kypřiče pro hlubší kypření bez obracení půdy V minimalizačních a půdoochranných technologiích lze vyuţít kypřiče, které kypří půdu do hloubky 0,2 aţ 0,4 m bez obracení a vynášení zeminy z hlubších vrstev k povrchu půdy. Tyto kypřiče jsou pouţívány především ke kypření zhutnělých vrstev půdy, které mohou vznikat v podorničí při víceletém uplatňování mělkého kypření půdy. Tyto stroje jsou vysoce energeticky náročné, proto jejich pouţití musí vycházet ze znalostí vlastností půdy. Jinak účinnost kypření můţe být nedostatečná, ekonomicky neúnosná a při vysoké vlhkosti půdy můţe dokonce způsobovat škody. Proto musí být půda v době zásahu drobivá. [1, 12] Dlátové kypřiče Jsou určené pro středně hluboké a hluboké kypření. Umoţňují prokypřit půdu při minimálním narušení jejího povrchu, rostlinné zbytky zůstávají na povrchu. Při zpracování půdy se zvedá celý blok zeminy, rozlamuje se a drobí. Podmínkou úspěšnosti zásahu kypření je zmíněná přiměřená vlhkost půdy. [1] 23

24 Obr Dlátový kypřič v kombinaci s trubkovým válcem [18] Dlátové kypřiče jsou vyráběny v různých konstrukčních řešeních v kombinacích s diskovým, trubkovým nebo jiným válcem (viz obr. 1.18). Ty mohou současně slouţit k hloubkovému vedení stroje. Potřebný příkon kypřiče je závislý nejen na vlastnostech půdy, ale hlavně na hloubce kypření. Při hloubce zpracování půdy do hloubky 450 mm je potřeba měrný příkon kolem 50 kw.m -1. [12] 24

25 Obr Varianty zadních válců používaných u kypřičů pro mělké, středně hluboké a hluboké zpracování půdy [19] 25

26 2 MATERIÁL A METODIKA 2.1 Cíl měření Cílem měření bylo porovnat závislost pokryvnosti povrchu půdy posklizňovými zbytky na nastavené hloubce stroje a pracovní rychlosti u kombinovaného kypřiče Horsch Tiger 4AS. Z těchto výsledků dále posoudit vhodnost kypřiče pro půdoochranné technologie. Měření bylo provedeno na strništi po sklizené ozimé pšenici. Test byl uskutečněn 21. srpna 2012 u soukromého zemědělce v Borkovanech na Brněnsku. 2.2 Horsch Tiger 4 AS Horsch Tiger AS je stroj určený pro intenzivní zpracování půdy do hloubky 0,35 m. Jeho nejvýznamnější vlastností je schopnost promísit velké mnoţství organické hmoty rovnoměrně v celém půdním profilu. Velká průchodnost stroje zaručuje, ţe stroj dokáţe odvádět dobrou práci i ve ztíţených podmínkách.[20] Konstrukce a způsob práce Popis konstrukčních částí kypřiče je uveden na obr Technické údaje V tabulce 2.1 jsou uvedeny základní technické údaje zkoušeného kypřiče. 26

27 Tab. 2.1 Technické údaje [20] Pracovn í záběr (m) Hmotnost (kg) Počet pracovníc h orgánů Vzdálenost pracovních orgánů (cm) Světlá výška stroje (mm) Profil rámu (mm) , x 120 Potřebný příkon (KW/HP) / Průměr pěchu (cm) Popis stroje Obr. 2.1 Popis konstrukčních částí kypřiče Horsch Tiger AS [20] 1-Drţák nářadí, 2-Zdvihový válec kyvného taţného závěsu, 3-Taţná oj, 4-Opěrné kolo, 5-Drţáky radliček, 6-Urovnávací talíře, 7-Semenovod se zařízením DuoDrill, 8-Válec pěchu, 9-Taţná vidlice vzadu, 10-Zařízení DuoDrill, 11-Hydraulický válec podvozku Horsch Tiger je díky své robusní konstrukci a drţáku odhrnovaček Terra-Grip vhodný pro hlubší zpravování půdy aţ do hloubky 0,35m. Rovnoměrné uspořádání radliček ve čtyřech řadách zaručuje průchodnost stroje bez ucpávání a zajišťuje rovnoměrné zpracování celé obdělávané plochy. Jako radličky se pouţívají převáţně tzv. MulchMix radličky bez lopatek (viz obr. 2.3) nebo dvojité srdcové radličky. Jejich 27

28 úzký tvar umoţňuje hluboké kypření a dobré promíchání posklizňových zbytků. Jištění při najetí na pevnou překáţku s propustnou silou cca. 320 kg zamezuje poškození radliček, drţáků a zamezuje opotřebení dílů. [20] Držáky radliček Drţáky TerraGrip mají robusní a jednoduché provedení a hodí se pro hluboké zpracování půdy. Jsou vybaveny pruţinovým jištěním při najetí na pevnou překáţku. To zabraňuje poškození drţáků radliček, jejich upevnění i radličky samotné. Propouštěcí charakteristika jištění proti najetí na pevnou překáţku začíná s progresivní fází a tím drţáky dlouho udrţuje v klidové poloze v půdě. Kdyţ se dosáhne propouštěcí síly, začíná degresivní fáze a slupice se můţe lehce a rychle zvednout aţ o 0,3 m nahoru. [20] Obr. 2.2 Držáky radliček [20] 28

29 Radličky Standardně jsou drţáky vybaveny úzkými otěrovými špicemi a úzkými odhrnovačkami, které se hodí pro hlubší zpracování půdy. Čepel radličky půdu rozdrobí a posklizňové zbytky se vpraví do půdy v celém profilu. Tyto díly radlic lze dodat jak v úzkém, tak širokém provedení a je moţné je libovolně kombinovat. [20] Obr. 2.3 Radlice MulchMix [20] 1-Čepel radlice úzká nebo široká, 2-Odhrnovač úzký nebo široký, 3-Křídlo radlice úzké nebo široké Pěchy U tohoto stroje jsou pouţívány kolové pěchy, které v pracovní poloze vedou stroj. Díky rozloţení hmotnosti na pěchy se povrch ornice utuţuje, hroudy se rozdrobí a povrch se urovná. Mezi pneumatikové pěchové válce jsou montovány škrabáky, které zabraňují zalepení kolových pěchů a udrţují prostory mezi pneumatikami bez kamení. [20] 29

30 Obr. 2.4 Kolové pěchy se škrabáky [20] Urovnávací talíře Urovnávací talíře jsou uloţeny za radličkami, aby nedocházelo k nahromadění materiálu. Rozdělují vyhozenou ornici a urovnávají půdu před pěchy. Talíře jsou pruţně uloţeny a mohou se tak vyhnout pevným překáţkám. [20] Obr. 2.5 Urovnávací talíře [20] 30

31 2.3 Metodika měření Měření probíhalo na pozemku po sklizni ozimé pšenice. Sláma ozimé pšenice byla při sklizni podrcena a rovnoměrně rozmetána po povrchu půdy. Před měřením byly vytyčeny trasy dlouhé 100 m. Teoreticky byly nastaveny tyto hloubky zpracování půdy: 80; 100; 200 a 300 mm. Pro kaţdou hloubku byly na jednotlivých úsecích voleny rychlosti 8 km.h -1 a 12km.h -1. Teoreticky byly předpokládané změny působení ověřovaného kypřiče na intenzitu promísení rostlinných zbytků a jejich rozdíly v procentickém pokrytí povrchu půdy. K vyhodnocení výsledků byla vybrána metoda počítačové analýzy obrazu. Metoda analýzy obrazu spočívá v tom, ţe na měřeném úseku je vymezen povrch o dané ploše. V tomto případě byla zvolena plocha 1 m 2, která byla vymezena rámečkem o rozměrech 1x1 m. Takto vymezené místo povrchu pozemku pokryté posklizňovými zbytky bylo fotografováno. Snímky se pomocí počítače dále upravovaly. Úprava probíhala tak, ţe z fotografického snímku byla vybrána pouze plocha uvnitř rámečku, která se z barevného obrazu převedla na dvě základní barvy: bílá rostlinné zbytky, černá povrch půdy. Obr. 2.6 ilustruje pouţitou metodu analýzy obrazu. Vlevo je barevný snímek povrchu půdy a vpravo výsledek převedení obrazu na dvě základní barvy. Vyjádřením procentického zastoupení bílé barvy v ploše obrazu získáme pokryvnost povrchu půdy rostlinnými zbytky. [21, 24, 25] Obr. 2.6 Postup převedení barevného snímku na počítačově zpracovatelný obraz 31

32 3 VÝSLEDKY MĚŘENÍ Tab. 2.2 Hodnoty měření Nastavená pracovní hloubka kypřiče [mm] Pracovní rychlost soupravy [km.h -1 ] Celkový počet pixelů na fotografii [ks] Pixely barvy černé [ks] Pixely barvy bílé [ks] Plocha barvy černé [m 2 ] Plocha barvy bílé [m 2 ] ,71 0,84 0,88 0,91 0,92 0,93 0,93 0,94 0,29 0,16 0,12 0,09 0,08 0,07 0,07 0,06 Černá [%] Bílá [%] V tab. 2.3 jsou uvedeny výsledky hodnocení pokryvnosti povrchu půdy posklizňovými zbytky ozimé pšenice. Tyto údaje jsou doplněny vyjádřením závislosti pokryvnosti povrchu půdy posklizňovými zbytky na pracovní rychlosti soupravy a hloubce zpracování půdy (viz obr. 2.7) 32

33 Pokryvnos [%] Tab. 2.3 Pokryvnost povrchu půdy posklizňovými zbytky vyjádřená v procentech Pracovní rychlost soupravy [km.h -1 ] Nastavená pracovní hloubka kypřiče Horsch Tiger 4AS [mm] % 12 % 8 % 7 % % 9 % 7 % 6 % Nastavená pracovní hloubka kypření [mm] 8km/h 12km/h Obr. 2.7 Graf závislosti pokryvnosti povrchu půdy posklizňovými zbytky na hloubce zpracování půdy a pracovní rychlosti soupravy při kypření 3.1 Diskuse Během měření se uplatňují vlivy, které se projeví odchylkou mezi skutečnou a naměřenou hodnotou. Obecně lze říci, ţe kaţdé měření je zatíţeno určitou chybou a ke správné hodnotě se pouze přibliţuje. Do jaké míry bude rozdílnost správné a naměřené hodnoty, závisí na přesnosti měřících přístrojů a pouţitých metod. V tomto případě závisí na přesném rozměru měřícího rámečku, na vlastnostech fotoaparátu, u kterého je 33

34 důleţité rozlišení fotografického snímku. Dalším vlivem můţou být rozdílné podmínky při snímání pokusných ploch. V metodě analýzy obrazu jde především o rozdíly v osvětlení jednotlivých pokusných míst. V neposlední řadě také záleţí na rovnoměrném pokrytí pozemku rostlinnými zbytky a vhodně vybraných míst ke snímání. [22] Z výsledků polně-laboratorního měření je patrné, ţe kypřič Horsch Tiger 4AS zapravil podstatnou část posklizňových zbytků ozimí pšenice do půdy. Stupeň zapravení byl hodnocen při pracovních rychlostech: 8 km.h -1 a 12 km.h -1. Z uvedených výsledků nejsou velké rozdíly hodnot mezi stanovenými rychlostmi soupravy. Pracovní rychlost tedy podstatně neovlivnila stupeň zapravení těchto zbytků. Při volbě větší hloubky kypření se s nárůstem pracovní rychlosti pokryvnost půdy mírně sniţovala. Při menší nastavené hloubce a niţší rychlosti soupravy byl výsledek opačný. Důleţitým zjištěním z hlediska vlivu ověřovaného kypřiče na posklizňové zbytky ozimé pšenice je poměrně vysoký stupeň zapravení biomasy do půdy. To je výhodné například při zpracování půdy pro ozimou řepku. Vzhledem k tomu, ţe na povrchu půdy nedosahovala pokryvnost posklizňových zbytků 30 %, nelze tuto pracovní operaci povaţovat za půdoochrannou technologii. Jedná se o technologii minimalizačního zpracování půdy, která nesplňuje kritéria půdoochranných postupů. Mnohdy jsou však takovéto postupy za tyto technologie vydávány. [21, 24, 25] 34

35 4 ZÁVĚR Minimalizační technologie, při kterých jsou pouţívány kypřiče, jsou u nás stále více rozvíjeny díky ekonomickým a technickým výhodám. Přináší úspory práce a energie. Pokles počtu pracovních operací a vyšší výkonnosti strojů sniţují nároky na organizaci práce a tím i počty pracovních sil. V neposlední řadě má příznivý vliv na strukturní stav půdy a redukuje vodní a větrné eroze. Jejich vyuţívání můţe být tedy přínosem k efektivnímu hospodaření na půdě. Současně je třeba si uvědomovat rizika, která mohou nastat při pouţívání těchto technologií. Mezi ně patří např. okyselování půdy v povrchové vrstvě, rozšiřování vytrvalých plevelů, vyšší výskyt houbových chorob, škůdců atd. Při nevhodných pracovních operacích můţe také docházet k neţádoucím jevům, jako např. zhutnění půdy a podorničí. Bakalářská práce podává přehled o kypřičích, které jsou pouţívány v minimalizačních technologiích zpracování půdy. Tyto technologie se od sebe liší jak hloubkou, tak i intenzitou zpracování. Kaţdá z nich vyuţívá různé typy strojů, které mají specifické účinky na zapravení a promíchání posklizňových zbytků do půdy. Výrobci zemědělské techniky stále více pracují na technických zlepšeních a kvalitě strojů, které se uplatňují v různých systémech zpracování půdy. Mnohdy jsou kypřiče špatně zařazovány do technologií a provedené pracovní operace mohou mít negativní účinky. Na erozně ohroţených půdách můţe docházet k degradaci půdního prostředí a erozi půdy. Ve své práci jsem se z tohoto důvodu zaměřil na posouzení vlivu radličkového kypřiče na zapravení biomasy do půdy při různých pracovních podmínkách soupravy traktoru a kypřiče. Z vlastního měření byla posouzena vhodnost a zařazení radličkového kypřiče Horsch Tiger 4AS do technologií zpracování půdy. 35

36 5 LITERATURA, POUŢITÉ ZDROJE [1] HŮLA, Josef a Blanka PROCHÁZKOVÁ. Minimalizace zpracování půdy. 1. vyd. Praha: Profi press, 2008, 248 s. ISBN [2] HŮLA, Josef a Václav MAYER. Technologické systémy a stroje pro zpracování půdy. Vyd. 1. V Praze: Institut výchovy a vzdělávání Ministerstva zemědělství ČR, 1999, 35 s. Mechanizace. ISBN X. [3] Výukové prezentace [online] [cit ]. Dostupné z: [4] SMOLA, Tomáš. Pracovní orgán diskového podmítače. Brno, Dostupné z: Bakalářská práce. VUT. Vedoucí práce Ing. Jan Brandejs, Csc. [5] Prospekt firmy Gregoire Besson [online]. [cit ]. Dostupné z: [6] Prospekt firmy Gregoire Besson [online]. [cit ]. Dostupné z: [7] Obrazová dokumentace firmy Väderstad [online]. [cit ]. Dostupné z: [8] Prospekt firmy Pöttinger [online]. [cit ]. Dostupné z: oje%20pro%20zpracovani%20pudy%20a%20seti/seci-stroje/steinsicherung.jpg [9] Prospekt firmy Pöttinger [online]. [cit ]. Dostupné z: oje%20pro%20zpracovani%20pudy%20a%20seti/seci-stroje/steinsicherungdetail.jpg 36

37 [10] Obrazová dokumentace firmy Lemken [online]. [cit ]. Dostupné z: bgd_xx_rubin_striegel_01_jb_102004_0050.jpg [11] Prospekt firmy Agrisem [online]. [cit ]. Dostupné z: [12] PÁLTIK, Jaroslav. Stroje pre rastlinú výrobu: Obrábanie pody, sejba. 1. vyd. Nitra: Slovenská poľnohospodárská univerzita v Nitre, ISBN [13] PÁLTIK, Jaroslav. Stroje pre rastlinú výrobu: Obrábanie pody, sejba. 1. vyd. Nitra: Slovenská poľnohospodárská univerzita v Nitre, ISBN [14] Obrazová dokumentace firmy Väderstad [online]. [cit ]. Dostupné z: [15] Prospekt firmy P & L [online]. [cit ]. Dostupné z: [16] Prospekt firmy Agroexpo [online]. [cit ]. Dostupné z: [17] Prospekt firmy Agroexpo [online]. [cit ]. Dostupné z: [18] Prospekt firmy Agrisem [online]. [cit ]. Dostupné z: jpg [19] Prospekt firmy Farmet [online]. [cit ]. Dostupné z: 37

38 [20] Horsch Tiger 3-8 AS: Návod k obskuze [online] [cit ]. Dostupné z: [21] Hospodaření na půdě v horských a podhorských oblastech se zřetelem na trvalé travní porosty [online]. 2008[cit ]. Dostupné z: [22] Chyba měření. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, [cit ]. Dostupné z: [23] HŮLA, Josef, Zdeněk ABRHAM a František BAUER. Zpracování půdy. Vyd. 1. Praha: Brázda, 1997, 140 s. ISBN [24] PODPĚRA, Václav. Kypřič Horsch Tiger 4 AS versus polonesený sedmiradličný pluh. Mechanizace zemědělství: Odborný časopis pro zemědělskou a lesnickou techniku. Praha: Profi Press s.r.o, roč. 2006, č. 2. ISSN [25] HŮLA, Jan. Hodnocení ukazatelů kvality práce kypřiče Horsch Tiger AS. Mechanizace zemědělství: Odborný časopis pro zemědělskou a lesnickou techniku. Praha: Profi Press s.r.o, roč. 2006, č. 3. ISSN

39 6 SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ Obr. 1.1 Technologie zpracování půdy a jejich vhodnost v klimatických oblastech [3] Obr. 1.2 Schéma zařazení kypřičů v půdoochranných technologiích Obr. 1.3 Schéma rozdělení talířových kypřičů podle konstrukčních řešení Obr. 1.4 Uspořádání talířů do tvaru V [5] Obr. 1.5 Uspořádání talířů do tvaru X [6] Obr. 1.6 Talířový podmítač se samostatným uloţením talířů [7] Obr. 1.7 Jištění disku gumovými silentbloky [8] Obr. 1.8 Detail jištění gumovýmy silentbloky[9] Obr. 1.9 Pevné slupice jištěné vinutou pruţinou [10] Obr Slupice tvořené tvarovou pruţinou [11] Obr Schéma konstrukčních řešení radličkových kypřičů Obr Druhy radliček a slupic pro pluhové a podmítací kypřiče [13] Obr Pluhový kypřič v kombinaci s urovnávacími talíři a gumovým pěchem [14] Obr Podmítací kypřič [15] Obr Krátký kypřič s rotačními bránami a secím strojem [16] Obr Části radličky vrstvového kypřiče [17] Obr Dlátový kypřič v kombinaci s trubkovým válcem [18] Obr Varianty zadních válců pouţívaných u kypřičů pro mělké, středně hluboké a hluboké zpracování půdy [19] Obr. 2.1 Popis konstrukčních částí kypřiče Horsch Tiger AS [20] Obr. 2.2 Drţáky radliček [20] Obr. 2.3 Radlice MulchMix [20] Obr. 2.4 Kolové pěchy se škrabáky [20] Obr. 2.5 Urovnávací talíře [20] Obr. 2.6 Postup převedení barevného snímku na počítačově zpracovatelný obraz Obr. 2.7 Graf závislosti pokryvnosti povrchu půdy posklizňovými zbytky na hloubce zpracování půdy a pracovní rychlosti soupravy při kypření