Xem xét tình hình sản xuất và các yêu cầu kỹ thuật đối với máy làm đất trồng mía trên thế giới và tại nước ta, để từ đó có thể thấy được mức độ phát triển của nước ta đang đứng ở vị trí
Trang 1ĐẶT VẤN ĐỀ
Cây mía được trồng và phát triển lâu đời ở nước ta Nó được trồng khắp nơi trên đất nước từ vùng đất phèn mặn cho tới vùng đất khô cằn trên đồi dốc núi cao Phải công nhận rằng cây mía là cây dễ trồng, không kén đất, chỉ cần đủ ánh sáng và độ ẩm là ngọn mía có thể nảy mầm và mọc lên thành cây Nhưng để cây mía mọc và phát triển tốt, cho năng suất và hiệu quả kinh
tế cao thì còn là vấn đề tổng hợp phức tạp của các ngành có liên quan tới cây mía, tất nhiên trong đó cần thiết có sự đóng góp của ngành cơ giới hóa nông nghiệp
Do đó đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn các thông số hợp lý của liên
hợp máy phay đất thực hiện cơ giới hóa trong sản xuất mía.” Là cần
thiết
*Mục tiêu của đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn các yếu tố
ảnh hưởng đến khả năng làm việc của liên hợp máy canh tác cho vùng trồng mía
*Nội dung nghiên cứu:
- Phân tích tổng hợp quy trình làm đất, chăm sóc mía đang được áp dụng ở các cơ sở sản xuất
- Xây dựng quy trình làm đất bằng máy phay đất và chăm sóc mía nhằm tăng năng suất và bảo vệ đất
- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo sử dụng liên hợp máy canh tác mía phù hợp với điều kiện đất trồng mía ở Cao Bằng
*Phương pháp nghiên cứu:
Trang 2- Phương pháp sử lý số liệu thống kê đánh giá kết quả thu được thông qua chương trình tính toán quy hồi
- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm lý thuyết đồng dạng và phân tích thứ nguyên
- Phương pháp đánh giá so sánh các loại máy phay
- Phương pháp đo đạc thực tế trên đồng ruộng
Với nội dung, mục tiêu và phương pháp nghiên cứu đề tài như vậy: đề tài được chia làm 3 chương
Nghiên cứu tổng quan về vấn đề làm đất cho vùng trồng mía ở Việt nam là nội dung của chương 1
Xem xét tình hình sản xuất và các yêu cầu kỹ thuật đối với máy làm đất trồng mía trên thế giới và tại nước ta, để từ đó có thể thấy được mức độ phát triển của nước ta đang đứng ở vị trí nào Nghiên cứu cụ thể tình hình sản xuất mía tại Phục Hoà (địa phương làm thực nghiệm của đề tài), diện tích trồng mía và sản lượng vụ năm 2009-2010, dự kiến sản xuất của vụ 2010-2011
Sau đó xét đến các công nghệ làm đất trồng mía tiêu biểu trên thế giới
và Việt Nam xem các trang thiết bị hiện có, có phù hợp với yêu cầu kỹ thuật hay không, để định hướng và lựa chọn trang thiết bị đạt được các yêu cầu kỹ thuật về mặt nông học Ứng dụng cụ thể các trang thiết bị đó cho tỉnh miền núi Cao Bằng.
Trang 3CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ LÀM ĐẤT CHO
VÙNG MÍA Ở VIỆT NAM
1.1 Tình hình sản xuất và yêu cầu kỹ thuật đối với máy làm đất trồng mía trên thế giới và Việt Nam
Diện tích trồng mía trên thế giới rất lớn (khoảng hơn 20 triệu ha) nhưng phân bố không đều Trên 95% diện tích trồng mía tập trung ở Châu Á
- Thái Bình Dương, còn các nước khác thuộc các châu Âu, Châu Phi, Châu
Mỹ chỉ chiếm khoảng 5% Khoảng 20 nước trồng nhiều mía, trong đó có các nước diện tích trồng lớn như Trung Quốc - 1,35 triệu ha, Ấn độ - 4,10 triệu
ha, Thái Lan - 1,05 triệu ha, Ôxtrâylia - 0,41 triệu ha, Việt nam - 0,315 triệu ha
Những nước có năng suất mía cao là Ôxtrâylia 83 tấn/ha, Inđônêxia
-82 tấn/ha, Philippin - 78,8 tấn /ha, Nhật Bản - 71,6 tấn /ha, Papua New Ginê
- 69,3 tấn/ha Trong khi đó có những nước năng suất mía còn thấp như Butan - 30 tấn/ha, NêPan - 31 tấn/ha, Srilanka - 35,8 tấn/ha, Việt nam - 42,2 tấn/ha
Việt Nam là nước có diện tích trồng mía đứng vào loại trung bình trên thế giới, tập trung ở các khu vực phía Bắc, phía Nam Trung Bộ và Nam Bộ
Trong những năm qua, nhờ có giá trị kinh tế cao, cộng với mục tiêu sản suất 1 triệu tấn đường của Nhà nước, diện tích và sản lượng mía đã tăng đáng kể Theo số liệu thống kê vụ mía năm 2006-2007, diện tích trồng mía
cả nước đạt gần 310.067 ha, sản lượng mía đạt khoảng 17,0 triệu tấn So với
vụ 2004-2005 diện tích tăng 45.000 ha (17%); năng suất mía tăng 3,9 tấn/ha (7,6%); sản lượng mía tăng 3,5 triệu tấn (25,9%) Diện tích vùng nguyên liệu các nhà máy đã ký hợp đồng đầu tư và tiêu bao là 219.752 ha
Trang 4Sản xuất mía đường ở nước ta có từ lâu đời nhưng chỉ mới bắt đầu phát triển vào cuối thập kỷ 80 và cho đến năm 1998 Việt Nam vẫn là nước nhập khẩu đường Vào năm 1994, cả nước sản xuất được khoảng 300.000 tấn đường (gần 100.000 tấn đường công nghiệp còn lại là đường thủ công) và phải nhập khẩu 124.000 tấn nữa mới đủ tiêu dùng Tháng 10/1994 Thủ tướng Chính phủ đã thông qua chương trình mía đường và đề ra mục tiêu sản xuất đạt 1 triệu tấn đường vào năm 2000 để cung cấp đủ cho nhu cầu tiêu dùng trong nước Từ khi thực hiện chương trình 1 triệu tấn đường vào năm 2000, ngành công nghiệp mía đường Việt nam đã có những bước tăng trưởng rất nhanh Năm 2000, ngành mía đường đã đạt mục tiêu sản xuất 1 triệu tấn đường, đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước Tổng hợp về diện tích, sản lượng mía ép và đường vụ 2006÷2007 và
kế hoạch 2007÷2008
Các vùng mía nguyên liệu đảm bảo cung cấp nguyên liệu cho 39 nhà máy hoạt động, được phân bố trên cả nước Vụ 2007-2008, dự kiến diện tích mía cả nước là 316.000 ha (tăng thêm so với vụ trước 6.000 ha tại vùng nguyên liệu của các nhà máy), diện tích vùng nguyên liệu các nhà máy đã đã
ký hợp đồng đầu tư và bao tiêu sản phẩm dự kiến đạt 229.357 ha Với năng suất trên 55 tấn/ha, sản lượng mía cả nước dự kiến đạt trên 17,5 triệu tấn
* Tình hình sản xuất mía tại Phục Hoà:
Phục Hoà là huyện có vùng nguyên liệu mía khoảng 1500 ha chiếm 50% diện tích trồng mía của tỉnh Cao Bằng và là địa bàn trọng điểm phát triển vùng mía nguyên liệu của Công ty Cổ phần mía đường Cao Bằng Nhờ trồng mía mà hàng trăm hộ nông dân ở đây đã thoát nghèo, có thu nhập
ổn định, đời sống vật chất và tinh thần ngày càng được nâng lên
Những năm gần đây, diện tích trồng mía nguyên liệu ngày càng được
Trang 5thâm canh tăng năng suất và chất lượng mía Tuy nhiên trong các khâu canh tác mía chủ yếu vẫn được làm bằng phương pháp thủ công
Bảng 1.2: Bảng tổng hợp diện tích và sản lượng mía vụ 2009 – 2010
TT Vùng Nguyên liệu (xã) xuất vụ 09 – D.tích sản
10 (ha)
S.Lượng mía
ép (tấn) S.Lượng mía giống (tấn)
Tổng S.Lượng (tấn)
N.suất B.quân (tấn/ha)
Nguồn: Phòng nguyên liệu, Công ty Mía đường Cao Bằng.
Trang 6Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn Cao Bằng đã xây dựng kế hoạch sản xuất mía trong giai đoạn 2010-2011 bảng 1.k3
Bảng 1.3: Dự kiến diện tích sản xuất mía vụ 2010 – 2011
Dự kiến diện tích sản xuất vụ 2010 – 2011 (ha) TT
Vùng Nguyên
liệu
(xã)
Số hộ vụ
2010 -2011
Chỉ tiêu trồng mới
D.tích trồng mới M.gốc 1 DTích
DTích M.gốc 2+3 Tổng DTích
DK SL (tấn)
8 9 10 11 12 13=10+11+1 2 14
II H: Q Uyên 1,193 209 208.57 118.37 128.83 455.77
Nguồn: Phòng nguyên liệu, Công ty Mía đường Cao Bằng
Trang 71.2 Một số công nghệ làm đất trồng mía tiêu biểu trên thế giới và Việt nam
1.2.1 Một số công nghệ làm đất trồng mía tiêu biểu trên thế giới.
Mía được trồng trong rãnh sâu từ 25-30cm và có bộ rễ chùm phát triển rất mạnh trong tầng đất không từ 0-8cm Để tạo ra 1kg nguyên liệu mía tiêu thụ trung bình là 150kg nước, khối lượng nước tiêu thụ phụ thuộc vào các yếu tố: độ ẩm không khí, sức gió, giống và kĩ thuật canh tác của từng vùng
Từ đó thấy rằng mía là cây trồng cạn thuộc loại cây trồng đòi hỏi nhiều nước trong quá trình sinh trưởng Trong điều kiện chỉ sử dụng nguồn nước mưa thì cần tạo điều kiện tối đa giúp cây mía có đủ nước để phát triển cho năng suất cao bằng các biện pháp:
- Làm đất sâu trên 30 cm, càng sâu càng tốt giúp cho việc thấm nước khi trời mưa to, tạo điều kiện để bộ rễ chùm của cây mía phát triển theo chiều rộng và chiều sâu
- Phần dư thải sau thu hoạch có khối lượng từ 10-15 tấn/ha cần được băm nhỏ trộn vùi với đất làm nguồn bổi vừa che phủ chống bốc hơi giữ ẩm vừa tạo mùn tơi xốp cho đất, đồng thời tránh đốt lá gây ô nhiễm môi trường
Kết quả nghiên cứu của viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch ở nông trường Hà Trung cho thấy: cày sâu trên 30cm năng suất mía tăng trên 20% so với cày sâu 20cm trong cùng điều kiện giống, cách trồng và chăm sóc
Để có mẫu máy phay đất hợp lý để trồng mía, đáp ứng yêu cầu nông học, giảm chi phí làm đất, tăng hiệu quả sản xuất mía cần tiến hành nghiên cứu các thông số hợp lý
Trang 8Hiện nay trên thế giới đang sử dụng phương pháp làm đất trồng mía chủ yếu là phương pháp làm đất nhiều lượt và làm đất sâu ít lượt
1 Phương pháp làm đất nhiều lượt được thực hiện bằng thủ công hoặc bằng máy Phương pháp này có thể sử dụng nhiều loại công cụ, máy móc làm đất công dụng chung, phù hợp với diện tích thửa ruộng bé Nhược điểm
cơ bản nhất của phương pháp này là phải tiến hành làm đất nhiều lần, độ sâu làm đất thường không đạt yêu cầu, chi phí làm dất cao
2 Phương pháp làm đất sâu ít lượt được tiến hành theo hai cách sau:
- Làm đất đạt độ sâu 40-50cm bằng cày trụ hoặc cày đĩa sử dụng máy kéo công suất lớn 100-150 mã lực và bừa cho đến khi đảm bảo yêu cầu, sau
đó rạch hàng
- Làm bằng cày không lật xới sâu từ 1 đến 2 lượt cho đến khi đạt độ nhỏ, độ sâu làm đất đạt từ 40-50cm sau đó tiến hành bừa, dùng máy rạch hàng hoặc máy rạch hàng phối hợp với trồng
Phương pháp này có ưu điểm là độ sâu làm đất đạt yêu cầu, đồng thời giảm chi phí nhiên liệu và chi phí lao động trực tiếp, có khả năng liên hợp các quá trình trong công nghệ làm đất, bón phân và trồng So với phương pháp làm đất nhiều lượt thì phương pháp này cho năng suất tăng từ 10-15% Các nước có trình độ cơ giới hoá cao thường áp dụng phương pháp này để thâm canh tăng năng suất mía
Để làm đất sâu người ta sử dụng cày không lật Trường Đại học Hoa Nam (Trung Quốc) đã ứng dụng cày không lật để làm đất trồng mía Sau 3 năm thực nghiệm đã kết luận rằng: cày sâu 35cm bằng cày không lật đã đưa năng suất mía tăng trên 20%
Trang 9Nhược điểm là các máy làm đất theo phương pháp này thường có kích thước lớn, cấu tạo phức tạp, đồng thời đòi hỏi phải có những tiêu chuẩn qui định chặt chẽ về đồng ruộng
Trên thế giới ở những nước có nền công nghiệp phát triển như Australia, Nhật bản, Đài loan, Cu ba… công việc canh tác cây mía được tiến hành bằng máy 100% còn các nước đang phát triển như Ấn độ, Philippin, Việt Nam… khâu canh tác nặng nhọc như làm đất, rạch hàng, thu hoạch đang được cơ giới hoá từng bước.9, 10
Ở Cu Ba Bộ công nghiệp mía đường đã ban hành thống nhất 4 quy trình làm đất trồng mía trong cả nước gồm: công nghệ làm đất sâu, công nghệ làm đất cho vùng có độ ẩm và độ chặt cao, làm đất cho thửa ruộng có diện tích nhỏ và làm đất ở các vùng có nhiều sỏi đá Tuy nhiên, quy tụ chung các quy trình đều có một số bước cơ bản như: làm sạch mặt đồng, loại bỏ gốc mía, xới sâu đạt độ sâu 40-50cm từ 2-3 lần, bừa từ 1-2 lần, tiếp theo tiến hành san phẳng 2-3 lượt và sau cùng là lên luống, rạch hàng để trồng Thời gian làm đất thường kéo dài từ 35-45 ngày Sử dụng các loại máy như: cày SP-280(5 lưỡi), cày đĩa SC-6D (6đĩa), máy xới sâu FAS-1 liên hợp với máy kéo KOMATSU, máy kéo K-700 để làm đất sâu, dùng các loại bừa đĩa nặng 3400kg, 7000kg Các vùng diện tích bé dùng cày phá A-10000, bừa 2050kg…
1.2.2 Một số công nghệ và máy làm đất trồng mía chủ yếu ở Việt Nam
Theo các nhà nông học thì làm đất trồng mía là biện pháp có tác dụng nhiều mặt và có ý nghĩa lớn đối với cây mía Làm đất tốt hay xấu, đúng hay sai không chỉ có tác dụng đến một vụ thu hoạch, mà còn có tác dụng đến cả
Trang 10chu kỳ kinh tế, đến nhiều vụ thu hoạch cả mía tơ và mía gốc Ở nước ta, tuy còn một số quan điểm khác nhau về làm đất trồng mía, song đều thống nhất
là độ sâu làm đất phải đạt được từ 40-50cm, chỉ cần cày lật 20-30cm, lớp dưới không cần cày lật
Viện cơ điện nông nghiệp sau nhiều năm nghiên cứu tại vùng mía Lam Sơn - Thanh Hoá, đã đưa ra một số quy trình làm đất bằng máy được thực hiện bằng các bộ phận làm việc liên hợp với máy kéo ĐT - 75 và MTZ 50/82 Hiện nay các khu vực sản xuất mía ở nước ta đang áp dụng các quy trình làm đất trên hoặc tương tự như trên và đã đem lại hiệu quả kinh tế cao…
Ở Việt Nam đã đưa thí nghiệm cày không lật để làm đất trồng mía áp dụng tại nông trường Hà Trung - Thanh Hoá và cũng cho kết quả tương tự Cày không lật làm đất trồng mía đã được Viện Cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch nghiên cứu phát triển vào vùng mía Lam Sơn, đến nay cày không lật đã được ứng dụng vào nhiều vùng mía khác
Dựa trên những cơ sở lý thuyết nào để chọn được dãy phay phù hợp với điều kiện canh tác Ứng dụng lý thuyết đồng dạng, mô hình, phép phân tích thứ nguyên để tính toán và lựa chọn là nội dung của chương 2
Qua phân tích lựa chọn máy kéo Foton FT 324 sản xuất tại Trung Quốc,
là loại máy kéo chất lượng cao đang được thịnh hành ở Trung Quốc làm nguồn động lực cho liên hợp máy vì:
- Đây là nguồn động lực cỡ trung phù hợp cho vùng đất trồng mía nhỏ hẹp
Trang 11- So với một số loại máy kéo cỡ trung khác của Trung Quốc như Jinma, Dong Fong,… thì máy kéo Foton là máy kéo được sản xuất theo công nghệ chế tạo máy của Anh với chất lượng cao
- Máy kéo Foton cũng đã được phát triển nhiều ở các tỉnh phía Nam và Tây Nguyên của Việt Nam
Lựa chọn được máy phù hợp, ngày 20 tháng 1 năm 2010, Trung tâm Cơ điện Nông nghiệp và Ngành nghề Nông thôn đã đưa máy tới huyện Phục Hòa và tiến hành thử các loại máy canh tác mía trên khu ruộng trồng mía ở khu vực thị trấn Tà Lùng nằm dọc theo các dãy núi đá nên ruộng ở đây có độ dốc nhỏ, ruộng không bằng phẳng, đất có tầng canh tác không sâu (từ 20-25cm), có lẫn nhiều đá và thỉnh thoảng có cả những tảng đá ngầm, đất ở đây
độ ẩm nhỏ (thấp) cho nên việc làm đất ở đây rất nặng làm bằng trâu bò hay máy kéo nhỏ là phải chờ đến khi trời mưa, đất có độ ẩm cao mới tiến hành làm đất được Kích thước thửa ruộng: chiều dài 200 mét, chiều rộng 50 mét Đất có độ ẩm thấp (khoảng 17%) vì đã lâu ngày trời hạn không có mưa, lá mía sau thu hoạch đã được đốt
Sau khi làm thí nghiệm các loại máy canh tác mía (máy phay đất, máy cày lật, máy xới sâu và máy rạch hàng) được đánh giá đều làm việc trên ruộng tốt, bảo đảm được chất lượng yêu cầu nông học của đất trồng mía
Tính toán dãy máy phay cho máy kéo 4 bánh dựa theo phương pháp đồng dạng
Trang 12Máy phay đất đang làm việc trên mô hình thí nghiệm
Trang 13Các liên hợp máy canh tác mía đang làm việc trên mô hình thí nghiệm
Trang 14CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CHỌN DÃY MÁY PHAY PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN CANH TÁC
2.1 Ứng dụng lý thuyết đồng dạng - mô hình - phép phân tích thứ nguyên trong nghiên cứu máy móc làm đất.
2.1.1 Ứng dụng lý thuyết đồng dạng và mô hình trong phương pháp nghiên cứu về máy móc dùng trong nông nghiệp
Như ta đã biết, quá trình tác động do những bộ phận máy thực hiện được đặc trưng bởi cùng một hiện tượng vật lý Tính đa dạng của các quá trình là do hình dạng bề mặt làm việc, chế độ và phương thức tác động của
bộ phận máy không giống nhau, xuất phát từ yêu cầu thuần tuý về mặt công nghệ Do đó để tìm ra quy luật tổng quát của cho mỗi quá trình, cần phải chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm nào mà chính nó đã được xây dựng trên một cơ sở lý thuyết xác định
Khi nghiên cứu quá trình làm việc của máy móc nông nghiệp, trong một số trường hợp, ta lập được các phương trình vi phân rất khó giải hoặc không giải được Lý thuyết đồng dạng và thứ nguyên có khả năng mô tả được mối liên quan giữa những đại lượng cơ bản mà không cần phải giải các phương trình vi phân Các đại lượng cơ bản này được gọi là các chuẩn số đồng dạng, và được xem là những thông số phức hợp thể hiện ảnh hưởng tổng hợp của các yếu tố riêng rẽ đối với quá trình
2.1.2 Mô hình, bản chất và các dạng mô hình
Mô hình là một trong những phương pháp nghiên cứu thực nghiệm tiên tiến dùng để nghiên cứu các hiện tượng khác nhau Phương pháp mô hình dùng để xác định quá trình xảy ra và thiết lập mối quan hệ nghiên cứu
hệ thống Khả năng tạo ra hệ thống mang tính tương tự được hình thành bởi