автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности использования зерноуборочных комбайнов за счет оптимизации энергозатрат в условиях Амурской области

На правах рукописи

Кидяева Наталья Петровна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ ЗА СЧЕТ ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГОЗАТРАТ В УСЛОВИЯХ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность: 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

V ФЬВ 2014

Благовещенск - 2014

005545462

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный аграрный университет»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Щитов Сергей Васильевич

Официальные оппоненты:

Беляев Владимир Иванович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет» / кафедра «Сельскохозяйственные машины», заведующий

Пугачев Юрий Александрович, кандидат технических наук, доцент, генеральный директор ОАО «Амур соя»

Ведущая организация

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сои Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИ сои Россельхозакадемии)

Защита состоится 25 апреля 2014 года в 9.30 часов на заседании диссертационного совета Д 220.027.01 при ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет» 675005, Амурская область, г.Благовещенск, ул. Политехническая, 86, корпус 12, ауд. 82, тел/факс 8(4162)49-10-44

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет».

Автореферат размещён на официальном сайте ФГБОУ ВПО ДальГАУ: http://wvvw.dalgau.ru

Автореферат разослан «» февраля 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Якименко Андрей Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Оснащение технологии уборочных работ новыми средствами механизации ставит своей целью совершенствование и разработку способов и путей повышения эффективного их использования за счет полной реализации заложенных в них технико-технологических параметров. При этом возникает необходимость в теоретическом обосновании и последующем внедрении в производство научных приемов и методов по оптимизации использования зерноуборочных комбайнов на уборке. В Амурской области в настоящее время в технологии уборочных работ одновременно используются зерноуборочные комбайны, срок службы которых составляет более 10 лет и высокопроизводительные современные. Такое сочетание связано с тем, что ценовая политика не позволяет производителям сельскохозяйственной продукции произвести полную замену устаревшей техники на современную, более производительную. Вместе с тем сложные естественно-производственные условия диктуют совместное ее использование из-за ограниченных сроков проведения уборочных работ. В настоящее время зерноуборочный парк Амурской области пополняется новыми высокопроизводительными зерноуборочными комбайнами Амур-Лида, Acros 530, Acros 580, Вектор 410, Вектор 420, КЗС-812, КЗС-812С, КЗС-1218-40.

Все вышеперечисленные обстоятельства предъявляют большие требования к формированию и рациональному использованию зерноуборочных комбайнов в технологии уборочных работ.

Проведенные теоретические исследования показали, что на эффективность использования зерноуборочных комбайнов влияет множество факторов, и определить основополагающие можно путём применения экономико-математических методов. Одним из основных путей оптимального планирования является разработка экономико-математических моделей.

Диссертационная работа направлена на аналитические исследования вопросов повышения эффективности использования зерноуборочных комбайнов с использованием структурной экономико-математической модели.

Цель исследований - повышение эффективности использования зерноуборочных комбайнов за счет оптимизации энергозатрат.

Объект исследования - технологический процесс работы зерноуборочных комбайнов при выполнении уборочных работ в условиях Амурской области.

Предмет исследований - закономерности влияния технических и технологических параметров на эффективность использования зерноуборочных комбайнов.

Методы исследовании. Теоретические исследования по повышению эффективности использования зерноуборочных комбайнов в технологии уборочных работ проведены на основе структурной экономико-математической модели с использованием графического способа целочисленного программирования, транспортной задачи, теории статистических решений и метода анализа иерархий. Экспериментальные исследования проведены в реальных условиях эксплуатации на базе передовых хозяйств Амурской области. Полученные экспериментальные данные обработаны в соответствии с современными методами теории вероятностей, математической статистики и планирования экспериментальных исследований.

Научная новизна. Получена струюурная экономико-математическая модель, позволяющая определить эффективность использования зерноуборочных комбайнов за счет оптимизации энергозатрат. Определены аналитические зависимости, позволяющие выявить влияние производительности, расхода топлива и погодных условий на распределение зерноуборочных комбайнов в технологии проведения уборочных работ.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Использование структурной экономико-математической модели позволяет оптимизировать энергозатраты в технологии уборочных работ. Использование метода анализа иерархий дает возможность выбрать и оптимально распределить зерноуборочные комбайны в технологии уборочных работ по производительности, расходу топлива и погодным условиям.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследований внедрены в ООО «Сервис Arpo», КФХ «Ковалев C.B.», КФХ «Жуковин А.Т .», КФХ «Лейко В А.» Благовещенского района, а также используются в учебном процессе на кафедрах высшей математики и транспортно-энергетических средств и механизации агропромышленного комплекса (ТЭС и МАПК) ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались, рассматривались и были одобрены на тематических научных конференциях ФГБОУ ВПО ДальГАУ (2011,2012, 2013 гг.), «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (2011 г.), на расширенном заседании кафедры ТЭС и МАПК ФГБОУ ВПО ДальГАУ (2013 г.), на Международной научно-практической конференции «Наука и образование: проблемы и тенденции развития» (2013 г.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в сборниках научных трудов ФГБОУ ВПО ДальГАУ, депонированы в

Центре информации и технико-экономических исследований агропромышленного комплекса РАСХН ВНИИЭСХ, в журналах «Научное обозрение», «Техника и оборудование для села», «Вестник КрасГАУ», в сборнике по материалам Международной научно-практической конференции «Наука и образование: проблемы и тенденции развития» (г. Уфа), получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014611343 «Программа для определения производительности зерноуборочного комбайна».

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 135 страницах, содержит 21 таблицу, 49 рисунков и 6 приложений. Список литературы содержит 144 наименования, из них 15 - на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследований» установлено, что эффективность использования зерноуборочных комбайнов в технологии уборочных работ во многом зависит от оптимизации энергозатрат. Особенно сильно эта зависимость проявляется в регионах со сложными естественно-производственными условиями. В Амурской области при проведении уборочных работ наблюдается сильное переувлажнение почвы, что в конечном итоге растягивает сроки уборки.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования, посвященные этому вопросу, показали, что решить данную проблему можно за счет правильного сочетания технических, конструктивных и эксплуатационных показателей с учетом естественно-производственных условий. Решению данной проблемы посвящены работы В.Е. Артемова, A.B. Борисовой. И.В. Бумбар, И.Ф. Василенко, И.В. Горбачева, A.M. Емельянова, Э.В. Жал-нина, В.А. Желиговского, П.Г. Иванченко, Ф.М. Канарева, И.Н. Каплина, A.B. Ковалевой, Г.В. Коренева, В.А. Кубышева, М. М. Кузовникова, А.НЛеженкина, М.Г. Пенкина, М.С. Рунчева, Д.В. Скрипкина, H.H. Струж-кина, А.Р. Сухаевой, А.И.Сухопарова, В.К. Шевкуна и другие.

В то же время решить выше обозначенную проблему можно за счет использования экономико-математических моделей. Вопрос использования экономико-математических моделей в сельскохозяйственном производстве нашел отражение в работах Е.И. Виневского, Г.С. Есжанова, И.И. Исмаилова, И.Н. Кравченко, М.М. Кузовникова, И.И. Ленькова, М.И. Ромапченко, Е.Ф. Тушанова, Ш.А. Шаханова, С.Д. Шепелева и других.

На основании проведенного анализа современного состояния рассматриваемой проблемы поставлены следующие задачи исследований:

1. Разработать структурную экономико-математическую модель оценки эффективности использования зерноуборочных комбайнов в технологии уборочных работ за счет оптимизации энергозатрат.

2. Определить влияние расхода топлива, производительности и погодных условий на эффективность использования зерноуборочных комбайнов.

3. Провести сравнительные хозяйственные испытания работы зерноуборочных комбайнов.

4. Дать топливно-энергетическую оценку использования зерноуборочных комбайнов.

Во второй главе «Теоретические основы повышения эффективности использования зерноуборочной техники» рассмотрена структурная экономико-математическая модель оценки эффективности использования зерноуборочных комбайнов в технологии уборочных работ за счет оптимизации энергозатрат. В общем случае энергозатраты зерноуборочной техники при оптимальном использовании имеющихся в наличии комбайнов и плана работ определяются из условия

г= Е Е ->ий, (1)

где ] - номер марки зерноуборочного комбайна; J0 - множество наличных марок зерноуборочных комбайнов; Г- номер вида механизированных работ; /0 - множество видов механизированных работ; / - номер периода напряжённых работ; Т0 - множество периодов напряжённых работ;

при следующих ограничениях:

- выполнение всего объёма работ

>0„, /е /0, /е Т0, (2)

У&4»

- использование собственных зерноуборочных комбайнов ЦРщХ,,, геТ0, (3)

ге/,

выполнение агротехнических сроков

7"6Л. ¡еТ0, (4)

максимальное число собственных зерноуборочных комбайнов на выполнение отдельных видов работ (уточняет соотношение 3)

JeJ0, t еТ0, (5)

/е/0

где x¡j, - количество зерноуборочных комбайнов марки j на выполнение работы / в период t, шт; Q„ - объём механизированных работ вида i в период t, га; Tjt - рабочий, период для зерноуборочного комбайна марки j в период t, ч; Rj - наличие собственных зерноуборочных комбайнов марки j, шт; Wyt - производительность j зерноуборочного комбайна при выполнении i работы в период t, га/ч; p¿Jt - агротехнические сроки выполнения i работы j зерноуборочным комбайном в период í, ч; Ei¡t - полные энергозатраты j зерноуборочного комбайна при выполнении i работы в период t, МДж.

Полные энергозатраты зерноуборочного комбайна j на механизированной работе i в период работы t определяется математической моделью X Е HEijtxiji = Z Z YiEnpijtxtjt + Е 12]Ежу1ху: +

jeJ0 Ша1ёТа j<=J0 iel0teT0 JeJ„ ieJ0teT0

Z £ 2X,>/*/// + H H lLEmjtx,j,^min> (6)

j<=J0i<=I0ieTi¡ jzJ0ie.I0i<¿T0

где Enp,j¡ - прямые затраты j зерноуборочного комбайна при выполнении i работы в период t, МДж/га; Ежщ - затраты живого труда j зерноуборочного комбайна при выполнении i работы в период t, МДж 1га; E3jJt - энергоемкость j зерноуборочного комбайна при выполнении i работы в период t, МДж / ч; Enij, - энергозатраты от потерянного урожая j зерноуборочного комбайна при выполнении i работы в период t, МДж/га.

Как показали исследования, функциональная зависимость полных энергозатрат имеет вид

Ещ =f{W,Q,g,T,p), (7)

где W - производительность зерноуборочного комбайна, га/ч; Q - объем работ, га; g - удельный расход топлива, л/га; Т - время нахождения в работе зерноуборочного комбайна, ч; р - плотность почвы, г/см3.

Для учёта их влияния на исследуемую величину введём коэффициенты значимости

кпол - кпр + К Ж +Кэ+Кп> (8)

где Кпо., - коэффициент значимости полных энергозатрат от использования

Е ,

зерноуборочной техники; Кпр - коэффициент значимости прямых

Е

энергозатрат от использования зерноуборочной техники: К = ж'р - ко-

~ Еш

эффициент значимости энергозатрат живого труда от использования зерно-Е

уборочной техники; К3 = - коэффициент значимости энергоемкости от

■щ

£

использования зерноуборочной техники; Кп - коэффициент значимости

Е„.

энергозатрат от потерянного урожая.

Таким образом, эффективность использования зерноуборочной техники определяется из условий

Кпол ~ Кпо," тах, (9)

К. 6

кэф=-^>1. (10)

лт

На основе вышеизложенного разработана блок-схема, позволяющая реализовать поставленные условия (рисунок 1) и наиболее точно определить пути снижения энергетических затрат.

При рассмотрении вопроса об оптимальном использовании парка зерноуборочных комбайнов на полях области необходимо учитывать эксплуатационные показатели: производительность, удельный расход топлива, погодные условия и другие. Рассмотрим поставленный вопрос с использованием метода оптимального программирования. Для уборки посевных площадей с заданным объёмом работ 2 в хозяйстве имеются в наличии комбайны ] видов в количестве Ьп. Себестоимость работы у'-м комбайном равна с¡. Зная, что производительность у-го комбайна равна и^ за смену, требуется определить оптимальный вариант количества комбайнов каждой марки, обеспечивающих выполнение всего объёма работ в кратчайшие сроки с минимальными энергозатратами.

Рисунок 1 - Блок-схема определения эффективности использования зерноуборочной техники

Математическую модель задачи можно записать следующим образом. Пусть x¡, х2,.., хп- количество комбайнов j-го вида необходимых для выполнения заданного объёма работ. Тогда общие затраты поставленной задачи определяются функцией вида

п

Z = ZcjXj —> min (11)

i=i

при ограничениях:

- полное выполнение заданного объёма работ

tß^>Ö ¿6/0j (12) j=i

- выполнение агротехнических сроков

/еГо, (13)

J=!n'jXj

- количество используемых зерноуборочных комбайнов каждой марки не должно превышать их имеющегося количества

п

По своему содержанию переменные xt, х2,..,х„ могут принимать лишь целые неотрицательные значения, то есть

Xj>0 (j = Tn), (15)

Xj - целые числа. (16)

Таким образом, необходимо найти минимальное значение линейной функции (11) при выполнении условий (12) - (16). Так как количество зерноуборочных комбайнов может принимать только целое значение, то составленная математическая модель (11) - (16) формулирует задачу целочисленного программирования. Решить данную задачу можно, используя геометрическую интерпретацию, построив многоугольник ABCDE (рисунок 2), координаты всех точек которого удовлетворяют системе линейных неравенств

Рисунок 2 - Графический способ целочисленного программирования для определения минимального (максимального) значения

В то же время условию (16) удовлетворяют не все точки области допустимых решений. Для этого заменим многоугольник АВСйЕ многоугольником ЛВСЕйНКЬМЫ, включающим все допустимые точки с целочисленными координатами, при этом координаты каждой из вершин являются целыми

и

числами. Построим вектор Ь = (с1;с2) и прямую с!х1 +с2х2 = сопн1, проходящую через многоугольник решений ЛВСРОИК1КШ.

Перемещаем построенную прямую в направлении противоположном вектору Ь и найдем координаты точки, определяющей оптимальный план.

В случае, когда число переменных больше трёх, решением является двойственная задача или симплексный метод, при этом целевая функция имеет вид

/-С/Х1+с2х2+... + спхп -+тах (17) а11х1+а12х2+... + а,пх„<Ь1; а21х,+а22х2+... + а2пх„ <Ь2; .......................................... (18)

ограничения:

ат1х1 + ат2х2 +... + ат„х„ < Ьт;

х} > 0,х2 > 0,...,х„ > 0.

Одним из показателей уборочного процесса, влияющего на получение прибыли, является расход топлива. Пусть имеется / различных работ объёмом 2; и } видов зерноуборочных комбайнов в количестве Ьп. Удельный расход топлива при выполнении / работы у зерноуборочным комбайном обозначим glJ. Требуется так распределить комбайны по работам, чтобы при выполнении всего объёма работ общая сумма расхода топлива была минимальной. В общем виде модель транспортной задачи может быть представлена матрицей, приведённой в таблице 1.

Таблица 1 - Общий вид транспортной матрицы

Х)бъём работ Виды комбайновых 1 2 т Ресурсы

1 *п Ян 8ч 8,„ ь.,

2 х21 х22 822 *2„ Ъг

и *„1 8.1 Х„2 ¿>п2 Ь„

Потребность а, "2 ат „1 у-!

Переменными являются х,}, у = 1;т ; у' = Ля| - количество зерноуборочных комбайнов каждого вида на определённую работу. Общая сумма расхода топлива на выполнение всего объёма работ равна

т п

(19)

ограничения:

- весь объём работ выполняется имеющимися в наличии комбайнами

п _

Ихо=Ь)> > = 1.т. (20)

М

- проведение полностью ] работы

ш _

у = Ля. (21)

По своему содержанию переменные могут принимать лишь целые неотрицательные значения. Решение задачи разбивается на два этапа: определение исходного опорного решения; построение последовательных итераций, то есть приближение к оптимальному решению. После построения опорного решения распределения комбайнов по работам за основу берется наименьший расход топлива.

Оптимальное сочетание комбайнов для выполнения запланированных работ с учетом погодных условий и техногенных показателей можно получить, используя теорию статистических решений. Пусть А имеет т возможных решений распределения зерноуборочных комбайнов по объектам, которые обозначим А, (/ = 1,т), а В располагает п условиями (у = Ли). В результате выбора любой пары Аи В, определяется исход проблемы.

Так для двух состояний погоды: без осадков и временами дождь - матрица эффективности будет иметь размерность т*2. Решение задачи данной размерности показано на рисунке 3.

Ломаная а1КЫМа4, отмеченная на чертеже жирной линией, позволяет определить оптимальное решение А при любом состоянии В. Точка N определяет оптимальное решение и средний результат проблемы. Правильность выбора решения подтверждается рядом критериев: Вальда, Сэвиджа, Лапласа, Гурвица и других.

Рисунок 3 - Графическая интерпретация решения матрицы эффективности

тх2

Задачу выбора зерноуборочного комбайна рассмотрим для четырех критериев с использованием метода иерархий (рис.4): К[ - производительность комбайна, К7 - удельный расход топлива, К3 - техногенное воздействие на почву и К4 - погодные условия (рисунок 4).

Рисунок 4 - Иерархия выбора зерноуборочного комбайна

После представления проблемы в виде иерархии необходимо установить приоритеты критериев и оценить каждый из комбайнов по предложенным критериям, определив наиболее значимый из них. Основой будет матрица чисел, представляющих суждения о парных сравнениях.

Количественные суждения о парах критериев представляются матрицей размера 4x4, которая в свою очередь должна являться согласованной.

Оценку степени отклонения от согласованности показывает индекс согласованности (ИС), который выражается величиной

= (22) п-1

где и - число сравниваемых элементов.

Степень отличия согласованности составленной матрицы от случайной согласованности показывается отношением согласованности (ОС)

ОС=ИС/СС. (23)

Значение ОС считается допустимым, если оно не превышает 10%.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» поставлены задачи экспериментальных исследований и приведена методика их решения.

С целью подтверждения результатов теоретических исследований по определению эффективности использования зерноуборочных комбайнов в технологии уборочных работ были проведены экспериментальные исследования. При этом были поставлены задачи:

1. Провести сравнительные хозяйственные испытания зерноуборочных комбайнов на уборке зерновых культур и сои.

2. Провести мониторинг использования зерноуборочных комбайнов с применением спутниковой системы позиционирования

3. Дать топливно-энергетическую оценку работы зерноуборочных комбайнов.

Наличие большого разнообразия зерноуборочных комбайнов в технологии уборочных работ вносит свои коррективы в оптимизацию их использования. При этом в качестве объектов исследований выбирались различные зерноуборочные комбайны, используемые в сельскохозяйственном производстве Амурской области.

Исследования проводились на основе общих и частных методик с использованием методов дисперсионного анализа и математического моделирования эксперимента. Экспериментальные исследования проводились в реальных условиях эксплуатации. Сравнительные хозяйственные испытания осуществлялись методом сплошного хронометража и с использованием спутниковой системы позиционирования. Обработка данных, полученных в ходе эксперимента, проводилась известными методами математической статистики.

В четвертой главе «Результаты и анализ экспериментальных исследований на уборке сельскохозяйственной продукции» приведены результаты экспериментальных исследований и дан их анализ.

Для определения эффективности использования различных комбайнов были проведены сравнительные хозяйственные испытания на таких сельскохозяйственных операциях, как уборка зерновых культур и сои (рисунок 5).

Анализируя данные рисунка 5 необходимо отметить, что на уборке зерновых культур с наименьшей производительностью по основному времени выполнялись работы зерноуборочным комбайном Claas Tucano 430 -2,65 га/ч, по сменному и эксплуатационному времени - КЗС-812С - 1,52 га/ч. Наибольшую производительность как по основному, так и по сменному времени показал комбайн КЗС-1218-40. При этом наименьший расход топлива у КЗС-812 - 9,92 л/га, наибольший - КЗС-812С - 16,06 л/га.

20 15 10 5 0

Claas Claas Claas КЗС КЗС 812 КЗС Tucano Tucano Mega 350 812С 1218-40

430 470

Q производительность по сменному времени, га/ч Ш производительность по основному времени, га/ч О удельный расход топлива, л/га

Рисунок 5 - Распределение зерноуборочных комбайнов по производительности и удельному расходу топлива на уборке зерновых культур

Аналогичные исследования были проведены и на уборке сои. Самую высокую производительность по основному времени показал комбайн Claas Mega 350 - 5,58 га/ч; наименьшую - 3,91 га/ч - Енисей 958Р. Вектор 410 имел наиболее низкие затраты топлива - 5,96 л/га, наибольший расход топлива у КЗС-812 - 9,81 л/га.

По результатам хронометражных наблюдений и их анализу можно отметить, что комбайны одинаковых марок имеют различные значения показателей.

Одним из показателей, влияющих на производительность зерноуборочных комбайнов, является баланс времени смены, представленный на рисунке 6.

Одним из факторов, влияющих на эффективность использования сельскохозяйственной техники, является ее техногенное воздействие на почву, которое ведет к снижению урожайности и увеличению энергозатрат на последующую обработку почвы, а также к потерям урожая за комбайном.

В общем случае величину энергозатрат от потерь урожая можно представить следующим образом:

Еп=Еуд-П,+ЕудП2, (24)

где Еуд - энергосодержание единицы продукции, МДж/кг, П, - потери урожая от переуплотнения почвы, г; П2 - потери урожая за комбайном,г (рисунок 7).

Составляющие баланса времени смены НКЗС-812С ВКЗС-812 Ш Claas Tucano - 430

И Claas Mega 350 Ш Claas Tucano - 470 ВКЗС- 1218-40

Рисунок 6 - Баланс времени смены для различных зерноуборочных комбайнов на уборке зерновых культур

В результате оценки энергозатрат от общих потерь урожая ряда зерноуборочных комбайнов можно отметить, что наибольшие энергозатраты несет КЗС-812С, которые составляют 10,1 МДж/га, наименьшие - Acres 530 и Енисей 958 Р - 5,4 Щж/га.

Еп2> МДж/ra' ^ 10

8

6

4

2

0

1 - Acros 530; 2 - Енисей 958Р; 3-Вектор 410; 4-КЗС-1218-40;

5 - КЗС-812; 6 - Claas Mega 350; 7-КЗС-812С.

Рисунок 7 - Распределение зерноуборочных комбайнов по энергозатратам от потерь урожая за комбайном на уборке сои

Эффективность использования зерноуборочных комбайнов во многом определяется коэффициентом эффективности. Проведенные исследования позволили определить коэффициенты эффективности зерноуборочных комбайнов, которые на уборке зерновых культур находятся в пределах 0,68...1,00. Наибольший коэффициент эффективности Кэф =J имеет КЗС -812, наименьший - Кэф = 0,68 - КЗС-812С.

На уборке сои коэффициенты эффективности зерноуборочных комбайнов составили 0,61..Л,00 (рисунок 8). Наибольший коэффициент эффективности К^ =1 на уборке сои у комбайна Claas Mega 350. Наименьший коэффициент эффективности на уборке сои К^ф = 0,61 - КЗС-812.

В процессе изучения структурной экономико-математической модели, направленной на минимизацию полных энергозатрат при имеющемся количестве факторов, была установлена функциональная зависимость (7).

Для визуализации совместного влияния каких-либо двух факторов из предложенных составлены аддитивные двухфакторные модели E(G, W)=-0,0086G4 + 0,2744G3 - 3.2656G2 +17,293G +

+ 0,13791^3 -1,54021^2 + 5,4142^-39,0368; (25)

E(Ky,G)= 141,3SKy3 - 493,66Ky2 + 572,93K, - 0.0086G4 +

+ 0,2744G3 -3,2656G2 +17.293G +254,094; (26)

E[Ky,w)= 141,38Ky -493,66Куг +572,93^ + 0,U79W3 -

Acros Енисей Вектор Claas КЗС - КЗС КЗС -530 958 Р 410 Mega 1218- 812 812С 350 40

Рисунок 8 - Распределение зерноуборочных комбайнов на уборке сои по коэффициенту эффективности

-1,5402Ж2 + 5,4142^-225,5828. (27)

\Усм, га'ч

Рисунок 9 - Зависимость полных энергозатрат зерноуборочных комбайнов разных марок от совместного влияния расхода топлива и производительности

Так, при исследовании совместного влияния двух факторов зависимости (25), - расхода топлива и производительности зерноуборочных комбайнов различных марок, - на изменение полных энергозатрат наибольшую значимость оказывает производительность (рисунок 9).

Е,

Наименьшие энергозатраты имеют зерноуборочные комбайны, производительность которых располагается в диапазоне от 4 га/ч до 5 га/ч с расходом топлива в диапазоне от 6 л/га до 8 л/га. Наибольшие энергозатраты имеют зерноуборочные комбайны, производительность которых располагается в диапазоне от 2 га/ч до 4 га/ч с расходом топлива в диапазоне от 8 л/га до 10 л/га.

В результате проведенных аналитических и экспериментальных исследований была получена номограмма для подбора оптимального комбайна в зависимости от коэффициента эффективности (рисунок 10).

га'ч

Рисунок 10 — Номограмма для определения энергозатрат в зависимости от коэффициента эффективности

В пятой главе «Топливно-энергетическая и экономическая эффективность исследований» приведены результаты топливно-энергетической и экономической оценки работы зерноуборочных комбайнов. На основании проведенных расчетов было установлено, что наименьшие энергозатраты на уборке зерновых культур имеет зерноуборочный комбайн КЗС-812 -830,24Щж/га, наибольшие энергозатраты - КЗС-812С 1214,63МДж/га. На уборке сои минимальные энергозатраты имеют комбайны Claas Mega 350 - 510,9МДж/га, наиболее высокие - КЗС-812С -832,2 МДж/ га.

ВЫВОДЫ

В результате теоретических и экспериментальных исследований, изложенных в диссертации, решена важная хозяйственная задача - повышение эффективности использования зерноуборочных комбайнов в технологии уборочных работ в Амурской области за счет оптимизации энергозатрат. На основании научно-исследовательских работ сформулированы следующие основные выводы:

1. Получена структурная экономико-математическая модель, позволяющая оценить эффективность использования различных зерноуборочных комбайнов в технологии уборочных работ за счет оптимизации энергозатрат.

2. В результате теоретических исследований была получена блок-схема определения эффективности использования зерноуборочной техники, позволяющая решить следующие задачи:

- подбор оптимального зерноуборочного комбайна по производительности и расходу топлива с использованием графического метода целочисленного программирования и открытой транспортной задачи;

- оптимизация выбора зерноуборочного комбайна в зависимости от погодных условий с использованием теории статистических решений;

- выбор зерноуборочного комбайна с наименьшими энергозатратами с использованием метода анализа иерархий.

3. В результате экспериментальных исследований выявлено, что выбор зерноуборочных комбайнов определяется коэффициентом эффективности, который зависит от производительности, расхода топлива и погодных условий. Установлено, что на уборке зерновых культур коэффициент эффективности находится в пределах 0,68... 1,00. Наибольший коэффициент эффективности Кэф = / на уборке зерновых культур имеет КЗС-812, наименьший - Кэф = 0,68

- КЗС-812С. На уборке сои коэффициенты эффективности зерноуборочных комбайнов составили 0,61... 1,00. Наибольший коэффициент эффективности Кэф = 1 на уборке сои имеет комбайн Claas Mega 350, наименьший -Кэф=0,61 -КЗС-812.

4. Топливно-энергетический анализ показал, что на уборке зерновых культур наименьшие энергозатраты на 1 га имеет КЗС-812 - 830,24 МДж/га, на уборке сои - Claas Mega 350 - 510,9 МДж/га ; наибольшие затраты, соответственно, КЗС-812С-1214,63 МДж/га и КЗС-812 С-8322МДж/га.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Список работ, опубликованных в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях ВАК Минобрнаукн РФ:

1. Кидяева, Н.П. Оптимизация выбора комбайна по расходу топлива при уборке сельскохозяйственных культур / Н.П. Кидяева, C.B. Щитов, А.Б. Жирнов // Техника и оборудование для села. - 2013. -№1 - С. 18 - 20.

2. Кидяева, Н.П. Оптимизация выбора комбайна по необходимому объему работ в технологии возделывания сельскохозяйственных работ / Н.П. Кидяева, C.B. Щитов, А.Б. Жирнов // Техника и оборудование для села. -2013.-№1 -С.10— 12.

3. Кидяева, Н.П. Использование методов математического моделирования при оптимизации выбора зерноуборочных комбайнов / Н.П. Кидяева, C.B. Щитов, Е.И. Решетник // Научное обозрение. - 2013. - № 8 - С. 28 - 35.

4. Кидяева, Н.П. Обоснование эффективности использования зерноуборочных комбайнов на основе математических методов / Н.П. Кидяева, C.B. Щитов, В.Г. Евдокимов // Вестник КрасГАУ. - 2013. - № 12 - С. 203 -207.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

5. Кидяева, Н.П. Результаты хронометражных наблюдений за работой зерноуборочных комбайнов / Н.П. Кидяева, В.И. Лазарев // Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве: сб. науч. тр. ДальГАУ. - Благовещенск: ДальГАУ, 2011. - вып.18 -С. 71-75.

6. Кидяева, Н.П. Аналитический анализ хронометражных наблюдений за работой зерноуборочных комбайнов в Амурской области / Н.П. Кидяева II Молодежь XXI века: шаг в будущее: 12-я регион, науч.-практ. конф. с межрегион. и международ, участием, посвященная 50-летию полета в космос Ю.А.

Гагарина (Благовещенск, 19-20 мая 2011г.): в 8 томах. 2011. - том 7. - С. 64 -66.

7. Кидяева, Н.П. Использование графического метода для оптимального использования зерноуборочных комбайнов / Н.П. Кидяева, C.B. Щитов // Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве: сб. науч. тр. ДальГАУ. - Благовещенск: ДальГАУ, 2012.-вып.19-С. 127-131.

8. Кидяева, Н.П. Распределение зерноуборочных комбайнов по работам с использованием задачи о назначениях / Н.П. Кидяева // Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве: сб. науч. тр. ДальГАУ. - Благовещенск: ДальГАУ, 2012. - вып.19 -С. 38-41.

9. Кидяева, Н.П. Распределение зерноуборочных комбайнов по работам с использованием транспортной задачи / Н.П. Кидяева, C.B. Щитов // ДальГАУ. - Благовещенск, 2012. - 7с.: Деп. в ЦНИиТЭИ РАСХН ВНИИЭСХ 05.06.2012, №42/19847

10. Кидяева, Н.П. Оптимизация выбора зерноуборочных комбайнов по погодным условиям / Н.П. Кидяева, C.B. Щитов // Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве: сб. иауч. тр. ДальГАУ. - Благовещенск: ДальГАУ, 2013. - вып.20 -С. 80-87.

11. Кидяева, Н.П. Влияние естественно-производственных условий на эффективность использования уборочной техники / Н.П. Кидяева, C.B. Щитов // ДальГАУ. - Благовещенск, 2013. - 8с.: Деп. в ЦНИиТЭИ РАСХН ВНИИЭСХ 05.06.2012, № 16/19885

12. Кидяева, Н.П. Распределение зерноуборочных комбайнов с использованием критериев эффективности / Н.П. Кидяева, C.B. Щитов // ДальГАУ. - Благовещенск, 2013. - 7с.: Деп. в ЦНИиТЭИ РАСХН ВНИИЭСХ 05.06.2012, № 14/19883

13. Кидяева, Н.П. Использование экономико-математической модели при оптимизации в технологии уборочных работ / Н.П. Кидяева // Наука и образование: проблемы и тенденции развития: матер. Междунар. науч. -практ. конф. (Уфа, 20-21 декабря 2013 г.): в 3-х ч. Часть II. - Уфа: РИЦ БашГУ, 2013. - С. 168-172.

14. Программа для определения производительности зерноуборочного комбайна / Н.П. Кидяева, C.B. Щитов // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014611343, от 30 января 2014 года.

Кидяева Наталья Петровна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ ЗА СЧЕТ ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГОЗАТРАТ В УСЛОВИЯХ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Лицензия ЛР 020427 от 25.04.1997 г. Подписано к печати 19.02.2014 г. Формат 60x90/16 Уч.-изд. л. - 1,0. Усл. - пл. - 1,5

_Тираж 130 экз. Заказ 56._

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии издательства ДальГАУ 675005, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86

04201457023

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО «ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

Кидяева Наталья Петровна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ ЗА СЧЕТ ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГОЗАТРАТ В УСЛОВИЯХ АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор

Щитов С.В.

Благовещенск - 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................4

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ................6

1.1 Естественно-производственные условия и уровень механизации уборочных работ...........................................................................................................7

1.2 Анализ использования зерноуборочных комбайнов......................................20

1.3 Оптимизация использования техники в сельскохозяйственном производстве................................................................................................................28

1.4 Выводы и задачи исследований.............................................................................37

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЗЕРНОУБОРОЧНОЙ ТЕХНИКИ..............................................................................................................39

2.1 Оптимизация выбора комбайна по объему работ...........................................45

2.2 Оптимизация выбора комбайна по расходу топлива.....................................53

2.3 Оптимизация выбора зерноуборочных комбайнов по погодным условиям........................................................................................................................56

2.4. Оптимизация выбора комбайна по объему работ, по расходу топлива и погодным условиям...................................................................................................60

ГЛАВА 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ................................................................................................68

3.1 Задачи экспериментальных исследований.........................................................68

3.2 Общая методика экспериментальных исследований.....................................68

3.3 Объекты и условия проведения экспериментальных исследований........68

3.4 Методика проведения сравнительных хозяйственных испытаний..........73

3.5 Методика использования спутниковой системы позиционирования......75

3.6 Методика обработки экспериментальных данных.........................................82

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА УБОРКЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ........................................................................................................85

4.1 Результаты сравнительных хозяйственных испытаний..........................85

4.2 Выбор комбайна по объему работ.............................................................91

4.3 Выбор комбайна по расходу топлива........................................................92

4.4 Выбор зерноуборочных комбайнов по погодным условиям..................94

4.5 Результаты экспериментальных исследований по распределению баланса времени смены..............................................................................96

4.6 Энергозатраты от потерь урожая.............................................................101

4.7 Коэффициенты эффективности................................................................104

ГЛАВА 5. ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ..............................................................................................110

5.1 Топливно-энергетическая оценка работы

зерноуборочных комбайнов.....................................................................110

ВЫВОДЫ.............................................................................................................113

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................................115

ПРИЛОЖЕНИЯ...................................................................................................130

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в сельском хозяйстве наблюдается расширение объемов производства. Так в Амурской области за последние 5 лет увеличение посевных площадей составило 37,9 %. Процесс уборки урожая является завершающим этапом сельскохозяйственных работ. Особенности этого этапа заключаются в том, что он проходит в сложных естественно-производственных условиях. Это объясняется тем, что в это время выпадает большое количество осадков, что затрудняет процесс уборки. Кроме того, на уборку отводится ограниченное время и если не выдержать сроки уборки, то возникают повышенные потери урожая. Вместе с тем в области происходит списание устаревшего парка комбайнов, а ему на смену приходит, хоть и в меньшем количестве, новое поколение комбайнов. Известно, что на рынке всегда пользуется спросом продукция, которая имеет более низкую цену. Перед производителями продукции всегда стоял и стоит вопрос, какой комбайн лучше всего использовать. Особенно этот вопрос стоит остро в настоящее время, так как имеется большой выбор уборочной техники, которая имеет различные технико-экономические показатели. Вопрос повышения эффективности использования уборочной техники широко рассмотрен в работах многих отечественных и зарубежных авторов [11, 62, 65, 66, 76, 106, 107, 110, 118]. В проведенных исследованиях за основу брали различные параметры: пропускная способность, рабочая скорость, расход топлива и многие другие.

Наряду с этим очень важно найти комплексный (оптимальный) подход к выбору уборочной техники. Поставленную задачу можно решить с использованием экономико-математических методов.

Для сельскохозяйственного производства использование данных методов широко рассматривается в работах [17, 58, 69, 76, 79, 93, 120, 122 и других]. Вместе с тем остается неисследованным вопрос повышения эффективности использования уборочной техники в сложных естественно-производственных условиях.

Цель исследований - повышение эффективности использования зерноуборочных комбайнов за счет оптимизации энергозатрат.

Объект исследования - технологический процесс работы зерноуборочных комбайнов при выполнении уборочных работ в условиях Амурской области.

Предмет исследований - закономерности влияния технических и технологических параметров на эффективность использования зерноуборочных комбайнов.

Методы исследований. Теоретические исследования по повышению эффективности использования зерноуборочных комбайнов в технологии уборочных работ проведены на основе структурной экономико-математической модели с использованием графического способа целочисленного программирования, транспортной задачи, теории статистических решений и метода анализа иерархий. Экспериментальные исследования проведены в реальных условиях эксплуатации на базе передовых хозяйств Амурской области. Полученные экспериментальные данные обработаны в соответствии с современными методами теории вероятностей, математической статистики и планирования экспериментальных исследований.

Научная новизна. Получена структурная экономико-математическая модель, позволяющая определить эффективность использования зерноуборочных комбайнов за счет оптимизации энергозатрат. Определены аналитические зависимости, позволяющие определить влияние производительности, расхода топлива, погодных условий на распределение зерноуборочных комбайнов в технологии проведения уборочных работ.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Использование структурной экономико-математической модели позволяет оптимизировать энергозатраты в технологии уборочных работ. Использование метода анализа иерархий дает возможность выбрать и оптимально распределить зерноуборочные комбайны в технологии уборочных работ по производительности, расходу топлива и погодным условиям.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследований внедрены в ООО «Сервис Arpo», КФХ «Ковалев C.B.», КФХ «Жуковин А.Т.», КФХ «Лейко В.А.» Благовещенского района, а также используются в учебном процессе на кафедрах «Высшая математика» и «Транспортно-энергетические средства и механизация агропромышленного комплекса» (ТЭС и МАГЖ) ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались, рассматривались и были одобрены на тематических научных конференциях ФГБОУ ВПО ДальГАУ (2011, 2012, 2013 гг.), «Молодежь XXI века: шаг в будущее» (2011 г.), на расширенном заседании кафедры ТЭС и МАПК ФГБОУ ВПО ДальГАУ (2013г.), на Международной научно-практической конференции «Наука и образование: проблемы и тенденции развития» (2013г.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в сборниках научных трудов ФГБОУ ВПО ДальГАУ, депонированы в Центре информации и технико-экономических исследований агропромышленного комплекса РАСХН ВНИИЭСХ, в журналах «Научное обозрение», «Техника и оборудование для села», вестник КрасГАУ, в сборнике по материалам Международной научно-практической конференции «Наука и образование: проблемы и тенденции развития» г. Уфа, получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014611343 «Программа для определения производительности зерноуборочного комбайна».

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 135 страницах, содержит 21 таблицу, 49 рисунков и 6 приложений. Список литературы содержит 144 наименования, из них 15 - на иностранном языке.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Естественно-производственные условия и уровень механизации

уборочных работ

Территория Российской Федерации в настоящее время разделена на восемь федеральных округов: Центральный, Северо-Западный, Южный, Приволжский, Уральский, Сибирский, Северо-Кавказский, Дальневосточный.

Административно-территориальное деление осуществлялось с учётом специфики районов, природно-климатических, экономических, исторических и других условий.

Дальневосточный федеральный округ (ДФО) - один из самых больших регионов страны. Он протянулся с севера на юг, огромное расстояние омывается водами морей Тихого и Северного Ледовитого океанов. Большую часть территории занимают плоскогорья, нагорья и хребты, равнины составляют меньше четверти площади всего округа.

В ДФО входят: Республика Саха (Якутия), Приморский, Камчатский и Хабаровский края; Магаданская, Сахалинская и Амурская области; Чукотский автономный округ и Еврейская автономная область.

Площадь Дальнего Востока России 6215,9 тыс. кв. км, что составляет 36,4% площади всей страны. Однако доля общей посевной площади в общероссийском показателе незначительна - примерно 1/5.

Посевные площади ДФО, пригодные для выращивания сельскохозяйственных культур, распределены неравномерно (рисунок 1.1).

Амурская область располагает огромными земельными ресурсами, по площади пашни она является крупнейшим регионом в ДФО. Общая земельная площадь составляет 363,7 тыс. км2. Протяжённость Амурской области, в меридиональном направлении 760 км и широтном - 700 км [101, 102].

Дальневосточный Федеральный Округ

Приморский край 22%

ЕАО Республика Саха ?0/ (Якутия)

7/0 2%

Хабаровский край 4%

Амурская область 65%

Рисунок 1.1- Удельный вес посевных площадей по регионам ДФО

на 2012 год

Рельеф Амурской области - горно-равнинный, горы занимают 57,5%, равнины - 42,5% территории. «Рельеф области представляет сочетание обширных равнин и хребтов различной высоты. Наибольшую площадь из равнинных участков Амурской области занимает Зейско - Буреинская равнина. Восточная и северо-восточная части ее имеют увалистый характер с абсолютными высотами 280-340 м. Юго-западная часть равнины представляет ряд ступеней-террас Амура: низкопойменную и три надпойменных. Вторая надпойменная терраса высотой 60 м занимает почти всю основную площадь равнины. Эта равнина сформировалась в обширной тектонической депрессии, заполненной континентальными отложениями. Это наиболее заселенная и освоенная часть области. Между реками Амуром и Зеей расположено слабоволнистое Амуро - Зейское плато с высотами от 200 до 500 м. На северо-западе высоты достигают 600 м. На севере области в долине р. Зеи между хребтами Становым, Джугдыр и Тукурингра - Джагды находится Верхнее -Зейская равнина, представляющая собой межгорную впадину, покрытую мощной толщей верхнетретичных отложений» [1].

Рельеф области имеет благоприятные условия для развития сельскохозяйственной деятельности - особенно Зейско - Буреинская равнина и Амуро -Зейское плато.

Территория области располагается в зоне перехода от континента к океану. Ведущим фактором, определяющим своеобразие этой зоны, считается климат, в частности, перераспределение влаги и тепла под влиянием морей и океана.

Климат южной части Дальнего Востока формируется под влиянием общей циркуляции атмосферы, континентального полярного, морского полярного, континентального тропического и морского тропического воздуха. Их взаимодействие в различное время года формирует особенности климата этой территории, который определяется как муссонный по характеру формирования и континентальный по температурным условиям [26].

Зимой с северо-западного направления на территорию области поступает континентальный холодный полярный воздух. В этот период преобладают сухие ветра и низкие температуры. Весной и в начале лета из северного Китая сюда вторгаются массы континентального сухого и горячего воздуха, вызывая засуху в южной части Зейско - Буреинской равнины. Летом с востока к юго-востоку перемещается влажный морской полярный и теплый морской тропический воздух с дальневосточных морей и Тихого океана. При их соприкосновении образуется полярный фронт, формируются циклоны. Обильные осадки этих циклонов вызывают переувлажнение почвы [26].

По данным метеостанции города Благовещенска, средняя температура самого холодного месяца - января - составляет -24,3°С, а средняя температура самого тёплого месяца - июля - +26°С. Вегетационный период продолжается в среднем от 123 до 152 дней со средней температурой + 14,5°С, а безморозный - в среднем 127 дней. Последний заморозок весной обычно происходит между 18 мая и 10 июня, а первые осенние заморозки наступают в интервале с 15 по 23 сентября. В период с июня по сентябрь выпадает до 350 мм, что составляет примерно 70% от годового количества

осадков. Однако в период уборки зерновых культур, с середины июля по середину августа, выпадает более 300мм осадков, что составляет около 60% годовой нормы.

Неоднородность физико-географических и климатических условий области оказывают огромное влияние на формирование почвенного покрова равнин. Пахотные земли в Амурской области в основном представлены лугово-чернозёмовидными (622,7 тыс. га. - 35,8%), луговыми глееватыми и глеевыми (511,2 тыс. га - 29,2%), бурыми лесными (360 тыс. га - 20,7%), пойменными (аллювиальными) (161,3 тыс. га - 9,2%) почвами [85]. Остальные пахотные земли обладают невысоким эффективным плодородием с крайне неустойчивым водно-воздушным режимом. По механическому составу 65% пашни относится к тяжелым суглинкам и глинам.

На обширной территории второй надпойменной террасы Зейско-Буреинской равнины под луговой растительностью сформировались лугово-чернозёмовидные почвы. Они формируются на бурых глинах речного и озерного происхождения, под луговой и лугово-болотной травянистой растительностью. Гумусовый слой достигает глубины 70 - 80 см. Эти почвы обладают высоким потенциальным плодородием, но имеют и неблагоприятные агропроизводственные свойства. Из-за тяжелого механического состава в период муссонных дождей и сильного переувлажнения производительность почв снижается, затрудняется обработка полей и уборка урожая. Но в целом почвенно-климатические условия юга области и особенно Зейско-Буреинской равнины позволяют возделывать пшеницу, сою и другие сельскохозяйственные культуры [116].

Под лугово-болотной растительностью, в условиях периодического избыточного увлажнения формируются луговые почвы. Выделяют луговые глееватые и луговые глеевые почвы. Луговые почвы характеризуются невысоким потенциальным плодородием. Мощность гумусового слоя в целинном состоянии составляет 8 -10 см. При распашке он увеличивается до 18-20 см. Луговые почвы из-за тяжёлого гранулометрического состава

слабо дренированы, следствием чего является переувлажнение. Эти почвы обычно используются под пашню только после проведения мелиоративных мероприятий.

Бурые лесные почвы сформировались под травянистыми дубовыми и дубово-черноберёзовыми лесами, также под хвойно-широколиственными лесами. Почвообразующими породами для них послужили древние озерно-речные песчано-галечные отложения, четвертичные пески и супеси.

Бурые лесные почвы под естественной растительностью имеют маломощный гумусово-аккумулятивный горизонт. При формировании пахотного слоя в него вовлекается верхняя часть иллювиального горизонта с доведением его мощности до 14-20 см. Окраска пахотного слоя серо-бурая. Содержание гумуса в пахотном слое чаще всего низкое или очень низкое (1,5-4%) [51].

По уровню плодородия эти почвы существенно уступают другим видам почв области. Запасы гумуса, азота и фосфора в них гораздо ниже, чем в лугово-чернозёмовидных