コンバインで刈り取った水田の残渣を細断する残渣管理機

Scientific Reports volume 13、記事番号: 5077 (2023) この記事を引用

1037 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

現在、コンバインは作物を収穫するために最も一般的に使用されている装置です。 その結果、大量の植物材料と作物残渣がコンバインから排出される植物材料の狭い帯に集中し、残留物管理の課題となっています。 本論文は，水田複合収穫物の残渣を細断し，土壌に混合することができる作物残渣管理機の開発を目的とする。 この目的のために、開発された機械には、細断ユニットと組み込みユニットという 2 つの重要なユニットが取り付けられています。 トラクターはこの機械を主電源として動作させ、出力範囲は約 55.95 kW です。 この研究のために選択された 4 つの独立したパラメータは、回転速度 (R1 = 900 & R2 = 1100 rpm)、前進速度 (F1 = 2.1 & F2 = 3.0 Kmph)、水平調整 (H1 = 550 & H2 = 650 mm)、および垂直です。わらチョッパーシャフトとローテーベーターシャフトの間の調整（V1 = 100 & V2 = 200 mm）とその効果が、刻み籾残渣の混入効率、破砕効率、およびゴミのサイズ削減に及ぼす影響が判明しました。 残留物の取り込みおよび細断効率は、V1H2F1R2 (95.31%) および V1H2F1R2 (61.92%) の配置で最も高かった。 刻んだ籾残渣のゴミ削減率は、V1H2F2R2 (40.58%) で最大値を記録しました。 したがって、本研究は、動力伝達にいくつかの変更を加えた開発された残留物管理機が、複合収穫水田における水田残留物問題を克服するために農家に提案できると結論付けた。

何世紀にもわたって作物の収穫により副産物としてわらが生産され、重要な農業資源となってきました1。 その天然資源にもかかわらず、収穫後のわらは、土壌の肥沃度および構造強化剤として非常に価値があります2。 保全農業の 2 番目の原則は残留物を保持することであり、これは土壌の健全性に貢献し、土壌浸食を軽減し、土壌中の水分含有量を改善して土壌有機含有量を改善し、それによって作物の収量とエネルギー使用量を増加させます3。 作物、土壌、気候、傾斜地、残留物の管理方法など、さまざまな要因が圃場残留物の保持に影響します。

1949年から1950年にかけて、2017年から2018年にかけて、主要作物の収量は大幅に増加しました。 水田では約 379.8%、小麦では 1,460.4%、トウモロコシでは 1,337.6%、豆類では 209.9%、油糧種子では 388.7%、サトウキビでは 669.3%でした4。 ほとんどの作物残渣は、農村部の供給と開発のためにバイオエネルギーとして利用できるにもかかわらず、動物の餌にしたり、栄養のある堆肥を作ったり、キノコを植えたりするために使用されるのではなく、畑で燃やされます。 作物の生産性と農業生産における電力利用可能性の間には直接的な相関関係があります。 インドでは毎年約 3 億 7,100 万トンの作物残渣が生産されており、そのうち小麦残渣が 27 ～ 36%、水田残渣が 51 ～ 57% を占めています 7,8。 インドの北西部 (NW) 地域、つまりパンジャーブ州、ハリヤナ州、ウッタルプラデーシュ州では、水田作物の残渣をその場で焼却しており、これも一般的な管理慣行です。 燃焼残留物は、インド北西部における農業廃棄物の燃焼排出予算の最大 20% に貢献しています9。 わら (米と小麦) 1 トンを燃やすと、3 kg の特定物質、60 kg の CO、1,460 kg の CO2、199 kg の灰、2 kg の SO210 が放出され、重大な地球温暖化と酸性雨が発生します。 そして、ストロー重量の約 32 ～ 67% と窒素の 27 ～ 73% が燃焼により失われます 1,11。 2000 年にインドで稲わらと小麦わらを燃やすと、それぞれ 110、2306、2、84 ギガグラム (Gg) の CH4、CO、NOx が排出されると予測されています12。 したがって、国は食糧生産と生活の質のために農業の機械化を強化する必要があります。 多くの農業慣行では、農場経営のさまざまな側面に集中的な労働が費やされるため、生産コストが非常に高くなります。 対照的に、機械的および電力源の割合は、同じ期間に 7% から約 90% に増加しました。 インドの農業では、主に農業経営に使用される小規模な事業保有が多数を占めています。 これは、農業機械化の利益を享受するには土地保有の統合が必要であることを意味する13。