Uma máquina de gerenciamento de resíduos para cortar resíduos de arroz em arrozais colhidos em colheitadeira

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5077 (2023) Citar este artigo

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Hoje em dia, as Ceifeiras-debulhadoras são o dispositivo mais utilizado para a colheita; como resultado, uma grande quantidade de material vegetal e resíduos de colheita é concentrada em uma faixa estreita de material vegetal que sai da colheitadeira, desafiando a tarefa de gerenciamento de resíduos. Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma máquina de gerenciamento de resíduos culturais que possa picar resíduos de arroz e misturá-los com o solo da lavoura colhida combinada. Para tanto, duas importantes unidades são acopladas à máquina desenvolvida: as unidades de corte e de incorporação. O trator opera esta máquina como fonte principal, com faixa de potência de cerca de 55,95 kW. Os quatro parâmetros independentes selecionados para o estudo foram velocidade rotativa (R1 = 900 e R2 = 1100 rpm), velocidade de avanço (F1 = 2,1 e F2 = 3,0 km/h), ajuste horizontal (H1 = 550 e H2 = 650 mm) e ajuste vertical. ajuste (V1 = 100 e V2 = 200 mm) entre o eixo do picador de palha e o eixo do rotavador e seu efeito foi encontrado na eficiência de incorporação, eficiência de trituração e redução do tamanho da palha dos resíduos de arroz picado. A incorporação de resíduo e a eficiência de trituração foram maiores nos arranjos V1H2F1R2 (95,31%) e V1H2F1R2 (61,92%). A redução de palha do resíduo de arroz picado foi registrada máxima em V1H2F2R2 (40,58%). Portanto, este estudo conclui que a máquina de gerenciamento de resíduos desenvolvida com algumas modificações na transmissão de energia pode ser sugerida aos agricultores para superar o problema de resíduos de arroz em arrozais com colheita combinada.

A colheita produziu palha como subproduto durante séculos, tornando-a um importante recurso agrícola1. Apesar dos seus recursos naturais, a palha após a colheita é de imenso valor como melhorador da fertilidade e da estrutura do solo2. O segundo princípio da agricultura de conservação é a retenção de resíduos, o que contribui para a saúde do solo, reduz a erosão do solo e melhora o teor de humidade no solo, melhorando o conteúdo orgânico do solo, aumentando assim o rendimento das culturas e a utilização de energia3. Vários factores influenciam a retenção de resíduos no campo, incluindo culturas, solo, clima, declive e práticas de gestão de resíduos.

Houve um tremendo aumento na produção das principais culturas de 1949–50 a 2017–18. Foi cerca de 379,8% no arroz, 1.460,4% no trigo, 1.337,6% no milho, 209,9% nas leguminosas, 388,7% nas oleaginosas e 669,3% na cana-de-açúcar4. A maior parte dos resíduos agrícolas são queimados nos campos em vez de serem usados ​​para alimentar animais, fazer composto nutricional ou plantar cogumelos, embora possam ser transformados em bioenergia para o abastecimento e desenvolvimento rural5,6. Existe uma correspondência directa entre a produtividade das culturas e a disponibilidade de energia na produção agrícola. Aproximadamente 371 milhões de toneladas de resíduos agrícolas são produzidos na Índia todos os anos, dos quais os resíduos de trigo representam 27-36% e os resíduos de arroz representam 51-57%7,8. Na região noroeste (NW) da Índia, nomeadamente Punjab, Haryana e Uttar Pradesh, os resíduos das culturas de arroz são queimados in situ, o que é outra prática de gestão comum. A queima de resíduos contribui com até 20% do orçamento de emissões da queima de resíduos agrícolas no noroeste da Índia9. Cada tonelada de palha (arroz e trigo) queimada libera 3 kg de uma determinada matéria, 60 kg de CO, 1.460 kg de CO2, 199 kg de cinzas e 2 kg de SO210, causando significativo aquecimento global e chuva ácida. E cerca de 32–67% do peso da palha e 27–73% do nitrogênio são perdidos devido à queima1,11. Prevê-se que a queima de arroz e palha de trigo na Índia em 2000 emita 110, 2.306, 2 e 84 gigagramas (Gg) de CH4, CO e NOx, respectivamente12. Assim, o país deve reforçar a mecanização agrícola para a produção de alimentos e a qualidade de vida. Em muitas práticas agrícolas, os custos de produção são bastante elevados devido à intensidade do trabalho que envolve os diferentes aspectos das operações agrícolas. Em contrapartida, a participação das fontes de energia mecânica e eléctrica aumentou de 7% para aproximadamente 90% durante o mesmo período. Na agricultura indiana, há uma preponderância de pequenas explorações operacionais utilizadas principalmente para operações agrícolas; isto significa que a consolidação das explorações agrícolas será necessária para colher os benefícios da mecanização agrícola13.