Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hoàn thiện thiết kế máy xới phay ứng dụng vào mô hình cơ giới hoá sản xuất sắn

....

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
----------------------------

TRƯƠNG NGỌC SƠN

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN THIẾT KẾ MÁY XỚI + PHAY,
ỨNG DỤNG VÀO MƠ HÌNH CƠ GIỚI HỐ SẢN XUẤT SẮN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị
Cơ giới hố Nơng lâm nghiệp
Mã số

: 60 - 52 - 14

Người hướng dẫn khoa học: T.S HÀ ðỨC THÁI

HÀ NỘI 2010


LỜI CAM ðOAN
Tơi xin cam đoan: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và chưa ñược sử dụng và bảo vệ một học vị nào.
Tơi xin cam đoan: Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này ñều
ñược cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn
gốc.

Ngày

tháng

năm 2010

Tác giả

Trương Ngọc Sơn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại khoa Cơ ñiện và Viện ñào
tạo sau ðại học trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội. Tơi đã được các thầy
giáo, cô giáo trong nhà trường giảng dạy và giúp đỡ nhiệt tình. Nhân dịp này,
tơi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong nhà
trường, các thầy, cơ trong khoa Cơ điện, các thầy cô trong bộ môn Máy nông
nghiệp.
Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới Tiến sỹ Hà ðức
Thái - Trưởng bộ môn Máy Nông nghiệp, và các thầy cơ giáo trong bộ mơn
đã quan tâm, tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tơi về mọi mặt để tơi
hồn thành đề tài nghiên cứu.
Q trình thực hiện đề tài khơng thể tránh khỏi những thiếu xót, rất
mong tiếp tục nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cơ giáo và
bạn bè đồng nghiệp để đề tài được hồn thiện hơn.

Học viên

Trương Ngọc Sơn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... ii


MỤC LỤC
Lời cam ñoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục bảng

vi

Danh mục hình

vii

ðẶT VẤN ðỀ

1

Chương I. TỔNG QUAN SẢN XUẤT, TIÊU THỤ SẮN VÀ CƠNG CỤ
MÁY MĨC SẢN XUẤT SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

3

1.1

Diện tích, phân bố, loại đất và cơ lý tính của đất trồng sắn

3

1.2

Tình hình nghiên cứu máy làm đất trên thế giới

13

1.3

Tình hình nghiên cứu máy làm ñất ở Việt Nam

15

Chương II. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ CẤU TRÚC
MÁY LÀM ðẤT CHO VÙNG TRỒNG SẮN

16

2.1

Yêu cầu kỹ thuật làm đất trồng sắn

16

2.2

Các cơng cụ và máy móc làm đất cho vùng trồng sắn hiện nay

16

2.2.1

Làm ñất trồng sắn bằng lao ñộng thủ công

17

2.2.2

Làm ñất bằng sức kéo của trâu bị

17

2.2.3

Làm đất trồng sắn bằng máy kéo nhỏ.

17

2.2.4

Làm ñất trồng sắn bằng máy kéo lớn thực hiện phương pháp làm
ñất hai giai ñoạn.

2.2.5

18

Làm ñất trồng sắn bằng máy kéo lớn, thực hiện phương pháp làm
ñất một giai đoạn (cơng cụ làm đất là máy phay).

20

2.3

Một số loại máy làm ñất, ưu nhược ñiểm và phạm vi ứng dụng.

21

2.3.1

Cơng cụ làm đất hai giai đoạn.

21

2.3.2

Cơng cụ làm ñất một giai ñoạn (làm ñất chủ ñộng)

22

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... iii


2.3.3

Cơng cụ làm đất phối hợp (chủ động cộng bị ñộng)

23

2.4

Lựa chọn nguyên lý máy làm ñất trồng sắn

25

2.4.1

Mục ñích

25

2.4.2

Nội dung

25

2.5

Lựa chọn sơ ñồ nguyên lý máy làm ñất trồng sắn của đề tài.

29

Chương III TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN LÀM VIỆC
CHÍNH CỦA MÁY XỚI PHAY XP - 1,6

33

3.1

Tính tốn bộ phận làm việc

33

3.1.1

Tính tốn thiết kế lưỡi phay

33

3.1.2

Tính tốn thiết kế lưỡi xới

40

3.2

Kiểm tra độ bền của thân xới

47

3.3

Lực tác ñộng lên liên hợp máy ñề xuất và hệ phương trình cân
bằng lực

50

Chương IV. XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP KHẢO NGHIỆM VÀ
ðÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG

53

4.1

ðặt vấn đề

53

4.2

Nội dung khảo nghiệm

53

4.2.1

Khảo nghiệm trên ruộng thí nghiệm (Lần 1)

53

4.2.2

Khảo nghiệm lần 2 (trên mơ hình sản xuất thâm canh áp dụng cơ
giới đồng bộ)

65

Chương V. TÍNH TỐN HIỆU QUẢ KINH TẾ TRÊN MƠ HÌNH LÀM
ðẤT TRỒNG SẮN BẰNG MÁY XỚI PHAY XP - 1,6

72

5.1

ðặt vấn ñề

72

5.2

Mục ñích, nội dung, phương pháp nghiên cứu

73

5.2.1

Mục ñích

73

5.2.2

Nội dung

73

5.2.3

Phương pháp nghiên cứu

73

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... iv


5.3

Kết quả tính tốn chi phí các khâu cơng việc ở mơ hình Bắc trung bộ

77

5.3.1

Cơng nghệ truyền thống

77

5.3.2

Làm đất bằng máy xới + phay của đề tài KC 07.07/06-10

78

5.4

Tính lợi nhuận máy thu ñược trong năm

81

KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ

82

TÀI LIỆU THAM KHẢO

83

PHỤ LỤC

84

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... v


DANH MỤC BẢNG
STT

Tên bảng

Trang

1.1

Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của thế giới từ năm 1995 – 2008

4

1.2

Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam giai ñoạn 1995 - 2008

8

1.3

Diện tích, năng suất và sản lượng sắn các vùng sinh thái ở Việt
Nam năm 2008

9

1.4

Tính chất vật lý của một số loại đất trồng sắn

11

4.1

Các thơng số kỹ thuật của máy kéo MTZ80/82

54

4.2

Các thiết bị phục vụ khảo nghiệm

56

4.3

Chất lượng làm việc phụ thuộc tốc ñộ máy và ñộ xới sâu ax2 = 25 cm

62

4.4

Chất lượng làm việc phụ thuộc tốc ñộ máy và ñộ xới sâu ax2 = 30 cm

62

4.5

Chất lượng làm việc phụ thuộc tốc ñộ máy và ñộ xới sâu ax2 = 25 cm

63

4.6

Chất lượng làm việc phụ thuộc tốc ñộ máy và ñộ xới sâu ax2 = 30 cm

63

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... vi


DANH MỤC HÌNH
STT

Tên hình

Trang

1.1

Cây sắn trong giai đoạn sinh trưởng

2.1

Cày ПН 3-35

18

2.2

Máy phay ФБН- 0,9

20

2.3

Sơ ñồ nguyên lý máy phay

22

2.4

Máy xới phay của ñức

24

2.5

Sơ ñồ nguyên lý máy xới phay 3 hàng làm việc

26

2.6

Các loại lưỡi phay

27

2.7

Một số loại lưỡi xới

28

2.8

Hình vẽ phối cảnh máy Xới + Phay

30

2.9

Cụm lưỡi xới ñằng trước

30

2.10

Cụm phay

31

2.11

Cụm xới sau

31

2.12

Máy ñã chế tạo xong và ñưa vào thử nghiệm

32

3.1

Quỹ ñạo chuyển ñộng của lưỡi phay

33

3.2

Hôñôgrap vận tốc phay

35

3.3

Sơ đồ xác định các thơng số làm việc chính của cục đất phay

35

3.4

Kích thước cục đất phay

36

3.5

Sơ ñồ xác ñịnh ñộ cao gờ luống

37

3.6

Xác ñịnh góc ñặt của lưỡi

38

3.7

Lực tác dụng lên lưỡi phay

39

3.8

Sự phụ thuộc của R, Rx, Ry vào góc α

40

3.9

Biến dạng của đất dưới tác dụng của lưỡi xới

40

3.10

Sơ ñồ xác ñịnh vùng biến dạng của ñất

41

3.11

Vùng biến dạng của ñất trong mặt phẳng ñứng dọc

41

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... vii

6


3.12

Sơ đồ xác định góc dỗng của lưỡi xới

42

3.13

Lực tác dụng lên lưỡi xới trước.

43

3.14

Lực tác dụng lên lưỡi xới sâu.

45

3.15

Biểu đồ lực và mơ men

48

3.16

Sơ đồ ngun lý máy ñề xuất

50

4.1

Liên hợp máy kéo MTZ80/82 với máy XP – 1,6

55

4.2

Máy xới phay XP – 1,6.

55

4.3

Dụng cụ ño ñộ cứng

59

4.4

Sự phụ thuộc của lực cản vào biến dạng của ñất

59

4.6

Ruộng tiến hành thí nghiệm

61

4.7

Ruộng để tiến hành khảo nghiệm

64

4.8

Q trình máy làm việc

64

4.9

Ruộng sau khi làm ñất

65

4.10

ðo ñộ bằng phẳng mặt ñồng

65

4.11

Hội ý kỹ thuật

65

4.12

Cân lượng cỏ trên ruộng

65

4.13

Mẫu máy liên hợp xới phay

67

4.14(a) Liên hợp máy xới phay làm việc trên ñồng

67

4.14(b) Liên hợp máy xới phay làm việc trên đồng

68

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... viii


ðẶT VẤN ðỀ
Tính cấp thiết của đề tài.
Làm đất là khâu không thể thiếu trong ngành trồng trọt, là khâu nặng nhọc
nhất địi hỏi chi phí năng lượng nhiều nhất so với các khâu công việc khác.
Từ thực tế sản xuất, các nhà khoa học đã ước tính cơng chi phí cho làm
đất chiếm khoảng 30% tổng cơng chi phí cho canh tác một loại cây trồng.
Hiện nay, trước nhu cầu lớn về sản xuất nông nghiệp theo hướng
thâm canh, thì năng suất, chất lượng, hiệu quả trong khâu làm ñất càng trở
nên quan trọng; do ñó nhu cầu về cơ giới hố khâu làm đất rất lớn. Tuỳ
điều kiện cụ thể, khâu làm đất có thể tiến hành theo các phương pháp khác
nhau, với các quy trình khác nhau, nhưng phổ biến nhất hiện nay vẫn là
cày, bừa, phay, xới…
Trên thế giới, nhiều nước ñã nghiên cứu và áp dụng ngày càng nhiều
máy làm ñất tối thiểu, ñã và ñang mang lại nhiều kết quả to lớn. Làm ñất tối
thiểu đang là xu thế tất yếu trong q trình canh tác
Ở Việt Nam đã có nhiều cơng cụ, máy móc làm đất, song máy làm đất
tối thiểu cịn đang ở trong sách vở hoặc ở mức độ thí nghiệm, chưa áp dụng
nhiều vào thực tế sản xuất..
Những máy làm ñất cho cây trồng cạn nói chung và làm ñất trồng sắn
nói riêng hiện có đã bộc lộ nhiều nhược điểm, cần thiết phải có cơng cụ làm
đất mới phù hợp với đất trồng sắn ở Việt Nam.
Chúng tơi lựa chọn nguyên lý cấu trúc máy xới + phay là loại máy làm
đất tối thiểu, vì có chi phí năng lượng thấp, thực hiện việc canh tác bền vững,
bảo vệ tốt mơi trường sinh thái, phù hợp vùng với đất trồng sắn ở Việt Nam.
Tuy vậy về cấu trúc máy cịn nhiều điểm cần hồn thiện hơn, chính vì
vậy chúng tơi chọn đề tài:

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 1


Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế máy xới + phay, ứng dụng vào mơ
hình cơ giới hố sản xuất sắn.
Mục tiêu của đề tài:
Là hồn thiện thiết kế, chế tạo ñược mẫu máy xới + phay XP-1,6; ứng
dụng việc làm ñất bằng máy xới + phay XP-1,6 trên diện tích đất trồng sắn
qui mơ 20 ha. Tính hiệu quả làm đất bằng xới + phay XP-1,6 trên mơ hình thí
nghiệm.
u cầu của đề tài.
Tìm hiểu cơ lý tính một số loại ñất trồng sắn, một số máy làm ñất trên
thế giới, trong nước và máy của nhóm đề tài KC.07.07/ 06 -10 hiện có. Từ đó
hồn thiện thiết kế một số bộ phận chính của máy xới + phay XP-1,6; xây
dựng mơ hình thí nghiệm và tính hiệu quả kinh tế.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 2


Chương I: TỔNG QUAN SẢN XUẤT, TIÊU THỤ SẮN VÀ
CÔNG CỤ MÁY MÓC SẢN XUẤT SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ
VIỆT NAM
1.1. Diện tích, phân bố, loại đất và cơ lý tính của đất trồng sắn
1.1.1. Vai trị của cây sắn trong đời sống.
Sắn có tên khoa học là Manihot esculenta Crantz, hiện được trồng trên
100 nước có khí hậu nhiệt ñới và cận nhiệt ñới, thuộc ba châu lục: Châu Á; Châu
Phi và Châu Mỹ Latinh. Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) xếp sắn là cây
lương thực quan trọng ở các nước đang phát triển sau lúa gạo, ngơ và lúa mì.
Tinh bột sắn là một thành phần quan trọng trong chế ñộ ăn của hơn một
tỷ người trên thế giới (www. TTTA. Food market, 2009); ñồng thời, sắn cũng

là cây thức ăn gia súc quan trọng tại nhiều nước trên thế giới; và cũng là cây
hàng hóa xuất khẩu có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh kẹo; mì ăn liền, ván
ép, bao bì, màng phủ sinh học và phụ gia dược phẩm.
ðặc biệt trong tương lai gần, sắn là ngun liệu chính cho cơng nghiệp chế
biến nhiên liệu sinh học (ethanol). Năm 2008 Trung Quốc ñã sản xuất một triệu
tấn ethanol; họ ñã thoả thuận với một số quốc gia lân cận ñể cung cấp nguyên
liệu cho ngành công nghiệp sản xuất ethanol. Tại Thái Lan, nhiều nhà máy sản
xuất ethanol sử dụng sắn ñã ñược xây dựng trong năm 2008. Indonesia ñã lên kế
hoạch sử dụng sắn sản xuất ethanol ñể pha vào xăng theo tỷ lệ bắt buộc 5% bắt
ñầu từ năm 2010. Các nước như Lào, Papua New Guinea, ñảo quốc Fiji, Nigeria,
Colombia và Uganda cũng ñang nghiên cứu thử nghiệm cho sản xuất
ethanol(TTTA.Outlookfor2009).
1.1.2. Tình hình sản xuất sắn ở trên thế giới
Diện tích, năng suất và sản lượng sắn trên thế giới có chiều hướng gia
tăng từ năm 1995 đến nay (Bảng 1.1).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 3


Năm 1995 sản lượng sắn thế giới ñạt 161,79 triệu tấn củ tươi; năm
2007 ñạt 223,75 triệu tấn; năm 2008 ñạt 238,45 triệu tấn. Nước sản xuất sắn
nhiều nhất là Nigeria (45,72 triệu tấn); kế ñến là Thái Lan (22,58 triệu tấn) và
Indonesia (19,92 triệu tấn). Nước có năng suất sắn cao nhất là Ấn ðộ (31,43
tấn/ha); kế ñến là Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với năng suất sắn bình quân của
thế giới là 12,87 tấn/ha (FAO, 2008); Việt Nam ñứng thứ mười về sản lượng
sắn trên thế giới (9,38 triệu tấn).
Bảng 1.1: Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của thế giới
từ năm 1995 – 2008
Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(triệu ha)

(tấn/ha)

(triệu tấn)

1995

16,43

9,84

161,79

2

1996

16,25

9,75

158,51

3

1997

16,05

10,06

161,60

4

1998

16,56

9,90

164,10

5

1999

16,56

10,31

170,92

6

2000

16,86

10,70

177,89

7

2001

17,17

10,73

184,36

8

2002

17,31

10,61

183,82

9

2003

17,59

10,79

189,99

10

2004

18,51

10,94

202,64

11

2005

18,69

10,87

203,34

12

2006

20,50

10,90

224,00

13

2007

18,39

12,16

223,75

14

2008

21,94

12,87

238,45

STT

Năm

1

Nguồn: Trần Công Khanh tổng hợp từ FAOSTAT qua các năm.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 4


1.1.3. Tình hình sản xuất sắn ở Việt Nam.
Cây sắn ñược du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ XVIII, ñược
trồng hầu hết các ở tỉnh trên cả nước. Tại các vùng sâu, vùng xa sắn là nguồn
lương thực bổ sung; là cây lương thực không thể thiếu ở vùng đồi núi trong
chiến lược an tồn lương thực quốc gia của Chính phủ, là thức ăn gia súc
quan trọng của các hộ nông dân trong chăn nuôi.
Sắn là nguồn nguyên liệu quan trọng của các nhà máy chế biến tinh bột,
các nhà máy chế biến thức ăn gia súc và những xưởng chế biến sắn thủ công;
là một trong những nguyên liệu ñể sản xuất Etanol – năng lượng sạch trong
tương lai. Hiện sắn có tiềm năng cao về xuất khẩu và tiêu thụ nội ñịa. Thực tế
trong những năm gần đây cây sắn đang chuyển đổi nhanh chóng từ cây lương
thực thành cây hàng hoá với lợi thế cạnh tranh cao. Việt Nam hiện là nước
xuất khẩu tinh bột sắn ñứng hàng thứ ba ở Châu Á sau Thái Lan.
Ở nước ta cây sắn ñã chuyển ñổi vai trị từ cây lương thực thành cây
cơng nghiệp với tốc ñộ cao, năng suất và sản lượng sắn ñã tăng nhanh ở thập
kỷ ñầu của thế kỷ XXI (Bảng 1.2).
Cây sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộ nơng dân nghèo, do
sắn dễ trồng, ít kén đất, ít vốn đầu tư; phù hợp với mơi trường sinh thái và
điều kiện kinh tế của các nơng hộ (Hồng Kim và Phạm Văn Biên, 1997).
Nghiên cứu phát triển cây sắn theo hướng sử dụng những vùng ñất
nghèo dinh dưỡng, những vùng khó khăn là việc làm có hiệu quả cao (Hồng
Kim và Trần Cơng Khanh, 2005), đây là hướng hỗ trợ chính cho việc thực

hiện ðề án “Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm
2025” ñã ñược Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại quyết ñịnh số 177/2007/
Qð -TT ngày 20/11/2007.
Tại Việt Nam, cây sắn ñược canh tác phổ biến ở hầu hết các tỉnh, các
vùng sinh thái nơng nghiệp. Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 5


qua các năm và phân theo các vùng sinh thái ñược thể hiện qua (Bảng 1.2 và
Bảng1. 3).
Diện tích sắn nhiều nhất ở vùng Bắc Trung bộ và Duyên hải miền
Trung (168.000ha). Tây Nguyên là vùng sản xuất sắn lớn thứ hai của cả nước,
tập trung chủ yếu ở bốn tỉnh Kon Tum, Gia Lai, ðăk Lăk và ðăk Nông. Năm
2008, diện tích sắn của vùng Tây Ngun đạt 150.100 ha, nhưng năng suất
bình qn chỉ đạt 15,7 tấn/ha, tổng sản lượng 2,35 triệu tấn; thấp hơn rất
nhiều so với năng suất và sản lượng sắn của vùng ðông Nam Bộ (23,74
tấn/ha và 2,69 triệu tấn) (Tổng cục thống kê, 2009).
Chiều hướng sản xuất sắn của Việt nam:
Những năm gần ñây do nhu cầu nguyên liệu sắn và các sản phẩm chế
biến từ sắn khơng ngừng tăng cao, để thỏa mãn nhu cầu thị trường người ta ñã
phát triển mạnh diện tích trồng sắn và kỹ thuật thâm canh sắn; dẫn tới diện
tích, năng suất và sản lượng sắn cũng khơng ngừng tăng (bảng 1.1).
Về diện tích:
Diện tích sắn tương ñối ổn ñịnh
vào những năm 1990 - 2000 và
tăng mạnh từ năm 2000 cho ñến
nay (năm 2000 là 237.600ha;
năm 2008 là 557.400 ha).
• Về năng suất:

Năng suất sắn từ trước ñây ñến
năm 1996 thấp chỉ ñạt từ 7 - 8
tấn/ha. Từ năm 1996 - 2000
diện tích giống sắn mới bắt

Hình 1.1 Cây sắn trong giai ñoạn
sinh trưởng

ñầu ñược mở rộng, ñưa năng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 6


suất trung bình tăng lên khoảng 8,36 tấn/ha (năm 2000). Từ năm 2001 đến nay,
diện tích giống sắn mới liên tục được mở rộng, hiện chiếm khoảng 60% diện
tích trồng. Năm 2006 đã có trên 300.000 ha sắn được trồng bằng các giống
mới, do đó năng suất tồn quốc đến năm 2008 đã đạt trung bình 16,85 tấn/ha
(so với năm 2000 năng suất sắn trung bình tồn quốc đã tăng gần 2 lần).
Ở những vùng sản xuất tập trung, diện tích giống mới đạt xấp xỉ 100%,
năng suất trung bình có thể đạt tới 20 – 30 tấn/ha, đặc biệt có nhiều hộ nơng
dân đã đạt tới năng xuất 25 – 30 tấn/ha tại các trang trại 5 – 10 ha (Số liệu của
chương trình sắn Việt nam).
• Về sản lượng:
Sản lượng ñã ñạt trên 4 triệu tấn vào thập niên 1970 – 1980 (do diện
tích tăng). Sau đó ổn ñịnh ở mức khoảng 2 triệu tấn những năm 1980 – 2000.
Hiện nay, tăng rất mạnh ñạt 9.392.190 tấn (năm 2008).
Thị trường tiêu thụ sản phẩm sắn thuận lợi, nông dân yên tâm ñầu tư
vào sản xuất; các giống sắn mới có năng suất tinh bột cao, mang lại nhiều lợi
nhuận cho nông dân. Kỹ thuật canh tác sắn bền vững đảm bảo cho hộ nơng
dân thu được lợi nhuận cao từ sắn mà vẫn duy trì tốt độ phì của ñất, là ñộng

lực ñể cây sắn phát triển.
Hiện nay, cả nước có trên 500.000 ha trồng sắn sản lượng đạt trên 9
triệu tấn. Tồn quốc có 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn có quy mơ cơng
nghiệp với tổng công suất chế biến mỗi năm hơn nửa triệu tấn tinh bột sắn.
ðến tháng 11/2009 có khoảng 3 triệu tấn sắn và tinh bột ñã ñược xuất khẩu
với tổng giá trị gần 500 triệu USD.
Năm 2009 trong khi nhiều loại hàng hoá xuất khẩu chậm và giảm mạnh
về giá trị thì tinh bột sắn lại lên ngơi, với mức xuất khẩu tăng hơn 4 lần về
sản lượng và tăng 3 lần về kim ngạch. Thị trường xuất khẩu chính vẫn là
Trung Quốc, chiếm hơn 90% kim ngạch. Tiếp theo là Hàn Quốc chiếm

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 7


5,5%, ðài Loan 2%, Châu Âu 1,7%; và một phần rất nhỏ bắt đầu đến Nhật
Bản. Do đó đặt ra yêu cầu bức thiết là phải ổn ñịnh vùng nguyên liệu; mặt
khác chỉ có con đường canh tác sắn bền vững, trồng và chế biến sắn tập
trung, là những vấn đề khơng thể tách rời. Vì vậy sản xuất sắn cần được cơ
giới hóa đồng bộ từ khâu canh tác tới thu hoạch, trong đó khâu làm đất giữ
vai trị ñặc biệt quan trọng.
Bảng 1.2: Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam
giai đoạn 1995 - 2008
Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(ha)

(tấn/ha)

(tấn)

1995

164.300

9,84

1.616.712

2

1996

275.600

7,50

2.067.000

3

1997

254.400

9,45

2.404.080

4

1998

235.500

7,55

1.778.025

5

1999

226.800

7,96

1.805.328

6

2000

234.900

8,66

2.034.234

7

2001

250.000

8,30

2.075.000

8

2002

329.900

12,60

4.156.740

9

2003

371.700

14,06

5.226.102

10

2004

370.000

14,49

5.361.300

11

2005

425.500

15,78

6.714.390

12

2006

474.800

16,25

7.715.500

13

2007

496.800

16,07

7.983.576

2008

557.400

16,85

9.392.190

STT

Năm

1

14

Nguồn: Trần Công Khanh tổng hợp từ Niên giám thống kê qua các năm.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 8


Diện tích đất trồng sắn được phân chia khơng đều giữa các vùng miền,
là do khí hậu, đất đai, kỹ thuật, tập quán canh tác các ñịa phương khác nhau
(bảng 1.3)
Bảng 1.3: Diện tích, năng suất và sản lượng sắn các vùng sinh thái
ở Việt Nam năm 2008
T

Vùng sinh thái

T
1

ðồng bằng sơng Hồng

2

Diện tích Năng suất
(ha)

(tấn/ha)

Sản lượng
(tấn)

7.900

12,92

102.068

Trung du và miền núi phía bắc

110.000

12,07

1.327.700

3

Bắc Trung bộ và D.hải miền Trung

168.800

16,64

2.808,832

4

Tây Ngun

150.100

15,70

2.356.570

5

ðơng Nam Bộ

113.500

23,74

2.694.490

6

ðồng bằng sông Cửu Long

7.400

14,43

106.782

557.400

16,85

9.392.190

Cả nước

Nguồn: Trần Công Khanh tổng hợp từ Niên giám thống kê qua các năm.

Về thời tiết, Ðơng Nam Bộ và Tây Ngun có sự phân biệt mùa mưa và
mùa khô rất rõ rệt. Mùa mưa bắt ñầu từ tháng 05 và kết thúc vào cuối tháng 10
hàng năm. Mùa khơ bắt đầu từ tháng 11 ñến hết tháng 04 năm sau. Do ñặc ñiểm
thời tiết của Vùng ðông Nam Bộ và Tây nguyên gần giống nhau nên lịch thời
vụ trồng sắn của cả hai vùng sinh thái nói trên cũng được bố trí tương tự:
- Thời vụ chính (khoảng 70% diện tích), sắn được trồng từ giữa tháng 4
ñến cuối tháng năm, thu hoạch từ ñầu tháng 1 ñến cuối tháng 3 năm sau.
- Thời vụ phụ (khoảng 30% diện tích), sắn được trồng từ giữa tháng 8
ñến giữa tháng 9, thu hoạch từ giữa tháng 9 ñến giữa tháng 10 năm sau. Sắn
trồng ở thời vụ cuối mùa mưa có hàm lương tinh bột thấp hơn so với thời vụ
trồng ñầu mùa mưa.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 9


Loại đất và cơ lý tính của đất trồng sắn
Theo kết quả điều tra của Phạm Văn Biên, Hồng Kim, Howeler (1996)
thì 66% diện tích sắn ở Việt Nam được trồng trên ñất Utsois; 17% ở ñất
Inceptisols; 7% ở ñất Alfisols và phần cịn lại trên đất Entisols và Vertisols.
Phần lớn ñất Utisols và Inceptisols ñược ñặc trưng bởi thành phần cơ giới
nhẹ, pH chua và hàm lượng chất hữu cơ và dinh dưỡng thấp.
Trên 1078 nông hộ trồng sắn tại 45 huyện ở các vùng sắn chính của
Việt Nam (năm 1990-1991) có 59% diện tích sắn được trồng trên ñất cát,
25,3% trên ñất nhiều ñá sỏi; 11,7% trên ñất thịt nặng; và 3,9% trên ñất thịt
nhẹ; khoảng 45% diện tích sắn được trồng trên đất dốc.
Tính chất vật lý của ñất ñặc trưng trước hết là thành phần cơ giới ñất
(TPCG), các kết quả nghiên cứu cho thấy: ðất trồng sắn có TPCG thay đổi từ
cát, cát pha (đất xám), ñất thịt nặng (ñất trên phiến thạch) ñến ñất sét (đất
badan). Sắn trồng trên đất có thành phần cơ giới nặng, thốt nước kém cũng
có thể cho năng suất cao. Tuy nhiên dù trồng ở đất có thành phần cơ giới nặng
hay nhẹ, thì cây sắn cũng yêu cầu ñất phải thoát nước tốt. Nếu ñọng nước hay

bị úng nước lâu ngày thì cây sắn sẽ sinh trưởng kém, năng suất thấp, thậm chí
khơng cho thu hoạch, củ bị thối, làm giảm năng suất.
Kết quả nghiên cứu ở (bảng 1.4) cho thấy: Hàm lượng cấp hạt sét trong
thành phần cơ giới của ñất dao ñộng trong phạm vi khá rộng từ 12-62 %; cấp
hạt cát thơ có chiều hướng ngược lại, thay ñổi trong khoảng 4-60%. Trong các
loại ñất thì đất badan trồng sắn có hàm lượng sét cao nhất, tiếp đến là đất
phiến thạch. ðất có thành phần cơ giới thơ nhất là đất phát triển trên sa thạch
và phù sa cổ. Dung trọng các loại ñất hầu hết khá cao, dao ñộng từ 1,08 g/cm3
ở ñất badan ñến 1,50 g/cm3 trên ñất phù sa cổ.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 10


Bảng 1.4: Tính chất vật lý của một số loại ñất trồng sắn
Chỉ tiêu

Loại ñất
Phù sa cổ Phiến thạch

Liparit

Sa thạch

Badan

Sét(<0,002mm),%

12,0

34,8

26,8

10,0

62,0

Cát(2 – 20mm),%

60,0

17,8

34,5

62,0

3,50

Dung trọng, g/cm3

1,50

1,5

1,63

1,60

1,08

SCAðR,%

15,0

19,3

19,9

16,0

43,8

ðộ ẩm cây héo,%

5,0

15,4

8,0

5,20

23,9

ðộ ẩm hh,%

10,0

13,9

11,9

10,80

19,9

Dung trọng của đất cao, làm đất khó thấm nước, dễ bị rửa trơi và bị xói
mịn. Sức chứa ẩm đồng ruộng (SCADDR) của các loại ñất rất khác nhau
15,0% ở ñất phù sa cổ và 43,8% ñối với ñất badan. So với đất cịn rừng hay
đất trồng cây dài ngày thì những chỉ tiêu vật lý của ñất trồng sắn biểu hiện ở
những mức độ của đất thối hóa. Trên đất rừng thứ sinh phát triển trên đá
badan thường có dung trọng 0,78-0,90g/cm3, hàm lượng sét chiếm tới 65-72%
và SCADDR trong phạm vi 48-49,5%. Các chỉ tiêu này trên ñất phiến thạch
thường ñạt các trị số tương ứng dung trọng từ 1,15 -1,25g/cm3, cấp hạt sét từ
38-41% và SCADDR 30-32% trọng lượng ñất.
So sánh với những cây trồng khác, sắn tạo khả năng che phủ đất chậm
hơn, thơng thường cần một khoảng thời gian từ 3 - 4 tháng sau khi trồng để
bộ lá phát triển và mới có khả năng che phủ ñất ñược. Hơn nữa, do khoảng
cách trồng giữa các hàng và cây lớn (thông thường hàng x hàng bằng 1-1,2m;
cây x cây bằng 0,7-1m), số cây trên ñơn vị diện tích đất thấp nên khả năng
che phủ đất của sắn thấp. Sắn thường bị cho là cây trồng gây xói mịn nghiêm
trọng khi trồng trên đất dốc, do bộ tán lá che phủ chậm và tán cây sắn chỉ có
hiệu quả trong việc làm giảm xói mịn do hạt mưa gây ra mà khơng có hiệu
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 11


quả trong việc chống xói mịn do dịng nước chảy bề mặt ñất, ñặc biệt khi ñộ
dốc tăng. Nếu ñất càng dốc, mưa càng lớn, đất có thành phần cơ giới nhẹ thì
dịng chảy trên bề mặt sẽ càng lớn và gây xói mịn đất càng nghiêm trọng.

Tuy nhiên khi trồng sắn, khơng cần thiết phải làm đất kỹ hoặc làm
ñất nhiều lần như những cây lương thực, thực phẩm ngắn ngày khác (lúa,
lạc, ngơ...).
Khi bộ lá sắn đã có khả năng che kín mặt đất thì cỏ dại cũng bị hạn chế,
nên ta không phải làm cỏ ở giai ñoạn cuối của cây sắn.
Ở Việt Nam, sắn trồng chủ yếu trên ñất thịt nhẹ ở vùng ñồi dốc. Nhiều
ñịa phương ñã dùng máy ñể làm ñất, nhưng thực hiện theo phương pháp làm
đất nhiều lượt, do đó đất bị phá vỡ cấu tượng, khi gặp mưa, gió đất mau bị rửa
trơi, xói mịn. ðây cũng là một trong những ngun nhân làm cho đất trồng
sắn mau bị thối hóa.
Từ trước tới nay việc làm ñất sắn chủ yếu là làm thủ cơng bằng trâu, bị
độ sâu lớp đất cày thơng thường chỉ đạt độ sâu 10-15cm, mà củ sắn phát triển
phổ biến trong lớp đất tới 35cm. Vì vậy dùng sức trâu, bị có độ cày sâu thấp,
phần nào sẽ hạn chế sự phát triển chiều sâu của củ sắn; do đó, dùng cày máy
với độ sâu đạt khoảng 35cm (ở những nơi đất có tầng canh tác dày, ñất bằng
phẳng, ñộ dốc dưới 12 ñộ) sẽ ñặt cơ sở cho việc nâng cao năng suất sắn. Tuy
nhiên ñối với những vùng đất dốc, thì việc áp dụng phương pháp làm ñất tối
thiểu ñể trồng sắn là phù hợp, vì làm đất tối thiểu bảo tồn được dinh dưỡng
trong ñất, giảm ñược chi phí sản xuất. Nhiều nhà khoa học trên thế giới ñã
khẳng ñịnh làm ñất tối thiểu, bảo tồn được dinh dưỡng trong đất, giảm được
chi phí sản xuất dẫn tới hiệu quả kinh tế tăng.
ðể cải thiện độ phì nhiêu của đất do trồng sắn, giảm bớt sự mất dinh
dưỡng do cây trồng hấp thụ, ngăn ngừa sự thối hóa lý tính đất do làm đất quá
mức, ñặc biệt ñối với máy nặng, giảm sự mất sét và chất hữu cơ do đất bị xói

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 12


mịn và bù đắp chất hữu cơ bị mất, trong sản xuất cần thiết phải bón phân hóa
học cho sắn, bón phân chuồng hay vùi phân xanh và tàn dư thực vật của cây

trồng xen và chính thân lá sắn vào ñất. ðể sắn phát triển tốt, ñạt năng suất
cao, ñảm bảo duy trì ñộ phì nhiêu của ñất thì yêu cầu cần làm ñất tối thiểu
theo phương pháp: Cày sâu 30 - 35cm, tùy theo từng vùng có thể dìm tàn dư
thực vật xuống nền đất, làm nhỏ tồn bộ tầng ñất canh tác hoặc chỉ cần làm
nhỏ lớp ñất mặt 15-20cm; nên vùi vào ñất phần thân lá của cây như thân cây,
lá, chỉ thu hoạch củ.
1.2. Tình hình nghiên cứu máy làm đất trên thế giới
Hiện nay trên thế giới ñang sử dụng phổ biến hai phương pháp làm ñất
là: Làm ñất nhiều lượt và làm ñất tối thiểu (ít lượt).
1.2.1. Phương pháp làm đất nhiều lượt (phương pháp làm ñất truyền thống):
Dùng cày làm vỡ tầng ñất canh tác thành tảng, ñể phơi ải một thời gian
cho chết cỏ dại và sâu bệnh; sau đó dùng bừa 2 ñến 3 lượt làm nhỏ và san
phẳng mặt ruộng.
Phương pháp làm đất nhiều lượt có những nhược điểm như sau:
- Kéo dài thời gian làm đất, gây khó khăn cho việc tăng vụ.
- Làm ñất nhiều lượt do vết bánh xe máy kéo sẽ di chuyển nhiều lượt
trên mặt ñồng, cấu tượng ñất bị phá vỡ, làm ảnh hưởng xấu tới sinh trưởng và
phát triển của cây trồng.
- Làm ñất nhiều lượt dẫn ñến cấu tượng ñất bị vỡ, do đó khi gặp mưa
lớn đất dễ bị rửa trơi, và rửa trơi rất nhanh đối với đất dốc; gây nên hiện tượng
sói lở và lũ lụt.
Thấy rõ những nhược ñiểm này nhiều nước Châu Âu, Mỹ ñã chuyển
sang nghiên cứu và sử dụng máy làm đất ít lượt (làm ñất tối thiểu).
1.2.2. Phương pháp làm ñất tối thiểu
Phương pháp này do hạn chế tối thiểu số lần ñi lại của máy kéo trên

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 13


ñồng ruộng, tối thiểu diện tích phải làm ñất; chi phí năng lượng tối thiểu

nhưng vẫn đảm bảo cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt, cho năng suất cây
trồng cao, tăng hiệu quả kinh tế trên ñơn vị diện tích.
Hơn 40 năm trước đây nạn sói mịn đất canh tác ở Mỹ và Ca Na ða ñã
xảy ra trên ½ diện tích đất nơng nghiệp. Khi phương pháp làm đất tối thiểu ra
đời tai họa đó hồn tồn tránh khỏi.
Ở Mỹ là nước sử dụng rộng rãi phương pháp làm đất tối thiểu cho cây
trồng trong nơng nghiệp. Năm 1946, ơng Masgve ở bang NewYork đã bắt đầu
thí nghiệm giảm số lượt làm đất trước khi gieo ngơ. Sau 5 năm thí nghiệm
ơng đã đề xuất phương pháp làm ñất tối thiểu gọi là “cày- gieo”. Sau cày là
máy gieo, trước lưỡi rạch có trục lăn nén đất. Phương pháp này có hiệu quả
kinh tế rõ rệt trên đất có độ ẩm thích hợp.
Ở nước Mỹ :
Diện tích làm ñất tối thiểu không ngừng tăng (theo Bùi Thanh Hải Viện Cơ ðiện đã cơng bố trên tạp chí của Viện Cơ ðiện 1982).
Năm

1972

1978

1979

2010 (Dự báo)

Diện tích làm đất tối thiểu

18%

24,9%

29,3%

90%

Ở nước Anh:
Từ năm 1961 khi ngành Công nghiệp nước Anh sản suất thuốc trừ cỏ
thì cũng bắt đầu ứng dụng qui trình làm đất tối thiểu cho ngành trồng trọt và
cho kết quả năng suất cây trồng rất cao.
Bộ nơng nghiệp Anh đã đề ra nhiệm vụ:
- Tổ chức sử dụng phương pháp làm ñất tối thiểu vào các vùng khác
nhau trong nước cho hợp lý
- Chọn các vùng sử dụng qui trình làm đất tối thiểu và lập qui ñịnh về
bảo vệ cấu tượng ñất
- Chế tạo các liên hợp máy mới, bảo đảm làm đất ít lượt và không di
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 14


chuyển trên ñất ñã cày
Ở nước Nga:
Năm 1954, phương pháp làm ñất của Man Xép: Tức là làm nhỏ lớp ñất
mặt 5 - 7 cm ñể canh tác; sau 3 năm mới cày sâu không lật một lần; phương
pháp này so với phương pháp làm ñất cổ truyền ñã giảm ñược 50% chi phí
nhiên liệu cho khâu làm ñất và giảm chi phí giá thành sản phẩm 27%.
1.3. Tình hình nghiên cứu máy làm ñất ở Việt Nam
Ở nước ta, do nền cơng nghiệp cịn đang ở mức phát triển thấp, ngành
chế tạo máy nông nghiệp không tránh khỏi những khó khăn nhất định đặc biệt
là chế tạo các máy phức tạp như máy kéo, máy gặt ñập liên hợp, máy phay…
Do đó máy móc được sử dụng trong nơng nghiệp chưa phổ biến, máy
móc chỉ được đưa vào sản xuất trong các nơng trường lớn là chính, cịn với
quy mơ sản xuất hộ gia đình thì chủ yếu là dùng sức kéo của trâu, bị hoặc
máy móc nhỏ, điều này đã làm ảnh hưởng khơng nhỏ đến năng suất và chi phí

lao động.
Hiện nay, khâu làm đất tuỳ theo ñiều kiện ñất ñai, tập quán, trình ñộ kỹ
thuật, kinh tế từng vùng miền mà sử dụng các loại công cụ và máy móc khác
nhau. Có thể phân thành các loại sau:
- Làm đất bằng cơng cụ thủ cơng
- Làm ñất bằng sức kéo của trâu, bò
- Làm ñất bằng máy kéo nhỏ có cơng suất < 30 sức ngựa
- Làm đất bằng máy kéo lớn với máy móc truyền thống (cày + bừa)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 15


Chương II: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ CẤU
TRÚC MÁY LÀM ðẤT CHO VÙNG TRỒNG SẮN
2.1. Yêu cầu kỹ thuật làm ñất trồng sắn
Xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật phát triển của cây sắn, trên các vùng ñất
trồng sắn ở Việt Nam, chúng tơi đã đưa ra u cầu kỹ thuật làm ñất như sau:
- Dùng cày 2 lớp:
+ Lớp 1 (tầng canh tác): Băm nhỏ, làm tơi, trộn ñều tàn dư thực vật vào
trong tầng ñất canh tác, trả lại chất hữu cơ cho ñất. Lớp ñất này cần có độ tơi
có kích thước cục đất < 3cm, chiếm > 80% và đạt độ sâu 12 ÷ 15cm.
+ Lớp 2 (tầng đất nền): ðào sâu khơng lật tầng đất dưới có độ sâu 15 30 cm; kích thước cục đất từ 3 ÷ 10cm, chiếm 70%; để tăng chiều dày tầng
canh tác, củ sắn có nhiều dinh dưỡng và phát triển sâu hơn; dự trữ ñược nhiều
nước trong ñất khi mưa to; hạn chế ñược xói lở, lũ lụt; ñồng thời tạo ra ñổ
hổng lớn, chứa ñược nhiều dưỡng khí làm cho đất thống, điều hịa độ ẩm
của ñất khi nắng hạn, củ sắn dễ phát triển.
- Mặt ruộng sau khi làm bằng phẳng, hạn chế nước ñọng gây thối củ.
- Chi phí năng lượng trên đơn vị diện tích giảm, góp phần tăng hiệu quả
sản xuất sắn.
- Hạn chế vết bánh xe máy kéo di chuyển trên mặt ruộng tránh phá võ

kết cấu đất.
2.2. Các cơng cụ và máy móc làm đất cho vùng trồng sắn hiện nay
Hiện nay, khâu làm ñất trồng sắn tuỳ theo ñiều kiện đất đai và tập qn,
trình độ kỹ thuật, kinh tế từng vùng miền mà sử dụng các loại công cụ và máy
móc khác nhau. Có thể phân thành các loại sau:
- Làm đất bằng cơng cụ thủ cơng
- Làm đất bằng sức kéo trâu, bị
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .......... 16