CC BY
32
Техническое переоснащение парка уборочной техники сельскохозяйственных организаций Краснодарского края
Е.М. Юдина, к.т.н., ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ
Производство зерна в основных зернопроиз-водящих регионах ЮФО по плодородию почв и климатическим условиям имеет возможность увеличиться в 1,5 раза. Для этого достаточно полного выполнения всех агротехнических приёмов возделывания, уборки и послеуборочной доработки. Пример тому — некоторые хозяйства Краснодарского края (КСП «Хуторок», колхоз имени Ленина Новокубанского района и др.), у которых средняя урожайность основных зерновых культур превышает 65 ц с гектара. Эти хозяйства по урожайности основных зерновых культур вышли на уровень передовых в этом отношении европейских стран (Англия, Франция, Германия), где она достигает 60—70 ц/га. При этом следует отметить, что в этих странах количество минеральных удобрений, внесённых в пересчёте на 100% питательных веществ, составляет 270—350 кг/га.
Перспективы повышения производства зерна до уровня передовых европейских стран наиболее реальны в Краснодарском крае. Здесь практически полностью сохранились средние и крупные сельскохозяйственные организации, производству зерна в которых независимо от специализации отводится ведущая роль.
Наиболее трудоёмкий процесс в производстве зерна — это уборка урожая [1, 2]. Затраты труда на уборку урожая составляют около 50% от общего объёма затрат при возделывании культуры. При этом возникают сложности с привлечением необходимого числа работников из-за снижения численности сельских жителей, трудоёмкости работ и низкой оплаты труда. В организациях Краснодарского края практикуется привлечение на период уборки сезонных и временных работников. В результате растут расходы предприятия на размещение работников (содержание общежития), платежи в ФМС и т.д., из-за низкой квалификации рабочей силы и низкого качества уборки теряется часть валового сбора.
Материал и методы исследования. Считаем целесообразным осуществлять механизированную уборку зерна по новой технологии — «невейка». Она уже прошла производственную проверку в Канаде и обеспечила высокую эффективность [3]. Базируется технология на использовании прицепных зерноуборочных комбайнов, не уступающих по производительности самоходным одинаковой мощности, но более дешёвым.
За последние десятилетия с переходом к обмолачиванию зерновых культур на месте их произрастания в технологическом процессе этой операции не происходило особых изменений.
С переменным успехом практиковалась раздельная и прямая уборка. Конструкторы и машиностроители сельскохозяйственного направления практически были оторваны от сущности самой проблемы уборки выращенного урожая, а концентрировались преимущественно на повышении производительности и качества молотильно-сортировального и жатвенного агрегатов. Между тем в сельском хозяйстве постоянно стояла острейшая проблема более полного сбора всего выращенного урожая, а не только её семенной части. Наиболее ценной незерновой частью урожая является мякина, которая при комбайновой уборке вместе с соломой сбрасывается на поле. Собрать мякину для дальнейшего использования на корм было очень трудно, и решался лишь вопрос сбора соломы.
Работники совхозов и колхозов искали пути в заготовке большего количества соломы на кормовые цели, улучшении её переваримости и поедаемости. Для этого применялись различные методы — силосование с кукурузой, сдабривание при силосовании сывороткой, измельчение, брикетирование и гранулирование, обработка щелочными растворами и аммиаком. Однако все эти усилия и затраты сводились исключительно для сохранения поголовья и не могли существенно влиять на продуктивность животных.
Безусловно, практические работники знали, что кормовая ценность соломы невысокая, но этот вид корма реально оставался ежегодно в хозяйстве и создавал основу для рациона жвачных животных, а остальное дополнялось зерном.
Конструкция отечественных и импортных зерновых комбайнов устроена для сбора максимально чистого урожая основной культуры. Современные сепараторы комбайнов прямо в полевых условиях доводят зерно до базисных кондиций с содержанием 1—2% примеси. Остальная часть надземной массы после отделения семенной части сбрасывается на поле.
В особо неурожайные годы в хозяйствах в целях максимального сбора незерновой части урожая самостоятельно совершенствовали конструкцию комбайнов половосборниками или вручную собирали полову.
По инициативе МСХ Канады разработана новая технология уборки культур под названием «Меклеод Харвест». Она заключается в сборе и рациональном использовании всей наиболее ценной части выращенного урожая надземной массы сельскохозяйственных культур в фазе полной спелости, кроме соломы [3].
Специальный прицепной комбайн МН-130 оригинальной конструкции скашивает или под-
бирает валки зерновых, масличных и кормовых культур в полной спелости. В связи с тем что при данном способе уборки не нужно сортировать обмолачиваемую массу, производительность молотильного аппарата комбайна МН-130 может быть использована на полную мощность.
Зернокормовая масса доставляется для сортировки на стационарный агрегат МН-230, где разделяется на зерновую (семенную) и кормовую части.
Новая технология уборки теоретически и практически полностью исключает потери семян культурного растения при обмолоте, что на практике равнозначно увеличению урожайности зерновых и мелкосеменных масличных культур на 3—4 ц/га, а по многолетним травам сборы семян удваиваются.
Снижается потенциальная засорённость полей семенами сорняков, так как они при уборке полностью увозятся с полей, размалываются на агрегате МН-230 и обогащают мякину питательными веществами. При неукоснительном выполнении всех агротехнических мероприятий — паровые севообороты, оптимальные сроки посева, своевременная уборка по новой технологии поля за несколько лет полностью освобождаются от вредоносного влияния сорняков.
Однако значительные размеры инвестиций в реализацию рассматриваемого направления совершенствования производства зерна требуют научного обоснования их эффективности и окупаемости [4—6].
Результаты исследования. Повысить валовые сборы зерна можно также обоснованным использованием разных сортов пшеницы по срокам созревания. Это позволит увеличить сроки проведения уборочных работ, а следовательно, сократит потери зерна от осыпания. Зерновое производство остаётся неустойчивым, урожайность и валовые сборы зерна колеблются по годам и во многом зависят от складывающихся погодных условий. Анализ показывает, что валовые сборы зерна в регионе подвержены значительным колебаниям. Размах колебаний (отношение максимального валового сбора к минимальному) варьирует в пределах 2,6—1,3.
Осуществляя сортосмену и внедряя новые сорта, необходимо учитывать и другие важные составляющие управления ассортиментом, а именно его сбалансированность по широте, глубине и насыщенности продуктовой линии. В первую очередь это касается наличия в ассортименте разных групп по продолжительности вегетационного периода.
Это, с одной стороны, снижает риски уменьшения урожая из-за плохих погодных условий и трудностей со своевременным сбором урожая, а с другой — диверсифицирует рыночное предложение, привлекая этим потенциальных покупателей.
В соответствии с теорией рационального использования ограниченных средств в экономике ресурсы перетекают в ту область, которая обеспечивает максимизацию прибыли предпринимателю. При рассмотрении отношения удельного веса в прибыли к удельному весу в посевах видны основные дисбалансы спроса и предложения хозяйства (табл. 1). Так, если коэффициент больше 1, то это означает, что прибыль, полученная от инвестирования ресурсов (земельных, трудовых, материальных) в производство данной группы сортов, превышает общехозяйственную эффективность использования ресурсов. Это происходит, в частности, в результате повышенного спроса на зерно таких сортов, что приводит к соответствующему увеличению уровня товарности и цены реализации. Если коэффициент меньше 1, то предложение хозяйства по данной группе не отвечает спросу, что приводит к низкому уровню товарности и недостаточному весу в прибыли относительно затраченным на производство ресурсам. Как видно, наиболее эффективным было производство среднепоздних сортов. Занимая лишь 11% площадей посева, они принесли 18,4% всей прибыли за рассматриваемый период.
Анализ ассортимента озимой пшеницы по группам спелости показал, что, во-первых, существует повышенный спрос на семена среднепоздней группы, который на 2/3 превосходит предложение хозяйства. Во-вторых, в отсутствие введения новых ультраскороспелых, среднеранних и среднепоздних сортов в товарном портфеле фактически используется только две группы спелости, что негативно влияет на конкурентоспособность производства и реализации озимой пшеницы. В частности, фактическое исключение из сортосмены среднепоздней и среднеранней групп привели к сильному сужению ассортимента. В-третьих, наименьшей конкурентоспособностью в хозяйстве обладают среднеранние сорта. Для снижения риска товарности, присущего данной группе, необходимо увеличить количество возделываемых сортов и ограничить долю в посевах каждого из них до 8—10%, что обеспечит диверсификацию производства и разнообразит предложение хозяйства по этой продуктовой линии.
Сорта, имеющие разные биологические особенности и свойства, при смене лимитов среды
1. Средние показатели удельного веса групп сортов пшеницы в посевах и прибыли
Группа сортов Уровень товарности, % Удельный вес в прибыли, % Удельный вес в посевах, % Отношение удельного веса в прибыли к удельному весу в посевах
Скороспелые 25,8 36,2 36,0 1,0
Среднеранние 17,8 16,8 26,8 0,63
Среднеспелые 31,6 28,4 25,1 1,13
Среднепоздние 42,9 18,4 11,0 1,67
практически ежегодно меняются рангами по урожайности (табл. 2). В настоящее время, когда урожайность является важнейшим показателем эффективной деятельности хозяйства, от которого напрямую зависят такие показатели, как выручка, себестоимость единицы продукции, рентабельность производства, являются неотъемлемой целью формирования ассортиментной политики.
Исследование показало, что не только ежегодные изменения погодных условий могут существенно снизить валовые сборы озимой пшеницы. Значительную роль в обеспечении стабильности сборов зерна играет и тот факт, насколько диверсифицированы посевы по продолжительности вегетационного периода сортов.
Если в 2010 и 2011 гг. наилучшие показатели урожайности демонстрировали скороспелые сорта, то в 2012 г. — уже среднеранние и среднеспелые. 2013 г., наоборот, был неудачным для сортов средних групп спелости, а в 2014 г. высокую урожайность
показали среднепоздние сорта. Эти примеры показывают, что присутствие в ассортименте разных групп спелости способствует тому, что снижение урожайности по одной из них компенсируется повышенной урожайностью по другой. Например, в 2015 г., несмотря на сужение ассортимента по продолжительности вегетационного периода, благодаря разнице в 6—7 дней между сроками сбора, активно используемой в посевах, скороспелых и среднеспелых групп, получилось частично уменьшить влияние неблагоприятных погодных условий. В результате снижение урожайности по среднеспелым сортам компенсировалось высокой урожайностью по скороспелым.
Исходя из этого можно предположить, что для небольших хозяйств, не имеющих возможности использовать в посевах озимой пшеницы широкий набор сортов по продолжительности вегетационного периода, требуется высевать, как минимум, две группы спелости (например, скороспелых и
среднеспелых), при которых достигается минимально необходимый уровень диверсификации.
Одной из главных составляющих новой сортовой политики, основанной на принципе мозаичного размещения большого количества генетически разнородных сортов, является многоступенчатая последовательная сортосмена. В этой связи ассортиментная политика в хозяйствах становится всё более сложным процессом. Определение сортов со слабыми перспективами, замещение в площадях по-
2. Урожайность сортов озимой пшеницы различных групп спелости, %
Группа спелости Год
2010 2011 2012 2013 2014 2015
Скороспелые 57,1 54,2 55,9 51,9 75,4 66,7
Среднеранние 51,2 42,9 57,6 51,7 62,6 57,4
Среднеспелые 44,9 40,5 57,3 48,2 85,7 58,7
Среднепоздние 47,9 46,3 54,7 52,2 92,3 -
3. Планируемый сортовой состав озимой пшеницы
Сорт Год посева Площадь, тыс. га
Ультраскороспелый Юмпа 2017/2018 350,0
Скороспелый Нота 2017/2018 700,0
Среднеранний Таня 2017/2018 700,0
Среднеспелый Первица 2017/2018 1050,0
Среднепоздний Фортуна 2017/2018 700,0
Итого 3500,0
Количество персонала, Часовая Затраты
Технологическая операция обслуживающего производительность труда,
агрегат, чел. агрегата, га, т/час чел. ч/сез
Существующая технология
Предпосевная культивация 1 4,2 11242,6
Посев с внесением минеральных удобрений 1 5,1 9258,6
Прикатывание посевов 1 6,1 7740,8
Подбор и обмолот валков 1 2 11500,0
Прямое комбайнирование с измельчением соломы 1 2 12109,5
Транспортировка зерна от комбайна 1 40 23600,0
Итого 75451,6
Проектируемая технология
Предпосевная культивация, посев с внесением 1 4,9 9636,53
минеральных удобрений, прикатывание
Прямое комбайнирование со сбором невейки 1 3,6 13116,39
и измельчением соломы
Транспортировка вороха на стационар, 1 24,5 9636,73
Очистка вороха (невейки) на стационаре 2 100 4722,00
Итого 37111,7
4. Затраты труда по существующей и совершенствованной технологиям
сева старых видов озимой пшеницы на более новые, соблюдение баланса сортов по продолжительности вегетационного периода — все это требования, с которыми сталкивается руководство хозяйства при переходе к новой ассортиментной политике.
Предлагаемый сортовой состав озимой пшеницы для хозяйств Краснодарского края представлен в таблице 3.
По каждой категории сортов озимой пшеницы проводится отдельный комплекс работ по уходу. Нами выполнены предварительные расчёты применительно к одному из районов Краснодарского края — Каневскому. Уборка посевов по новой технологии в 2018 г. планируется на площади 47,2 тыс. га, исключая площади, занятые озимой пшеницей, уборку которой в Каневском районе осуществляют комбайнами NEW HOLLAND, John Deere, Claas Lexion. График проведения работ по посеву, уходу за ними на весь срок реализации проекта представлен в таблице 4.
Как видно по таблице 4, переход на предлагаемую технологию возделывания и уборки озимой пшеницы в масштабах района приведёт к годовой экономии затрат труда на 38340 чел. ч/сез.
Вывод. Разработана программа технико-технологического переоснащения производства озимых
зерновых. Её цель — повышение валовых сборов зерна и снижение затрат (на примере сельхозпредприятий Каневского района Краснодарского края) за счёт применения новых высокопроизводительных сортов, новых технологий посева и уборки.
Литература
1. Маслов Г.Г., Юдина Е.М. Перспективные направления развития техники для уборки зерна // Наука сегодня: факты, тенденции, прогнозы: матер. междунар. науч.-практич. конф.: в 2-х частях / Научный центр «Диспут». Вологда, 2016. С. 75-77.
2. Юдина Е.М., Шуликов С.В. Перспективные направления уборки зерновых колосовых культур // Инновационные технологии нового тысячелетия: сб. ст. Междунар. науч.-практич. конф.: в 2 ч. Ч. 2. Уфа, 2017. С. 116-120.
3. Гейдебрехт И.П. Канадская технология уборки сельскохозяйственных культур // Техника и оборудование для села. 2006. № 4. С. 38-40.
4. Кастиди Ю.К. Экономическая эффективность формирования и обновления машинно-тракторного парка сельскохозяйственных предприятий (по материалам Краснодарского края): дисс. ... канд. эконом. наук / Кубанский государственный аграрный университет. Краснодар, 2012.
5. Бершицкий Ю.И. Экономическое обоснование номенклатурного и количественного состава комбайнового парка сельскохозяйственных организаций / Ю.И. Бершицкий, К.Э. Тюпаков, Н.Р. Сайфетдинова, Ю.К. Кастиди, А.Р. Сай-фетдинов // Экономика и предпринимательство. 2015. № 9-1 (62-1). С. 775-779.
6. Кастиди Ю.К., Крепышев Д.А. Экономическая эффективность обеспеченности товаропроизводителей Краснодарского края сельскохозяйственной техникой // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2011. № 28. С. 39-42.
Обоснование параметров двухфазного течения «воздух - зерновой ворох» для моделирования работы системы очистки зерноуборочного комбайна
И.Д. Бадретдинов, к.т.н., Р.Р. Насыров, аспирант, ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ
В зерноуборочных комбайнах (ЗУК) разделение зерна от мякины и полова производится в системе очистки. Зерновой ворох, выделенный молотильно-сепарирующим устройством, поступает по транспортной доске на колеблющиеся решётные станы и при движении расслаивается на два слоя: вверх поднимаются лёгкие частицы (шелуха), вниз опускаются твёрдые частицы (зёрна). На верхнем и нижнем решётах происходит сепарация зернового вороха воздушным потоком, создаваемым вентилятором. При этом тяжёлые частицы (зёрна) под собственным весом проходят через отверстия решёт вниз в зерновой шнек, а лёгкие частицы (примеси) под воздействием воздушного потока сходят с решета в выходящий поток из системы очистки полова. Эффективность работы системы очистки ЗУК существенно зависит от равномерности подачи воздушного потока по ширине системы очистки и положения углов наклона решёт. Однако такие системы очистки имеют существенный недостаток: при сепарации зернового вороха различных культур, сортов
происходит выброс (потери) части полноценных зёрен во фракцию лёгких примесей (полова), что объясняется несовершенством конструкции и сложностью регулировок системы очистки ввиду отсутствия теоретических методов моделирования технологического процесса их работы и обоснования конструктивно-технологических параметров.
Для математического описания технологического процесса сепарации зернового вороха от лёгких примесей воздушным потоком в системе очистки ЗУК можно представить зерновой материал как твёрдые частицы, а воздушный поток как газ и рассмотреть движение газа через твёрдые частицы. Но для правильного математического описания работы системы очистки ЗУК необходимо определить класс течения смеси газ - частицы (воздух - зерновой ворох) и установить возможность применения методов двухфазных течений применительно к её технологическому процессу.
Цель исследования - обосновать параметры воздушного потока и зернового вороха для математического описания и моделирования технологического процесса работы системы очистки зерноуборочного комбайна методами двухфазных течений.
