Современные технологии уборки урожая

Обновлено: 04.10.2024

Агрономия - сложная наука. Цель земледельца, выжать все соки с каждого клочка земли. В качестве сока здесь выступает урожай. Всё делается ради высокой урожайности.

Какое огромное количество факторов влияет на это. Голова пойдет кругом. И многие из них абсолютно не контролируемы человеком. Затяжные дожди или выпадут сугробы снега в сентябре. И всё - прощай урожай. Агроном должен знать огромное количество агротехнических приемов для минимизации рисков.

Вот один из приемов - выбор способа уборки. Исследовав состояние почвы, растений, учтя климатические и погодные показатели можно выбрать один из двух способов: однофазный способ или двухфазный.

Это всё тот же комбайн, который ходит по полю, но разница в том, скошены ли стебли предварительно или нет.

Однофазный способ. Прямое комбайнирование

Это простой классический метод. Стебель и колос растений подсыхает, уборочная техника выходит на поле. В этом случае комбайн жаткой скашивает стебли, собирает их и обмолачивает. Зерно накапливается в бункере. То что осталось в виде соломы выгружается позади комбайна или накапливается в копнителе, либо измельчается и разбрасывается по полю.

Целью данной работы является ознакомление с новой и перспективной технологией уборки урожая зерновых культур методом обмолота растений на корню двухбарабанной жаткой очесывающего типа . В работе рассмотрены такие аспекты данной технологии, как её возникновение, возможности, преимущества и ограничения в сравнении с классической технологией уборки урожая.

Также представлена информация о конструкции очесывающей жатки и её технических характеристиках, рассмотрены экономические аспекты эксплуатации жаток и данные по использованию этой технологии в реальных условиях.

1. Классическая технология уборки зерновых культур и техника для её реализации.

Основные недостатки.

Уборка урожая - завершающая технологическая операция в растениеводстве. От того, насколько эффективно она будет осуществлена, зависят результаты всего технологического процесса продолжительностью в год. В связи с этим одними из основных агротехнических требований, предъявляемых к зерноуборочной технике, являются:

максимальная скорость уборки в период оптимальных агротехнических сроков;
минимальные потери убираемого урожая;
минимальные затраты ресурсов (топлива, запасных частей и т.д.) на период уборочной;
надежность и долговечность зерноуборочной техники.

2. Технология уборки урожая колосовых культур методом обмолота растений на корню.

Эволюция конструкции очёсывающих жаток.

Суть технологии выражена в названии и заключается в отделении зерновок от стебля растения рабочим органом жатки без срезания самого стебля.
Таким образом, практически все стебли растений остаются на корню, а хлебная масса, состоящая из свободного зерна, оборванных колосьев, половы и незначительного количества оборванных стеблей, попадает в комбайн для дальнейшего обмолота и сепарации.
История метода уходит в древность в первый век нашей эры во времена Римской империи и связана с так называемой галльской жаткой, описанной древнеримским писателем Палладием. Истории галльской жатки и её возрождения хорошо описаны в работах П.И. Чуксина. Здесь будет проанализировано только развитие жаток очёсывающего типа, чтобы глубже понять устройство таких жаток сегодняшнего дня.
Впервые в качестве орудия для обмолота колосовых культур на корню был использован гребень - пластина с заостренными зубьями. В силу того, что гребень широко использовался для чесания пряжи, льна, расчесывания волос, тип жатки, в которой рабочим органом был гребень, назывался очёсывающим. Соответственно, способ отделения зерна от стебля основывается на очёсывании (расправлении, выравнивании) стеблей с помощью гребня.
Жатка (рис.1) представляла собой короб на колесах, сзади которого был впряжен вол, толкающий короб вперед. На передней стенке был закреплен гребень с заостренными боковыми гранями зубьев. При движении короба гребень внедрялся в стеблестой, а идущий сбоку человек с т-образным толкателем в виде длинной палки с поперечиной на конце пятился назад и воздействовал на колосья, которые при соприкосновении с острыми кромками гребня обламывались и падали в короб. Конечно, целью этого процесса было отделить колоски от стебля, но поскольку в чистом виде без вымолачивания зерна из колоса сделать это было невозможно, то в первом приближении рассматриваемый способ можно назвать прообразом метода обмолота растений на корню.

В галльской жатке гребень являлся пассивным рабочим органом, а т-образный толкатель был активным рабочим органом. В австралийской жатке Джона Ридли, созданной в 1843г, гребень также оставался пассивным рабочим органом, а функцию человека с толкателем выполнял расположенный над гребнем лопастный битер. Как и в случае с галльской жаткой, целью процесса являлся сбор колосков. Благо, что это сделать было легко, так как в Австралии сухой климат и стебли растений легко ломались от механического воздействия лопастей битера, при этом не было необходимости делать грани на зубьях гребня заостренными. При воздействии лопастей битера на колосья из них вымолачивалась сравнительно большая часть зерна, чем в галльской жатке, поэтому и эту машину можно отнести к орудиям для обмолота растений на корню.
Из сказанного об очёсывающих жатках видно, что в целом это были колосоуборочные машины и к технологии обмолота растений на корню их можно отнести только как прообразы будущих машин. Однако заслуга этих устройств в развитии зерноуборочной техники состоит в том, что это были реальные образцы, которые убирали только зерновую часть урожая, оставляя солому в поле.
Австралийская жатка, даже превратившись в комбайн, который собирал колоски, обмолачивал, отвеивал зерно, наполнял им мешки и автоматически выгружал их, оставалась простой, имела небольшие габариты, массу и позволяла убирать за световой день до 40га. При этом энергетические затраты на получение одного килограмма зерна по сей день остаются непревзойденными и это еще раз подтверждает справедливость приведенных ранее расчетов и выводов, что недостатки современной традиционной технологии уборки урожая связаны со срезанием и переработкой соломы.
Колосоуборочные комбайны хорошо работали в условиях сухого климата Австралии и Южной Америки, но использование их на территориях с влажным климатом не увенчалось успехом. Влажный эластичный стебель растения, взаимодействуя с пассивным гребнем, плохо обламывался, и уборка сопровождалась большими потерями в виде пропущенных колосьев. Это обстоятельство, наряду с другими условиями, не позволили колосоуборочным машинам с пассивным гребнем найти свое место в растениеводстве стран Северного полушария.
Законы развития технических систем устанавливают, что совершенствование устройств происходит в строго определенном направлении: с макроуровня на микроуровень, от статики к динамике, от пассивного к активному. Поэтому не удивительно, что в начале 70-х годов прошлого столетия начался новый этап в разработке жаток очёсывающего типа, способных работать при любом климате. Первыми этим вопросом занялись ученые из научно-исследовательской лаборатории при Мелитопольском институте механизации сельского хозяйства под руководством Шабанова Петра Антоновича. Многочисленные исследования и эксперименты в области очеса колоса привели к заключению, что основной рабочий орган жатки (гребенка) должен быть активный и в основу его работы должно быть положено также физическое явление, как удар гребенки о зерновку (рис. 2).

Рис.2. Модель взаимодействия гребенки и колоса

Из теоретической механики известно, что среднее значение ударной силы можно определить из соотношения (1)

где: mз - масса зерна, равная m = 0,04*10-3кг;
τ- время воздействия гребенки на зерновку τ = 6*10-5с;
V – скорость гребенки V = 17 м/с.
Подставив эти значения, определим силу Fср.

Экспериментальным путем было определено, что для отделения зерновки от колоса необходимо усилие F=3H.
Следовательно, при взаимодействии гребенки с зерновками они должны отделяться от колоса. В случае прочной связи зерновок с колосом, когда усилие отрыва колоса меньше, чем усилие, необходимое для отделения зерновок, будет отрываться колос.
Замечательным в явлении удара есть и то обстоятельство, что перемещение точки за время удара стремиться к нулю. Другими словами, если скорость гребенки подобрана правильно, стебель при взаимодействии гребенки с колосом не перемещается, т.е. остается в земле. Отсюда первая научная задача состояла в подборе скорости движения гребенок. Эта скорость должна была отвечать двум противоречивым условиям. С одной стороны, она должна быть максимально большой, чтобы стебель не вырывался из земли, с другой — как можно меньше, чтобы при ударе не повреждалась зерновка. Как выяснилось, оптимальная скорость движения гребенок должна составлять V ≈ 17м/с.
На основании выбранного учеными ударного принципа действия гребенок была создана конструкция жатки (рис.3), основным рабочим органом которой является очесывающий барабан 1, на котором вдоль его образующих были расположены ряды гребенок.
После взаимодействия с гребенками вращающегося барабана очесанные зерна и колосья летели вперед и вверх. При этом для зерна, летящего вверх, был установлен верхний кожух, который формировал и направлял поток в зону сбора очесанной массы, а для летящего вперед зерна был установлен битер-отражатель 2 с гребенками, основной функцией которого было направление этого зерна обратно в основной поток.
Сбор очесанной массы происходил позади очесывающего барабана в желобообразной емкости, в которой был расположен шнековый транспортер 3, необходимый для перемещения очесанной массы в комбайн.

1- барабан очесывающий; 2 - битер-отражатель; 3 - шнековый транспортер; 4 - передний кожух.

Рис.3. Схема двухбарабанной жатки очёсывающего типа

Для исключения воздействия гребенок битера-отражателя на стеблестой в нижней части он был огражден передним кожухом 4. При вращении барабана и битера-отражателя навстречу друг другу возникающий воздушный поток способствовал транспортированию очёсанной массы в зону шнека. Для отведения воздуха за пределы жатки заднюю часть верхнего кожуха сделали перфорированной. Добавив в устройство адаптер для соединения с комбайном, агрегат стал жаткой с активными рабочими органами, способной очёсывать стеблестой в районах с влажным климатом.
Рассматривая конструктивную схему жатки очёсывающего типа с активными гребенками, следует отметить, что она отличается от ранних колосоуборочных машин не только конструкцией, но и принципом действия, который состоит в следующем.
При поступательном движении жатки, она своим передним кожухом наклоняет стеблестой, пропуская его под собой. Далее со стеблестоем взаимодействуют гребенки очёсывающего барабана. Стебли растений проходят сквозь щели гребенок, освобождаясь от колосьев и зерна в соответствии с тем физическим явлением, которое описывалось ранее.
Следует отметить, что наиболее оптимальная зона очёса лежит в пределах φ=70о, расположенных в IV квадранте очёсывающего барабана (см. рис.4). Чтобы выдерживать этот диапазон, жатку погружают в стеблестой на глубину приблизительно 0.4м. Если колос будет очёсан ниже этой зоны, возникает вероятность выброса очёсанной массы вперед, если выше - часть очёсанной массы может быть увлечена гребенками и сброшена на землю. В обоих случаях уборка будет сопровождаться потерями зерна.
После очёса хлебная масса по инерции и под воздействием воздушного потока движется вдоль верхнего кожуха в шнековую емкость, а оттуда транспортируется шнеком в наклонную камеру комбайна и далее в молотильный аппарат.
Как видно из описания конструкции и работы жатки, её отличительной особенностью в сравнении с колосоуборочными машинами является наличие одного основного рабочего органа (активного очесывающего барабана) вместо двух (пассивного гребня и активного лопастного битера) рабочих органов у австралийской жатки. Это отличие позволило сделать жатку более совершенной и создало возможность убирать хлеба с влажным стеблестоем. Поскольку при взаимодействии гребенок с колосом высвобождается до 80% зерна, то на сегодняшний день такая жатка является наиболее совершенным орудием для технологии уборки урожая методом обмолота растений на корню.
Рассматривая эволюцию жаток очёсывающего типа, целесообразно заглянуть и в перспективу их развития. Исходя из законов развития техники, видится три взаимосвязанных направления совершенствования жаток.
Первое направление будет связано с совершенствованием функций, которые присущи существующим жаткам. Прежде всего, это касается качества очёсывания хлебов с разноуровневым стеблестоем, хлебов со слабой связью зерновок с колосом, влажных хлебов, сильно полегших и спутанных стеблестоев.
Второе направление совершенствования жаток будет представлять из себя расширение их специализации в части ассортимента убираемых культур. Речь идет об уборке сои, гороха, рапса, которые очесывающие жатки хотя и могут убирать, но с недопустимо высокими потерями (более 7÷10 %).
И, наконец, третье направление будет посвящено насыщению жатки дополнительными функциями, такими как домолот, сепарация и сбор очищенного зерна. В этом случае при агрегатировании на соответствующее энергосредство, например трактор, жатка превращается в комбайн. Другими словами, завершив спираль развития, может произойти возвращение на качественно новом уровне к австралийским комбайнам очёсывающего типа.

Назначение, технические характеристики, устройство.

Жатка предназначена для уборки урожая колосовых культур, таких как: пшеница, ячмень, рожь, овес, тритикале, а также семенников трав прямым комбайнированием методом обмолота растений на корню и подачи очёсанной массы в зерноуборочный комбайн. Модельный ряд включает жатки с шириной захвата 5,6 и 7 метров.

Жатки имеют следующие технические характеристики:

Рассмотрим более детально конструкцию жатки.
Жатка (рис.4) включает в себя раму, на которой смонтированы в подшипниковых опорах барабан, битер-отражатель и шнек. Сверху и спереди рама закрывается верхним и передним кожухами, организовывая тем самым замкнутый объем для перемещения хлебной массы. Вращение битера, барабана и шнека осуществляется посредством привода, состоящего из двух цепных передач, контрпривода, фрикционных муфт и карданного вала. На раме жатки закреплен адаптер, соединяющий жатку с различными моделями комбайнов.

4. Возможности, преимущества и ограничения жаток очёсывающего типа.

4.1 Возможности и преимущества.

против при использовании традиционной жатки.

В относительном измерении экономия составляет .

4.2 Ограничения.

Прежде всего, следует отметить, что уборка урожая методом обмолота на корню, а вместе с ней и жатки очёсывающего типа, не являются универсальными зерноуборочными устройствами и используются при уборке, преимущественно, колосовых и метелочных зерновых культур и некоторых видов семенников трав. Поэтому и технология, и жатки не исключают традиционной технологии уборки урожая.
Жатки очёсывающего типа не могут использоваться при раздельном комбайнировании и убирают урожай только прямым комбайнированием.
В отличие от традиционных жаток, очёсывающие жатки более чувствительны к сортовым особенностям растений и их физико-механическому состоянию (влажность, связь зерна с колосом, ломкость стебля и т.д.). Прежде всего, это отражается на потерях, и в меньшей степени — на других функциях жатки (транспортирование, повреждаемость).
При правильной эксплуатации жатки и нормальном состоянии хлебов потери за жаткой будут составлять менее 1%, что сопоставимо с показателями работы хорошо отрегулированной классической жатки. Однако, даже столь малые потери визуально более заметны при очесывающей технологии, т.к. в прямостоячей очёсанной стерне легче увидеть один неочесанный стебель с колосом, чем сотни укрытых половой зерен при традиционном способе уборки. Такая субъективная оценка потерь встречается часто, но после инструментальных замеров снимается полностью.
Однако встречаются случаи, когда потери объективно высокие. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся из них.
а) потери свободным зерном, осыпанным на почву.
Такие потери возникают в тех случаях, когда хлеб перестоял, зерно слабо держится в колосе и склонно к самоосыпанию. При движении жатка воздействует своей передней частью на стеблестой и от механического взаимодействия колоса с металлическими поверхностями жатки зерна осыпаются на землю. Кроме этого, гребенки, вытягивая переплетенные стебли из уплотненного передним кожухом стеблестоя, протаскивают колос сквозь стебли, что приводит к явлению самоочёса, при котором слабодержащиеся зерна осыпаются на землю. Величина таких потерь превышает допустимые нормы. При традиционной технологии в таких случаях уборка также сопровождается большими потерями, но меньшими, чем при очесывающей технологии. Из этого следует, что жатки очёсывающего типа следует использовать в ранние сроки уборки. Описанные потери являются принципиальным ограничением использования очесывающих жаток.
б) потери прямостоящим стеблестоем с колосом.
Эти потери возникают в тех случаях, когда стеблестой имеет существенную разноуровневость в расположении соцветий из-за неравномерной всхожести. Ранее рассматривалось, что для качественного очесывания стеблей жатку необходимо погрузить в стеблестой приблизительно на 0.4м, тем самым настроится на очесывание основного яруса колосьев. Если часть колосьев расположена значительно ниже основного яруса, то они могут остаться неочёсанным или очёсанным наземь. Настройка жатки относительно нижнего яруса приводит к поломке более высоких стеблей и они падают на землю неочёсанными. При традиционной технологии такие потери присутствуют в меньшей мере, т.к. жатка отстраивается относительно уровня земли достаточно низко. Хотя и при этой технологии в этом случае возникают потери срезанным колосом. Для жаток очёсывающего типа такого рода потери не являются принципиальным ограничением. Это недостатки в конструкции жатки, которые со временем могут быть устранены при совершенствовании жаток.
в) потери оборванными колосками.
Как правило, эти потери минимальны и возникают при уборке перестоявшего ячменя, как следствие слабой связи колоса со стеблем. Природа потери такая же, как и при самоочёсе.
Ограничение носит принципиальный характер. Следует отметить, что при уборке ячменя традиционной жаткой в фазе, когда колос поник, потери срезанным колосом на порядок выше, чем те, которые остаются после очёсывающей жатки. Несмотря на незначительные потери колосом, очёсывающая жатка считается лучшей жаткой для уборки ячменя.

4.3 Неопределенности.

М.Е. Шварцман А.В. Тимченко

1. Пять ключевых особенностей очесывающей технологии.

2. Проблемы растениеводства и очесывающая технология.

2.1 Потери урожайности зерна от перестоя на корню и

ухудшение его качества.

2.2 Снижение затрат на топливо.

2.3 Уборка пониклых, полегших и засоренных

2.5 Восстановление плодородия почвы.

3. Почему в растениеводческом предприятии должны быть

Пять ключевых особенностей очесывающей технологии.

Выделим из того, что известно об очесывающих жатках [1, 2 ], только те особенности, которые позволяют решать современные проблемы растениеводства.

1.1 При очесе убирается преимущественно зерновая часть урожая. Стеблестой остается в поле не скошенным. Это обеспечивается принципом действия очесывающих жаток.

1.3 Отсутствие затрат мощности двигателя на кошение, транспортировку, деформацию и сепарацию стеблестоя приводит к экономии топлива на тонну убранного зерна. В среднем расход топлива уменьшается на 40%.

1.4 Повышенная влажность стеблестоя убираемой культуры и сорных растений не оказывает отрицательного влияния на работу комбайна в силу того, что стеблестой в комбайн при уборке не поступает.

1.5 Гребневидные рабочие органы очесывающей жатки являются естественными стеблеподъемниками , что позволяет убирать поля со сложным стеблестоем.

Проблемы растениеводства и очесывающая технология.

2.1 Потери урожайности зерна от перестоя на корню и ухудшение его качества.

Ухудшение качества зерна , например, пшеницы связано с уменьшением содержания белка и клейковины, а также показателя качества клейковины. Эти характеристики влияют на класс зерновой культуры, и как следствие на ее закупочную цену. Различия в стоимости зерна в зависимости от его класса могут составлять 40% и более. Поэтому улучшение качества это одна из существенных статей дохода от производства зерна.

Потери урожайности зерна от перестоя на корню (безотносительно к способу уборки) выражаются в виде:

— уменьшения массы 1000 зерен и натуры;

Оба вида потерь увеличивают разрыв между биологической и фактической урожайностью, что влечет за собой существенные экономические потери.

В первом случае , потери от перестоя, связаны с уменьшением сухих веществ в зерне. Количественная оценка этих потерь для озимой пшеницы дана в работе [3]. Принимая урожайность зерна в фазе полной технической спелости за исходную, авторы установили, что 10-дневный перестой на корню приводит к 5% потери урожая, а 15-дневный — к 10%.

Во втором случае , потери от перестоя вызваны ослаблением связи зерна с колосом и его осыпанием от естественных природных причин. Потери зерна от самоосыпания за пределами полной технической спелости согласно [4] можно оценить по следующей формуле:

g = (1.6* t – 4) %,

где t – число дней, которое зерно находится в колосе на корню после наступления полной спелости. Эта величина изменяется в пределах (3 ≤ t ≤ 25) дней.

Простые вычисления показывают, что потери от самоосыпания при 10-дневном перестое на корню составляют 5 % от исходного урожая, а 15-дневном – 9 %.

Общие потери исходного урожая при 10-дневном и 15-дневном перестое на корню составляют 10 % и 19 % соответственно.

В современном растениеводстве эта проблема решается двумя путями:

— сокращением сроков уборки до 5-7 дней, начиная ее в фазе полной технической спелости при влажности 17 %. Уборка ведется способом прямого комбайнирования;

— расширением сроков уборки на 3-5 дня, начиная ее в период средней восковой спелости при влажности 35-25 %. В этот период развития культуры биологическая урожайность зерна достигает максимума [3]. Уборка ведется способом раздельного комбайнирования.

Обоим подходам присущи серьезные недостатки. Для прямого комбайнирования – это ограниченность сроков уборки без потерь 5-7 дней, а также невозможность уборки засоренных полей. Потери урожая при раздельном комбайнировании напрямую связаны с природно-климатическими условиями. Поэтому проблема потерь урожая от перестоя на корню остается актуальной и в настоящее время.

Наше утверждение, проверенное в реальных условиях действующих предприятий, основывается на следующих соображениях.

Четвертая ключевая особенность указывает на то, что начинать уборку можно не с полной технической спелости при влажности 17 %, а в период средней восковой спелости при влажности 30-25 %, осуществляя подсушку убранного зерна в сушилках. При таком подходе время уборки за пределами полной технической спелости сократится до 5 дней.

Многочисленные исследования указывают, что если сроки уборки не превышают 5 дней, начиная с полной технической спелости, то потери урожайности зерна от перестоя на корню и снижение его качества практически отсутствуют.

Согласитесь, такие результаты использования очесывающей жатки делают ее реально необходимой в каждом растениеводческом предприятии.

Экономия как минимум 40 % топлива на тонну убранного зерна является одной из ключевых особенностей технологии. Поясним физическую сущность феномена, используя результаты следующего исследования [ 5 ].

При эксперименте убиралась озимая пшеница урожайностью 75 ц/га. Уборку производили способом прямого комбайнирования комбайном с двигателем мощностью 405 л.с, агрегатированного традиционной жаткой с шириной захвата 9,1 м. Скорость движения комбайна в процессе работы составляла 6,8 км/ч. В таких условиях расход топлива двигателем распределился следующим образом:

скошенной хлебной массы + обмолот (работа молотилки) +

В пересчете на гектар и тонну убранного зерна значения удельного расхода топлива составят соответственно 14,67 л/га и 1,96 л/т. Полученные показатели, как следует из работы [4], соответствуют современному уровню традиционной зерноуборочной техники, у которой, согласно работе [6], 80% затрат энергии в комбайне расходуется на разрыв, расщепление, изгиб, скручивание и перемещение соломы.

Обратим внимание на следующее. Расход топлива на первые две позиции (движение и холостой ход) зависит от конструктивных особенностей комбайна и составляет порядка 20 % от номинального расхода топлива, декларируемого изготовителем. С известной степенью упрощения этот расход топлива можно считать постоянным.

Расход топлива на выполнение основных технологических операций при номинальной загрузке комбайна составит 80 %. Этот расход топлива меняется с изменением условий уборки.

При очесывающей технологии расход топлива на движение комбайна и холостой ход технологических приводов такой же, как и при традиционной технологии, а вот расход топлива на собственно уборку урожая существенно (на 50-60%) меньше. В рассматриваемом эксперименте он составит не 72,1 л/ч, а 36 л/ч. При этом общий расход и экономия топлива будут равны 51,7 л/ч и 39,1 л/ч соответственно. Такое уменьшение объясняется следующим:

— при очесе отсутствует операция кошение;

— обмолот зерна очесыванием на корню не связан с деформированием стеблестоя;

— хлебная масса содержит всего лишь 20 % не зерновой части урожая, что уменьшает затраты энергии при транспортировании, домолоте, сепарации и измельчении.

Рис. 1. Механизм образования экономии топлива: 1 – расход топлива на движение комбайна и холостой ход технологических приводов; 2 – расход топлива на уборку при традиционной технологии; 3 – расход топлива на уборку при очесывающей технологии.

Относительный показатель экономии топлива, возникающей при выполнении технологических операций, определяется выражением:

В рассматриваемом примере он равен 50%. Относительный показатель общей экономии топлива от применения очесывающей технологии вычисляется по формуле:

и изменяется в зависимости от подачи хлебной массы в молотильный аппарат комбайна. Его среднее значение составляет 40%. Насколько это существенно?

2.3. Уборка пониклых, полегших и засоренных стеблестоев. Наряду с сохранением урожайности зерна и экономией топлива прямые экономические выгоды от использования очесывающей технологии возникают при уборке пониклых, полегших и засоренных хлебов.

Пониклые хлеба. Проблема возникает, прежде всего, при уборке ячменя. У этой культуры стебли прогибаются так, что колосья располагаются близко к поверхности поля в зоне действия режущего аппарата традиционной жатки. Из-за этого при кошении некоторые колосья подрезаются и падают на поверхность поля. По той же причине при неправильно отрегулированном мотовиле, когда его лопасти касаются стеблей ниже центра тяжести, часть из них не попадает в шнек, а остается в поле. Потери зерна возникают и при использовании стеблеподъемников. Величина потерь от пониклости стеблестоя может достигать 5-10 %.

Полегшие хлеба. В работе [7] указывается, что при уборке традиционными способами полеглых зерновых колосовых культур, потери урожая составляют 25-30 %. Такие высокие потери обусловлены тем, что установленные на классических жатках стеблеподъемники не в состоянии поднять все полегшие стебли выше уровня режущего аппарата. Из-за этого часть колосков остается в поле не срезанными или срезанными частично. Кроме того, сама техника уборки полеглых хлебов требует от комбайнера высокой квалификации. В противном случае потери зерна могут существенно превышать указанные значения.

Засоренные хлеба. При традиционной технологии уборка засоренных полей с высоким и густым стеблестоем производится раздельным способом, а при низких и редкостебельных хлебах – прямым комбайнированием на высоком срезе. Понятно, что и в первом и во втором случае уборка сопровождается потерями зерна, особенно при высоком срезе. Почему сорные растения не должны поступать в комбайн?

В период уборки стебли сорных растений и подгона имеют высокую влажность (более 40%). При поступлении в молотильный аппарат влажная вегетативная масса забивает барабан молотилки. Зерно увлажняется и вымолачивается не полностью. Сепарирующие органы не справляются со своими функциями. Поэтому зерно и солома не разделяются должным образом, приводя к недопустимо большим потерям.

В соответствии с первой и четвертой ключевыми особенностями очесывающей технологии стеблестой в молотилку поступает в таких количествах, которые не могут повлиять на влажность зерна и работу комбайна.

2.4 Влагообеспечение. Решение, рассмотренных выше, проблем растениеводства путем применения очесывающей технологии дает прямой эффект. Как говорится здесь и сразу. Однако не в меньшей мере способ обмолота растений на корню без срезания стеблей способствует повышению урожайности полей в будущие периоды.

Рис. 3. Снегозадержание высоким стерневым фоном

Рис. 4. Высота снежного покрова

Влагообеспечение. Существенным признаком очесывающей технологии уборки урожая, следующим из первой ее ключевой особенности, является создание благоприятных условий для влагообеспечения плодородного слоя почвы. Для засушливых регионов эта особенность становится наиболее значимым преимуществом рассматриваемой технологии в сравнении с традиционными подходами к уборке урожая. Условия для влагосбережения в осенний период и накопления влаги в зимне-весенний период обеспечиваются, по крайней мере, за счет трех факторов, напрямую связанных с высокой стерней, которая остается в поле после уборки, а именно:

— высокий стерневой фон защищает почву от нагрева солнечным излучением, тем самым уменьшая испарение влаги за счет ее нагрева;

— прямостоящая высокая стерня в разы снижает скорость ветра (по данным Костанайского национально-исследовательского института сельского хозяйства — в 10 раз) над почвой, уменьшая испарение влаги обдувом. По этой же причине в зимнее время происходит существенное накопление снега без его сдувания ветром (Рис. 3, Рис. 4);

— очесанные стебли растений остаются целыми и имеющиеся вдоль стебля узлы предотвращают испарение влаги, поступающей в стебель из корневой системы.

Многолетние исследования показывают, что только за счет эффективного снегозадержания можно дополнительно накопить от 40 до 60 мм влаги к моменту сева и повысить урожайность в зависимости от увлажненности года на 2,5-5 ц/га [ 8 ].

Следует отметить, что известные приемы накопления влаги: глубокое безотвальное рыхление и щелевание почвы; высев кулисных растений; механизированное снегозадержание с помощью снегопахов – требуют существенных финансовых и трудовых затрат. Это приводит к повышению себестоимости выращенного урожая.

2.5 Восстановление плодородия почвы. Использование почвы для выращивания продуктов приводит к снижению ее плодородия. Это происходит из-за биологической, химической, физической и механической форм деградации плодородного слоя почвы. Проблема рекультивации почвы в растениеводстве носит многоплановый характер. В силу этого и решается она большим числом разнообразных способов. Применение очесывающей технологии для целей рекультивации почвы – это одна из возможных, но существенных альтернатив.

Биологическая форма деградации почв зависит от объема отчуждаемой с урожаем биомассы. Чем выше урожай, тем больше с ним из почвы выносится элементов питания. Это в свою очередь сдерживает течение процессов гумусообразования и приводит к уменьшению в почве гумуса и как следствие снижению урожайности.

Очесывающая технология уборки урожая, согласно ее первой ключевой особенности, отчуждает с урожаем только зерно. Все остальные пожнивные остатки остаются в поле. Разлагаясь, они восстанавливают утерянное органическое вещество и тем самым сдерживают биологическую деградацию почвы.

В настоящее время наряду с естественным разложением соломы применяют ферментные препараты, полученные микробиологическим путем, которые ускоряют этот процесс. Благодаря препаратам пожнивные остатки разлагаются за очень короткие сроки (1-1,5 месяца).

Механическая форма деградации почв выражается в выносе тонкоилистых и коллоидных частиц из поверхностных горизонтов почв. Вынос частиц может происходить как под воздействием ветра (ветровая эрозия), так и под воздействием поверхностного стока воды. Дефляция (ветровая эрозия) и водная эрозия возникают обычно на почвах, лишенных растительного покрова. Это в большинстве случаев распаханные почвы.

Почему в растениеводческом предприятии должны быть

Уборка урожая, в том числе и зерновых культур – наиболее ответственный этап растениеводческого производства. Конечно же, чтобы вырастить урожай, требуются большие затраты труда, энергии и технических ресурсов, но и уборка урожая без потерь и с минимальными затратами – задача далеко не из легких.
Потери во многом определяются сроками и продолжительностью уборки урожая, а также спелостью зерна во время уборки, которая, в первую очередь, характеризуется его влажностью. Чтобы максимально сохранить питательные свойства колосовых культур и обеспечить при этом минимальные потери, зерно убирают в фазах восковой и полной спелости.

Восковая спелость зерна характеризуется максимальным содержанием питательных веществ. В фазе восковой спелости влажность зерна составляет около 25% его массы. Это больше, чем требуется для продолжительного хранения зерна и технологичности его последующей обработки, поэтому зерно восковой спелости после скашивания требует досушивания.

Зерно восковой спелости полностью сформировано, оно крупное и блестящее, но, в отличие от зерна полной спелости, оно мягче и легко разрезается ногтем (в начале и середине фазы), либо на зерне остается четкий след от ногтя (в конце фазы). Внешне наступление фазы восковой спелости определяется, также, по цвету зерна (оно полностью теряет зеленую окраску) и состоянию эндосперма.

Визуальное определение спелости зерновых требует определенных навыков и опыта, при этом ошибка может стоить дорого. Поэтому для определения спелости зерна чаще применяют более точные методы - по массе 1000 сырых зерен и эозиновый метод определения спелости зерна посредством синтетического красителя - эозина. При эозиновом методе фаза спелости и степени пригодности зерна к уборке определяется по интенсивности окраски колоса после выдерживания его в специальном растворе.
В последнее время часто применяют электронные способы оценки спелости зерна посредством специальных приборов. В основе электронных методов определения спелости используется свойство зерен в зависимости от влажности изменять удельное сопротивление при пропускании через них электрического тока.

Продолжительность фазы восковой спелости зависит от погодных условий – в жаркую, сухую погоду она составляет примерно 6-7 дней, а при прохладной погоде и повышенной влажности период восковой спелости зерна растягивается до 10 дней и даже больше. В этом период можно начинать уборку, но требуется подсушивание и зерна, и незерновой части урожая.

Полная спелость зерна наступает при влажности 14…20%, когда оно становится твердым. При этом большинство листьев на стебле отмирает, а зерно начинает осыпаться из колоса. По этой причине затяжная уборка зерновых в фазе полной спелости приводит к значительным потерям. Потери зерна осыпанием при уборке от начала фазы полной спелости в течение 10…12 дней изменяются незначительно, но после этого периода прогрессивно увеличиваются. По этим причинам урожай зерновых необходимо убирать своевременно и быстро. Если уборка осуществляется в фазе полной спелости целесообразно совмещать процессы скашивания растений, вымолота зерна из колоса, выделения его из соломы и очистки от примесей.

До середины прошлого века уборка урожая зерновых осуществлялась по следующей схеме: растения скашивали в фазе восковой спелости и связывали в снопы, в которых зерно дозревало и подсыхало вместе со стеблями. После этого снопы свозили на стационарные пункты обработки и обмолачивали.
Такой способ, требовавший значительных трудозатрат, называли раздельной уборкой. В настоящее время, после появления эффективной зерноуборочной техники и комбайнов, зерновые культуры убирают прямым и раздельным комбайнированием.

Способы уборки урожая зерновых

Прямое комбайнирование

При прямом комбайнировании одновременно выполняются все технологические процессы уборки - растения срезаются, после чего выполняется обмолот растительной массы, выделение зерна из соломы, очистка его от примесей, сбор зерна и незерновой части урожая (соломы и половы). Все эти процессы выполняются комбайнами – специальными зерноуборочными машинами, способными выполнять все перечисленные операции в комплексе.

Прямое комбайнирование может быть эффективным в период полной спелости зерна при равномерно созревающей и малозасоренной хлебной массе. Перед уборкой неравномерно созревающих и позднеспелых культур (трав на семена, сои, рапса и др.) проводят опрыскивание или опыливание (десикацию) растений для их подсушивания.

Раздельное комбайнирование

В отличие от прямого комбайнирования, при раздельном растения срезают и обмолачивают раздельно. Вначале массу скашивают валковыми жатками в фазе восковой спелости и укладывают в валки на стерню для подсыхания незерновой части урожая и дозревания зерна (первая фаза уборки). После этого через 3…6 дней валки подбирают комбайнами, оборудованными подборщиками, обмолачивают и разделяют зерно, солому и полову (вторая фаза уборки).

Раздельным комбайнированием убирают зерновые и крупяные культуры при густоте не менее 300 растений на 1 м 2 и длине стебля более 55 см. При более редком и коротком стеблестое растения после скашивания проваливаются в стерню, увлажняются от почвы и не подсыхают. Такие валки трудно подбирать без значительных потерь. Раздельное комбайнирование нельзя применять при затяжной ненастной погоде, поскольку это может привести к порче урожая.

Раздельное комбайнирование имеет ряд преимуществ перед прямым:

увеличивается период уборки урожая до начала интенсивного осыпания зерна, так как работу начинают в фазе восковой спелости;
существенно уменьшаются потери зерна при уборке комбайнами;
повышается эффективность обмолота растительной массы;
снижаются затраты на последующее досушивание зерна, поскольку в валках его влажность снижается на 4…6 %.

При раздельном комбайнировании урожай скашивают и укладывают на стерню валковыми жатками, агрегатируемыми с тракторами или комбайнами. Однако приобретение дополнительной техники удорожает уборку, влечет увеличение энергозатрат. Кроме того, увеличивается число проходов машин по полю, что негативно сказывается на состоянии почвенного покрова.

Некомбайновые способы уборки зерновых

Наряду с комбайновыми способами уборки зерновых иногда используют некомбайновые способы, при которых часть операций обработки урожая выполняется на стационарных перерабатывающих пунктах.

Уборка урожая зерновых с обработкой его на стационаре заключается в срезе и измельчении растений либо формировании и подборе валков с последующей перевозкой массы на стационарные пункты доработки урожая. На стационарах массу обмолачивают, выделяют зерно из соломы и очищают его от примесей (половы).
Благодаря переносу части операций сбора урожая с полей на тока упрощаются конструкции зерноуборочных машин, продолжительность их работы в течение суток существенно увеличивается, расширяются возможности применения средств автоматизации процессов и использования электроэнергии (что дешевле автотракторного топлива).
Недостатком этого способа является увеличение числа транспортных средств, задействованных в вывозе массы с полей либо увеличение емкости кузовов. Кроме того, из-за необходимости измельчения массы, увеличивается процент дробления зерна, а следовательно и потери распылом. Снижение интенсивности выделения зерна из измельченной массы тоже приводит к дополнительным потерям.

При применении некомбайновых способов уборки урожая требуются большие площади зерноочистительных пунктов, усложняются пылеулавливающие, противопожарные и электротехнические устройства, затрудняется работа комбайнов и транспортных средств при уборке всего урожая. Тем не менее, такие некомбайновые способы бывают эффективными при уборке семенников трав, рапса, бобовых культур с предварительным подсушиванием.

Читайте также: