Зерновые культуры остаются основой продовольственного обеспечения человечества. Мировое потребление зерновых в 2021-2022 году находится на уровне 2 811 миллионов тонн, но производство не успевает за ним, в итоге формируется хронический дефицит продовольствия. Потому основным трендом последних лет в России является увеличение доли выращиваемой пшеницы в общей структуре зерновых до 64%, а вместе с ячменём, овсом, гречихой и рожью до 94%. При этом доля России на мировом рынке пшеницы составляет долю в 10,4% и нуждается в увеличении.
Рост производства зерновых возможен за счёт освоения новых земель и за счёт роста урожайности. Согласно данным Росстата посевные площади зерновых культур в период с 2000 по 2020 практически не выросли, урожайность увеличивалась, но медленно. Как показывает агронаука, повышение урожайности возможно также за счёт активизации биологических факторов, важнейший из которых является обеспечение семян необходимой площадью питания. Установлено, что нужная площадь питания зерна пшеницы должна составлять 10-25 квадратных сантиметров.
Площадь питания определяется схемой размещения семян по полю, которая характеризует какой-либо способ посева. В зерновом производстве в России доминирует обычный рядовой посев (с шириной междурядья 15 см), при котором большая часть площади поля недоиспользуется. Наиболее эффективным по использованию площади поля считается распределённый (д) и триангуляционный (е) посев (до 100%), однако технически они плохо обеспечены. Более доступен для практики полосной посев (ж). Он использует до 70% площади поля, но технически более воспроизводим.
а — рядовой обычный посев; б – узкорядный; в – перекрёстный; г – пунктирный (точечный высев); д – разбросной распределённый; е — триангуляционный; ж – полосной
Многочисленные конструкции сошников для рядкового посева — лаповые и дисковые — непригодны для полосного посева. Анализ инновационных решений по рабочим органам для полосного сева обнаруживает ряд конструкций лаповых и дисковых сошников: коническиий сошник Атнагулова А.Т., лаповый (Прокопьев С.Н., Раднаев Д.Н.), сферодисковый Сахацкого И.И. Однако и они не решают проблемы. Лаповые склонны к забиванию, а дисковые дают малую ширину полосы порядка 50…70 мм. Существующие высокопроизводительные посевные комплексы реализуют рядовой посев зерновых и не приспособлены к распределенному и полосному посеву зерновых. К тому же они строятся по многомашинной схеме, громоздки, металлоёмки и энергозатратны. Поэтому актуальной задачей становится разработка сеялок нового поколения, компактных, производительных, а главное — способных обеспечить семена зерновых культур нужными площадями питания. Проблемой является отсутствие сошников для посева с разбросом семян на ширину порядка 150 …200 мм.
Необходимо создание условий для повышения урожайности зерновых культур путем применения для полосного посева сошников с обеспечением семян требуемой площадью питания. Рабочая гипотеза — функции сошника при полосном посеве зерновых могут успешно выполнять сферодиски, если снабдить их распределителем потока семян типа дефлектора. Сферодисковый сошник с дефлекторным распределителем представляет косо поставленный сферический диск 1, на стойке 3, крепящейся к раме 5. На ступице диска закреплён семяпровод 6 с дефлекторным распределителем 7.
1 – сферический диск; 2 – подшипник; 3 – стойка; 4 – подрезиненный кронштейн; 5 – рама; 6 – семяпровод; 7 – распределитель; 8 – крепление семяпровода
Основное преимущество функционирования посевной машины с сферодисковыми сошниками с дефлекторными разбрасывателями — это повышение обеспеченности площадями питания семян до 80% против 30 % у типового рядового посева. Полосной посев сеялкой «Гуамка» 4,2 метра с биодобавками способствует повышению урожайности в 2-3 раза по сравнению с рядовым посевом до величин в зависимости от условий и предшественника.
Слева — полосной способ посева; справа – рядовой способ посева
Расчёт экономической эффективности по итоговым затратам в час показал, что затраты от использования почвообрабатывающей посевной сеялки «Гуамка» 4,2 метра в агрегате с трактором МТЗ-82, оказались в пять раз ниже по сравнению с традиционной технологией посева зерновых агрегатом МТ3-82+С35,4.
Результат работы посевного комплекса Р-4,2М полосным севом
Основные выводы
1. Перспективным способом посева в условиях современных минимальных технологий обработки почвы в Южном федеральном округе с годовым количеством осадков около 100 мм в год является полосной посев, который позволяет более рационально использовать площадь поля, расширяя зоны питания растений, повышая тем самым урожайность зерновых.
2. Для реализации полосного посева пригоден сферодисковый сошник, состоящий из косо поставленного сферического диска большого диаметра и дефлекторного разбрасывателя, создающий борозду эллиптического профиля, в нижней части которой можно выделить в пределах агродопуска полосу, пригодную для полосного посева шириной свыше 200 мм, что на порядок больше полосы рассева типового двухдискового сошника зерновой рядковой сеялки.
3. Разработанная математическая модель процесса бороздообразования сферодискового сошника позволяет получить аналитические зависимости пара-метров борозды от диаметра диска и углов установки сферодиска: угла атаки α и угла наклона β.
4. Анализ показывает, что для разброса семян на всю ширину посевной полосы эффективно применять дефлекторный распределитель на сопле семяпровода; при этом настройку ширины полосы разброса следует выполнять изменением высоты сопла дефлектора по найденной зависимости, а для уплотнения посевного ложа использовать уменьшение заднего угла резания лезвия диска.
5. Исследование работы сферодискового сошника в условиях почвенного канала позволило обосновать конструктивные параметры сферодискового сошника: диаметр диска 0,66 м, угол атаки α=30°, угол наклона β=20°, угол наклона рассеивателя ψ=50°, угол заточки δ=25°, задний угол на уровне дна борозды ξ=-1°.
6. Разброс семян дефлекторным распределителем увеличивает долю семян, получающую нужную площадь питания 30х30 мм, до 85%, что намного превышает обеспеченность семян площадью питания при рядковом севе (30%) и служит мощным фактором повышения урожайности.
7. Внедрение в производство сферодисковых сошников для полосного посева позволило создать компактный почвообрабатывающе-посевной комплекс «Гуамка» 4,2 метра, унифицированный с дискаторами, способный осуществлять полноценный полосной посев по минимальным и нулевым технологиям без предварительной обработки почвы. Машина агрегатируется с трактором класса 1,4 т, демонстрирует высокую производительность, манёвренность, энергосбережение, низкий удельный расход топлива.
8. Анализ применения почвообрабатывающе-посевного комплекса «Гуамка» 4,2 местра с новыми сошниками для полосного посева показал, что он обеспечивает реальное повышение урожайности свыше 80 ц/га по сравнению с рядковым посевом при минимальных и нулевых технологиях возделывания, способен давать эффект и в засушливых зонах.
9. Расчёт экономической эффективности по итоговым затратам показал, что затраты от использования почвообрабатывающе-посевного комплекса «Гуамка» в агрегате с трактором МТЗ-82 (11378 руб./ч), оказались в пять раз ниже по сравнению с традиционной технологией посева зерновых агрегатом МТ3-82С3-+5,4 (60203 руб./ч) (расчеты приведены к 100 га посевной площади ).
СМОТРЕТЬ РАБОТУ МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ПОСЕВНОГО КОМПЛЕКСА Р-4,2М
