Исследование размерных характеристик семян гороха для разработки и эксплуатации сельскохозяйственных машин

Введение. Для обеспечения продовольствием населения нашей страны необходимо развитое растениеводство [1–12]. Значимой культурой растениеводства является горох, так как это высокобелковая культура, широко используемая в продовольственных и кормовых целях. С каждым годом растет потребление гороха в нашей стране, что приводит к увеличению посевных площадей, занятых им. В связи с увеличением посевных площадей, занятых горохом, возникает необходимость в создании новых и совершенствовании существующих конструкций высевающих аппаратов, применяемых при дозировании семян гороха (патенты на изобретения RU 2796358, RU 2787370, RU 2649332). При исследовании и конструировании высевающего аппарата зернобобовой сеялки необходимо учитывать физико-механические свойства семян, используемых для посе- ва. Для принятия рациональных решений при проектировании аппаратов необходимо знать размеры высеваемых семян. Поэтому на кафедре «Технологии и средства механизации АПК» было проведено исследование размеров семян гороха четырех сортов. Исследованы длина, ширина и толщина семян сортов Нордман, Лумп, Слован, Аксайский Усатый, районированных в Зерноградском районе Ростовской области.

Материалы и методы исследования. Предварительно из семенного материала урожая 2023 г. из разных мест зернового вороха были взяты необходимые объемы семян каждого сорта, а затем, используя методы крестообразного деления и случайных выемок, были получены группы по 350 семян каждого сорта для изучения размеров [13–15]. Для проведения замеров семян был использован штангенциркуль (рисунок 1), при этом точность измерений составила одну сотую миллиметра.

Рисунок 1 – Определение длины семени гороха при помощи электронного штангенциркуля Figure 1 – Determining the length of a pea seed using an electronic caliper

В результате измерения длины (наибольший размер), ширины (средний размер), толщины (наименьший размер) каждого исследуемого семени были сформированы массивы данных, после обработки которых были получены результаты, приведенные в таблице 1 и на графиках (рисунок 2).

Результаты исследования и их обсуждение. Для анализа размеров длины X, ширины Y, толщины Z семян использованы показатели: Мmin – минимальный размер, мм; Мmax – максимальный размер, мм; M – средний размер, мм; σ – среднее квадратическое отклонение размеров семян, мм; V – коэффициент вариации размеров, %; mМ – ошибка среднего размера, мм; Р – показатель точности опыта, %; r – коэффициент корреляции размеров семян [13–15].

Таблица 1 – Числовые характеристики размеров семян гороха Table 1 – Numerical characteristics of pea seed sizes

Показатель Indicator	Сорт гороха Variety of pea
	Нордман Nordman			Лумп Lump			Слован Slovan			Аксайский Усатый Aksayskiy Usatiy
	X	Y	Z	X	Y	Z	X	Y	Z	X	Y	Z
Минимальный размер М min , мм Minimum size М min , mm	5,40	4,85	4,63	5,86	5,37	4,60	6,05	5,69	4,61	5,54	5,01	4,35
Максимальный размер М max , мм Maximum size М max , mm	8,23	7,87	7,20	8,88	8,37	7,34	8,97	8,23	7,43	8,73	7,51	7,07
Средний размер М, мм Average size М, mm	7,04	6,36	5,88	7,52	6,85	6,28	7,60	6,97	6,42	6,87	6,44	5,83
Среднее квадратическое отклонение размеров σ, мм Standard deviation of sizes σ, mm	0,50	0,51	0,47	0,56	0,54	0,45	0,46	0,41	0,43	0,50	0,45	0,46
Коэффициент вариации V, % Coefficient of variation V, %	7,05	8,08	8,00	7,52	7,94	7,28	6,04	5,86	6,73	7,30	6,99	7,92
Ошибка среднего размера m М , мм Medium sized error m m , mm	0,026	0,027	0,025	0,030	0,029	0,024	0,025	0,022	0,023	0,027	0,024	0,025
Показатель точности опыта Р, % Accuracy index of the experiment Р, %	0,38	0,43	0,43	0,40	0,42	0,39	0,32	0,31	0,36	0,39	0,37	0,42

Исследовав размерные характеристики семян гороха (длина, ширина, толщина) сортов Нордман, Лумп, Слован, Аксайский Усатый (таблицы 1; 2 и рисунок 2), выявили, что они подчиняются нормальному закону распределения случайных величин, а также получили следующие результаты:

– длина семян сорта Нордман варьируется в интервале величиной

2,83 мм, сорта Лумп – 3,02 мм, сорта Слован – 2,92 мм, сорта Аксайский Усатый – 3,19 мм, при этом наименьшие числовые значения М min =5,40 мм и М max =8,23 мм имеет сорт Нордман, наибольшие числовые значения М min =6,05 мм и М max =8,97 мм имеет сорт Слован;

а а

б b

Длина, мм Length, mm

в c

а – распределение по длине; б – распределение по ширине; в – распределение по толщине Рисунок 2 – Вариационные кривые распределения размеров семян исследуемых сортов гороха a – distribution by length; b – distribution by width; c – distribution by thickness Figure 2 – Variation curves of seed size distribution of the studied varieties of pea

Таблица 2 – Коэффициенты корреляции размеров семян гороха Table 2 – Correlation coefficients of pea seed sizes

Показатель Indicator	Сорт гороха Variety of pea
	Нордман Nordman	Лумп Lump	Слован Slovan	Аксайский Усатый Aksayskiy Usatiy
Коэффициент корреляции r XY Correlation coefficient r XY	0,994	0,982	0,995	0,994
Коэффициент корреляции r XZ Correlation coefficient r XZ	0,994	0,995	0,975	0,985
Коэффициент корреляции r YZ Correlation coefficient r YZ	0,996	0,979	0,981	0,991

– ширина семян сорта Нордман варьируется в интервале величиной 3,02 мм, сорта Лумп – 3,00 мм, сорта Слован – 2,54 мм, сорта Аксайский Усатый – 2,50 мм, при этом наименьшие числовые значения М min =4,85 мм имеет сорт Нордман, а М max =7,51 мм имеет сорт Аксайский Усатый, наибольшие числовые значения М min =5,59 мм и М max =8,23 мм имеет сорт Слован;

– толщина семян сорта Нордман варьируется в интервале величиной 2,57 мм, сорта Лумп – 2,74 мм, Слован – 2,82 мм, при этом наименьшие числовые значения М min =4,35 мм и М max =7,07 мм имеет сорт Аксайский Усатый, наибольшие числовые значения М min =4,63 мм имеет сорт Нордман, а М max =7,43 мм имеет сорт Слован;

– ошибка среднего размера по длине у всех исследуемых сортов изменяется в пределах от 0,025 мм (сорт Слован) до 0,030 мм (сорт Лумп), по ширине у всех исследуемых сортов изменяется в пределах от 0,022 мм (сорт Слован) до 0,029 мм (сорт Лумп), по толщине – изменяется в пределах от 0,023 мм (сорт Слован) до 0,025 мм (сорт Норд-ман);

– показатели точности опыта при исследовании длины у всех исследуемых сортов изменяются в пределах от 0,32% (сорт Слован) до 0,40% (сорт Лумп), при исследовании ширины у всех исследуемых сортов изменяются в пределах от 0,31% (сорт Слован) до 0,42% (сорт Нордман), при исследовании толщины – в пределах от 0,36% (сорт Слован) до 0,43% (сорт Нордман);

– коэффициенты корреляции между длиной и шириной у исследуемых сортов изменяются в пределах от 0,982 (сорт Лумп) до 0,995 (сорт Слован), между длиной и толщиной – в пределах от 0,975 (сорт Слован) до 0,995 (сорт Лумп), меж- ду шириной и толщиной – в пределах от 0,979 (сорт Лумп) до 0,996 (сорт Норд-ман);

– при дозировании семян гороха сорта Нордман катушечными высевающими аппаратами для исключения их травмирования минимальная длина рабочей части катушки должна составлять 12,4 мм, а зазор между ребром катушки и клапаном 9,2 мм;

– при дозировании семян гороха сорта Лумп катушечными высевающими аппаратами минимальная длина рабочей части катушки должна составлять 13,3 мм, а зазор между ребром катушки и клапаном 9,9 мм;

– при дозировании семян гороха сорта Слован катушечными высевающими аппаратами минимальная длина рабочей части катушки должна составлять 13,5 мм, а зазор между ребром катушки и клапаном 10,0 мм;

– при дозировании семян гороха сорта Аксайский Усатый катушечными высевающими аппаратами минимальная длина рабочей части катушки должна составлять 13,1 мм, а зазор между ребром катушки и клапаном 9,7 мм;

– при дозировании семян гороха сорта Нордман высевающими аппаратами точного высева диаметр отверстия для прохода воздуха для устранения возможности заклинивания должен составлять 3,4–4,4 мм;

– при дозировании семян гороха сорта Лумп высевающими аппаратами точного высева диаметр отверстия для прохода воздуха должен составлять 3,8– 4,8 мм;

– при дозировании семян гороха сорта Слован высевающими аппаратами точного высева диаметр отверстия для прохода воздуха должен составлять 4,0– 4,8 мм;

– при дозировании семян гороха сорта Аксайский Усатый высевающими аппаратами точного высева диаметр отверстия для прохода воздуха должен составлять 3,5–4,5 мм.

Выводы. По результатам исследования для сортов гороха Нордман, Лумп, Слован, Аксайский Усатый установлено: средняя длина семян изменяется от 6,87 до 7,60 мм, ширина – от 6,36 до 6,97 мм, толщина – от 5,83 до 6,42 мм, при этом интервал варьирования средних размеров по длине составил 0,73 мм, по ширине – 0,61 мм, по толщине – 0,59 мм, что свидетельствует о небольшой вариации по исследуемым сортам, причем минимальный средний размер по ширине больше минимального размера по толщине на 0,53 мм, а минимальный средний размер по длине больше минимального размера по ширине на 0,51 мм, при этом максимальный средний размер по ширине больше максимального размера по толщине на 0,55 мм, а максимальный средний размер по длине больше максимального размера по ширине на 0,63 мм. Между размерами семян существуют сильные (коэффициенты корреляции находятся в пределах 0,975–0,996) положительные (все коэффициенты корреляции имеют положительный знак) связи, следовательно, семена исследуемых сортов гороха имеют близкую к незначительно вытянутой сфере форму; по интервалам варьирования частости размерных характеристик по длине, ширине и толщине распределяются синхронно неравномерно; семян, имеющих средние размеры, значительно больше, чем семян с меньшими и большими размерами, что в наибольшей степени соответствует нормальному закону распределения случайных величин.

Для выявления более точных закономерностей необходимо изучение раз- мерных характеристик в течение нескольких лет подряд. Выявленные размерные характеристики необходимо использовать при проектировании и эксплуатации посевных, уборочных, зерноочистительных и других машин. Например, при дозировании семян гороха исследуемых сортов катушечными высевающими аппаратами минимальная длина рабочей части катушки должна составлять 12,4–13,5 мм, а зазор между ребром катушки и клапаном 9,2–10,0 мм, а при дозировании семян высевающими аппаратами точного высева диаметр отверстия для прохода воздуха должен составлять 3,4–4,8 м.