Оценка уровня технической обеспеченности уборочных процессов и анализ его влияния на качество зерна

Введение. Технические средства для уборки зерновых культур играют важную роль в получении качественной продукции. Однако уровень обеспеченности хозяйств комбайнами, особенно отечественными, постоянно снижается. Это является серьезной проблемой, поскольку приводит к затягиванию сроков уборки и перестою урожая на корню. Статистические данные подтверждают эту тенденцию [1–5]. Поэтому в условиях современного сельского хозяйства, где время играет ключевую роль, использование высокопроизводительных машин становится необходимостью.

В настоящее время для уборки зерновых колосовых культур применяют зерноуборочные комбайны, которые позволяют убирать зерно только по достижении полной спелости. Кроме того, при неблагоприятных погодных условиях, а также в ранние и поздние часы, влажность стебля увеличивается, что делает невозможным срезание хлебной массы. Таким образом, количество рабочих часов в сутки уменьшается на 2–3 часа, а при дождливой погоде процесс уборки увеличивается до нескольких дней.

Кроме классической жатки, для уборки зерна применяют очесывающие жатки.

Достоинствами таких жаток являются экономия топлива до 40%, возможность проведения качественной уборки полеглых и сильнозасоренных хлебов влажностью более 20%, в том числе в стадии восковой спелости. К недостаткам очёсывающих жаток можно отнести повышенную травмируемость зерна, которая происходит в результате ударного воздействия рабочих органов молотильной камеры комбайна на очесанный ворох без соломистой части, которая при классической уборке смягчает удар и зерно травмируется в меньшей степени [1–4]. Поэтому разработка и создание машин, позволяющих убирать зерно на разных стадиях спелости и сокращать сроки уборки, является важным направлением исследования.

Своевременная уборка урожая в установленные агротехнологические сроки – 10– 12 дней – позволяет получить зерно высокого качества с минимальными биологическими потерями. Увеличение сроков уборки даже в сухую погоду в первую очередь влечет за собой потери зерна в результате его самоосыпания. По данным [5], процесс са-моосыпания происходит, начиная с третьего дня после наступления полной спелости, и увеличивается по разным данным на 0,25– 0,50% ежедневно. На пятый день потери составляют 1,5%, на десятый – 5%, на 15-й день – 9%, на 20-й день – до 20%, на 26-й день – до 50%.

Помимо самоосыпания и других биологических потерь в виде поражений плесе- нью и болезнями, в результате неблагоприятных метеоусловий, происходит снижение качества убираемого зерна. Так, по данным [6], снижение количества белка в зерне в результате перестоя на корню может достигать 21%. Также наблюдается уменьшение количества клейковины и снижение всхожести зерна [7].

Обзор литературных данных, опубликованных как в зарубежных, так и в российских изданиях [7–12], показал, что исследования по изменению биологической ценности пшеницы в результате перестоя на корню были проведены преимущественно на белок и клейковину. Витамины и минеральные вещества, содержащиеся в зерне пшеницы, необходимы для нормального функционирования организма [13]. Для получения более общей картины по изменению качества зерна пшеницы в результате перестоя на корню были проведены исследования качества зерна полной спелости и зерна после перестоя на корню в течение 12 дней по следующим показателям: массовая доля белка, клетчатки, золы, крахмала, жира, селена, фосфора, цинка, железа, каротина, витамина В1 и Е.

Целью исследования является оценка уровня технической обеспеченности уборочных процессов и выявление способов их оптимизации путем создания новых и модернизации существующих технических средств для уборки зерновых колосовых культур.

а а б b а – сорт «Адмирал»; б – сорт «Лучезар» Рисунок 1 – Мягкая озимая пшеница a – variety "Admiral"; b – variety "Luchezar" Figure 1 – Soft winter wheat

Материалы и методы исследования. Для анализа были взяты два сорта озимой мягкой пшеницы селекции ФГБНУ «АНЦ «Донской» «Адмирал» (ригидный сорт) (рисунок 1) и «Лучезар» (легкообмола-чиваемый сорт) (рисунок 2).

Уборку зерновых колосовых культур проводили очесывающе-обмолачивающим агрегатом, агрегатируемым с колесным трактором [14] (рисунок 2) в стадии полной спелости и после 12 дней перестоя на корню. В результате уборки зерновых колосовых культур очёсывающе-обмолачиваю-щим агрегатом получили зерновой ворох пшеницы (зерно + полова, стебли). Полова и стебли могут быть использованы в качестве дополнительного источника питательных веществ, витаминов и минеральных веществ в комбикормовом производстве, поэтому зерновой ворох не разделяли на зерновую и незерновую части и анализировали по указанным выше показателям качества в соответствии с методиками, указанными в ГОСТ: определение содержания белка – метод Кьельдаля, ГОСТ 32044.1 (ISO 59831:2005); определение содержания клетчатки с использованием полуавтоматических систем, ГОСТ 31675; определение массовой доли золы с использованием муфельной печи, ГОСТ 32933; крахмал – метод Бертрана, ГОСТ 26176; жир – метод Сокслета, ГОСТ 13496.15; железо и цинк – атомноабсорбционный метод, ГОСТ 30178; фосфор – фотометрический метод, ГОСТ 26657; селен – флуориметрический метод, ГОСТ Р 55449; каротин – фотометрический метод, ГОСТ 13496.17; витамин В1 – флуориметри-ческий метод, ГОСТ 32042; витамин Е – метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуориметрическим детектированием, ГОСТ 34616. Анализ проводили в трех повторностях. За конечный результат принимали среднее значение трех параллельных измерений.

Рисунок 2 – Очёсывающе-обмолачивающий агрегат для уборки зерновых колосовых культур Figure 2 – Stripping and threshing unit for harvesting grain crops

Результаты исследований и их обсуждение. Обзор исследований [15–19] показал, что за последние 10 лет увеличился валовой сбор зерновых культур с 40 до 100 млн тонн. Наряду с этим существенно увеличилась нагрузка на единицу зерноуборочной техники с 200–240 га до 400–425 га. В отдельных случаях она достигает 800 га

• [16]. Кроме того, увеличивается стоимость зерноуборочной техники и, как результат, уменьшается количество новых, высокотехнологичных машин в парках сельскохозяйственной техники. Все приведенные факторы негативно сказываются на сроках уборки и качестве получаемого зерна.

Результаты исследований физико-   убранных сразу после созревания и через химического состава зернового вороха пше-   12 дней, представлены в таблицах 1 и 2.

ницы сортов «Адмирал» и «Лучезар»,

Таблица 1 – Изменение содержания питательных веществ зерновых колосовых культур в процессе перестоя на корню

Table 1 – Changes in the nutrient content of grain crops as a result of the overripe on the root

Показатель качества Quality indicator	Сорт пшеницы Wheat variety	Полная спелость Full ripeness	Перестой на корню Overripe on the root	Изменение содержания компонентов, +/-Changes in the content of components, +/-
Массовая доля белка, % Mass fraction of protein, %	Адмирал Admiral	13,17	12,87	- 0,30
	Лучезар Luchezar	12,42	12,33	- 0,09
Массовая доля клетчатки, % Mass fraction of fiber, %	Адмирал Admiral	13,84	13,92	+ 0,08
	Лучезар Luchezar	14,53	14,59	+ 0,06
Массовая доля золы, % Mass fraction of ash, %	Адмирал Admiral	5,38	5,44	+ 0,06
	Лучезар Luchezar	6,02	6,10	+ 0,08
Массовая доля крахмала, % Mass fraction of starch, %	Адмирал Admiral	67,83	67,23	- 0,60
	Лучезар Luchezar	64,32	63,95	- 0,37
Массовая доля жира, % Mass fraction of fat, %	Адмирал Admiral	1,81	1,67	- 0,14
	Лучезар Luchezar	1,82	1,64	- 0,18

Таблица 2 – Изменение содержания витаминов и минеральных веществ зерновых колосовых культур в процессе перестоя на корню Table 2 – Changes in the content of vitamins and minerals of grain crops as a result of the overripe on the root

Показатель качества Quality indicator	Сорт пшеницы Wheat variety	Полная спелость Full ripeness	Перестой на корню Overripe on the root	Изменение содержания компонентов, +/-Changes in the content of components, +/-
Содержание селена, мг/кг	Адмирал Admiral	0,36	0,29	- 0,07
Selenium content, mg/kg	Лучезар Luchezar	0,42	0,35	- 0,07
Массовая доля фосфора, %	Адмирал Admiral	0,18	0,37	+ 0,19
Mass fraction of phosphorus, %	Лучезар Luchezar	0,17	0,38	+ 0,21

Окончание таблицы 2

Содержание цинка, мг/кг Zinc content, mg/kg	Адмирал Admiral	26,34	23,07	- 3,27
	Лучезар Luchezar	25,00	23,20	- 1,80
Содержание железа, мг/кг Iron content, mg/kg	Адмирал Admiral	34,30	33,23	- 1,07
	Лучезар Luchezar	35,20	34,42	- 0,78
Содержание каротина, мг/кг Carotene content, mg/kg	Адмирал Admiral	0,63	0,58	- 0,05
	Лучезар Luchezar	0,51	0,47	- 0,04
Содержание витамина В1, мг/кг Vitamin B1 content, mg/kg	Адмирал Admiral	5,0	3,4	- 1,6
	Лучезар Luchezar	5,0	3,9	- 1,1
Содержание витамина Е, мг/кг Vitamin E content, mg/kg	Адмирал Admiral	30,22	38,98	+ 8,76
	Лучезар Luchezar	25,65	30,79	+ 5,14

Данные, представленные в таблицах 1 и 2, показывают, что в процессе перестоя на корню увеличивается только содержание фосфора (0,19–0,21%), витамина Е (5,14– 8,76 мг/кг), а также в незначительной степени массовая доля клетчатки (0,06–0,08%) и золы (0,06–0,08%). Содержание других исследуемых компонентов уменьшается: так, в наибольшей степени снижается содержание цинка (на 7,2% в зерновом ворохе пшеницы сорта «Адмирал» и на 12,41% сорта «Луче-зар») и железа (2,22–3,12%). Данные компоненты играют важную роль в организме животного: способствуют росту и развитию животного, участвуют в обменных процессах, в том числе белковых, липидных и углеводных. Их дефицит приводит к снижению темпа роста, устойчивости к болезням и повышению смертности [13]. Также в значительной степени уменьшается содержание витамина В1 – в 1,3–1,5 раза. Дефицит витамина В1 в комбикормах для рыб приводит к снижению потребления комбикорма и нарушению координации [13].

При несвоевременной уборке наблюдается снижение содержания крахмала – на 0,37–0,60%. На каждую тонну продукции по- тери составляют 3–6 кг крахмала. Содержание белка снижается на 0,1–0,3%, что в пересчете на 1 тонну зерна составляет 1–3 кг. Содержание жира, селена и каротина изменяется незначительно.

По данным [1], на 12-й день после наступления полной спелости наблюдается самоосыпание в количестве 6–7%, что составляет 0,3–0,35 т/га при урожайности 5 т/га.

Выводы. Современные зерноуборочные комбайны и технические средства не позволяют существенно сократить сроки уборки. Кроме того, большинство хозяйств имеет низкий уровень обеспеченности современными комбайнами в том числе отечественного производства, что негативно сказывается на урожае из-за перестоя хлебной массы и приводит к снижению его качества. Обзор исследований показал, что за последние 10 лет увеличился валовой сбор зерновых культур с 40 до 100 млн тонн. Наряду с этим существенно увеличилась нагрузка на единицу зерноуборочной техники с 200–240 га до 400–425 га. В отдельных случаях она достигает 800 га. Кроме того, увеличивается стоимость зерноуборочной техники и, как результат, уменьшается коли- чество новых, высокотехнологичных машин в парках сельскохозяйственной техники. Все приведенные факторы негативно сказываются на сроках уборки и качестве получаемого зерна.

В свете этих проблем необходимо разработать новые, высокопроизводительные машины для уборки зерновых культур (отечественные, простые в производстве и эксплуатации), которые позволят сократить сроки уборки и повысить эффективность процесса. Такую уборку можно осуществить очёсывающе-обмолачивающим агрегатом для уборки зерновых колосовых культур. Несвоевременная уборка зерновых колосовых культур приводит не только к физическим, но и качественным потерям. Потери по белку составляют 1–3 кг с 1 тонны зерна, крахмала – 3–6 кг. Значительно уменьшается содержание витамина В1 – в 1,3–1,5 раза, цинка на 7–14%, железа – 2–3%. Помимо снижения качества пшеницы, происходят естественные потери от самоосыпания: в среднем, на 12-й день после наступления полной спелости, потери составляют 0,3– 0,35 т/га при урожайности 5 т/га.

Для соблюдения агротехнологических сроков целесообразно убирать зерно до наступления полной спелости. Предыдущие исследования [19] показали, что наибольшее содержание питательных веществ, микро- и макронутриентов (витаминов, минеральных веществ) наблюдается в зерне пшеницы в фазе восковой спелости (за 6 дней до наступления полной спелости). Это позволяет убрать зерно в установленные агротехнологические сроки (10–12 дней), получить зерно повышенной питательной ценности в стадии восковой спелости и получить зерно в стадии полной спелости без ухудшения качества и естественных потерь от самоосыпания.