Аспекты дифференцированного формирования системы машин для различных технологий уборки технической конопли
На сегодняшний день в России техническая (безнаркотическая) конопля возделывается в 23 регионах, наиболее крупными среди которых являются Пензенская, Ивановская, Курская, Нижегородская области, а также Республика Мордовия. Общая площадь посевов технической конопли в 2021 году составила 13,3 тыс.га, что на 2,5 тыс.га больше, чем в 2020 году. Однако дальнейшее динамичное увеличение посевных площадей не представляется возможным из-за необеспеченности хозяйств специализированной коноплеуборочной техникой.
В России, так же как и в зарубежных странах, с учетом природно-климатических условий и направлений хозяйственного использования продукции, существуют 3 технологии возделывания технической конопли: на семена, на волокно («зеленец»), на семена и конопляную тресту (однотипное волокно). Однако научно-обоснованная система машин для возделывания и уборки технической конопли не сформирована и не входит в Федеральный регистр технологий производства продукции растениеводства.
Потребность технической конопли в сумме активных температур в различных регионах при выращивании на «зеленец» составляет 1230-1820 ℃ (Пензенская, Самарская, Нижегородская, Ивановская области, Республика Мордовия), на семена 2400-2800℃ (Липецкая, Тамбовская, Курская и др.), на семена и волокно до 2500 ℃ (Курская область, Краснодарский, Ставропольский край и др.).
Комплекс специализированной коноплеуборочной техники (коноплеуборочные комбайны, коноплежатки и молотилки) ранее производились на заводе «Бежецксельмаш» (Тверская область), однако уже более 30 лет эта техника не выпускается, а технология практически не применяется уже более 40 лет. При этом данные машины малопроизводительны и требуют значительных затрат ручного труда. Если для почвообработки, посева, ухода за растениями могут использоваться отечественные машины общего назначения, то для уборки конопли требуется узкоспециализированная техника, которой практически нет в коноплесеющих хозяйствах России. В связи с этим хозяйства вынуждены применять устаревшие технические средства и системы машин без научного, экономического и технологического обоснования. В ряде сельскохозяйственных предприятий для уборки технической конопли на семена используются зерноуборочные комбайны с переоборудованным жатками, не отвечающими агротехнологическим требованиям. Отсутствие машин для уборки конопли на семена и однотипное волокно не позволяет использовать свыше 50% урожая тресты, которая сжигается или запахивается в почву, нарушая экологию регионов.
В 2020 году валовый сбор конопляной тресты с площади 10,8 тыс.га составил 3289 тонн в переводе на волокно, что не превышает урожайности волокна 3,0 ц/га при фактической урожайности от 7 до 10 ц/га.
Существующие машины и технологии уборки технической конопли требуют совершенствования в связи с изменением экономических условий производства и новыми задачами отрасли коноплеводства по повышению качества и конкурентоспособности продукции из конопли.
Цель исследований – оценить состояние технической оснащенности отечественного коноплеводства и сформировать научно-обоснованную импортозамещающую систему машин для уборки технической конопли на инновационной основе для повышения уровня механизации отрасли.
Методы
Исследования проводились в 2020-2021 годах с использованием данных ФГБУ «Агентство» Лен», Минсельхоза России, Росстата, а также материалов органов управления АПК Пензенской, Курской, Ивановской и других областей.В работе руководствовались методическими подходами ведущих ученых, занимающихся проблемами и разработкой систем машин и технологий для уборки технической конопли. При формировании системы машин применено главное правило – сделать ее технологическое обоснование, определить эффективность технологий, технологических типажей и компонентов технических средств, выполнить анализ технического уровня новых предлагаемых машинных технологий в сравнении с существующими. Объектами углубленных исследований технологий и машин для уборки технической конопли, где производились производственные испытания, явились обособленное подразделение ФГБНУ ФНЦ ЛК «Пензенский НИИСХ» (средняя урожайность тресты 3,0-3,5 т/га, семян 0,8 т/га), ЗАО «Агрофирма «Южная» Курской области (урожайность тресты 3,0-3,5 т/га, семян до 1,0 т/га), ООО «Смарт Хемп» Ивановской области (урожайность тресты 4,8-5,0 т/га), ООО «Мордовские пенькозаводы» Республика Мордовия (урожайность тресты 4,8-5,0 т/га).
В процессе исследований применялись экспериментальные и производственные методы, методы сравнительного и системного анализа данных, экспертной оценки. Опирались на данные финансово-экономической отчетности коноплесеющих хозяйств, а также данные собственных исследований авторов.
Результаты исследований и их обсуждение
В ходе исследований установлено, что до настоящего времени в России не сформирована дифференцированная система высокопроизводительных машин для уборки технической конопли по различным технологиям. Для уборки посевов технической конопли по различным направлениям ее возделывания все еще применяются прицепные коноплекомбайны ККП-1,8 и коноплежатки ЖК-1,9, коноплемолотилки МЛК-4,5А, а также зерно- и кормоуборочные комбайны зарубежного производства типа «PALESSE», «New Holland», «Claas Jaguar» и др., приспособленные для сбора конопли, коноплеуборочные комбайны типа «John Deree», «Claas Xerion», «DEUTZ-FARH», «Multi Combine» и др. и многоуровневые жатки «Clipper», «Schumacher» и др. с высокой скоростью резания.
Коноплеуборочные машины советского производства имеют ряд существенных недостатков: малая производительность, низкая технологичность, высокие затраты труда. Зарубежная техника является дорогостоящей, весьма затратна в обслуживании и ремонте, в том числе из-за дефицита запасных частей на рынке, что сдерживает ее применение в большинстве хозяйств России.
В современных условиях для сбора семян технической конопли адаптируются классические зерноуборочные комбайны («ACROS»-585/595, «CLAAS TUCANO»-580, «ПОЛЕСЬЕ»-GS10/GS12 и др.), которые жаткой срезают семенные метелки, срезанная масса обмолачивается в комбайне и проходит первичную очистку. Несрезанный стеблестой на корню убирается в осенний период в виде соломы, либо остается в поле до весны для мацерации, после чего осуществляется уборка готовой тресты с помощью сельскохозяйственной техники общего назначения (катков, роторных граблей, пресс-подборщиков).
Вместе с тем, зерновые жатки комбайнов имеют режущий аппарат сегментного (сегментно-пальцевого) типа, явными недостатками которого являются частые забивки режущих элементов стеблевой массой, а режущие сегменты требуют частой заточки или замены, поскольку не обладают достаточной износостойкостью.
В настоящее время ведущими машиностроительными заводами ведется работа по созданию самоходных машин для уборки посевной конопли. ООО «Комбайновый завод «Ростсельмаш» разработаны и уже применяются экспериментальные образцы машин на базе кормоуборочных комбайнов «Don-680М Hemp» и «RSMF-2450» для уборки конопли на волокно («зеленец»). Машины испытаны в Нижегородской и Ивановской областях. Производительность составляет от 20 до 30 га в смену.
ПАО «Пензенский машиностроительный завод» выпускается жатка очесывающего типа «ОЗОН» (совместная инновационная разработка с ФГБНУ ФНЦ ЛК) для очеса сельскохозяйственных, в том числе, лубяных культур на корню, которая также может быть использована для уборки технической конопли. Жатка агрегатируется с зерноуборочными комбайнами отечественного и зарубежного производства.
В ФГБНУ ФНЦ ЛК, с учетом совместных наработок с ПАО «Пензенский машиностроительный завод», разработан инновационный способ сбора технической конопли и многофункциональный агрегат (технологическая схема) для его осуществления, сочетающий в себе возможность уборки культуры по различным технологиям: на семена, на волокно и одновременно на волокно+семена. Многофункциональный агрегат разработан на базе отечественного зерноуборочного комбайна 5-6 класса, который агрегатируется со сменными адаптерами: очесывающей жаткой «ОЗОН» с возможностью регулировки высоты очеса в зависимости от расположения семенных метелок, а также жаткой-косилкой ротационного типа для среза стеблей, расположенной под очесывающим устройством.
Жатка-косилка обеспечивает высокую производительность уборки и имеет режущую часть (зубья) с твердосплавными пластинами в виде напыления или напайки, что увеличивает износостойкость и долговечность их работы при срезе волокнистых толстостебельных материалов.
На основании проведенных исследований и изучения современных технологий, технических средств и конструктивных решений для уборки конопли, учитывая существующие направления ее хозяйственного использования, а также растущие потребности коноплесеющих хозяйств России в современной и доступной технике, нами сформирована научно-обоснованная система машин для уборки технической конопли на инновационной основе в сравнении с существующими уборочными машинами (таблица 1).
Технико-экономические показатели уборки и переработки безнаркотической конопли за счет применения разработанной системы машин представлены в таблице 2.
При этом, если не перерабатывать остатки стеблей после сбора семян по технологии уборки «на семена», затраты на утилизацию волокнистой части конопли увеличивают общие затраты на 12-15%, соответственно при этом снижается уровень рентабельности до 79-76 %.
Выводы
По результатам исследований впервые сформирована дифференцированная система высокопроизводительных машин для уборки технической конопли, обеспечивающая выполнение всех агротехнических требований, с учетом существующих и предлагаемых современных технологий и технических средств. Благодаря использованию и применению разработанной системы машин в значительной степени улучшаются технико-экономические показатели уборки и переработки технической конопли.
Исследования и расчеты показывают, что рентабельность производства продукции из конопли при уборке на волокно составила 43,2 %, на семена и волокно 72,3%, на семена до 91%, что значительно превышает показатели использования существующих технических средств. При этом важно, что предложенный авторами комплекс машин для уборки конопли: тракторы, зерноуборочные и кормоуборочные комбайны, погрузчики, сушилки, семеочистительные и прочие машины могут использоваться для уборки других сельскохозяйственных культур – зерновых, зернобобовых, рапса, трав, кормов и масличного льна.
Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России в рамках Государственного задания ФГБНУ ФНЦ ЛК (№ FGSS-2022-0005).
Авторы:
Пучков Евгений Михайлович, кандидат экономических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории агроинженерных технологий, ФГБНУ «Федеральный научный центр лубяных культур», 170041, Россия, г. Тверь, Комсомольский проспект, 17/56, e-mail:e.puchkov@fnclk.ru, ORCID ID:0000- 0001-6852-5629
Попов Роман Андреевич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории агроинженерных технологий, ФГБНУ «Федеральный научный центр лубяных культур», 170041, Россия, г. Тверь, Комсомольский проспект, 17/56, e-mail:e.puchkov@fnclk.ru, ORCID ID:0000-0002-9400-3530
УДК 633.522. 631.635. 631.331
Сельское хозяйство, ветеринария, зоотехния, агрономия, агроинженерия, пищевые технологии
