Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1Л. Роль сена в структуре кормов при интенсивных
технологиях производства продукции КРС 10
Обзор существующих технологий заготовки сена 15
Современное состояние технических средств для заготовки сена 25
Особенности и проблемы заготовки измельченного сена,
варианты технологии 33
1.5. Краткий обзор существующих методов исследования
и оптимизации технологий. 41
1.6. Краткие выводы. Цель и задачи исследования 47
ГЛАВА 2. ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ И ОПЕРАЦИЙ ТЕХНОЛОГИИ
ЗАГОТОВКИ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО СЕНА
2.1. Многоуровневая модель технологических процессов
заготовки измельченного сена 49
2.2.1. Математические модели отдельных процессов при заготовке
измельченного сена (модели 3-го уровня) 52
Физико-биологические процессы в траве при заготовке сена, содержание питательных веществ, потери 57
Динамика технологического процесса заготовки
измельченного сена 62
2.4. Вероятностная модель надежности операции
провяливания (модель 2-го уровня) 67
2.5. Методика проектирования технологий кормопроизводства 73
Алгоритм расчета структуры кормов 75
Выбор рациональных технологий 77
Выводы по главе 2 81
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЗАГОТОВКИ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО СЕНА
3.1. Статистический анализ условий заготовки сена
в Северо - Западном регионе 82
Дискриминантный анализ условий функционирования технологий 83
Факторный анализ условий функционирования технологий 86
3.2. Модель эффективного использования технических средств
при заготовке измельченного сена 90
3.3. Оптимизация технологических процессов при заготовке
измельченного сена 93
Оценка рациональной влажности провяливания травы 93
Досушивание провяленной массы принудительным вентилированием 100
3.4. Выбор оптимальной структуры кормов 106
Вы воды по главе 3 109
ГЛАВА 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ЗАГОТОВКИ ИЗМЕЛЬЧЕННОГО СЕНА
Анализ эффективности работы кормоуборочных машин 111
Результаты оптимизации процессов провяливания
и досушивания травы 117
Анализ процесса провяливания травы 117
Анализ процесса досушивания травы 121
4.3. Проектирование рациональных технологий для заготовки
различных объемов измельченного сена 125
4.4. Проверка адекватности математических моделей
процессов в производственных условиях 133
4.4.1. Результаты проверки отдельных технологических процессов
и явлений в хозяйственных условиях 133
4.4.2. Сравнение экспериментальных данных с результатами
компьютерного проектирования технологий 137
Выводы по главе 4 139
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ -
АДАПТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЗАГОТОВКИ
ИЗМЕЛЬЧЕННОГО СЕНА ..140
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 145
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .147
Приложение 1 159
Приложение 2 161
Приложение 3 164
Приложение 4 166
Приложение 5 167
Приложение 6 169
Приложение 7 '. 170
Приложение 8 176
Документы об использовании основных научных положений 178
*
Введение к работе
Увеличение объемов и повышение качества кормов в настоящее время имеет решающее значение для интенсификации животноводства. В кормовом балансе животноводства России около 60 % приходится на объемистые корма (сено, сенаж, силос, зеленые корма), которые служат основой рациона жвачных животных.
В валовом производстве объемистых кормов (по сбору кормовых единиц) многолетние травы занимают второе место после силосных культур и дают до 40 % кормов. В Северо-Западном регионе их удельный вес за последние годы достиг 78-80 % [47]. Здесь они являются основным источником производства не только грубых кормов (сена, сенажа), но и силоса.
В последние годы в условиях осуществления экономических преобразований в России наблюдается устойчивая тенденция снижения основных производственных показателей во всех отраслях животноводства.
На негативные тенденции в животноводстве большое влияние оказывает состояние кормопроизводства, которое по-прежнему относится к недостаточно развитой отрасли сельского хозяйства. Производство кормов из трав по затратам, качеству, количеству, сбалансированности по питательным веществам, солям и витаминам не отвечает современным требованиям.
Рационы кормления во многих хозяйствах не сбалансированы по белку и аминокислотам (содержание переваримого протеина в 1 к. ед. часто не превышает 90-95 г, вместо требующихся 110-120 г), что ведет к значительному перерасходу кормов.
Несовершенна и структура используемых кормов. В общем балансе используемых кормов мала доля грубых (30-35 % против 60-80 % - в развитых странах). Низок удельный вес наиболее дешевых лугопастбищиых кормов (25-28 % вместо необходимых 50-55 %). Продуктивность естественных сенокосов, включая и улучшенные, составляет 4,5-5,0 ц к. ед. с гектара.
Затраты труда на производство кормов превышают в 2-3 раза уровень развитых стран. Высока энергоемкость производства кормов: 160-230 кВт-ч/т к. ед.[47].
Научные исследования и многолетний опыт хозяйств показывают, что количество и качество заготавливаемых кормов: сена, силоса, сенажа, травяной резки и муки зависят, прежде всего, от применяемых технологий заготовки и хранения травяных кормов, четкости выполнения предусмотренных технологиями параметров и режимов осуществления производственных операций.
Традиционные методы заготовки сена сопровождаются значительными потерями питательных веществ, которые составляют 30-40 % от общей питательной ценности свежескошенной травы, содержания в ней каротина (провитамин А).
В настоящее время разработано большое количество технологий и технологических приемов заготовки основных видов сена. Отечественной и зарубежной промышленностью выпускается множество техники, обеспечивающей практически полную механизацию всех технологических операций.
Широкое распространение получило проектирование адаптивных (ресурсосберегающих) технологий заготовки кормов из трав, в частности сена, основанных на их приспособленности к наиболее выгодным условиям конкретного региона или хозяйства, имеющих наибольшую эффективность при заданных условиях и учитывающих их изменчивость в процессе производства и возможность оперативного перехода на другой (рациональный) вариант. Такие технологии подразумевают под собой уборку биологического урожая и его консервацию с наименьшими потерями переваримой энергии при минимальных издержках энергии, труда и денежных средств. Для них характерно применение современной надежной высокопроизводительной кормоуборочной техники, в том числе зарубежной, и рациональное ее использование при высокой урожайности убираемой культуры [83].
Формирование технологий и комплексов технических средств, адаптивных к природно-климатическим и экономическим условиям является одной из
7 основных задач кормопроизводства, решение которой позволит снизить себестоимость энергетической единицы корма, повысить его качество и эффективность животноводства. Однако, научное обоснование их использования, как правило, выполнено недостаточно полно, что сказывается на эффективности технологий при их использовании в конкретных условиях.
Разработка методов проектирования адаптивных технологий заготовки сена, а также обоснование критериев оценки их функционирования обеспечит повышение эффективности технологий и технических средств за счет их адаптации к конкретным условиям хозяйства или региона.
При реализации конкретных мероприятий по повышению качества сена, необходимо также оценить как требуемые для этого дополнительные издержки, так и финансово-экономические результаты. Для этого необходимо поэлементно рассмотреть технологии заготовки сена с позиций «затраты-результаты».
Использование при кормлении высокопродуктивных коров качественного сена наиболее эффективно, только в том случае, когда оно применяется для сбалансирования рациона, а не является основным источником питательных веществ.
Таким образом, при организации производства сена из многолетних трав оценку дополнительных затрат целесообразно проводить не с позиций «дорого-дешево», а определять соотношение «затраты - результаты», так как существуют различные направления использования ограниченных финансовых и других ресурсов. Разница между конечными издержками в этих направлениях представляет собой альтернативные издержки, снизить до минимума которые и есть первейшая задача при принятии решений, направленных на повышение эффективности производства.
В этой связи определенный интерес представляет заготовка измельченного сена. На данный момент времени в хозяйствах Северо - Западного региона технология приготовления сена в рассыпном измельченном виде с досушиванием активным вентилированием имеет ограниченное применение.
8 Приготовление сена в измельченном виде поддается комплексной механизации по всей технологической цепочке «поле-хранилище-кормушки» И позволяет полностью механизировать все процессы от скашивания трав до раздачи сена животным и возможность механизации производственных операций при помощи тех же машин, которые применяются на заготовке силоса и сенажа [91, 98, НО, 111].
Наряду с очевидными преимуществами технология заготовки измельченного сена имеет ряд недостатков, к которым можно отнести: значительные потери растительного сырья, возникающие при подборе с измельчением; погрузке измельченной травы в транспортные средства; вследствие выдувания наиболее питательных частиц растений воздушным потоком при движении транспорта; высокая потребность в транспортных средствах из-за малой плотности провяленной измельченной травы; неизбежность потерь при подвяливании травы в полевых условиях до влажности 35-40 %; резкая сепарация (разделение на фракции) при загрузке измельченной травы в хранилища; использование при досушивании установок активного вентилирования требует значительных энергозатрат.
В связи с этим в данной работе отражены результаты исследования технологии заготовки измельченного сена в условиях Северо-Западного региона. В работе представлены следующие основные положения:
анализ природно-климатических условий Северо-Запада России в период уборки кормов;
оценка структуры кормов из трав в зависимости от прогнозируемых условий заготовки;
анализ эффективности работы кормоуборочных машин в различных природно-климатических и экономико-хозяйственных условиях; модель определения рациональной влажности провяливания скошенной травы в поле при заготовке измельченного сена; определение режимов досушивания провяленной травы;
9 определение рациональных технологических комплексов заготовки измельченного сена.
Работа проводилась в соответствии с научной программой «Механизация, электрификация и автоматизация», программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития Агропромышленного комплекса РФ по теме 9 на 2001 - 2005 г.г.
Тема диссертации утверждена Ученым советом СЗ НИИМЭСХ и соответствует тематическому плану института.
Работа является результатом исследования автора, проведенным в течение 3 -х лет совместно с сотрудниками отдела 8 СЗ НИИМЭСХ.
Материалы диссертации докладывались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов, проходивших в СПбГАУ в 2001, 2003 гг., на научно-практической конференции «Современные проблемы увеличения производства кормов и повышения их питательной ценности з условиях Северо-Западного региона РФ» в 2002 г. г. Петрозаводск, на XI международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России - Проблемы развития машинных технологий и технических средств производства сельскохозяйственной продукции» в 2002 г. г. Москва, ВИМ.
И)
