Приведены математические закономерности, связывающие динамику изменения влажности провяливаемой травы в прокосе с параметрами погодных условий с учетом вида травяной смеси (смешанный травостой) и вида скашивания (без нарушения целостности стеблей и с их нарушением).
Ключевые слова: корма, скашивание трав, сушка травы, погодные условия, модели
Введение. Важным звеном в технологическом процессе производства кормов из трав является их провяливание, которое весьма продолжительное по времени и существенно зависит от погодно-климатических условий. Так, на Северо-Западе России ввиду высокой влажности заготавливается объемистых кормов, отвечающих требованиям I и II класса в 1,2–2,0 раза меньше, чем в среднем по России [1]. Поэтому путем ускорения провяливания трав или своевременным переходом с одной технологии заготовки на другую в полевых условиях можно существенно повысить качество заготавливаемых кормов.
Для заготовки кормов трава срезается, и затем в процессе прекращения поступления питательных веществ из почвы, а также влаги осуществляется процесс её сушки. Скорость потери влаги зависит от степени повреждения целостности стебля. Поэтому существуют следующие виды скашивания: без нарушения целостности стебля сегментно-пальцевыми и ротационными косилками; с перебиванием стеблей битерами косилки — косилки-кондиционеры; с расплющиванием стебля вальцами косилок — косилки-плющилки. В настоящее время в промышленных масштабах косилки с сегментно-пальцевым режущим аппаратом, практически, не применяются, а применяются с ротационным. В свою очередь, на уборке бобовых трав более эффективны косилки-плющилки, а злаковых трав — косилки-кондиционеры. Опытами установлено, что при плющении стеблей многолетних злаковых трав продолжительность сушки сокращается на 25 %; суданки, люцерны и клевера — на 33 %, а таких как толстостебельных бобовых трав как донник и соя — на 50 % [2]. При использовании косилок-кондиционеров, исключаются потери вследствие вытекания сока из растений, так как большая часть влаги удаляется через стенки клеток путем диффузии [2].
Однако при попадании скошенной травы, при этом уже подсушенной, во влажные условия (дождь, роса) происходит влагопоглощение стеблей и повышение их влажности. Особенно интенсивно данный процесс протекает у бобовых трав, скошенных косилкой-плющилкой. В связи с этим они не получают широкого распространения в регионах с повышенной влажностью в период заготовки кормов. При осадках потери кондиционированной травы бывают несколько больше, чем необработанной, но в основном вероятность относительно больших потерь является незначительной [3].
На данный момент мало изучено влияние вида скашивания травы различными типами косилок на динамику её влагоотдачи в зависимости от погодных условий. Поэтому для условий Северо-Запада России является актуальным изучение динамики влагоотдачи скошенной травы, скошенной без нарушения целостности стебля ротационными косилками и с перебитыми стеблями косилками-кондиционерами, когда не так сильно нарушается их целостность, что не позволяет так интенсивно поглощать влагу при повышенной влажности.
Методика. Сравнительное экспериментальное исследование по определению динамики изменения влагоотдачи в процессе сушки в зависимости от погодных условий при различных видах скашивания травы осуществляется путем постановки пассивного эксперимента в естественных полевых условиях. В процессе исследовании фиксируются следующие факторы: вид травы, фаза вегетации травы, урожайность, температура воздуха, относительная влажность воздуха, скорость перемещения воздуха. Управляемым фактором является вид скашивания (без нарушения целостности стебля и с надломом стеблей).
Перед скашиванием отбираются три пробы травяной массы для определения урожайности и начальной влажности. При опытах замеряются показатели, характеризующие погодно-климатические условия (температура, относительная влажность, скорость перемещения атмосферного воздуха). Скашивание травы осуществляется в 0900 часов. Замеры значений погодно-климатических факторов проводятся через 1 час, а состояния скошенной зеленой массы через 3 часа. Заканчивается осуществление замеров в 2000 часов, когда у атмосферного воздуха высокая относительная влажность, и процесс влагоотдачи прекращается. По мере провяливания травы проводится оборот валка с периодичностью в 4 часа с целью более равномерной сушки скошенной массы. Трава провяливается до влажности 17 % (согласно ГОСТ 4808–87 на сено) или пока не станет «не классной» под воздействием неблагоприятных погодных условий.
Определение урожайности, температуры атмосферного воздуха, относительной влажности атмосферного воздуха, скорости перемещения атмосферного воздуха, влажности травы проводится в соответствии с применением общеизвестных методик.
При проведении сравнительного экспериментального исследования участок разбивается на две делянки с одинаковым травостоем и одинаковым ландшафтом, каждый из которых, в свою очередь, делится на 3 загона длиной по 60 м с расстоянием между ними 20 м. Схема участка для проведения исследований по определению динамики влагоотдачи скошенной травяной массы в зависимости от вида скашивания представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Схема участка для проведения экспериментальных исследований
Результаты исследования. Исследование динамики изменения влажности скошенной травы ротационной косилкой (без нарушения целостности стеблей) и косилкой-кондиционером (с нарушением целостности стебля путём его «ломки») проводились 24–29 июля 2016 года в ФГБУ «Каложицы» Волосовского района Ленинградской области на смешанном травостое (клеверотимофеечная смесь) второго укоса, скошенном в фазу стеблевания бобового компонента. Эксперимент был реализован при скашивании многолетних трав косилками ротационного типа (Krone Easy Cut 9000 CV). Первый проход осуществлялся косилки с отключенными битерами (ротационная косилка), а второй с включенными битерами (косилка-кондиционер). Начальная влажность скашиваемого травостоя составляла 83 %, урожайность (зеленой массы) — 10,2 т/га. Фиксируемые погодные условия (температура, влажность и скорость движения атмосферного воздуха, облачность), а также динамика изменения влажности скошенной клеверотимофеечного травостоя ротационной косилкой и косилкой-кондиционером приведены в таблице 1.
На основании обработки данных из таблицы 1 построены графики динамики изменения влажности травы (смешанного травостоя) при сушке в естественных полевых условиях при скашивании в прокос без нарушения целостности стеблей ротационной косилкой и с нарушением целостности стеблей косилкой-кондиционером, которые представлены на рисунке 2.
Таблица 1
Погодные условия впериод проведения исследований иотносительная влажность травы
|
Дата, время |
Температура воздуха, 0С |
Влажность воздуха,% |
Скорость воздуха, м/с |
Облачность |
Влажность травы,% |
|
|
ротационная косилка |
косилка-кондиционер |
|||||
|
24 июля 18.00 |
21,9 |
47,8 |
0,75 |
О |
83 |
83 |
|
19.00 |
19,2 |
61 |
0,8 |
О |
||
|
20.00 |
18,9 |
63,6 |
0,77 |
С |
||
|
25 июля 9.00 |
18,1 |
67,3 |
0,92 |
С |
86 |
83 |
|
10.00 |
18,5 |
62,9 |
1,06 |
С |
||
|
11.00 |
17,5 |
75,2 |
1,41 |
П |
||
|
12.00 |
18,1 |
67,3 |
1,52 |
С |
83 |
80 |
|
13.00 |
22,3 |
51,3 |
2,45 |
С |
||
|
14.00 |
23,3 |
46 |
1,5 |
С |
||
|
15.00 |
23,7 |
43,2 |
1,52 |
С |
78 |
77 |
|
16.00 |
24,2 |
38,4 |
1,98 |
С |
||
|
17.00 |
23,3 |
46,3 |
1,68 |
С |
||
|
18.00 |
22,6 |
45,3 |
0,98 |
С |
74,6 |
73,2 |
|
19.00 |
22 |
46,1 |
1,68 |
С |
||
|
20.00 |
21 |
47,7 |
1,52 |
С |
73,8 |
72 |
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
|
28 июля 9.00 |
18,8 |
58,3 |
0,1 |
С |
51,1 |
43,1 |
|
10.00 |
20,9 |
52,3 |
0,1 |
С |
||
|
11.00 |
21,5 |
46,8 |
0,1 |
С |
||
|
12.00 |
22,2 |
43,9 |
0,21 |
С |
46,7 |
36,6 |
|
13.00 |
22,8 |
39,3 |
0,75 |
С |
||
|
14.00 |
22,9 |
39,7 |
0,43 |
С |
||
|
15.00 |
23 |
40,6 |
0,25 |
С |
36,7 |
22 |
|
16.00 |
24 |
36,8 |
0,29 |
С |
||
|
17.00 |
23,5 |
41,9 |
0,36 |
С |
||
|
18.00 |
22,9 |
43,4 |
0,64 |
С |
31,5 |
16,1 |
|
19.00 |
21,9 |
46,3 |
0,59 |
С |
||
|
20.00 |
19,8 |
55,2 |
0,41 |
С |
27,3 |
|
|
29 июля 9.00 |
21,5 |
58,1 |
0,22 |
С |
32,9 |
|
|
10.00 |
22,1 |
54,4 |
0,42 |
С |
||
|
11.00 |
22,9 |
49,9 |
0,71 |
С |
||
|
12.00 |
23,3 |
45,9 |
0,93 |
С |
27,4 |
|
|
13.00 |
23,6 |
43,1 |
1,52 |
С |
||
|
14.00 |
23,8 |
44,2 |
1,71 |
С |
||
|
15.00 |
23,9 |
46,3 |
2,1 |
С |
21,2 |
|
|
16.00 |
24,1 |
43,2 |
2,05 |
С |
||
|
17.00 |
24 |
47,2 |
2,38 |
С |
||
|
18.00 |
23,9 |
37,9 |
2,95 |
С |
16,4 |
|
|
19.00 |
22,7 |
49,6 |
0,23 |
О |
||
|
20.00 |
21,8 |
53,8 |
0,42 |
О |
14,8 |
|
|
Примечание: О — облачно; П — пасмурно; С — Солнечно. |
||||||
Рис. 2. Динамика изменения влажности клеверотимофеечной смеси, скошенной ротационной косилкой и косилкой-кондиционером
Средняя температура атмосферного воздуха в момент проведения исследований при сушке травы, скошенной ротационной косилкой, составила 21,7 0C, а его средняя относительная влажность 48 %, скошенной же косилкой-кондиционером, соответственной, 21,4 0С и 47,9 %. При скашивании клеверотимофеечной смеси урожайностью 10,2 т/га ротационной косилкой зелёная масса была высушена до относительной влажности 14,8 % за 62 ч, скошенная косилкой-кондиционером до влажности 16,1 % — за 48 ч. Т. е. процесс влагоотдачи скошенной без нарушения целостности стеблей клеверотимофеечной смеси в фазу стеблевания бобового компонента протекает медленнее в 1,25 раза, чем при скашивании косилкой-кондиционером.
Для смешанного травостоя (клеверотимофеечная смесь) скошенной в фазу стеблевания бобового компонента и провяливаемого в прокосе были получены закономерности изменения влажности 
в течении 1 часа с учётом температуры, относительной влажности и скорости перемещения атмосферного воздуха при скашивании:
– без нарушения целостности стебля ротационной косилкой:
,(1)
где 
— начальная влажность травы, %;
— температура атмосферного воздуха во время провяливания, 0С;
— влажность атмосферного воздуха во время провяливания, %;
— скорость перемещения атмосферного воздуха (ветра) во время провяливания, м/с;
– с нарушением целостности стебля (его перебивания) косилкой-кондиционером:
.(2)
Для расчетов по формулам (1)-(2) удобно использовать программу «Microsoft Excel».
Вывод. Выявленные зависимости позволяют рассчитать динамику процесса влагоотдачи скошенного смешанного травостоя в фазу стеблевания с нарушением целостности стеблей ротационными косилками и с перебиванием их стеблей косилками-кондиционерами при благоприятных погодно-климатических условиях. Что даёт возможность прогнозировать продолжительность протекания технологического процесса производства кормов из трав (силоса, сенажа, сена), и необходимые для этого ресурсы. На основании полученных закономерностей осуществима в целом формализованная оценка эффективности технико-технологических решений процесса производства кормов из трав, и тем самым выбора наиболее рационального варианта из существующих альтернатив.
Литература:
- Орсик Л. С., Рябов В.Г, Шпаков А. С. и др. Состояние и перспективы производства кормов на полевых землях Российской Федерации. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007–108с.
- Смурыгин М. А., Лесницкий В. Р., Сердечный А. Н. Прогрессивные технологии приготовления сена. — М.: Агропромиздат, 1986. — 142 с.
- Пиуновский И. И., Петровец В. Р. Интенсификация влагоотдачи скошенных трав // Вестник БГСХА. 2011. № 4. С. 137–142.
